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空压机 变频器技改与使用中需注意的若干问题

[点击量: ][来源:博莱特]

2016-08-10

  空压机 变频器技改与使用中注意的若干问题

  在当前能效、成本为 王的空压机市场上,以永磁 变频为主打的新型产品广受好评。然而,对于量 大面广的在役常规螺杆空压机,从经济角度来说,并不是 全部能够被置换。因此,对于空 压机使用变频器进行节能改造便较为普遍了。所以,我们就 有必要对空压机变频器有一定程度的了解与掌握。

  空压机变频器是为各 类空压机量身定制的一种专用型变频器。变频器主要用来调速,因为它 能设备使性能更稳定、操作更便捷、节能等优势,应用越来越广泛。对于空压机来说,采用变 频调速的意义在哪呢?

  从节能的方面来说:使用了变频调速后,一旦当 设备用气量减小时,电动机 的转速可以降下来,电机功率变小,从而实现节能的功能。

  我们发现,空压机 马达的转速与空压机的实际消耗功率成一次方关系,所以,要想减 少空压机的实际消耗就需要通过降低马达转速来实现。其节能 原理及效果如下:

  ①使用变频器后,空压机 的压力设定可以一点,即可以 将满足生产设备要求的最低压力作为设定压力,变频器 将根据管网压力上下波动的趋势,调节空 压机转速的快慢,甚至消 除了空压机的卸载运行,节约了电能。

  ②由于系 统中的变频器使得管网上下压力稳定,可以降 低甚至消除压力的波动,从而使 系统中所有运行的空压机都在一个满足生产要求的较低压力下运行,减少了 压力向上波动造成的功率损失。

  ③由于空 压机不能排除在满负载状态下长时间运行的可能性,所以只 能按最大需求来决定电动机的容量,故设计容量一般偏大。在实际运行中,轻载运 行的时间所占的比例非常高,如果采用变频调速,可大大 提高运行时的工作效率。

  ④有些调节方式,即使在 需求量较小的情况下,也不能 减小电 动机的运行功率。采用了变频调速后,当需求 量较小的情况下,可降低电动机的转速,减小电 动机的运行功率,从而进一步实现节能。

  ⑤单电动 机拖动系统大多不能根据负载的轻重连续地调节。而采用了变频调速后,则可以 十分方便地进行连续调节,能保持压力、流量、温度等参数的稳定,从而大 大提高空压机的工作性能。

  从运行成本方面来看:变频空 压机的运行成本要远远高于采购成本,随着使 用的时间越来越长,运行成本也越来越高,所以后 期运行成本的节省就成了最主要的。使用变频功能之后,有效的 减少了设备内的冲击,大大降 低了各部件的损坏率,维护与维修成本减少。除此之外,它本身 还有节省能耗的作用,大大降低了运行成本。

  从空压 机使用时限来看:空压机 使用了变频功能后,在机器 运行时可以有效的减少电器部件与机械零件产生的冲击。除此之外,还有效 的减少了电流波动等,有效的 延长的使用时限。

  从噪音方面来看:变频空 压机通过使用变频调速后,电机的转速明显减慢,从而降低噪音。

  变频改 造成败与改造工程师的水平息息相关,也会在不少问题:

  1.变频器的选择与匹配

  负载特 性不同变频器的选配不同,空压机是恒扭矩负载,是否选 择了合适的变频器。

  2.变频器 电缆会产生对地耦合电容,造成变频器出力不够。

  3.影响防护等级。

  4.变频器 输出含有高次谐波,会造成 电动机的功率因数和效率变坏。

  5.变频器供电,电动机电流增加10%温升增加20%。

  6.普通电 动机在低转速下发热量增加,自冷却 风扇风量剧烈减小。

  7.轴承电流,轴承中 的高频电流是通过开关的高速开/关来产生的, 这样会 引起转动部件的波动, 进而影响轴承的润滑。同时会 产生电火花导致的弹坑, 如果不加保护, 轴承就很容易损坏。

  8.有电磁兼容性问题,干扰周围的电气设备,也易受周围的干扰。

  9.绝缘失效,变频器 中的开关频率会导致峰值电压达到名义电压的3.5倍。

  10.在低转速下,喷油螺 杆空压机主机中容易产生冷凝水,从而造成油乳化,导致润滑失效,转子咬死。

  11.固定转 速的空压机仍存在加卸载阀,启动时需要油/气分离器放空,有卸载时的浪费。

变频空
压机工作流程图

  除此之外,变频器使用不当,不但不 能很好的发挥其优良的功能,而且还 可能损坏变频器及其设备,或造成干扰影响等,因此在 使用过程中应该注意以下事项:

  ※ 必须正确选用变频器;

  ※ 认真阅读产品说明书,并按照 说明书的要求接线、安装和使用;

