近几年,节能减排逐渐走进人们的视线。是提供供气压力的主要设备之一,同时也是用电大户之一,因其电机容量较大,且常年连续运行,一般空压机的用电成本占到使用成本的70%以上。因为生产情况的变化、工人的交替、使用气量不确定,空压机易出现频繁加卸载,造成能源的浪费。同时,随着工业自动化水平的不断进步,对产品的自动化及智能化要求越来越高。如何提高使用效率、降低使用成本已成为用户的关注点。
为配合实现宝胜集团的"国际化、高端化、产品化、信息化"的战略目标,为厂区内现有空压机做节能改造,特别设计了一套智能联控系统(三台螺杆空压机配一套智能控制柜,下面简称VCS-3)。设想的基本要求如下:(1)可以轮流选择三台空压机处于变频调速模式,选择自动根据系统压力智能调速;(2)可以轮流选择三台空压机处于固定转速模式,实现星三角工频运行,确保VCS故障时也能保证空压机正常运行;(3)VCS可实现对空压机的真正软起,启动无电流冲击。
具体实施方案
三台空压机主电机均为132kW,改造前空压机主电机一直在全速运行,气压一直上升,当达到卸载压力时(根据用气需要设定,一般比实际需要的压力高0.1bar),空压机卸载运行;当压力到达设定的加载压力时(根据用气需要设定,一般比实际用气压力低1bar),空压机加载运行,造成加载压差损耗和空载损耗。(排气压力升高会产生额外的功率损耗,压力每升高1bar消耗功率增加7%左右。)
PID调节
根据设计要求,在不改变原空压机电控部分基础上增加一套智能控制柜,通过排气端反馈的压力信号的大小来控制3台空压机的启停。
VCS-3系统采用PID恒压控制,通过排气端的反馈压力与控制系统的设定压力进行比较。根据实际差值大小按既定的PID控制模式运算,调整主电机的运行转速,能满足不同工况条件下的运行,让空压机处于变频的佳使用模式区间,从而实现恒压供气、节能的目的。
当系统首次开机时,外部反馈压力为零,VCS-3系统变频启动1#空压机。持续运行一段时间后,如果反馈压力小于设定压力,系统自动将1#空压机切换到工频运行模式,同时变频启动2#空压机,以此类推。
当外部反馈信号高于设定压力时,后开启的3#空压机变频运行,直至设定的下限频率。持续运行一段时间后,反馈压力仍然高于设定压力,则1#空压机休眠运行;当反馈压力低于设定压力时,3#空压机运行频率上升,直至压力稳定,保证系统优化运行。
工变频切换
电气系统采用工变频切换旁路设置、轮换变频控制,保持原有空压机运行模式,不改变既有空压机运行模式,可以通过VCS-3控制面板进行变频/工频的运行方式选择和设定开机顺序。
空压机变频运行时,可减少主电机启动时对电网及设备的冲击,同时增加启动力矩,使电机启动更平稳。当变频器出现故障时,可通过人机操作界面将空压机从变频模式切换到工频模式,使空压机工频运行,不影响用户使用,提高系统的稳定性。