用VFD和主控制改装压缩机|manbetx王者荣耀压缩空气最佳实践

由Tim Dugan，P.E.压缩工程公司总裁

作为本出版物的读者知道，有许多方法可以节省工业压缩空气系统中的能量。一个常见的供应侧技术是压缩机的可变频率驱动器（VFD）。有充分记录的是，与入口调制，装卸和可变位移控制相比，具有VFD的正排量压缩机提供成本有效的节省。早期在VFD压缩机开发时，它们基本上是“螺栓上”的驱动器。OEM提供了固定速度压缩机，并安装了单独的VFD以在现场控制它。大多数螺杆压缩机制造商现在提供新的封装VFD压缩机，设计与集成到压缩机的控制器中的驱动器。气动端，电机，润滑，冷却和速度范围针对VFD操作进行了优化。包装单位有明确的优点，特别是如果无论如何需要新的压缩机。但是，有很好的理由将一些压缩机与VFD改装。

本文的目标是使vfd-detrofits有时是一个很好的选择，推荐这样的项目的先决条件，并为典型项目推荐模板。将参考食品加工厂项目的案例研究。

考虑VFD改造项目的原因:

节约能源是当务之急。没有这个优先级，这个项目就不值得。
新的VFD压缩机太贵了。一些新的VFD压缩机的成本至少比传统的固定速度压缩机高出50%。如果没有可用的资本，改造可能以更低的成本被证明是合理的，并净节省相同的费用。
新的大型VFD压缩机没有空间或电气容量。新的VFD压缩机需要比传统压缩机更高的峰值电流相同的标称电机功率。这是因为压缩机在高速下不处于峰值效率，并且存在额外的VFD损耗以最大速度最大。
新的VFD压缩机并不总是很好地集成到客户的主控制。通常，新的VFD压缩机作为独立单元在多个压缩机系统中销售，集成问题被忽略。在我们试图集成它们的情况下，有些模型不能很好地与第三方主控制和监控系统接口。一些原始设备制造商在支持集成方面做得越来越好。
新型VFD压缩机并不总是像现有的固定转速压缩机那样可靠。有时，VFD包会做出妥协，包括更小的空气端，专有电机和驱动器等。此外，还有更多的故障点，因为驱动器比起动器更不可靠。
有合适的压缩机进行改造。请参见下一节。

VFD改造项目推荐的先决条件:

正确的大小和类型的压缩机可用，状况良好：

为了将VFD压缩机恰当地集成到多个压缩机系统中，VFD压缩机的“关断”(最小-最大速度流量范围)必须大于系统中的任何固定速度压缩机。这使得VFD压缩机可以作为“固定阀内件”运行，或始终满足变化负载的单元。如果VFD关断不够大，控制系统就会出现“死带”问题。manbetx客户端12-5下载一个或多个固定速度的压缩机将加载和卸载同时，VFD是“狩猎”从最大的速度到最小的速度，反之亦然。如果有多个VFD压缩机一起具有必要的摆动范围，则可以将它们作为“微调”能力一起操作。

改造后的压缩机必须是容积式压缩机。虽然理论上可以在小转速范围内运行离心压缩机，但我们不建议将其用于改造项目。

改造的压缩机必须具有已知的速度范围。这更容易确定装置上的空气端是否封装在具有已知的阳转子速度范围的VFD，齿轮或带驱动件中。通常，油淹水旋转螺杆压缩机可在100psig下耗尽至900rpm，通常更低。无油压缩机对减速更敏感，因为温度升高以较低的速度。

改造的压缩机不得有流量系统，要求全速运转以进行适当的油流量。我们在标准包中不知道这一点，但可能存在。

电机可以处理VFD操作。有几件事要留意。首先，目前的绘图将略高于现在100％负载，特别是在低频下，冷却将下降。一些压缩机具有边缘尺寸的电机，并运行调制，并且随着VFD，60Hz电流将比以前的电流高（调制将出版）。此外，一些电动机现在没有很好地冷却，并且将在低速，特别是TEFC电动机上过度过热。需要进行工程评估，看看电机是否适合。
有足够的技术支持。有一个电气承包商可以作为集成商，最好有一个控制程序员/工程师的员工，和一个压缩机工程师可以适当地设计和调试系统。有些客户拥有内部资源来实现这种类型的项目。大多数没有。
客户了解需要安装或更改主控件。如果系统中有一个“序列序列”，则必须重新编程或可能更换。如果没有主控件，则需要一些。

