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变频螺杆压缩机知识<二>

1、使用变频压缩机肯定会节能吗?

变频压缩机有节能功效,回答是肯定的。但在任何工况下是否都可以节能,回答是否定的。通常压缩机选型时都按最大用气量来考虑,这样压缩机运行中的产气能力往往都大于用户的用气量,即有一定的富裕,有富裕就会有空载,这种状况选用变频压缩机运行肯定是节能的。若一台压缩机几乎是满负荷的运行,满载率达95%以上,很少有空载时间,也就是说压缩机的产气能力与用户的用气量接近,这种状况使用变频压缩机来节能,其效果是微乎其微的,白白浪费变频器的投资。

2、N台压缩机运行系统采用变频压缩机节能

采用N台压缩机运行的系统有两个特点;(1)该用户用气量大;(2)基本上都会选用相同排量的压缩机。笔者见过一个案例,一个公司有5台排量30立方的压缩机,三用两备,为了节能全部改造成变频压缩机,但这个系统运行起来特别混乱,经常几台压缩机常处在中低速运行,设备利用率与效率都不是很高。原因就是上期谈到的变频压缩机节能计算中有个效率系数,这就需要考虑螺杆机头低速时的效率问题,因为任何流体机械都有最佳性能曲线时的特定转速,低速的螺杆机其产气效率折扣很大,不是线性关系,另外还有电机低速时的发热问题。本人认为N台压缩机系统按台数多少配置1~2台变频机为佳,比如二用一备的系统,配置一台变频机,三用二备的配置2台变频机为妥。若系统只需一台的供气量,那么就开一台变频机。若系统供气量大于一台不到两台,那就开一台工频机再加一台变频机辅助。若系统供气量需要大于两台不到三台,那就开两台工频机与一台变频机辅助。这样设备利用率与效率都比较理想,当然最理想的是在N台压缩机系统中增加联控柜,开机、停机、开多少台、工频机与变频机搭配均由联控柜中电脑来完成,其节能效果更为理想。

3、多台压缩机共用一台变频器

接到较多用户采购压缩机的技术协议中提出N台压缩机共用一台变频器,这种技术方案的优点是节省变频器投入的开销,技术上也是可行的,并不十分复杂。第一台压缩机启动前切入变频器,然后变频启动。启动第二台压缩机时,先将第一台压缩机转换成工频运行,再将变频器切入第二台压缩机,第二台变频启动。要启动第三台压缩机还是如此方式,依次类推。控制N台压缩机的变频、工频启动转换需要较多的接触器来完成(那么多通过线电流的接触器成本其实也不小),另外还需要一套PLC负责控制接触器进行转换及其它控制,还需要多台控制柜。但这样的系统缺点是整个系统都要处在完好状态,其中不能有任何故障,也就是说有故障发生会造成整个系统瘫痪。本人认为压缩机变频还是一对一的配置为好,这样一台设备有故障不会影响其它设备正常运行。

4、变频与工频可切换的双功能变频压缩机

压缩机电脑控制器供应商提供变频压缩机控制器会考虑的比较周到,一台控制器允许工频/变频功能相互转换,即可用来控制变频压缩机,也可用来控制工频(星三角启动)压缩机,也就说一台压缩机即可变频运行也可工频运行。很多压缩机的生产商也是这样设计产品的,这种称为双功能变频压缩机的优点是当变频器一旦发生故障,可以将它转换成工频机使用。当然功能多是件好事,但若使用不当还会弄出问题来,其实变频与工频的转换不光是在控制器设置中将运行方式“变频”改成“工频”就可以了。上期在变频压缩机自动变速运行一节里说过,变频机的压力参数设置有加载压力、变频压力、卸载压力,还有没提到的超压时跳机压力,而工频时是没有变频工作压力项参数设置的。所以还要需将压力参数重新设置一下才能完成真正的转换,否则设备还会发生问题。例如选择变频运行时的变频压力设置是0.8MPa,卸载压力是0.85MPa,那它就给用户提供恒定的0.8MPa压缩空气,若改为工频运行(不修改压力参数),那提供给用户的是0.65MPa至0.85MPa的上下波动达0.2MPa的压缩空气,两者相比显然后者提供的压力有问题。另外压缩机常处在超载状态下运行,对设备是有害的。反过来工频转换为变频(参数是按标准工频机设置),不修改压力参数的话,变频机就成为频繁加卸载的普通压缩机,变频的三大特点只用到软启动的功能。

