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迈凯诺KE300A变频器在化工厂氢压缩机上的应用

迈凯诺KE300A变频器在化工厂氢压缩机上的应用

一、概述


        在工业生产中,压缩空气的使用非常普遍。在工厂内,若干台空气压缩机安装在一个地方,就构成一个空压机站。四川九河化工实业有限公司有一空压机站,安装有3台110kW往复式活塞空压机,用来压缩氢气。


        由于生产上使用氢气的不均匀性,用气量是在动态变化的,有时需要同时运行数台氢压缩机供气,而有时连一台氢压缩机产的气都用不完,但氢压缩机仍在全速运行。氢压缩机在出厂时都配套有排气压力调节装置,储气罐内的氢气压力超过设定压力时,压缩机进气管上蝶阀自动关闭,压缩机进入空转卸荷状态。当储气罐内氢气低于设定的压力时,压缩机进气管上蝶阀自动开启,压缩机又进入满载工作状态。设定值有一滞环,例如设定储气罐内的氢气压力为0.815MPa,滞环为0.045MPa,这种调节方式,供气压力的变化范围就是0.045MPa。满载时,空压机的工作电流接近电动机额定电流;空转卸荷时,空压机的工作电流约为电动机额定电流的50%。这部分电流不是做有用功,而是机械在额定转速下的空转损耗。虽然这种调节装置也能调节压力,但压力的调节精度低,压力波动大;压缩机总是在额定转速下工作,机械磨损大,电耗高。


二、压缩机节能原理

        根据空气压缩理论,压缩机的轴功率PZ(kW)、排气量QD(m3/min)和轴转速n(r/min)符合下列公式:

        公式中:

        Mr—压缩机输入的平均扭矩N/m,      K—与气缸容积、压力、温度和泄露有关的系数 

        n2—调节后的压缩机转速,r/min,      V—气缸容积,m3


        根据上述理论分析,在压缩机的气缸容积不能改变的条件下,只有调节压缩机的转速能改变排气量;压缩机是恒转矩负载,压缩机轴功率与转速成正比变化;在压缩机总排气量大于供气量时,通过降低压缩机转速调节供气压力,是达到压缩机经济运行的有效方法。


三、变频恒压供气


        降低压缩机转速调节供气压力,是达到压缩机经济运行的有效方法,而变频调速方法,是一种高效的调速方法。考虑在储气罐上安装一只压力变送器,将压力信号反馈到变频器的端子上,构成恒压供气系统,供气压力0.8MPa。本例选用一台KE300A-132kW变频器,压力变送气选用森纳斯DG13W=BZ-A,1.6MPa。


        变频器控制第一台压缩机,给定调节用变频器上的操作键盘,变频器的多功能输出T1、T2分别接第二和第三台的压缩机的自耦减压起动器的起动/停止电路,这样可由变频器的输出控制另外两台压缩机的运行或停机。


        手动运行时,第一台压缩机由变频器控制,第二和第三台的压缩机可用自耦减压起动器人工起动/停止。自动运行时,第一台压缩机首先变频运行,当变频器的输出频率已达到50.00Hz,供气量仍不足,变频器的输出节点T1、T2动作,起动第二和第三台的压缩机工作;如供气量大于给定值时,系统自动停止第二和第三台的压缩机工作,通过闭环调节可实现恒压供气。


        氢气为可燃性气体,压缩机的工作场地有爆炸危险,KE300A系列变频器的防护等级为IP20,显然不能安装在有爆炸危险的场合。将变频安装在没有爆炸危险的配电房内,用远方控制盒在压缩机旁进行操作,远方控制盒也要考虑为本质安全性的。


四、结束语


        该压缩机改造完成后,经过三个月的运行,达到了预想的目的。不论生产用气如何改变,恒压供气的气压维持在0.8MPa左右,供气质量大幅度提高。经实测节电率达到26%,取得了较好的经济效益。