Частотный регулятор для компрессора

Развитие энергосберегающих технологий – одна из актуальнейших задач, стоящих сегодня перед отечественными промышленными предприятиями.

Если говорить о компрессорном оборудовании, то первым качественным шагом в решении вопросов энергосбережения стало широкое внедрение в производственные процессы винтовых компрессоров. Именно после их появления на рынке стал возможным переход к децентрализованной системе обеспечения сжатым воздухом. Компактные, малошумные, почти не требующие материальных затрат на монтаж, винтовые компрессоры практически полностью вытеснили поршневые в диапазоне производительности от 1 до 10 м 3 /мин. И на многих предприятиях, перешедших к децентрализованной системе обеспечения сжатым воздухом и использующих винтовые компрессоры, уже получен значительный экономический эффект.

Следующим шагом в направлении развития энергосберегающих технологий стала разработка в середине 90-х годов прошлого столетия винтовых компрессоров с частотным приводом. В чем же особенность этих компрессоров?

Особенности компрессоров с частотно-регулируемым приводом и их преимущества

Современный частотно-регулируемый привод состоит из асинхронного двигателя и преобразователя частоты. Электрический двигатель преобразует электрическую энергию в механическую и приводит в действие винтовую пару.

Преобразователь частоты управляет электрическим двигателем и преобразует переменный ток одной частоты в переменный ток другой частоты. А название «частотно-регулируемый электропривод» обусловлено тем, что регулирование скорости вращения двигателя осуществляется изменением частоты, подаваемого на него напряжения питания.

Внедрение частотного привода в компрессорной технике предполагало получение целого ряда преимуществ, по сравнению с обычными винтовыми компрессорами.

• При пуске асинхронного электродвигателя обычного компрессора пусковые токи превышают номинальные в несколько раз, что ведет к перегрузке сети и ограничению допустимых включений компрессора в течение часа. Напротив, компрессор с регулируемой производительностью запускается в работу плавно, соответственно и число операций пуска у него меньше.

• «Частотник» при работе поддерживает необходимое давление в системе с точностью до 0,1 бар и немедленно реагирует на изменение давления в сети. (Для справки: каждый лишний бар давления нагнетания увеличивает электропотребление компрессора на 6-8%).

• Реальная производительность «частотника» точно соответствует реальной потребности в сжатом воздухе.
В результате минимизируется энергозатратный период холостого хода, во время которого асинхронный двигатель обычного воздушного компрессора потребляет около 25-30% своей номинальной мощности.

Для наглядной демонстрации преимуществ «частотника» обычно приводятся две диаграммы, показывающие общие затраты на производство сжатого воздуха за несколько лет эксплуатации у компрессора без частотного привода и у «частотника».

Видно, что экономия электроэнергии при эксплуатации воздушного промышленного компрессора с частотным приводом достигает 35%.

Видео:Как выбрать частотный преобразователь. 1 ЧастьСкачать

О чем молчат поставщики компрессорного оборудования

Можно ли полностью доверять той информации, которую преподносят поставщики компрессорного оборудования?

Не всегда. Говоря об экономии электроэнергии и приводя характерные диаграммы, большинство производителей компрессорной техники сознательно умалчивают о режимах эксплуатации оборудования.

Не существует ни одного каталога оборудования, в котором приведенные выше диаграммы сопровождались бы комментарием, описывающем режим работы, для которого эти диаграммы рассчитаны.

А ведь режим работы компрессора производительностью до 5 м3/мин — это важнейший параметр! Одной из крупнейших компрессорных компаний были проведены исследования о характере потребления сжатого воздуха на европейских промышленных предприятиях. В результате анализа все полученные данные были условно разбиты на три группы. Ниже, они приводятся в таблице.

Как видно из таблицы, наибольший эффект при использовании «частотника» по сравнению с компрессором, имеющим традиционную систему управления «нагрузка – холостой ход – остановка» был получен лишь на предприятиях, где потребление существенно меняется в течение дня. Там, где оно более-менее постоянно, эффективность применения «частотника» оказалась значительно ниже. Понятно почему: ведь при загрузке обычного компрессора стремящейся к 100 % время работы на холостом ходу сводится к минимуму.

