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变频压缩机基础

变频压缩机基础. 博莱特（上海）压缩机有限公司 2012 年 5 月. 目录. 为什么要用 VFC 变频压缩机 节能对空压机系统的意义 压缩空气的需求特点 VFC 的含义 变频压缩机如何节能 总结 关于变频压缩机的几个错误说法 判断变频压缩机优劣的指标 变频器基础. 节能对空压机系统的意义. 需要考虑节能吗？ 您完全了解每年您的电费是多少吗？ 您完全了解您空压机的电费是多少吗？ 压缩空气的成本构成 能源费用占到定频空压机系统整个生命周期成本的 82% 。. 10.5%. 2%. 5.5%. 82%. 节能对空压机系统的意义.

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Presentation Transcript

  1. 变频压缩机基础 博莱特（上海）压缩机有限公司 2012年5月

  2. 目录 为什么要用VFC变频压缩机 节能对空压机系统的意义 压缩空气的需求特点 VFC的含义 变频压缩机如何节能 总结 关于变频压缩机的几个错误说法 判断变频压缩机优劣的指标 变频器基础

  3. 节能对空压机系统的意义 • 需要考虑节能吗？ • 您完全了解每年您的电费是多少吗？ • 您完全了解您空压机的电费是多少吗？ • 压缩空气的成本构成 • 能源费用占到定频空压机系统整个生命周期成本的82%。 10.5% 2% 5.5% 82%

  4. 节能对空压机系统的意义 • VFC变频空压机的成本构成 • 能源费用只占变频空压机系统整个生命周期成本的54%。 能耗：54% 维修保养：4.5% 节约：26% 安装：1.5% 投资：14%

  5. 压缩空气的需求特点 1998年在比利时 184 个压缩空气用户处的测量统计 40 合计 35 1 台压缩机 30 2 台压缩机 3 台压缩机 25 4 台压缩机 压缩空气需求分布图 [%] 20 15 10 5 0 11-20 21-30 31-40 41-50 51-60 61-70 71-80 81-90 91-00 平均负荷 [%]

  6. 压缩空气的需求特点 • 88% 的压缩空气使用场合存在需求量的严重波动 • 70% 的空气压缩机运行负荷在 40...80%之间 压缩机用气情况测试结果显示…

  7. 空气需求曲线 1 40 20 0 压缩空气的需求特点 典型的空气需求曲线 空气需求曲线 2 120 100 80 Sunday Capacity in l/s Monday 60 Tuesday Wednesday Thursday Friday Saturday 2:45 6:30 0:00 0:15 1:30 4:00 5:15 7:45 9:00 10:15 14:00 16:30 17:45 20:15 21:30 11:30 12:45 15:15 19:00 22:45 88% Time 12% 空气需求曲线 3 平均载荷决定了压缩机的能耗 最大载荷决定了压缩机的选型

  8. VFC的含义 VFC是英文 Variable Frequency Control 的缩写，中文意思是变频控制，是通过改变供电频率而改变压缩机运转速度的一种驱动方式。 从本质上讲，变频控制是一种流量调节方式

  9. 变频压缩机如何节能 • 传统的空压机流量调节方式为： • 加/卸载调节 • 进口节流调节 • 它们都是通过改变空压机的进气阀门来改变压缩机流量的调节方式。 • 当压缩机的工作负荷低于100%时，进口节流调节调节方式会极大的降低压缩机的工作效率。

  10. 变频压缩机如何节能 • 关键: 空气需求量存在波动 • 压缩空气系统的空气消耗 • 与用户生产设备的使用量成正比 • 取决于工作时间 • 一天的工作小时数 • 一周的工作天数 • 一年的工作周数

  11. VFC变频压缩机的功耗 变频压缩机如何节能 基本的物理模型： 对一台螺杆压缩机来说，在一定转速范围内，压缩机的流量及消耗的功率和螺杆的转速成正比 流量和功率 转速

  12. 变转速时的功耗 变频压缩机如何节能 • 电机转速和供电频率成正比 • n = f x 120 / p（不考虑转速差的情况下） • 比如: • 2 极电机在 50Hz 转速为 3000 rpm • 4 极电机在 50Hz 转速为 1500 rpm • 2 极电机在 25Hz 转速为 1500 rpm (带变频器) • 4 极电机在 100Hz 转速为 3000 rpm (带变频器) • 螺杆的转速和电机转速成正比

  13. 变频压缩机如何节能 变转速压缩机只在需要时才使用能源，可节省大量能耗 压缩空气供给 压缩空气需求 压力传感器 压力传感器监测压缩机排气压力并向控制器输出信号 功耗 然后控制器向变频器发一个信号来调节电机转速以保持设定的排气压力 0 % 时间 变频器根据程序设置，要么减慢要么加快压缩机主机的转速以保持设定的排气压力 频率 电机转速 压缩机转子转速

  14. 变频压缩机如何节能 和传统的流量调节方式不同，VFC是通过改变压缩机的转速来调节压缩机流量的一种流量调节方式。 该种流量调节方式在一定的转速范围内，可以保持压缩机的流量和功率成正比的下降或上升，保持压缩机的效率基本不变

