Частотное регулирование позволяет изменять производительность компрессора в диапазоне от 25 до 100% от номинальной. Подстройка производительности под потребление сжатого воздуха производится путем плавного регулирования скорости вращения ротора приводного электродвигателя, что, в свою очередь, означает и изменение скорости вращения роторов винтовой пары.
Частотный преобразователь обеспечивает плавный запуск и остановку двигателя. Даже при включении, стартовые токи не превышают номинальных, что может иметь особо важное значение в случае значительной мощности электродвигателя.
Если потребление падает ниже 25% от номинальной производительности компрессора, дальнейшее ее снижение экономически неэффективно. В этом случае, компрессор переходит в фазу холостого хода или выключается (в зависисмости от пользовательских настроек). Однако, благодаря изменяемой производительности, переключения на холостой ход и остановки компрессора, в большинстве случаев использования частотных преобразователей, или исключаются совсем, или сводятся до абсолютного минимума. Таким образом, с частотным преобразователем компрессор работает в непрерывном режиме, но наиболее экономичном и щадящем изо всех возможных.
Из-за потерь, имеющих место в электрочасти частотно-регулируемого компрессора, потребление им мощности при максимальной производительности примерно 3-5% выше, чем у обычного компрессора. Однако, в то же время, когда частотный компрессор плавно изменяет производительность, преобразователь частоты пропорционально меняет потребляемую мощность.
В предидущей главе мы упомянули некоторые различия, а скорее, недостатки, пропорциональных регуляторов. Однако, различия эти имеют несколько разное значение при разной загруженности компрессора.
При небольшой и средней степени загруженности компрессора, недостатки пропорциональных регуляторов проявляются в полной мере.
В то же время, когда потребление сжатого воздуха достигает 90-100% от номинальной производительности компрессора, пропорциональный регулятор справляется с изменением ее в несколько более экономичной манере, чем частотный преобразователь.
Таким образом, если предвидится, что флуктуации потребления не будут больше, чем примерно 10% от номинальной производительности, использование пропорционального регулирования более предпочтительно. В других случаях, более эффективным является использование частотного преобразователя.
Благодаря возможности плавного регулирования производительности в широком диапазоне, частотное регулирование является оптимальным способом реализации режима частичной нагрузки в случаях сильных флуктуаций потребления сжатого воздуха, как для одиночных компрессоров, так и для компрессоров пиковой нагрузки в составе мультикомпрессорных систем.
Потенциальная экономия, достигаемая с помощью частотного регулирования, чрезвычайно велика. Экономия может быть достигнута за счет, во-первых, соответствия потребляемой мощности фактическому расходу сжатого воздуха, во-вторых, исключения фаз холостого хода, в-третьих, исключения избыточного сжатия.
+ Широкий диапазон регулирования
+ Большая эффективность при сильных колебаниях потребления
+ Высокая скорость реакции
+ Плавный запуск
— Несколько меньшая, по сравнению с пропорциональными регуляторами, эффективность при небольших колебаниях производительности
Видео:Самый дешёвый китайский частотник и его настройкаСкачать
Частотное регулирование производительности компрессоров
Регулирование компрессоров необходимо по причине того, что потребление пневматической сети изменяется с течением времени. Например, если в текущий момент времени потребление сети меньше производимого компрессором сжатого газа – давление в сети будет расти. Напротив, если потребление сети больше – падать.
Основной целью регулирования является постоянное уравновешивание этих величин. В этой статье мы не будем касаться способов регулирования турбомашин, поскольку для понимания этого необходимо неплохо разбираться в теории газодинамики и энергетических потоков, а коротко опишем способы регулирования объемных машин.
Читайте также: Шипит трубка с компрессором
Итак, потребление сети стало меньше производительности компрессора, газ закачивается в трубы, но не выходит из них – давление начинает расти. Очевидно, что самый простой способ решения этой проблемы, сбросить часть газа в атмосферу. Это и есть самый простой и самый неэкономичный способ регулирования – газ, на сжатие которого была потрачена электроэнергия, “вылетает в трубу”.
Помимо этого, не каждый газ можно просто так сбрасывать в атмосферу. В этом случае применяется перепуск на всасывание или байпасирование.
Байпас – это обводной пневмопровод. В нашем случае – это обводная труба вокруг компрессора или, в некоторых компрессорах в обход компрессорного элемента. Если давление в сети начинает расти, то подача газа в сеть перекрывается и открывается байпасный канал – газ ходит по замкнутому кольцу со стороны нагнетания на сторону всасывания. Этот способ более экономичен, чем простой сброс газа в атмосферу. Тем не менее во время байпасирования (в частном случае именуемом “режимом холостого хода”) двигатель компрессора продолжает работать, потребляя до 40% (в зависимости от производителя компрессора) от номинальной мощности.
Еще более простой способ понизить давление в сети – остановка компрессора. Но применение такого способа регулирования затруднено техническими требованиями. Например для большинства современных промышленных винтовых компрессоров количество пусков/остановов ограничено 10-ю в час.
