Электропривод рабочих машин и установок винтового компрессора
Условия работы и требования, предъявляемые к проектируемому электроприводу.
Винтовые компрессорные установки ДЭН-30Ш производятся на основе винтового компрессора немецкой фирмы ROTORCOMPсо сроком наработки 40000 часов без замены подшипника и 80000 часов до капитального ремонта и предназначены для снабжения сжатый воздухом пневмосистем предприятий,пневмоинструмента,пневмоприводов при температуре окружающей среды от + 1 С до +35 С.
Передача мощности от электродвигателя к винтовому компрессору осуществляется через ременную передачу, чтопозволяет, с минимальными потерями, в широком диапазоне, варьировать рабочее давление и производительность компрессорной установки.
Компрессорная установка ДЭН-30Ш представляет собой законченный и готовый к эксплуатации блок, скомпонованный на общей раме, не требующей специального фундамента, снабженный звукоизолирующим кожухом и системой автоматизации.
Двухступенчатая система маслоотделения, конечное охлаждение сжатого воздуха, в комплекте с влагоотделителем позволяют получать качественный технологический сжатый воздух с содержание нефтепродуктов не более 3,5 мг/м3
Возможна дополнительная комплектация фильтрами и осушителем.
На основе анализа технологического процесса и конструктивных особенной машины электропривод должен обеспечивать:
- работу в повторно-кратковременном и в непрерывно режиме с переменной нагрузкой на валу, зависящейот потребления сжатого воздуха
|
|
|
- высокую частоту пусков и торможений;
- плавный пуск механизма компрессора при разрежающем давлении на всасывающем трубопроводе;
- поддержание необходимого давления на выходе компрессора;
- отсутствие реверса двигателя;
- высокого быстродействия от привода не требуется;
- минимальные потери электроэнергии при работе привода;
- автоматическая защита электропривода от аварийных режимов работы [37]
Обзор и анализ систем проектируемого электропривод и структура систем управления
Традиционно для привода винтовых компрессоров применялись нерегулируемые асинхронные короткозамкнутые двигатели. Данныйэлектроприводс постоянным числом оборотов двигателя может справиться с изменяющейся потребностью в сжатом воздухе внутри одного производства только с помощью регулировки нагрузки холостого хода или же с помощью пропорциональной регулировки или регулировки всасывающего дросселя.
В первом случае при отсутствии потребления электропривод компрессора переходит на холостой ход ,и только через определённое запрограммированное время останавливается ,или же в непрерывном режиме при отсутствии потребления компрессор переходит в режиме холостого хода, и электродвигатель не включается вообще.При этом система управления подсчитывает количество включения / выключений двигателя – если оно за определенный промежуток времени превышает запрограммированныйуровень ,компрессор автоматически начинает работать в непрерывномрежиме, не допуская последующих выключений двигателя.
|
|
|
Для снижения пиковых нагрузок на компрессорах используется схема запуска «звезда – треугольник» ( кроме маломощных ,где используется прямой пуск ).
Однако данных способы регулировки производительности приводят к колоссальным потерям мощности, если они используются в области ниже максимальной нагрузки
Для компенсации данного недостатка, внастоящее время внедряются энергосберегающие компрессоры с регулируемым числом оборотов двигателя изменением частоты тока статора.
Преимущества данной системы электропривода:
1.Максимальная экономичность : благодаря изменению числа оборотов двигателя винтовые компрессоры с регулируемым числом оборотов потребляют столько электроэнергии, сколько фактически необходимо для производства нужного количества сжатого воздуха ,дорогостоящее время холостого хода сокращается до минимума благодаря тому, чтообъём (потребляемой ) электроэнергии точно соответствуетконкретной потребности в сжатом воздухе ( холостой ход означает 25-30 % от общей потребляемой мощности компрессора расходуется без производства сжатого воздуха)
|
|
|
2. Постоянное давление в сети: винтовые компрессоры с регулируемым числом оборотов удерживают внутри сети один раз установленный уровень давления сжатого воздуха с потребностью ±0,1 бар даже при изменении потребности в сжатом воздухе. Такимобразом, конечное давление при сжатом воздухе может быть низким, атакже можно экономить электроэнергию.
