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    西普是中國電機軟啟動器的領頭羊
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    行業應用

    Industry application


    空氣壓縮機行業現代化節能驅動與智能驅動

    空氣壓縮機行業現代化節能驅動與智能驅動

    1空氣壓縮機行業特點

    2傳統空氣壓縮機機械電控柜主要缺失

    3 空氣壓縮機行業待解決電氣問題

    4 各種啟動裝置啟動特性比較

    5 流體機械、產業機械、機床行業應用

    6 推薦替代產品

    7 替代的主要效益

    8 節電模式

    9 使用傳統交直交變頻器主要缺失

    10 傳統軟啟動與瘦斯達變頻式軟啟差異分析

    1. 空氣壓縮機行業特點

       

    空氣壓縮機設備是最普遍的通用機械設備,從機場、地鐵、電廠、酒店、企業、輪船、事業單位等均需要配備使用;空氣壓縮機機械配備有引風機、鼓風機、爐排、水泵等交流異步電機驅動;傳統采用接觸器控制電機起停,也有使用閥門、擋板調整流量,現在很多使用變頻器作為驅動控制,這些控制方式都存在很大的節能及優化改良空間

    傳統空氣壓縮機機械電控柜均采用接觸器或交直交變頻器電控柜,由分離式電氣器件組成,成本高體積大,配線復雜損耗大(星三角啟動就必須六條動力線),故障率高需要專責電氣人員定期檢修,電網容量需求大運行效率低導致電費高還必須投資節能改造、技術改造、無功補償、諧波污染防治等設備(參考以下圖表)。

     

    2. 傳統空氣壓縮機機械電控柜主要缺失

    瘦斯達節能型交流驅動器替代傳統電控柜的效益:

    降低20%電氣總投資費用,每月節約20%+20%電費,電控柜縮小80%體積。

    統空氣壓縮機(簡稱空壓機、氣泵)在小功率容量采用氣缸壓力檢測,通過接觸器直接起停交流電機來控制壓力;中大功率空壓機利用電磁閥做加載-卸載(Loading-Unloading)方式控制壓力(或控制進氣閥門);也有采用變頻器驅動控制,這些控制方式都不夠完善,成本偏高,智能化程度較低且存在許多節能空間。

     

    3. 空氣壓縮機機械行業待解決電氣問題

    1. 降低電氣總投資成本,也就是降低電控柜、動力線等費用。

    2. 電控柜縮小體積;電機保護更齊全。

    3. 節電;每月基本電費與流動電費均有效下降;不再使用加載-卸載模式節能運行。

    4. 提高可靠性,接觸器不要故障,不要火花拉弧現象。

    5. 平滑啟動,沒有啟動電流沖擊及機械沖擊問題。

    6. 免除再投資購買各種電氣輔助設備。

    7. 智能自動化節能驅動控制。

    8. 現代化人機界面控制。

    4. 各種啟動裝置啟動特性比較

    傳統電氣工程師都是按照電機5-8倍啟動特性設計驅動控制;電機不能隨意啟停,越大功率限制越嚴格,因為會影響到電網質量、電機壽命、輸配電線、開關設備、負載安全等連串問題。

    西普瘦斯達變頻式電機軟啟動器將改變過去百年來交流電機啟動沖擊電流問題;瘦斯達驅動交流異步電機在滿載轉矩時的啟動電流只需要額定電流(參考圖一到圖三)

    瘦斯達節能型交流驅動器-A6是替代傳統電控柜的核心部件,采用變頻式交交變頻技術在滿載轉矩啟動時只需額定電流,大幅度降低電網容量需求。還有智能信息物聯網通訊,半導體器件全數字控制技術,帶有節能與全方位電機保護功能,是21世紀最先進可靠的交流異步電機綠色節能智能控制產品。

    由于沒有啟動沖擊電流發生,交流電機可以隨意啟停控制,不會增加電網容量、開關設備、輸配電線等負擔,也沒有電網諧波污染,電機壽命也不受影響,那么電機任意啟停沒有限制;這樣才能有效提高能源利用率,改變了傳統電機節能降耗的觀念。

    圖四及圖五說明了環保型綠色變頻器的輸出特性,與傳統電壓型變頻器具有相同的輸出特性,輸出高轉矩,分為恒轉矩-G與平方遞減轉矩-P輸出特性。

      

                      圖一:啟動電流特性                         圖二:軟啟動特性                                          圖三:啟動轉矩特性

     

