变频调速技术在恒压供气系统中的应用

冉翔

(焦作铁路电缆工厂，河南焦作454001)

摘要：介绍了变频调速自动控制原理，以及变频器在恒压供气系统中的设计、选型、应用。阐述了该系统的组成、工作原理及节能方面。

关键词：变频调速：变频器PID闭环控制：软起动器：PLC

中图分类号：TM921．5    文献标识码：B

    1引言

 

    随着自动控制技术和大功率开关器件制造技术的迅猛发展，变频调速以其自身功能完善、性能可靠、节能显著等优点，已广泛应用于工业生产和生活等领域。

 

    变频交流调速适合用于减转矩特性负载，如图1所示，此类负载的转矩与转速的平方成正比(如风机、泵类等)。工厂供气系统的负载主要是风机，实践证明这类负载采用交流变频调速技术后，日常的运行费用会急剧降低，在某些应用中降至60％，能量的消耗和相应的辐射也有可能减少至****的水平。

    2 恒压供气系统中应用变频调速的优点

 

    工厂恒压供气系统大多由多台空压机组成，采用挡板来调节风量或阀门来调节流量，多台空压机进行组合切换工作。设计初所留余量很大，致使这些系统不能达到很好的调节效果，而且噪音大、压力不稳定、容易损坏气锤、元件，而且大量的电能会被挡板和阀门浪费掉。而在恒压供气系统中应用变频调速技术后，可以改善空压机性能，提高供气品质，同时节省了电能，减少了噪音。恒压供气系统中采用变频调速技术具有以下几个方面的优点。

    2.1节能方面

 

    未采用变频调速的恒压系统可控制压缩气体的压力在Pmin-Pmax之间来回变化。Pmin为****压力值，是能够保证用户正常工作的****压力。Pmin、Pmax之间关系式为：

    在压力达到Pmin后，以前的控制方式决定其压力会继续上升(直到Pmax)。这一过程中必将会向外界释放更多的热量，从而导致能量损失。另外高于Pmin的气体在进入气动元件前，其压力需要经过减压阀减压至接近Pmin，这一过程同样是一个耗能过程。

 

    (2)卸载调节压力时所消耗的能量

 

    当压力达到Pmax时，空压机会进行降压卸载：关闭进气阀使电机处于空转状态，同时将分离罐中多余的压缩空气通过放空阀放空。这种调节方法会造成很大的能量浪费。关闭进气阀使电机空转虽然可以使空压机不需要再压缩气体作功，但空压机在空转中还是要带动螺杆做回转运动．实践测算，空压机卸载时的能耗约占空压机满载运行时的10％-15％。

 

    而采用变频捌速技术后，可连续调节供气量，将管网压力始终维持在能满足供气的工作压力上，即Pmin附近。变频器能够使系统生产的空气流量和所需求的流量精确对应，以达到****的系统调整。这就意味着在同样的压力要求下所需的流量最小、功率最小，如图2所示。

    2.2噪声方面

 

    变频器通过减少电机和风扇转速，减少了空气流动的速度，同时平衡风门被调在更加开放的位置，使噪声减轻。同时变频器是软起动，减少了设备周期性的开／关动作，避免产生比连续运行更高、更坏的噪声。

 

    2.3磨损和破坏方面

 

    减少停止／起动次数意味着减少了机械磨损，延长了设备的使用寿命，使一些元器件只需要较低等级的维护、，空气流通量的减少意味着清洁次数的减少。对于消耗性元件，如过滤网、电机轴承和风扇轴承的更换要求也相应减少。采用变频器可以使设备的维护和运行费用大大减少。

 

    3 自动控制系统的原理

 

    工厂供气系统中以恒压供气为原则。由于供气随着时间和生产情况的不同流量变化很大。传统的手动调节无法保证压力稳定，因此只有采用先进的变频调速技术和合理的自动控