Частотные преобразователи для воздушных компрессоров

1. Описание воздушного компрессора
Воздушный компрессор – это специальное устройство для преобразования мощности (обычно от электрического двигателя) в кинетическую энергию при помощи сжатия воздуха под давлением в камере сжатия. Являясь важнейшим промышленным оборудованием, воздушные компрессоры находят широкое применение в металлургии, машиностроении, горной добыче, электроэнергетике, текстильной промышленности, нефтехимической отрасли, легкой промышленности и т.д. На крупнейших промышленных объектах (вытяжные вентиляционные установки, водяные насосные станции, печи) компрессоры потребляют около 15 % всей расходуемой электроэнергии.

Из-за специфической конструкции, большинство компрессоров имеют один очевидный недостаток: когда давление на выходе превышает определенный порог, разгрузочный клапан открывается автоматически. Это приводит к холостой работе асинхронного двигателя и нерациональному расходу энергии. Кроме того, возможны сбои в работе двигателя, который часто останавливается и заново запускается. В результате, срок эксплуатации оборудования значительно сокращается.

Поскольку пусковой ток компрессора очень высок, нагрузка на сеть также существенно возрастает, а вместе с этим возрастает и нагрузка на подшипниковую систему двигателя, что приводит к его преждевременному износу. Чтобы компрессор не выходил из строя требуется частый ремонт и техническое обслуживание. Кроме того, во время работы в суровых условиях эксплуатации компрессор производит сильный шум, а при низком уровне автоматизации давление на выходе регулируется вручную при помощи открытия клапана. Данная схема работы оборудования отличается замедленным управлением, неточностью регулирования, повышенной вибрацией и нестабильностью во время работы.

2. Описание механизма работы системы с частотным преобразователем
Электрическая система частотного преобразователя состоит из преобразователя частоты KE300, воздушного компрессора, датчика давления и других дополнительных компонентов.

a. В приводе KE300 используется принцип векторного управления, что позволяет получить высокий крутящий момент двигателя на низких и высоких частотах вращения.

b. Схема управления включает ПИД регулятор. Схема управления состоит из следующих ступеней: при увеличении потребности в воздухе, давление в трубопроводе уменьшается. Таким образом, разница между заданным и реальным значением давления увеличивается, что увеличивает отдачу ПИД контроллера. Затем, выходная частота преобразователя увеличивается, что увеличивает и скорость двигателя воздушного компрессора. В результате, подача воздуха увеличивается, а давление в трубопроводе стабилизируется.

c. Заданное значение ПИД контроллера устанавливается при помощи сигнала тока ( в диапазоне 4-20мА) или напряжения ( в диапазоне 0-10В) от датчика давления . Сигнал поступает через аналоговый вход АI инвертора.

d. Сигналы о запуске или остановке отдаются центральной системой управления. Через аналоговый выходной порт AO преобразователь подает аналоговые сигналы, которые поступают в центральную систему управления для контроля над перепадами давления в режиме реального времени. Сигналы о сбоях и ошибках в работе подаются через релейный выход.

e. Оборудование может быть дополнено байпасом для продолжительной эксплуатации.

Схема соединения проводов.

3. Преимущества системы с частотным преобразователем
a. Благодаря сокращению скорости оборотов, общий объем потребляемой компрессором энергии снижается, что позволяет экономить электроэнергию. Таким образом, оборудование работает с меньшими энергозатратами, что в целом уменьшает себестоимость производства.

b. Коэффициент мощности переменного тока увеличивается, а реактивная мощность уменьшается, что позволяет существенно экономить электроэнергию. В результате снижается линейная потеря тока в сети и резонансных преобразователях на производственных объектах. Сэкономленная реактивная мощность может быть использована для снабжения другого установленного на производстве оборудования, что позволяет максимально эффективно и выгодно использовать энергетические ресурсы предприятия. Кроме того, уменьшение реактивной мощности понижает температуру трансформаторов во время их работы, что существенно увеличивает их срок эксплуатации.

c. Возможен запуск оборудования при большой нагрузке. Частотный преобразователь KE300 отличается высокой чувствительностью на низкой частоте и большим избытком мощности. Благодаря данным преимуществам частотный преобразователь подходит для использования в условиях крутящего момента при низкой частоте.

d. Долговечность воздушного компрессора значительно увеличена. Благодаря уменьшению скорости оборотов, компрессорный насос меньше подвержен износу, а сокращение утечек масла позволяет использовать компрессор с наименьшим ущербом для окружающей среды.

e. Понижение температуры масла компрессора позволяет частично решить проблему падения давления в компрессоре под воздействием высокой температуры в летнее время.

f. Использование частотных преобразователей позволяет снизить шумовую нагрузку во время работы компрессора и улучшить рабочие условия операторов. Данное преимущество представляет особый интерес для предприятий, уделяющих внимание здоровью рабочих и созданию безопасной рабочей среды.

g. Еще одним преимуществом системы управления с частотным преобразователем является плавный запуск и остановка оборудования. Время запуска и остановки работы преобразователя KE300 варьируется в пределах от 0 до 10 минут. Это означает, что увеличение и понижение скорости во время запуска и остановки может регулироваться. S-образная кривая уменьшения и увеличения скорости обеспечивает плавный запуск и остановку работы, что снижает нагрузку на оборудование и является исключительным преимуществом наших преобразователей по сравнению с другими типами подобного оборудования.

Примечание
Для обеспечения нормальной работы воздушного компрессора нижний предел рабочей частоты преобразователя должен быть более 20 Гц.