              圖四 X7輸出轉速與輸出電壓曲線                 圖五 X7輸出轉速與輸出轉矩曲線

    5. 流體機械、產業機械與機床行業應用

    傳統移相軟啟動器有局限性,就是無法帶載啟動,因為采用移相減壓原理將抑制啟動電流,而交流異步電機的特性是電壓與電機轉矩平方成比例,因此即使在流體機械的應用里,如果有回風、持壓或銹泵都是無法順利啟動的,也就是如果有負載時啟動電流還是非常大的,所以傳統移相式電機軟啟動器應用的市場就局限于風機、水泵、壓縮機等負載,無法帶載啟動。

    瘦斯達采用交交變頻轉矩控制技術(VVVF)作為啟動技術,驅動電機在額定負載情況下啟動電流也只有額定電流而已(請參考上圖)。簡易型家族具有遞減轉矩輸出(P)與恒轉矩輸出(G)兩種輸出特性可選,突破了傳統軟啟動器的局限性;P遞減轉矩輸出特性可應用于流體機械應用還可解決帶載啟動問題,G型恒轉矩輸出特性可應用在產業機械工具機械負載。

     

    空壓機行業所有的交流異步電機驅動控制均可選用西普產品。

     

    6. 推薦替代產品

     

     

    現代化空氣壓縮機節能驅動

    瘦斯達節能型交流驅動器專門為空氣壓縮機負載設計的現代化空氣壓縮機交流異步電機驅動控制器,降低電氣總投資費用30%左右,解決客戶傳統電機驅動控制的缺失,縮小電控柜體積80%,達到綠色節能與智能控制目的;不同的機型系列具有不同的驅動控制功能;包括手動、開關量、模擬量控制方案,提供全方位電機保護功能,現代化人機界面觸摸屏,變頻式軟啟停控制沒有啟動沖擊電流,可接受開關量或模擬量信號反饋閉環控制,允許頻繁啟動功能達到恒壓力/恒流量控制目的.

     

    推薦節能驅動選型

    替代傳統高壓變頻器方案、替代傳統高壓電機軟起動器、替代星三角降壓等各種軟啟動裝置

    1. 選用瘦斯達節能型交流驅動器-A6/H6替代傳統移相式電機軟啟動或星三角降壓啟動裝置達到無啟動沖擊電流降低電網容量達到降低基本電費,運行時可通過PFC控制解決大馬拉小車問題達到減免無功補償設備,2X二段速度低速節能,可頻繁啟動提高能源利用率達到降低流動電費目的,利用負載物理量檢測反饋來自動啟停電機,調整電機做功滿足變動負載特性需要。

    2. 選用瘦斯達變頻式交流驅動器-A5/H5替代傳統移相式電機軟啟動或星三角降壓啟動裝置,無啟動沖擊電流降低電網容量達到降低基本電費;可使用多次啟動模式提高能源利用率達到降低流動電費目的,利用開關量反饋控制電機啟停方式調整做功滿足變動負載特性需要。

    3. 選用普司達環保型綠色變頻器-A7/H7直接替代傳統交直交變頻器或高壓單元串聯變頻器,具有前面兩種產品的功能特性還增加變頻調速功能;雖然兩者雖然都是變頻器,性能卻大不相同;普司達產品沒有電網污染問題也沒有高頻干擾污染問題不必投資諧波抑制設備,而且提高25%以上的節能效果及旁路節能運行。

    4. 直接選用普司達智能全數字電控柜-P,由本公司按照客戶需要推薦各種現代化驅動控制裝置全面解決傳統空氣壓縮機機械問題,降低電氣總投資成本,降低電費及檢修成本,智能制造控制。

    5. 單相電源請選用單相變頻式交流驅動器-M6單相變頻式電機軟啟-M5需要調速請選用環保型綠色變頻器-M7以上均可直接驅動單相電機.

