[发明专利]一种空压机变频系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制装置，具体涉及一种空压机变频系统。

背景技术

空压机在化工、制冷、工矿等企业应用十分广泛，目前，大多数空压机都工作在工频状态，起动方式为星三角降压起动，压力控制采用两点式控制（上下限控制），即空压机气缸内压力达到设定上限时，空压机通过本身的油压关闭气阀，当压力下降到设定下限时，空压机打开进气阀。

由于生产过程中用气量的变化，空压机会频繁地加载和卸载，经常是加载2min，卸载4min；在用气量小的时候，有时还会停机10min，然后重新起动，如此周而复始的工作。通常空压机的供气能力都大于实际的生产需要，所以选择空压机的主电机容量时一般会偏大，空压机长时间运行于空载状态下，难免会造成能量的浪费。工频启动对空压机、电动机和电网都有很大的冲击。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提出了一种空压机变频系统，所述系统从低速起动，冲击电流小，电动机和空压机运行平稳。

本发明的技术方案为：一种空压机变频系统，包括压力设定模块、压力传感器和变频控制回路，所述变频控制回路设有一个PLC控制单元和一个选择开关，所述PLC控制单元通过信号线分别与压力设定模块和压力传感器相连接。

在所述PLC控制单元内部设有PID调节器。

本发明具有如下有益效果：

1）本发明系统运行稳定，变频运行时所产生的电能是工频运行时产生电能的68%，这说明空压机运行在变频状态下，可节省32%的电量，提高了工作效率。

2）本发明电动机从低速起动，冲击电流小，电动机和空压机运行平稳。

3）本发明由于变频器具备较强的保护功能，降低了设备故障率。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

图1为本发明主电路结构示意图。

图2为本发明闭环控制结构示意图。

图3为本发明变频器控制接线结构示意图。

具体实施方式：

参见图1至图3所示，本发明包括压力设定模块、压力传感器和变频控制回路，所述变频控制回路设有一个PLC控制单元、一个选择开关和两个接触器，所述PLC控制单元通过信号线分别与压力设定模块和压力传感器相连接。在所述PLC控制单元内部设有PID调节器。工作原理为：

原空压机系统是工频星三角降压启动，本发明保留原工频系统不变，增加变频系统，工/变频可互锁切换。当变频器发生故障时，可切换到原工频系统继续运行。

主电路如图1所示。主电路中虚线部分为空压机原有的工频系统，在变频器的后端设有两个接触器，作为工/变频互锁用。控制回路中增加了一个选择开关，作为工/变频切换的选择。如果空压机正运行在变频状态下，即使选择开关误操作到工频位置，系统也不会受到影响，空压机会继续在变频状态下运行，只有空压机停止运行，选择开关才会有效，反之亦然，这样就增加了系统互锁的可靠性。本发明采用压力闭环调节控制方式，通过变频器的显示面板上设有压力设定模块，来设定空气压力的目标值，在储气罐上安装一个压力传感器，压力传感器将检测到的当前的空气压力信号转换成4-20mA的电信号反馈给变频器，变频器内部的PLC控制单元内的PID调节器将反馈回的信号与目标值相比较，然后经过运算，输出一个合适的速度来驱动电动机，使空气压力保持稳定，这样空压机将始终保持在节电运行状态，如图2所示。本发明的空压机改造应注意的问题：

1）变频器的下限频率不易设的过低。因为空压机长时间运行在低频状态下，主电机温度会升高；并且，下限频率设的不合适时会产生漏油现象，这样会造成能源浪费和环境的破坏。所以，下限频率应设为30Hz-40Hz之间（可根据现场调试情况而定，本例下限频率设为30Hz）。

2）压力设定模块在设定压力目标值时，在满足生产工艺的条件下，目标值不应设定的太高，这样节能效果会更加明显。

3）因为保留了原系统的工频部分，所以在设计上工频与变频之间的切换一定要安全可靠，防止故障发生。

参见图2所示，本例中变频器选用的是丹佛斯FC200系列变频器，此系列变频器完全能满足空压机的性能要求。变频器的接线并不复杂，将变频器启停信号和压力反馈信号接入到变频器的多功能输入端子和模拟量端子就可以了。多功能输出端子可作为控制回路信号，起到保护的作用。

想要使变频系统实现节能的功能，变频器的参数设置是非常重要的，只有参数设置的正确、合理，空压机才能稳定运行，并且变频器才能最大的发挥节能效果。本发明节能效果非常明显，这是衡量改造是否成功的一个很关键的点。并且减小了电动机与机械部分的冲击，起到了保护作用。系统运行稳定，经过一周对电表的观察，发现变频运行时所产生的电能是工频运行时产生电能的68%，这说明空压机运行在变频状态下，可节省32%的电量。工频运行时，加载状态下的平均电流是98A，卸载状态下的电流是48A，按照一天工作15小时、卸载状态占整个工作状态的三分之一时间计算，那么变频运行时一天所节约的电能为：231KWh，一年所节约的电能为83160KWh，按照每度电1元来计算，一年可节省83,160.00元人民币，一年多一点就能收回改造投入的成本，节能效果非常显著。