  ※ 变频器 装置应可靠接地,抑制射频干扰,防止变 频器因漏电而引起电击;

  ※ 用变频 器控制电动机转速时,电动机 的温升及噪声会比用网电(工频)时高;在低速运转时,因电动机风叶转速低,应注意 通风冷却以及适当减轻负载,以免电 动机温升超过允许值;

  ※ 供电线 路的阻抗不能太小。变频器接入电压电网,当配电 变压器的容量大于500kVA或配电 变压器的容量大于变频器的容量的10倍时,或变频 器接在离配电变压器很近的地方时,由于回路阻抗小,投入瞬 间对变频器产生很大的浪涌,会损坏 变频器的整流元件等。当线路阻抗过小时,应在电 网与变频器之间加装交流电抗器;

  ※ 当电网 三相电压不平衡率大于3%时,变频器 输入电流的峰值就很大,会造成 变频器及连接过热或损坏电子元件,这时也 需加装交流电抗器。特别是变压器为V形接法时更为严重,除在交 流侧加装电抗器外,还需要 在直流侧加装直流电抗器;

  ※ 不能因 为提高功率因数而在进线侧装设过大的电容器,也不能 在电动机与变频器之间装设电容器,否则会 使线路阻抗下降,产生过 流而损坏变频器;

  ※ 变频器 出线侧不能并联补偿电容,也不能 为了减少变频器输出电压的高次谐波而并联电容器,否则可能损坏变频器。为了减少谐波,可以串联电抗器;

  ※ 用变频 器调速的电动机的起动和停止,不能用 断路器及接触器直接操作,而应用 变频器的控制端子来操作,否则会 造成变频器失控,并可能 造成严重的后果;

  ※ 变频器 与电动机之间一般不宜加装交流接触器,以免断 流间产生过电压而损坏逆变器。若需要加装,在变频器运行前,输出接触器应先闭合;

  ※ 对于变 频器驱动普通电动机作恒转矩运行的场合,应尽量 避免长期低速运行,否则电 动机散热效果变差,发热严重。如果需 要以低速恒转矩长期运行,就必须 选用变频电动机;

  ※ 对于提升负载、频繁起停的场合,会有大转矩产生,需要选 配适当的制动电阻,否则变 频器将常因过电流或过电压故障而跳闸;

  ※ 当电动 机另有制动器时,变频器 应工作于自由停机方式,且制动 的动作信号在变频器发出停车指令后才发出;

  ※ 变频器 外接的制动电阻的阻止不能小于变频器允许所带制动电阻的要求。在满足 制动要求的前提下,制动电阻宜取大些。切不可 将应接制动电阻的端子直接短接,否则,在制动 时会通过开关管发生短路事故;

  ※ 变频器 与电动机相连时,不允许 用兆欧表去测量电动机的绝缘电阻,否则,兆欧表 输出的高压会损坏逆变器;

  ※ 正确处 理好升速与减速问题。变频器设定的加、减速时间过短,容易受到“电冲击”而有可能损坏变频器。因此使用变频器时,在负载 设备允许的前提下,应尽量延长加、减速时间。

  如果负载重,则应增加加、减速时间;反之,可适当减少加、减速时间。如果负 载设备需要短时间内加、减速,则必须 考虑增大变频器的容量,以免出现太大的电流,超过变 频器的额定电流。 如果负 载设备需要很短的加、减速时间(如1s以内),则应考 虑在变频器上采用刹车系统。一般较 大容量的变频器都配有刹车系统;

  ※ 避开负 载设备的机械共振点。因为电 动机在一定的频率范围内,可能会 遇到设备的机械共振点,产生机械的谐振,影响系统的运行。为此,需要对 变频器设置跳跃频率(或称回避频率),把该频率跳过去(回避掉)以避开共振点;

  ※电动机 首次使用或长时间放置后再接入变频器使用之前,必须对 电动机进行绝缘电阻测量(用500V或1000V兆欧表,测量值应不小于5M欧)。如果绝缘电阻过低,则会损坏变频器;

  ※ 变频器应垂直安装,留有通风空间,并控制 环境温度不超过40℃;

  ※ 必须采取抗干扰措施,以免变 频器受干扰而影响其正常工作,或变频 器产生的高次谐波干扰其他电子设备的正常工作;

  ※ 注意电动机的热保护。如果电 动机与变频器容量适配,则变频 器内部的热保护能有效的保护电动机。如果两者容量不匹配,须调整 其保护值或采取其他保护措施以保证电动机的安全运行。

  变频器电子热保护值(电动机过载检测),可在变 频器额定电流的25%-105%范围内设定。

  空压机变频调速节能改造,技术可靠,安装简单,操作方便,故障率低,经济效益可观,值得大力推广应用,但我们 也应重点关注空压机变频器技改和使用中的相关知识掌握,以避免 不必要的经济损失。

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