    7. 替代的主要效益

    1. 電氣投資總成本下降20%左右。

    2. 電控柜體積縮小80%。

    3. 電網容量下調20%-基本電費下降20%。

    4. 流體負載平均可降低20%流動電費。

    5. 接觸器采用半導體過零開關控制,沒有火花拉弧現象

    6. 不必再投資購買節能改造、技術改造、無功補償、污染防治設備。

    7. 具有遠程監控功能,局網、總線、RS-485MODBUS-RTU,PROFIBUS-DP

    8. 全方位電機保護功能,電機不再燒毀。

    9. 智能全數字電控柜,顯示屏或觸摸屏現代化人機界面。

    8. 節電模式

     

    標準節能:間歇性做功提高能源利用率

    旁路節能:負載率較高時可以旁路運行(DOL),沒有多余損耗。

    閉環節能:通過開關量傳感器反饋信號作為啟停指令。

    輕載節能:透過PFC功能達到輕載自動降壓達到降低運行損耗提高功因功能。

    低速節能:不均勻負載在等待期間可以降低轉速2X運行達到節能效果(例如輸送帶)。

    調速節能:流體機械的轉速與功率成三次方關系,恒轉矩輸出則為正比例關系。

    H5/A5節能模式

    軟啟停控制是最通用的節能模式,利用手動或者負載信號檢測反饋開關量來啟停電機達到控制做功的目的,例如:空壓機、風機、泵類、壓縮機利用壓力傳感器的上下限開關量來啟停驅動電機。H5本身采用變頻式技術,瘦斯達可以無沖擊電流平滑啟停電機,即使在滿載轉矩下也只需要額定電流,電網沒有諧波污染問題;瘦斯達驅動時交流異步電機沒有啟動沖擊電流而且能夠滿載恒轉矩啟動的特性將顛覆交流電機驅動控制傳統觀念

    固定電費評估:由于沒有啟動沖擊電流,電網變壓器容量可以有效下降,至少節約25%的固定電費。

    流動電費評估:依據負載做功需求情況來決定驅動電機的啟停控制,提高能源利用率。節電效果可能20%(依據工況決定)。

    主要節能降耗技巧可點擊參考瘦斯達節能降耗技巧

    H6/A6節能模式

    H5節能模式的基礎上增加輕載節能與低速節能的功能;

    大馬拉小車是目前最普遍的現象,也就是電機運行在額定負載以下,這樣會提高線損、降低功因提高無功補償設備費用。輕載節能就是解決大馬拉小車的問題。

    低速節能在輸送帶系統普遍應用,例如機場、商場、地鐵等沒有旅客時可以降低轉速達到有效節能的目的,在電磁閥控制系統卸載時也能再次降低損耗50%左右。雖然傳統變頻器也能做到,但是必須支付額外15%的損耗、電網諧波污染、PWM噪音、無線電干擾等成本問題。

    H7/A7節能模式

    流體機械最重要的調速目的在于節能,因為速度與功率三次方的比例,節能效果明顯。產業機械轉速與功耗成正比關系,但是更多的目的在于生產工藝需要。

    H7/A7就是綠色變頻器,采用特殊VVVF控制技術,能夠實現傳統變頻器的節能省電功能,而且還提高15%以上節電空間(高壓可提高25%),沒有電網污染、無線電干擾與PWM噪音問題。

    還有比傳統變頻器更好的地方就是H7能夠旁路運行,在接近工頻速度就可以直接旁路,這是傳統變頻器做不到的。其他功能請參考H5H6相同的節能模式介紹。

    詳細應用技術請參考瘦斯達節能降耗原理資料

    9. 使用傳統交直交變頻器的缺失

    傳統電壓型變頻器采用交直交技術造成電網諧波電流污染嚴重,又是采用高頻載波PWM技術,帶來了極大的無線電干擾(EMI)與PWM污染問題,導致驅動電機損耗提高10%左右,電腐蝕現象嚴重,線圈承受3倍的突波電壓,電機驅動線集膚效應嚴重。

    低壓電壓型變頻器驅動系統的損耗超過15%以上,高壓多電平控制技術因為使用移相變壓器導致效率再降低10%以上,因此傳統高壓變頻器體積大、價格高、器件多、故障率高、運行效率低的特點。

    傳統電壓型變頻器的環境污染問題嚴重,治理需要投資高于變頻器的價格,而且無法全部有效抑制,治理設備的損耗更大。因此完全失去了節能驅動的價值。

      

    10. 傳統軟啟動與瘦斯達變頻式軟啟動差異分析

    采用傳統移相電機軟啟動器作為電機驅動控制產品的效果有限,除了降低少部分啟動電流外沒有其他效益產生,因為移相軟啟動器啟動電流在2-6倍(直接啟動5-8倍),不能帶載啟動(電壓與轉矩平方成比例),因此常有啟動失敗問題發生。采用移相電機軟啟動器還必須進行節能改造,無功補償等設備投資。

    瘦斯達節能型交流驅動器替代傳統移相式電機軟啟動器具有許多效益,參考下列表格。

     

     


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