Рассмотрим подробнее типовой образец аргументации в пользу компрессора с частотным приводом. В качестве примера анализируется работа винтового компрессора с электродвигателем мощностью 60 кВт и максимальным давлением 10 бар, загруженным на 70% с годовой наработкой 4000 часов. Сообщается, что при замене этого компрессора на аналогичный «частотник» годовая экономия электроэнергии составит 78926 кВт*час или «частотник» окажется экономичнее на 33%.

Читайте также: Электромагнит муфты компрессора кондиционера honda

78926 кВт*час берутся из расчета:
— экономия за счет минимизации времени холостого хода – 48000 кВт*час (60,82% от общей экономии);
— отсутствие потерь из-за разгрузки внутренней системы компрессора (ресивера воздушно-масляного сепаратора) – 806,4 кВт*час (1,02%);
— экономия за счет отсутствия «перекачки» пневмосистемы по давлению – 15120 кВт*час (19,16%);
— экономия из-за меньших утечек из пневмосистемы – 5400 кВт*час (6,84%);
— экономия за счет отказа от ременной передачи и замены ее прямой (электродвигатель – муфта – винтовой блок) – 9600 кВт*час (12,16%).

Далее, приводится методика расчета указанных «процентов экономии». И при анализе предложенных расчетных формул возникает ряд вопросов.

Во-первых, почему при загрузке компрессора на 70% время холостого хода составляет 30%? Ведь винтовой компрессор работает в режиме «нагнетание – холостой ход – остановка (режим ожидания)». В методике расчета время ожидания по какой-то причине совершенно отсутствует, то есть почему-то предполагается, что компрессор вообще не останавливается во время работы?

Во-вторых, расчет экономии за счет минимизации времени холостого хода строится на предположении, что «средняя частота разгрузок 20 раз в час». Предположение более чем спорное. В момент пуска компрессора электрическая нагрузка значительно увеличивается. По этой причине столь частых включений-выключений стараются избегать. Интересно, что об этом же пишет сам автор: «… обмотки электродвигателя приходится изготавливать с учетом этих больших пусковых нагрузок, а также ограничивать допустимое количество запусков в час».

Большинство производителей компрессорного оборудования отмечают, что допустимое число включений в течение часа для компрессоров с мощностью электродвигателя от 37 до 75 кВт составляет 6-12 раз. Именно поэтому, утверждение о «средней частоте разгрузок 20 раз в час» выглядит немного странно?

Таким образом, если учесть, что компрессор для пескоструя работает в режиме холостого хода все-таки не 30% времени, а несколько меньше, и ограничить частоту разгрузок (не более 10 раз в час), то полученное значение экономии электроэнергии за счет минимизации времени холостого хода – 48000 кВт*час – можно уменьшить в два раза.

Большие сомнения вызывает и последний пункт – экономия за счет отказа от ременной передачи. В данном случае, сравнение ременной и прямой передачи совершенно некорректно, так как существуют компрессоры с прямой передачей, но без частотного привода. И очень многие производители компрессорной техники имеют в своем модельном ряду компрессоры, как с прямой, так и с ременной передачей.

Что касается других пунктов экономии, то с ними можно согласиться.

Видео:Компрессор 380в к сети 220в через частотник.Скачать

Из рассмотренного выше следует, что годовая экономия электроэнергии может составить не 78926 кВт*час, а всего 45326,4 кВт*час. Получается, что «частотник» экономичнее не на 33%, а всего на 19% (что, кстати, отчасти согласуется с данными таблицы). А при увеличении загрузки более 70%, уменьшении времени холостого хода и числа включений в час, экономия может быть еще меньше.

Таким образом, эффективность использования винтового компрессора с частотным приводом зависит от режима работы оборудования, потребляющего сжатый воздух, а фирмы-производители в рекламных целях нередко склонны завышать выигрыш от его использования.

По этой причине срок окупаемости проекта с «частотником» может существенно превысить декларируемые рядом производителей 1,5-2 года. Ведь срок окупаемости 1,5 года — это частный случай. Он возможен, например, при годовой наработке 6000 часов и среднем коэффициенте загрузки 60%. И при изменении параметров наработки и загрузки срок окупаемости также будет меняться.

Помимо использования «частотника» существуют и другие, нередко более простые решения, ведущие к той же цели – минимизации затрат на производство сжатого воздуха.

