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    變頻器在化工廠氫壓縮機上的應用

    文章出處:責任編輯:人氣:-發表時間:2016-06-22 17:19【

    一. 概述

    在工業生產中,壓縮空氣的使用非常普遍。在工廠內,若干臺空氣壓縮機安裝在一個地方,就構成一個空壓機站。四川自貢鴻鶴化工實業有限公司有一空壓機站,安裝有3臺110kW往復式活塞空壓機,用來壓縮氫氣。

    由于生產上使用氫氣的不均勻性,用氣量是在動態變化的,有時需要同時運行數臺氫壓縮機供氣,而有時連一臺氫壓縮機產的氣都用不完,但氫壓縮機仍在全速運行。

    氫壓縮機在出廠時都配套有排氣壓力調節裝置,儲氣罐內的氫氣壓力超過設定壓力時,壓縮機進氣管上蝶閥自動關閉,壓縮機進入空轉卸荷狀態。當儲氣罐內氫氣低于設定的壓力時,壓縮機進氣管上蝶閥自動開啟,壓縮機又進入滿載工作狀態。

    設定值有一滯環,例如設定儲氣罐內的氫氣壓力為0.815MPa,滯環為0.045MPa,這種調節方式,供氣壓力的變化范圍就是0.045MPa。滿載時,空壓機的工作電流接近電動機額定電流;空轉卸荷時,空壓機的工作電流約為電動機額定電流的50%。

    這部分電流不是做有用功,而是機械在額定轉速下的空轉損耗。雖然這種調節裝置也能調節壓力,但壓力的調節精度低,壓力波動大;壓縮機總是在額定轉速下工作,機械磨損大,電耗高。

    二. 壓縮機節能原理

    根據空氣壓縮理論,壓縮機的軸功率PZ(kW)、排氣量QD(m³/min)和軸轉速n(r/min)符合下列公式:

    公式

     式中:Mr—壓縮機輸入的平均扭矩N m

    K—與氣缸容積、壓力、溫度和泄露有關的系數

    n2—調節后的壓縮機轉速,r/min

    V—氣缸容積,m³

    根據上述理論分析,在壓縮機的氣缸容積不能改變的條件下,只有調節壓縮機的轉速能改變排氣量;壓縮機是恒轉矩負載,壓縮機軸功率與轉速成正比變化;在壓縮機總排氣量大于供氣量時,通過降低壓縮機轉速調節供氣壓力,是達到壓縮機經濟運行的有效方法。

    三. 變頻恒壓供氣

    降低壓縮機轉速調節供氣壓力,是達到壓縮機經濟運行的有效方法,而變頻調速方法,是一種高效的調速方法??紤]在儲氣罐上安裝一只壓力變送器,將壓力信號反饋到變頻器的端子上,構成恒壓供氣系統,供氣壓力0.8MPa。本例選用一臺森蘭SB12S132KW變頻器,壓力變送氣選用森納斯DG13W=BZ-A,1.6MPa。恒壓供氣原理圖如圖7-1所示:

    恒壓供氣原理圖

     圖7-1 恒壓供氣原理圖

    變頻器控制第一臺壓縮機,給定調節用變頻器上的操作鍵盤,變頻器的多功能輸出Y1、Y2分別接第二和第三臺的壓縮機的自耦減壓起動器的起動/停止電路,這樣可由變頻器的輸出控制另外兩臺壓縮機的運行或停機。

    手動運行時,第一臺壓縮機由變頻器控制,第二和第三臺的壓縮機可用自耦減壓起動器人工起動/停止。自動運行時,第一臺壓縮機首先變頻運行,當變頻器的輸出頻率已達到50Hz,供氣量仍不足,變頻器的輸出節點Y1、Y2動作,起動第二和第三臺的壓縮機工作;如供氣量大于給定值時,系統自動停止第二和第三臺的壓縮機工作,通過閉環調節可實現恒壓供氣。

    氫氣為可燃性氣體,壓縮機的工作場地有爆炸危險,SB12S系列變頻器的防護等級為IP21,顯然不能安裝在有爆炸危險的場合。將變頻安裝在沒有爆炸危險的配電房內,用遠方控制盒在壓縮機旁進行操作,遠方控制盒也要考慮為本質安全性的。

    四. 結束語

    壓縮機于2003年8月改造完成,經過三個月的運行,達到了預想的目的。不論生產用氣如何改變,恒壓供氣的氣壓維持在0.8MPa左右,供氣質量大幅度提高。節能方面,由壓縮機的公式可見,壓縮機消耗的軸功率PZ(kW)與軸轉速n(r/min)成正比,而壓縮機的排氣量QD(m³/min)又與軸轉速成正比,則壓縮機消耗的軸功率PZ(kW)就與壓縮機的排氣量QD(m3/min)成正比,即是:

    式中:Mr、K、V均為常數,可見減少排氣量,可節省軸功率。經實測節電率達到26%,取得了較好的經濟效益。


    此文關鍵字:變頻器 氫氣壓縮機

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