3.Свободный выбор оптимального рабочего давления: компрессоры с регулируемым числом оборотов предлагают возможность выбирать рабочее давление в диапазоне от 5 до 13 бар с шагом настройки 0,1 бар. Это позволяет мгновенно приспосабливаться к конкретным условиям на месте (например, дневная смена или ночная). Благодаря этому достигается максимальная гибкость и эффективность устройства – также в случае его расширения в дальнейшем.
4.Щадящий запуск (компрессора) без достижения пика тока: благодаря использованию преобразователей частоты, винтовые компрессоры с регулируемым числом оборотом отличаются еще и тем, что они осуществляют мягкий запуск двигателя, который позволяет избежать пика тока.При разгоне(увеличения числа оборотов) двигателя фактическое потребление электроэнергии SCD -двигателя всегда ниже номинального тока.
|
|
|
По сравнению со стандартным компрессором при использовании энергосберегающего компрессора с регулируемым число оборотом экономия достигается по следующим пунктам:
- отсутствие холостого хода
- уменьшение частоты разгрузки
- сокращение потерь сжатого воздуха
- оптимизация сети сжатого воздуха (постоянное давление сети)
- сокращение утечки (воздуха)[35]
Преобразователи частоты регулируют скорость асинхронного двигателя за счет плавного изменения напряжения и частоты статорных обмоток двигателя.
Преобразователь состоит из трех силовых элементов – неуправляемого выпрямителя, фильтра (Ф) и автономного инвертора (АИ). На вход выпрямителя (В) подается нерегулируемого напряжения переменного тока промышленной частоты (Uп); на выходе выпрямителя постоянно е пульсирующее напряжения с постоянными значениями Udи Id (в случае неуправляемого выпрямителя) или изменяющимися (в случае управляемого).
Структурная схема такого привода показа на рис 4.1
1 – датчик тока силовой шины; 2 – компаратор;3 – триггер ;4 – разъединение ; 5 – драйвер ШИМ модуляции напряжения ; 6 –блокировка 7 – сигнал затвора 8 – под защитой 9 – ШИМ сигнал 10 генератор ШИМ сигнала 11 – отключение защиты
С выхода выпрямителя постоянное напряжение через сглаживающий фильтр (Ф) подается на вход инвертора ( чаще АИ ),который преобразует постоянное напряжение в переменное регулируемой амплитуды и частоты ().В качестве сглаживающего фильтра в данной схеме обычно используется конденсатор .Кроме силовых элементов, преобразователь содержит систему управления .Выходная частота регулируется в широких пределах и определяется частотой коммутацией модулей IGBTинвертора, которая задается блоком управления инвертором. В такой схеме производиться широтно-импульсное регулирование амплитуды выходного напряжения, что позволяет осуществить требуемое соотношение между действующим значением напряжения и частотой на зажимах асинхронного двигателя.
Для механизмов с центробежной нагрузкой, к которой относятся винтовые компрессоры применяют закон квадратичного управления соотношением напряжения к частоте U/f2=const, что обусловлено тем, что в этом случае момент нагрузки имеет степенную зависимость от скорости, поэтому нет необходимости поддерживать высокую перегрузочную способность во всем диапазоне частот,т.е появляется возможность улучшить энергетические показатели при снижении скорости [36]
В автоматизированных электроприводах для регулирования выходных величин обычно используют обратные связи по скорости (напряжению) и по току. При регулировании двух или нескольких координат наиболее часто используют следующие структурные схемы управления:
1.Схема электропривода с суммирующим усилителем, где сигналы всех обратных связей и сигнал задания подаются на вход одного усилителя, используемого в качестве сумматора. Недостатком данной схемы является то,что она требует компромиссной настройки контуров регулирования.
2.Схема электропривода с подчиненным регулированием координат, где каждый из регулируемых параметров имеет отдельных контур регулирования,при чем заданием для каждого последующего подчиненного контура является выходная величина предыдущего контура. Такимобразом, число контуров равно числу регулируемых параметров. К достоинствам данной схемы можно отнести, то что расчет параметров регуляторов, обеспечивающих заданные свойство электропривода, осуществляется предельно простым инженерным методом, имеющиеприемлемую для практики точность; простота настройки и оценки параметров регулирования
Для проектируемого электропривода компрессора применяем систему с подчиненным регулированием координат [37]
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 473; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!