基于变频与软启的160 kW空压机节能改造设计

 基于变频与软启的160 kW空压机节能改造设计

摘要 随着电子技术的发展,在电机拖动领域,传统的星三角启动方式慢慢的由变频器或软启动来代替,由于传统的星三角启动方式起动电流大,对电机线圈和轴承的冲击较大,尤其是普通易步三相电机,在频繁启动时,轴承冲击大,很容易损伤电机。
本文通过空压机的节能改造来系统的介绍变频器和软启动器在启动方面的优势,而且变频器内部自带PID控制,不仅可以降低客户的成本,而且可以更加智能的控制电机的转速,降低轴承的冲击,延长电机使用寿命。而且通过变频器可以实时检测运行状态,在电机发生堵转的时候,可以及时报警,切断运行信号,从而更好的保护电机。在原先的星三角电路的改造中,原先的星三角电路更换为软启动器,在变频器自身故障的时候,可以切换到软启动电路来启动电机,作为短时间备用方案,而且软启动在启动电机的时候,可以智能的调节输出电压,降低启动电流,在电压到达380V的时候,切换到内部旁路,电机满载运行。相比较于星三角启动电路,软启动代替了星形启动,在降压方面,比星形电路更有优势,降低启动冲击。
本文系统的列出了设备改造的电路以及变频器与软启动的参数调节,在不影响客户使用习惯的情况下,把原先的启动电路彻底更换掉,并且在客户的资金预算之内更好的完成设备的改造,达到客户的使用要求。
即通过变频器实现压力的给定,根据客户要求,设定在0.7MPa,把罐体的压力值控制在这个值附近轻微波动,始终保持在一个可用的范围。另外,原先的电路更换为软启动器启动电路,实现变频与工频相结合的控制方式。
关键词:变频器  软启动器  异步电机 PID控制
 
Energy Saving Modification of 160 kW Air Compressor Based on Frequency Conversion and Soft Start
 
Abstract With the development of electronic technology,In the field of motor dragging,the traditional star triangle start mode is slowly replaced by a frequency converter or a soft start,the starting current of the traditional star triangle is large,great impact on motor coil and bearing,especially the common step three phase squirrel cage motor.
This paper systematically introduces the advantages of frequency converter and soft start in starting with energy saving transformation of air compressor,and the internal PID control of the inverter,not only can the cost of customers be reduced,and it can control the speed of the motor more intelligently,reduce the impact of bearing,prolonging the service life of the motor。And the running state can be detected in real time by the frequency converter,when the motor is blocked,it can call the alarm in time,cut off the running signal,so as to better protect the motor.In the transformation of the original Star triangulation circuit,the original Star triangulation circuit was replaced by a soft starter,when the frequency converter has its own fault,it can be switched to the soft start circuit to start the motor,as a short time standby scheme,and when the soft start is starting the motor,the output voltage can be adjusted intelligently,reduce the starting current,when the voltage reaches 380V,switch to an internal bypass,full load operation of motor.comparison of starstart circuit in star triangle,soft start instead .
Pressure given by frequency converter,According to customer requirements,Set in 0.7MPa,Control the pressure value of the tank to a slight fluctuation near this value,Always keep in an available range,in addition,The original circuit was replaced by a soft starter starting circuit,Control mode combining frequency conversion with power frequency
Key words: Frequency converter  soft starter   Asynchronous motor   PID control
 
