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节能型紧缩机操控体系规划
【摘 要】 针对空气紧缩机动力消耗量大的问题,提出了一种根据变频技能的体系优化规划办法,完成了一套以变频器为操控中心的智能型节能操控体系。经过实践验证,该办法节电作用显着。运用该办法对空气紧缩机进行优化规划能够进步紧缩机的运用功率,完成节能减排。
  【关键词】 矿用空气紧缩机 变频技能 节能减排 优化规划
  1 导言
  动力干涸、资源糟蹋是全球人们面对的一起性问题。在不行再生动力匮乏严峻的前提下,怎么进步动力运用功率,削减动力消耗现已成为各个职业亟待解决的难题。螺杆紧缩机以其结构简略、重量轻、零件整体性好不易损坏的特色赢得许多职业的广泛重视。尤其是其平衡性好、振荡小、以及容积率高,因而成为各个职业中最常用的紧缩机机型之一。但是,螺杆式紧缩机运用噪声大,作业时需求独自装备一套辅佐设备,用于润滑油过滤、别离、冷却和加压。因而不行避免的形成动力消耗比较大。螺杆空气紧缩机功率少则几十千瓦,多则上百,大型的紧缩机功率乃至到达10000kw,假定能量丢失在10%-20%,糟蹋动力将高达1000kw-2000kw;关于小型的紧缩机尽管单个糟蹋动力量不大,但因为运用比较遍及,糟蹋总量也不简略忽视。因而研制出新式、环保、高效、节能的螺杆紧缩机,即契合当时可持续开展社会对下降成本的需求,又契合削减动力消耗的开展战略要求。
  变频是经过改动供电频率调理负载,然后到达下降功耗,延伸设备运用寿命以及减小损耗的意图,其间心是变频器。变频器是一种能够改动供电频率的设备,经过改动供电频率,能够完成电动机工作速度率的主动调理,经过变频技能能够使得负载较小时选用较低功耗的输入,负载大使选用较高的输入,因而到达节能的意图。www.seunghunhome.com
  现在以中央空调内的紧缩机为代表的各类紧缩机现已开端广泛运用变频技能。在文献[1]选用对理论剖析和数学模拟的办法优化规划了转子型线等参数之间的内涵规则,因而进步了紧缩机作业功率。穆安泰[2, 3]则是从整机的视点考虑了走漏和丢失对紧缩机运用功率的影响,经过优化规划转子端面型线和转子几许特性值核算进步了整机的运用功率。别的,外部传动办法的优化等也是进步运用功率的有用手法。对机械结构优化的办法能够进步传动和工作功率,但是螺杆式紧缩机,辅佐设备耗能占有总耗能的很大份额。因而,进步螺杆式紧缩机的功率需求统筹紧缩机体系的传送节能和辅佐体系节能。变频技能具有优异的调速和启制动功能、功率高、功率要素高和节电作用显着的特色[4-7],因而广泛使用于各类紧缩机的规划傍边。
  1.1 变频调速原理
  空气紧缩机一般运用加压和卸载压力的办法使空气压力保持在必定规模。当空气压力到达最佳作业压力后,电机持续滚动,会导致空气压力持续上升,而当上升超越指定规模后,紧缩时机主动泄压,然后导致了能量丢失。矿用螺杆式紧缩机的电动机一般都是三相异步电动机,其转速能够表明为:
  (1)
  其间,为电机转速,表明鼓励电源的频率,为电机极对数,是转速差。变频技能的基本原理便是经过调理电源的频率,然后到达调理转速的意图。
  调速的原理便是经过丈量气缸内气体的压力,将其作为闭环的速度反应,经过和给定的压力进行比较,得到差错,将此信息传输到变频器后,能够对电机转速进行从头的操控和调理然后使压力能够保持在必定规模内。
  1.2 pid算法原理
  pid算法的要素包含丈量、比较和履行。其进程主要是将关怀的变量进行丈量,并与期望值相比较得到的差错能够用于调理操控体系的相应。pid操控器由份额单元、积分单元和微分单元组成,输入和输出的联络能够表明为:
  (2)
  其间和别离代表了输入和输出信号,、、别离代表了份额系数、积分时刻常数和微分时刻常数。在紧缩机调速体系中,针对体系安稳性、呼应速度、安稳精度等方针,、、的作用如下:
  份额环节:能够反映出输入和输出之间的差错转速,当差错不为零时发生操控作用,然后到达削减差错的意图。数值的巨细与体系呼应速度和调理精度都成正比,但与体系安稳性成反比。
  积分环节:用于进步体系的差错度。积分时刻常数越大则积分作用越显着,静态差错消除的也就越快,但过大则会在呼应初期发生饱满,影响到体系的超调量。
  微分环节:用于反映差错转速的一个改动速率,改进体系的动态特性.