  15. 定频压缩机：波动的空气需求下成本很高 VFC变频压缩机：波动的空气需求下节约大量能源 定频机运行成本 VFC变频机运行成本 变转速的功耗 变频压缩机如何节能

  16. 变频压缩机性能测试 128% 121% 111% 104% 100% 比功率 (J/l) 101% FAD排气量 (l/s) 20% 30% 40% 60% 80% 100% 变频压缩机如何节能 变频压缩机在不同转速下的效率

  17. 变频压缩机如何节能 压缩机启动电流比较 星三角 直接启动 软启动 变频启动 满载电流 % 秒

  18. 0.5-1 BAR 标准的加载/卸载控制 0.5-1 bar 用户需要压力 连续调节控制 0.2 bar 变频控制 0.1 bar 变频压缩机如何节能 变频压缩机可将压力带维持在 0.1 bar内

  19. 1,00 变频 0,95 定频 0,90 0,85 0,80 功率因数 COS Ø 0,75 0,70 0,65 0,60 0,55 0,50 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50% 55% 60% 65% 70% 75% 80% 85% 90% 95% 100% 加载率 功率因数比较 高功率因数 = 低电流输入 事实: 功率因数对输入电流有很大的影响

  20. 变频压缩机如何节能 定转速压缩机的运行模式 • 绿色为加载，黄色为卸载 电流 (A) 加载 卸载 时间(秒)

  21. 变频压缩机如何节能 • 能源浪费 • 多次启动 • 宽压力带 • 放空 • 卸载 电流 (A) Amp (A) 卸载时的能耗在大多数应用中占了总能耗的很大一部分。 所有以上的浪费，使用博莱特 VFC变频控制压缩机后都将不存在 时间 (秒)

  22. 总结 为什么要用 VFC变频空气压缩机 • 最大程度地节能 ——可达甚至以上35% • 稳定的工作压力 • 柔和的启动特性 • 高的功率因数 为用户节约大量电费和使用成本！

  23. 关于变频压缩机的几个错误说法 • 变频电机 • 直流变频是真变频 • 采用混合永磁电机的产品是真正的变频，其它都是假变频 • 内置变频器的是真变频，外置变频器的是假变频 • 无论什么情况下变频压缩机都比传统压缩机节能 • 变频调节范围越大越好

  24. 判断变频压缩机优劣的指标 • 满足电磁兼容（EMC）标准 • 变频器产生的谐波不会污染电网 • 不会影响电网上其他电器的使用和效率 • 是否可靠

  25. 变频器基础

  26. 本质上，可以把变频器看作一个频率可调的交流电源。本质上，可以把变频器看作一个频率可调的交流电源。 变频器基础

  27. 整流器 滤波电路 逆变器 变频器基础 U = 不变 I = 可变 f = 不变 U = 可变 I = 可变 f = 可变

  28. 整流器 变频器基础 • 是一个三相二极管桥 • 二极管像一个止回阀，只允许电流单向流动 • 损失 (传导损失) 二极管

  29. 半波整流器

  30. 三相桥式电路

  31. 滤波 变频器基础 • 由电感和电容组成 • 使整流后的电压更平滑 • 整流器和DC电路输出恒压得直流电 • 是负载快速变化的动力缓冲(电机启动, 加速…)

  32. 滤波 变频器基础

  33. C G E 逆变器 变频器基础 • 是由IGBT( Isolated Gate Bipolar Transistor,双极晶体管隔离门)组成的三相桥路 • IGBT 可以看作是一个半导体开关，可以高频率通断大功率电源 IBGT

  34. 逆变器 变频器基础 • 损失 • 静态损失 (与动态损失相比可以忽略) • 传导损失 • 漏电流 • 动态损失 • 开关损失 : 与开关的频率成线性比例关系(限于在 2 和 6 kHz之间) • 较高的频率会在变频器中造成较大的损失 • 较低的频率会在电机中造成较大的损失 • IGBT’s 将直流电切割为正弦交流电 • 脉冲数 / 单位时间 • 脉冲长度 脉宽调制

  35. 脉宽调制技术 变频器基础 最大电压和频率 一半电压和频率

  36. 脉宽调制技术 变频器基础 理想电流 输向电机的电压有很高的谐波.

  37. 变频器基础 逆变器效率 • 损失 • 整流器 • 滤波 • 逆变器 : 在逆变器中，总损失的80 % 是IGBT动态开关损失! • 风扇 • 额外的损失 • 线路阻塞 • 接触器, 电容器, … • 效率是频率的函数，在最大转速时大于97 %。

  38. VSD – 变频器 变频器基础 整流器 I逆变器 DC 电机 M3~ Û2 变频器控制器 Û1 Û2 DC link (DC busbar):Capacitors with the rectified line supply voltage approx. 1.35 · 400V = 540V Line supply connection: e.g. 3-ph. 400V AC Variable voltage and frequency

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