案例研究背景

在本文中，我将参考在食品加工厂遇到的工作条件:

典型的生产流程= 2200至2700 acfm
周末流= 1400 acfm
泄漏负荷= 800 acfm
(1) 400马力2200 acfm和(1)200马力960 acfm两级变速螺杆压缩机，机械状况良好，有些控制问题，已有10-15年历史。
400hp压缩机关断= 1100 acfm (1800 - 900 rpm)
（2）150HP 750 ACFM螺杆压缩机，固定速度，水冷，机械状况良好，有些控制问题，25-30岁。
主控制系统已安manbetx客户端12-5下载装，但已关闭。
400HP在可变位移中运行，200HP粘贴在50％位移，150小时关闭。
普通湿式集箱，冷冻干燥，N2产生，100 psig

肉包装器用VFD和主控件改造压缩机

2011年，400hp压缩机被转换为水冷式，以使其能更可靠地满负荷运行，并安装了主控制系统。系统之前设置的控制模式是用主控制如下:

0-960 acfm(从来没有在这里运行过):卸载200马力，卸载400马力
960-2200 ACFM：400HP压缩机，在可变位移模式下运行，卸载
2200-3700 acfm: 400hp压缩机，可变排量运行，(1)150hp满负荷运行

平均效率很好，5.53 ACFM / KW。

在2014年，我们提出了维修和改进建议，包括:

重新委托主管控制（由于某种原因被关闭）。效率下降到5.35 acfm / kW。
用变频器改装400马力压缩机
重新编程主控制控制变频器压缩机
减少需求
段高/低系统，安装小型高压压缩机。

食品加工厂决定只做第二项，我们说服他们先做第一项作为先决条件。我们计算，这将节省约10%的能源，达到约5.90 acfm/kW的效率。

用于VFD改造项目的实施步骤：

1.纠正压缩机的所有本地控制问题:压缩机必须能够在“本地”中正常运行，才能在“远程”中运行。在主控制重新调试之前，在案例研究中诊断并纠正了以下问题:

400hp和200hp压缩机的可变排量控制是由机械调节器气动控制的，而不是由PLC控制的。我们提出这是我们相信主控制系统被关闭的主要原因。manbetx客户端12-5下载这些先导阀可以手动调整到主控制器压力范围重叠，并可能发生故障，严重破坏远程可控性。此调制控制将在主控制设定点之上进行调整。进口调制点将被设置甚至更高，但仍在压缩机和电机的最大压力能力之内。

200HP上的可变位移控制设置得很低，使得压缩机从未开发过100％流量。它在50％的流动或关闭时跑。将调整到自动控制设置之上。

200hp压缩机进气阀关不上。当压缩机试图卸载时，排污阀将油底壳排出，进气阀机构移动到关闭位置，但进气阀本身没有关闭。因此，压缩机交付了25-40%的流量之间，当它被认为是完全卸载。排量控制卡在50%，排污阀大开。这个会修好的。

我们测试了一个150hp的调制控制，先导阀将迫使压缩机0%/100%来回运行。它甚至不能稳定地控制调制阀。两台老式(150马力)压缩机上的所有电动气动元件将被替换。

电机最大电流是一个问题，所以我们通过永久调整可变位移控制来修剪容量约6％，电流约4％，我们修剪顶端。

2.修改和测试定速压缩机控制是否适合远程控制:建议进行以下更改。在我们的案例中，所有这些都已经完成了，但需要在进入远程之前进行验证。

每个压缩机有两个位置的本地/远程开关，或控制器设置为“远程”控制。

远程启动和加载，以及待机，运行和警告的反馈。这些可以与继电器干燥触点或通信网络上的比特。

在进入全自动之前，请确认远程加载和启动工作。我们安装了简单的两位置开关来模拟控制系统进行测试。manbetx客户端12-5下载验证电机电流/功率在远程加载时达到满载范围，在远程卸载时下降到空载范围。

3.正确选择VFD。

我们建议使用线路过滤器来消除反映回客户电气系统的噪声。
包括接口控件和PID板。最小接口是启动/停止和压力设定点。最小反馈是电流，速度和报警。
选择一个恒转矩变频器。正排量压缩机的扭矩是恒定的，实际上在较低的转速下，由于打滑，扭矩略有增加。一些vfd设计用于可变扭矩应用，如风扇和离心泵。恒转矩VFD将处理较高的电流在低速。
选择不仅是最低成本的VFD，并在本地支持。

4.请正确安装VFD。