大则体系的动态特性越好,但过大时会导致提早制动,影响体系的呼应速度。
  2 节能体系完成
  2.1 体系的硬件完成
  结合某型矿用空气紧缩设备的运用环境,本文给出了根据变频技能的空气紧缩机操控体系。其硬件组成如图1所示。
  其间,体系选用西门子公司s7-200系列的plc作为体系的主控单元,用于衔接变频器以及完成pid智能操控。选用该系列plc的优点是简略添加扩展模块,例如在本体系中在该plc中扩展数模扩展模块em235能够直接将丈量到的压力数据和设定好的数据进行比较。经过变频器能够改动电源频率然后到达调速的意图。压力传感器用于丈量气缸中空气的压力,然后和给定压力进行比照。因为压力丈量成果的准确性直接影响到了调理的精度,本文中增添了温度传感器,经过对温度的丈量然后对压力传感器进行温度补偿,因而进步了压力传感器丈量的准确性。
  2.2 体系的软件完成
  本文傍边的操控体系的中心在于运用pid算法对电动机转速进行调理。因为s7-200系列的plc供给了pid预算指令,能够经过逻辑图编程直接完成中心算法。当体系启动后,经过读取人机交互参数能够得到设定的压力值,电动机带动紧缩机对空气进行紧缩,此刻,plc不断读取压力传感器收集得到的空气压力值,经过处理后与设定的压力值进行比照,作为输入进行pid调理,得到调整的参数后操控变频器改动电源频率,并不断重复丈量、比较和调整的进程,到达保持气缸内部空气压力值的意图。
  3 试验成果剖析
  体系完成后,需求经过测验不断完善pid的操控参数。本文在matlab中对pid算法进行了仿真,并得到在p设定为22,i设定为0.8,d设定为12时能够得到较好的操控作用,仿真成果如2图所示。
  从图2中能够看出在选用该参数时,操控性、体系超调量、动态呼应都能够得到实践工程要求。将该办法用到某矿用空气紧缩机后,体系能够到达25%以上的节电率。空气紧缩机一般是24小时不断工作。因而单台机器每月发生的经济效应能够核算如下:
  因而,选用变频技能对体系进行操控能够得到显着的节能作用。
  4 结语
  空气紧缩机一般运用加压和卸载压力的办法对气缸内空气压力进行调理。这种粗豪式的压力调理办法常常导致很多的动力糟蹋。本文提出了一种根据变频技能的空气紧缩机操控办法,根据matlab仿真得到了最优的操控参数。将该办法只需在原有设备的基础上添加操控体系旁路即可。体系完成办法简略,从实践使用作用来看,节能率能够到达25%,节能作用显着。
  参考文献:
  [1]邢子文,吴华根,束鹏程.螺杆紧缩机规划理论与关键技能的研讨和开发.西安交通大学学报,2007(07):第755-763+810页.
  [2]穆安泰,等.螺杆紧缩机整机优化方针函数的确认.紧缩机技能,2003(01):第7-10页.
  [3]穆安泰,等.螺杆紧缩机整机优化规划.紧缩机技能,2003(03):第20-23页.
  [4]石毅登,等.选用变频技能的制冷设备的优势剖析.制冷与空调,2004(05):第59-62页.
  [5]石磊.数码涡旋与变频技能的比照剖析.制冷技能,2006(02):第25-27+31页.
  [6]杜书有.我国变频技能的开展与使用.矿山机械, 2007(04):第119-121页.
  [7]彭晓晖.变频技能的开展使用及遍及远景.有色锻炼,2002(06):第146-148页.
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  •  更新时刻:2014-08-31 10:47:47  作者:佚名 [标签: 紧缩机 操控体系规划 ]
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