综上所述本人建议,在操作人员不会熟练的修改参数的状况下,还是不要选购双功能的变频压缩机,如果已选择了也不要轻易去转换。其实好品牌的变频器质量是不错的,正常使用故障率也极低,另外其它行业的带有变频器的设备也很少采用变频/工频两用设计,本人还是提倡用户选用不带工频/变频转换的变频压缩机。

5、普通电机与变频电机的区别

普通电机与变频电机在外观上看,差别就是变频电机尾部多了一台冷却风扇,其它除了长短、大小之外就没什么区别了。普通电动机是按恒频、恒压设计的,不可能完全适应变频调速的要求,所以用普通电机来做变频运行会有如下几个问题:

(1)普通电机的本体冷却是依靠装在电机尾部的风叶来实现的,电机按额定转速运行不会存在问题,但在变频运行低速状态情况下,风叶也随着电机主轴转速降低而降低,风量显然不够,会造成电机本体温度上升。而变频电机采用的是独立的风扇,主电机的转速再低也与它无关,因而电机本体散热效果较佳。通常市场上的变频压缩机大多使用普通电机,怎么来改善电机的温升问题呢?可以尽可能的将压缩机散热器的冷却风扇设计在电机上方,协助电机散热降低温升。压缩机电脑控制器及变频器的最低转速不要设置过低,实际上有油螺杆机转速太低也会造成油的循环发生问题。变频压缩机设计定型前应做大量测试工作,让压缩机在低转速状况下长时间运行,密集采样电机温升数据,确保低转速运行下的电机温度不超过国家标准。

(2)普通电机用来做变频运行,电机效率会有所降低,因为除了正弦波的电源外,其它任何波形电源都会产生高次谐波,变频器提供给电机的电源也不例外。高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜(铝)耗、铁耗及附加损耗的增加,这些损耗都会使电动机以额外发热来表现,效率降低,输出有功功率相对减小。变频电机的电磁设计主要针对改善非正弦波电源的适应能力,尽可能的减小定子和转子电阻,适当增加电动机的电感来抑制高次谐波,电机的主磁路设计成不饱和状态等,从而使电机能适应变频电源的环境运行。

(3)普通电机用来做变频运行还有些问题,比如电动机绝缘强度问题、谐波电磁噪声与震动、大电机的轴电流问题等,由于篇幅原因就不一一展开。变频电机不同设计是加强对地绝缘和线匝绝缘强度,增强电动机构件及整体的刚性,对大容量电动机应采用轴承绝缘等。

总之采用普通电机作变频使用好处是价格低,缺点是对电机的使用寿命有影响,严格要求变频压缩机应当选用变频电机,但事实上不论是压缩机、水泵或者其它行业,大家还是在大量用普通电机,看来低价格还是有不少优势。能用,不出大问题,经济实惠就是市场的主导。

6、真假变频压缩机之说

经常有人提到市场上有真假变频压缩机的说法,持有这种说法的人来自各公司销售、技术、维修及用户的有关人员,包括在中国压缩机网的技术论坛上,也有网友这么认为,但至今也没搞清楚所说的假变频压缩机具体是个什么样?有这样几种说法:(1)进口的变频压缩机是真变频,国产的是假变频;(2)有的厂家的产品是真变频,有的厂家的产品是假变频;(3)配置变频电机的压缩机是真变频,配置普通电机的压缩机是假变频。

本人认为凡是压缩机内配置有变频器,而且这台压缩机具有本文中前面所说的能同时体现三大特点的都应该叫做真变频压缩机。真假变频之说的原因笔者以为有商业炒作之嫌,还有就是对变频技术的不太了解,误认为配置变频电机的压缩机是真变频,反之是假;进口的是真,国产的是假……实际上无论是配置变频电机还是配置普通电机的压缩机,它们的区别仅仅是运行性能上的差别,都未涉及变频器这关键问题所在。

国家经济在快速增长,但经济发展与资源环境的矛盾也日趋尖锐,能源发展战略中节能减排是我国可持续发展的必然选择。压缩机行业是能源消耗大户,行业内都知道一台压缩机一年所消耗的电能费用大于压缩机本身的价值,为此各行业今后必然会大量选用节能的变频压缩机来为自己提供气源。笔者写此文的目的是希望为本行业普及变频压缩机技术做点小的工作,能给非电专业与低学历的本行从业人员一些帮助(了解变频压缩机的简单原理与实际应用状况)。本文非结构严谨的学术论文,力争尽可能采用通俗语言、不使用理论公式、相对全面的来阐述这个话题,文章的说法与观点有不当之处,请行业内专家给予指正。 

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