目  录
第1章 绪论 1
1.1 电动机调速简介 1
1.1.1 调速的发展 1
1.1.2 交流调速的方法与特点 1
1.1.3 变频调速方法与其他调速方法的比较 4
1.2 变频器与软启动器 4
1.2.1 软启动器和变频器的工作原理 4
1.2.2 软启动器和变频器的性能对比 5
1.3 变频器的功能介绍 6
1.4 变频器常用基本功能参数介绍 8
1.5 本次设备改造的要求 10
第2章 空压机改造事项 11
2.1 空压机原理 11
2.1.1 空压机大致介绍 11
2.1.2 空压机电气原理 12
2.2 空压机主电动机启动方式 12
2.2.1 电动机星三角启动 12
2.2.2 电动机软启动器启动 14
2.2.3 电动机变频器启动 15
2.3 空压机压力调节原理 16
2.4 160KW主电机启动注意事项 16
第3章空压机控制器介绍 18
3.1 普乐特MAM-260控制器介绍 18
3.2 设备原先电路图以及原理分析 19
3.3 控制器参数的修改 20
第4章 变频器介绍 22
4.1 科动TD630变频器及其应用 22
4.1.1 产品介绍 22
4.1.2 变频器闭环控制原理 22
4.2 变频器控制端子接线 23
4.3 变频器参数的修改 24
4.4 变频器在空压机节能改造领域的优势 26
第5章 软启动器介绍 27
5.1 西普达XPD软启动器介绍 27
5.2 软启动器控制回路端子接线 27
5.3 软启动器参数的修改 27
第6章 整体系统分析 29
6.1 设备改造整体电路图 29
6.2 变频器压力控制原理介绍 31
6.3 实际模拟论证以及原理分析 33
6.4 设备整体改造后的优势分析 35
6.5变频器在空压机应用上的分析 36
结论 37
致谢 38
参考文献 39
 
 
 
     
第1章  绪论
随着电力电子技术和自动控制技术的发展,交流调速技术迅猛发展,尤其是在大功率三相异步电机的调速上,优势极为明显。普通的星三角启动电路很难满足大功率电机的启动要求,这个时候变频器与软启动器应运而生,很大程度上符合了当今工业发展的需求,为当代工业节能和生产效率做出了重要的贡献。本次论文主要讨论的是如何进行空压机电气节能变频改造,并且对其原有系统进行分析,然后指定方案,如何进行变频的改造,再尽量不改变客户原有的操作习惯的基础下,增加一套变频方案,将其原有的工频电路中的星三角电路替换为软启动器电路,并且还可以实现工频和变频切换的双方案,即使变频器自身发生故障,也不会导致设备停机,影响生产。首先先大致介绍调速的发展,然后再对空压机电气部分进行简单介绍,以及压力控制器和变频器还有软启动器,着重分析变频器的改造方法以及接线和参数的正确设定,并且通过一些简单的模拟来为后期的电气施工做好实践基础,确保方案的可行性。
1.1电动机调速简介
1.1.1调速的发展
电动机调速是根据实际设备的生产运行需求,通过特定的调节方法对电机的转速进行调节。电动机的调速可大致的分为直流调速与交流调速两种方式,而交流调速的方式又可以分为串级调速,变级调速,转差电动机调速,调压调速以及变频调速等几种方式。
自从1958年世界上第一个普通的晶闸管面世以后,就以其在功率放大,快速响应,小功耗,高效率等方面的优越性迅速取代了直流发电机组和汞弧整流器。随着直流调速系统在上世纪60-70年代迅速发展起来,但是在直流调速,由于电机由换向器和电刷的存在,导致其维护成本非常高,单机容量和最高转速受限,而且直流电机造价极高。上世纪80年纪中期,随着第三代电力半导体器件的出现,)电力电子技术以及控制理论便有了长足的发展,交流电机的启动与调速技术才得到了飞速的发展。另外,由于直流电动机的价格非常高,维修也比较困难,而交流电动机结构简单,运行可靠,几乎不怎么需要维修,因而交流电动机便更多的应用在环境极其恶劣的场合。
考文献:
1.王兆宇,施耐德电气变频器原理与应用,电气工程自动化,2009
2.刑健中,施耐德变频器的应用,机械工业出版社,2011
3.孔凡才,自动控制原理与系统,机械工业出版社,2007
4.黄麟,交流调速系统级应用,大连理工大学出版社,2009
5.阮毅,陈伯时,电力拖动自动控制系统,工业技术自动化,2009
6.张燕宾,变频调速应用实践 ,机械工业出版社,2002
7.冯垛生,张淼.变频器的应用与维护 ,华南理工大学出版社,2003
8.丁莉,交流调速技术应用,化学工业出版社,2006
 
 

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