Прежде всего, уже упоминавшаяся децентрализованная система обеспечения сжатым воздухом. В этом случае вместо одного мощного поршневого компрессора, не всегда полностью загруженного, устанавливается несколько компрессоров с меньшей производительностью непосредственно на производственных участках. Здесь гораздо проще подобрать компрессор точно в соответствии с реальным потреблением воздуха. И если обеспечить ему загрузку на уровне не менее 80%, это в значительной степени нивелирует многие преимущества, которые сулит установка «частотника».

Читайте также: Руководство компрессор акр 21

Другой интересный вариант – использование нескольких винтовых компрессоров, объединенных в единую сеть с общим пультом управления. При пиковых нагрузках система компрессоров работает полностью, а при уменьшении потребления воздуха один или несколько компрессоров автоматически отключаются. Данное техническое решение также позволит получить реальную экономию электроэнергии.

Кроме того, установка нескольких, например, четырех обычных винтовых компрессоров, объединенных в систему с общим управлением, позволит помимо сокращения энергопотребления обеспечить столь необходимый резерв сжатого воздуха в случае выхода из строя одного компрессора. В этом случае, общая производительность компрессоров уменьшится всего на 25%, в то время как выход из строя одного «частотника» полностью остановит все производство. Попробуйте оценить возможные убытки от каждого дня простоя всего производственного оборудования и сравнить их со стоимостью сэкономленной электроэнергии. На некоторых предприятиях простой в 2-3 дня принесет потери, превышающие размер годовой экономии электроэнергии.

Так все-таки, быть или не быть компрессорам с частотным приводом? Конечно, быть! Преимущества «частотника» очевидны, особенно если их правильно использовать. Например, очень перспективным представляется техническое решение, при котором компрессор с частотным приводом работает в паре с обычным компрессором для СТО.

Вместе с тем, следует отметить, что не стоит воспринимать «частотник» в качестве универсального средства для решения проблем энергосбережения! Компрессор с частотным приводом имеет смысл приобретать только после приведения в порядок всей пневмосистемы предприятия: проведения децентрализация и устранения утечек из пневматических магистралей. Надо также учесть, что начальные инвестиции на проект с «частотником» в 1,3-1,5 раза выше, чем на проект с обычным компрессором, и чтобы окупить эту разницу тоже требуется время.

В заключение, потребителям компрессорного оборудования хочется напомнить старинную поговорку – «не все золото, что блестит». Поэтому, перед тем, как приобретать «частотник» следует хорошенько взвесить все «за» и «против» и только после этого сделать выбор.

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.

Частотное регулирование компрессоров

Видео:Что за фокусы? Старый компрессор СО7Б на 380 от сети 220 вольт.Скачать

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.

Читайте также: Рейтинг продувочных пистолетов для компрессора

• 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).

Видео:Самый дешёвый китайский частотник и его настройкаСкачать

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.

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.

Видео:Подключение компрессора СО-7Б через частотный преобразователь.Скачать

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

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/chastotnyy-regulyator-dlya-kompressora

  📺 Видео

  Винтовой компрессор с частотным преобразователем. Нужен он или нет?Скачать

  

  Настройка частотного преобразователя под компрессор СО-7БСкачать

  

  Частотный преобразователь на 4кВт с АлиЭкспресс (дешевый да еще и 380 умеет делать)Скачать

  

  Запуск компрессора Кратон от частотного преобразователя XSY-АТ1 2.2kw.Скачать

  

  Чиллер для лазера и частотный преобразователь на компрессорСкачать

  

  компрессор со-243 и частотный преобразователь восьмикрут радиконСкачать

  

  Самодельный компрессор под управлением частотного преобразователя NFlixin 9600Скачать

  

  Выбираем частотный преобразователь. Где и почему.Скачать

  

  Частотник 220 на 380 для компрессора 3 квтСкачать

  

  А разница в цене вот почему! Где купить преобразователь частоты, у местных или на Алиэкспресс?Скачать

  

  преобразователь частоты с 220 вольт одной фазы на 380 три фазы. ЧастотникСкачать

  

  неудачная покупка векторного частотникаСкачать

  

  Частотный преобразователь в компрессорахСкачать

  

  Работа ЧРП серии Р700 с воздушным компрессоромСкачать

  

  Подключение компрессора 380V к сети 220V через частотный преобразователь ZW-BT1 1.5KW 2HPСкачать