Помимо этого, существует способ регулирования производительности компрессора дросселированием на всасывании. Путем уменьшения проходного сечения входящего в компрессор трубопровода, создается разряжение на всасывании в компрессор. Таким образом уменьшается массовая производительность. Такой способ, несмотря на видимую простоту, имеет один существенный недостаток – изменяется термодинамическая кривая, по которой происходит сжатие газа, что снижает КПД компрессора.
Самым эффективным способом регулирования компрессора является регулирование изменением частоты вращения. При этом способе регулирования сжатие происходит без изменения рабочей диаграммы компрессора, что обуславливает работу компрессора с КПД близким к максимальному во всем диапазоне производительности.
Производительность регулируется частотой вращения, от которой напрямую зависит частота подачи сжатого газа из камеры сжатия компрессора в сеть, потребление электроэнергии при этом также изменяется пропорционально количеству произведенного сжатого воздуха.
Единственный минус такого способа регулирования – сложность технического исполнения компрессора, которая влечет за собой большую на 20-30% стоимость машины. Тем не менее, за счет существенной экономии электроэнергии, компрессоры с частотным приводом полностью окупают свою стоимость в срок 1,5-2 года.
Популярные товары
Видео:Увеличение производительности воздушного компрессора своими руками .Скачать
Преобразователи частоты позволяют снизить энергопотребление и повысить эффективность холодильных машин
Настоящая статья посвящена описанию преимуществ использования технологии частотного регулирования в холодильной технике для управления компрессорами.
Как показывают теория и практика, частотное регулирование элементов холодильной системы, обеспечивает максимальную гибкость и энергоэффективность. Большую часть времени холодильные системы работают с производительностью ниже номинальной, так как рассчитаны на пиковую нагрузку, которой система может никогда не потребовать. Винтовые компрессоры с регулировкой производительности золотниковым механизмом, поршневые компрессоры с управлением производительностью при помощи соленойдных клапанов и другие типы компрессоров работают в режиме «вкл»/«выкл». К сожалению, эти методы управления не обеспечивают максимально возможного сокращения потребления электроэнергии при снижении холодопроизводи-тельности.
Читайте также: Мощность компрессора оконного кондиционера
Частотное регулирование компрессоров
При стандартном подходе к управлению компрессором скорость вращения электродвигателя не регулируется и зависит от частоты питающей сети, а так же от конструктивных особенностей двигателя (количества полюсов). Нагрузка на валу двигателя определяется произведением частоты вращения вала на крутящий момент. При постоянной скорости вращения, мощность двигателя определяется моментом нагрузки. В случае изменения скорости вращения, нагрузка на двигатель будет уменьшаться не только за счет снижения скорости, но и за счет уменьшения крутящего момента. Существует два вида нагрузки на двигатель: с постоянным и переменным моментом.
Объемные компрессоры (например, винтовые, поршневые, ротационные, спиральные) относятся к устройствам с постоянные крутящим моментом. Это означает, что крутящее усилие, необходимое для поворота вала, постоянно, то есть не зависит от скорости вращения. Таким образом, мощность на валу определяется рабочими условиями (давлением) и способом управления производительностью, влияющими на крутящий момент. В общем, снижение скорости вращения на 50% приводит к пропорциональному уменьшению мощности на валу двигателя на 50%. (Рис. 1).
Главные причины использования преобразователей частоты
Использование преобразователей частоты для управления холодопроизводительностью обеспечивает высокую эффективность регулирования компрессоров, вентиляторов и насосов.
Использование преобразователей частоты для управления винтовыми компрессорами позволяет:
• снизить потери мощности, связанные с регулированием производительности с помощью золотникового механизма или дросселирующего клапанов.
• уменьшить износ, связанный с работой золотникового механизма.
• поддерживать давление всасывания на необходимом уровне. Во избежание чрезмерного износа при использовании золотникового механизма зачастую предусматривается широкая нейтральная зона.
• уменьшить размеры компрессора при сохранении необходимой мощности.
Для компрессоров, без средств регулирования производительности, изменение скорости вращения двигателя позволит исключить использование других малоэффективных методов управления (байпасирование, дросселирование и пр.).
Принцип работы преобразователя частоты с винтовым компрессором
Практически все винтовые компрессоры используют золотниковый клапан для разгрузки компрессора. Золотник перемещается по всей длине ротора, уменьшая длину области сжатия. Конструкция винтового компрессора показана на рис. 2. Несмотря на то, что данный метод управления обеспечивает бесступенчатую регулировку и достаточную степень управления давлением всасывания, в компрессоре возникают существенные потери мощности, связанные с работой золотниковым механизмом. При снижении нагрузки компрессора не происходит пропорционального уменьшение мощности (рис. 3).
В общем случае, эффективность работы компрессора при частичной нагрузке снижается по мере снижения давления всасывания или увеличения давления нагнетания. У компрессоров оборудованных экономайзером последний обычно отключается при снижении производительности ниже 75%. По этой причине, ниже 75% холодопроизводительности такие компрессоры работают с отключенным экономайзером.
