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高压变频器在螺杆式空压机节能改造中的应用

信息时间:2014-05-29 信息来源:山东新风光电子科技发展有限公司

      登封市君鑫煤业有限责任公司位于登封市石道乡上沃村境内,距登封市区30公里,交通便利。井田面积6.58平方公里,地质储量3181万吨,设计生产能力30万吨/年。君鑫煤业2009年获得河南省工业和信息化厅颁发的“一级安全质量标准化矿井”;2010年获得郑州市总工会、郑州市工业和信息化委员会、郑州市环境保护局颁发的“双比双降”节能减排竞赛先进单位;2011年获得郑州市煤炭管理局、郑州市煤炭行业协会颁发的“郑州市煤炭工业先进企业”。

      君鑫煤矿压风机房内安装两台62m3/min压风机,供生产、各采区工作面。由于压风机选型裕量大,存在着大马拉小车的现象,浪费严重,而且设备控制方式落后,为响应国家号召和社会发展的需要,矿领导决定对原有设备进行升级改造。经过多方调查研究,决定选用山东新风光电子科技发展有限公司生产的JD-BP38-400F型高压变频器2套分别对2台螺杆式空气压缩机进行节能改造。

      电机基本参数:

      型号:Y4505-2 额定电压:10kV 额定电流:25.2A

      额定功率:355kW 额定频率:50Hz 额定转速:2960r/min

      压缩机参数:

      型号:SA350W-6K-T 排气量:62.0 m3/min 电机功率:355kW

      额定排气压力:0.8MPa

      2螺杆式空压机

      2.1螺杆式空气压缩机工作原理

      螺杆式空气压缩机由螺杆机头、电动机、油气分离桶、冷却系统、空气调节系统、润滑系统、安全阀及控制系统等组成。螺杆压缩机的工作循环可分为进气,压缩和排气三个过程。随着转子旋转,每对相互啮合的齿相继完成相同的工作循环。

      (1)进气过程:转子转动时,阴阳转子的齿沟空间在转至进气端壁开口时,其空间最大,此时转子齿沟空间与进气口的相通,因在排气时齿沟的气体被完全排出,排气完成时,齿沟处于真空状态,当转至进气口时,外界气体即被吸入,沿轴向进入阴阳转子的齿沟内。当气体充满了整个齿沟时,转子进气侧端面转离机壳进气口,在齿沟的气体即被封闭。

      (2)压缩过程:阴阳转子在吸气结束时,其阴阳转子齿尖会与机壳封闭,此时气体在齿沟内不再外流。其啮合面逐渐向排气端移动。啮合面与排气口之间的齿沟空间渐渐件小,齿沟内的气体被压缩压力提高。

      (3)排气过程:当转子的啮合端面转到与机壳排气口相通时,被压缩的气体开始排出,直至齿尖与齿沟的啮合面移至排气端面,此时阴阳转子的啮合面与机壳排气口的齿沟空间为0,即完成排气过程,在此同时转子的啮合面与机壳进气口之间的齿沟长度又达到最长,进气过程又再进行。

      从上述工作原理可以看出,螺杆压缩机是一种工作容积作回转运动的容积式气体压缩机械。气体的压缩依靠容积的变化来实现,而容积的变化又是借助压缩机的一对转子在机壳内作回转运动来达到。

      2.2螺杆式空气压缩机的缺点

      空压机在运行过程中,根据压力罐检测到的压力大小,控制阀门进行加载和卸载控制,确保压力罐压力在0.65MPa到0.75MPa之间波动,保证井下拥有足够的气源;在采用工频方式启动时,主要有以下缺点:

      (1)启动电流仍然很大,直接影响电网的稳定性与其它用电设备的运行安全;

      (2)空压机时常出现空载运行,电能浪费严重,处于非经济运行状态;

      (3)启动时对设备的冲击较大,一些部件的动作频率高(如电磁阀等),导致设备后期维护费用高;

      (4)工频运行,设备噪音大。

      2.3 变频改造必要性

      通过改变压缩机的转速来调节流量,而阀门的开度保持不变(一般保持最大开度)。当压缩机转速改变时,供气系统的供气量发生变化,而管网压力保持基本不变。

      高压交流变频调速技术是上世纪九十年代迅速发展起来的交流电动机的调速技术,其技术和性能胜过其它任何一种调速方式。变频调速以其显著的节能效益、高精确的调速精度、宽范围的调速、完善的保护功能,以及易于实现的自动通信功能,得到了用户和市场的认可,在运行的安全可靠、安装使用、维修维护等方面,也给使用者带来了极大的便利,使之成为企业采用电机节能方式的首选方案。

      在这种控制方式下,通过变频调速技术改变压缩机电机的转速,压缩机的供气流量可随着用气流量的改变而改变,达到真正的供需平衡,在节能的同时,也可使整个系统达到最佳工作效率。

      3风光JD-BP38系列高压变频调速系统介绍

      风光牌JD-BP38系列高压变频器以高速DSP为控制核心,采用无速度矢量控制技术、功率单元串联多电平技术,属高-高电压源型变频器,其谐波指标远小于IEE519-1992的谐波国家标准,输入功率因数高,输出波形质量好,不必采用输入谐波滤波器、功率因数补偿装置和输出滤波器;不存在谐波引起的电机附加发热和转矩脉动、噪音、输出dv/dt、共模电压等问题,可以使用普通的异步电机。风光牌高压变频器被评为中国名牌产品。具体来说,风光高压变频调速系统各部分介绍如下。

      3.1总体结构

      采用直接高

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