По данным заводов-изготовителей, большинство винтовых компрессоров могут работать с пониженной до 50% скоростью вращения. Для обеспечения дальнейшего снижения производительности необходимо использовать золотниковый механизм. Сравнение эффективности двух способов регулирования производительности изображено на рис. 4. Наблюдается существенное повышение эффективности работы компрессора во всем диапазоне нагрузок.
Читайте также: Пневматическая системы тормозного компрессора
Компрессор с преобразователем частоты показан на рис. 5.
На рис. 6 показана холодильная централь из нескольких компрессоров с преобразователем частоты, установленным на ведущем компрессоре. Все, кроме ведущего, имеют фиксированную скорость вращения.
Данный алгоритм управления основан на применении интеллектуальных частотных преобразователей VLT®. Этот тип частотных преобразователей может управлять холодильной централью, как с разомкнутым, так и с замкнутым контуром управления. Основной функцией интеллектуальных преобразователей частоты является подд3.е2ржание постоянного давления всасытания путем непрерывного регулирования скорости вращения ведущего компрессора.
Использование преобразователей частоты для управления скоростью вращения компрессора способствует росту COP (coefficient of performance, коэффициент полезного действия холодильной машины) системы и снижению энергопотребления. Сравнение эффективности различных способов регулирования производительности холодильных машин представлено на рис. 7.
Расчет экономии электроэнергии при использовании преобразователя частоты:
Управление в режиме «включения»/«выключения»
COP = 1,878 — Q0 = 10 кВт
W= Q0/C0P= 10 кВт/ 1,878 = 5,324 кВт
E = W x t/2= 5,324 кВт x 0.5 ч = 2,662 кВт•ч
Непрерывная работа
COP = 2,441 — Q0 = 5 кВт
W= Q0/C0P= 5 кВт/ 2,441 = 2,049 кВт
E = W x т = 2,049 кВт x 1 ч = 2,049 кВт•ч
Экономия:
( 2,662 — 2,049) кВт-ч = 0,613 кВт•ч
Снижение энергопотребления:
0,613 кВт-ч/ 2,662 кВт-ч * 100 % = 23%
На рис.8 приведены расчеты экономии электроэнергии при использовании преобразователя частоты.
Расчет экономического эффекта при управлении винтовыми компрессорами с помощью частотно-регулируемого привода по сравнению с управлением золотниковым механизмом. Винтовые компрессоры, используемые в холодильных системах, делятся на два типа:
a) с золотниковым механизмом для изменения производительности
b) без управления производительностью
Несмотря на то, что золотниковый механизм обеспечивает разумное управление давлением всасывания, определенная часть энергии затрачивается на управление золотником.
Из графика (рис. 10) видно, что метод использования золотника не обеспечивает пропорциональное снижение энергопотребления при снижении производительности. При производительности 60%, компрессор с золотником потребляет примерно 80% энергии от номинального. В то же время, при управлении преобразователем частоты: с производительностью 60%, потребление энергии составляет приблизительно 60% от номинального.
Наш опыт работы с клиентом в Канаде при использовании винтовых компрессоров Mycom позволил получить следующие результаты:
(*основано на реальных измерениях).
Полагая, что среднегодовая холодо-производительность составляет 80% от номинальной, режим работы — 20 часов в день, 365 дней в году, получим следующее сравнение энергопотребления при регулировании золотником и преобразователем частоты:
С золотником:
267 кВт x 365 x 20 часов = 1 949 100 кВт-ч С частотно-регулируемым приводом: Потребление энергии на 15% ниже = 1 656 735 кВт-ч Экономия: 292 365 кВт-ч
Экономия средств (при стоимости 0,1 Евро / кВт-ч) = 29 236,5 Евро
Средняя стоимость с установкой частотно-регулируемого привода 315 кВт = 29 500 Евро Период окупаемости: 1 год.
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
📹 Видео
Модуль №4. Частотное регулирование скорости асинхронного двигателяСкачать
Устройство и принцип работы винтового компрессораСкачать
Частотник и однофазный мотор? Никогда!Скачать
Проверка реальной производительности компрессора на выходеСкачать
Теперь Компрессор качает лучше чем новый.Скачать
Преобразователь частоты для асинхронного электродвигателя. Что это такое, как он устроен.Скачать
Регулировка оборотов асинхронного двигателяСкачать
Как настроить КОМПРЕССОР правильноСкачать
Стабильное давление воды на даче при помощи частотного регулятора для управления насосом HY2 с АлиСкачать
Частотный преобразователь для однофазного бытового вентилятора 220 В. Симистотрный регулятор - НЕТ!Скачать
Воздушный компрессор. Тест реальной производительности (3/3)Скачать
Ошибки при подключении силовых цепей преобразователя частотыСкачать
Частотный преобразователь как правильно подключить частотникСкачать
Как узнать производительность компрессора на ВЫХОДЕ. Часть 2.4.1Скачать
Как подключать и настраивать частотный преобразователь. 2 Часть.Скачать
Подключение и настройка частотного преобразователя ESQ-210Скачать
Узнай, на что способен китайский частотник для ТОКАРНОГО (часть 13)Скачать
Частотник может сделать из одной фазы 220 три фазы 380? Тайна раскрыта в этом #энерголикбезСкачать
