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        新型變頻壓縮機的節(jié)能技術(shù)

        2013-10-19 10:14:36趙曉輝
        河南科技 2013年11期
        關(guān)鍵詞:變頻器利用

        王 飛 趙曉輝

        (1.陜西省燃氣設(shè)計院,陜西 西安 710043;2.陜西省天然氣股份有限公司,陜西 西安 710016)

        1 引言

        目前使用中的絕大多數(shù)是傳統(tǒng)定速壓縮機結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)最大負荷參數(shù)來制定方案的,而壓縮機在使用中往往承受的負荷是變化的,因此傳統(tǒng)方案無法使壓縮機功能與負荷合理配合,使得能耗增大。同時,使用間歇開機方式導(dǎo)致壓縮機運行不穩(wěn)定,電流波動大,系統(tǒng)容易造成損壞。

        使用變頻技術(shù)可使壓縮機低頻啟動,啟動電流很小,對壓縮機所在的整個電網(wǎng)沖擊很小。啟動以后又以變成最大方式運行,可通過制定目標值,保證運行恒定,克服了定速壓縮頻繁開機現(xiàn)象,既保證了低能耗、高效率,又提高了壓縮的使用壽命。

        2 變頻技術(shù)在壓縮機上的應(yīng)用

        變頻技術(shù)在壓縮機上的應(yīng)用大大降低了壓縮機的能耗,符合國家提倡的節(jié)能降耗要求,具有深遠的發(fā)展前景,其核心技術(shù)是微控制器、逆變器、變頻壓縮機的電機以及PWM波的生成。

        2.1 微控制器

        變頻器常用的微控制器芯片為S87C196MH(MC)微控制器,是Intel公司出品的一項16位的微控制器,最大的特點是通用性強,內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)為內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器、算術(shù)邏輯部件(RLU)、事件處理陣列(EPA)、看門狗、寄存器、PWM發(fā)生器、三相到補SPWM輸出發(fā)生器、以及時鐘及中斷控制電路等,具體如圖1所示。

        圖1 微控制器示意圖

        圖2 逆變器示意圖

        2.2 逆變器

        逆變器將直流電能轉(zhuǎn)變成交流電,是一種將直流電(DC)轉(zhuǎn)化為交流電(AC)的裝置,由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成,基本逆變原理如圖2所示。

        2.3 變頻壓縮機的電機

        將變頻技術(shù)應(yīng)用到電機上,變頻器與電機連用代替?zhèn)鹘y(tǒng)電機,該技術(shù)在國內(nèi)已經(jīng)廣泛應(yīng)用,是在保證電機在高效工作區(qū)內(nèi)的情況下,利用變頻技術(shù)達到所需的輸出。

        2.4 PWM波的生成

        圖3 變頻壓縮機電機示意圖

        圖4 變頻器原理示意圖

        PWM波即脈沖寬度,廣泛用于科研、工業(yè)、通信等領(lǐng)域,是應(yīng)用數(shù)字輸出方式來模擬出電路并進行控制的技術(shù)。目前使用中的有PWM型以及PWM、PFM混合型。

        PWM可以使信號由處理器至被控信號均數(shù)字化,因此可省去數(shù)模轉(zhuǎn)換過程,達到噪聲最小的目的。對普通模擬控制而言,噪聲影響非常明顯,而PWM對噪聲的抵抗能力很強,因此,通信行業(yè)大量應(yīng)用PWM。

        3 變頻壓縮機節(jié)能分析

        3.1 變頻自動化控制技術(shù)的應(yīng)用

        變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用,將工頻交流電轉(zhuǎn)換為頻率和電壓連續(xù)可調(diào)的交流電的控制裝置。目前變頻器的主要由電路和控制電路組成,結(jié)構(gòu)如圖5所示。包括整流電路、直流中間電路、逆變電路和控制電路,輸入進入整流電路,輸出為逆變電流。

        3.2 余熱回收再利用技術(shù)

        目前國內(nèi)外提倡環(huán)保和節(jié)能,余熱回收再利用已經(jīng)成為日益關(guān)注的技術(shù)問題,它是將能源利用時被浪費的能源再次利用。據(jù)調(diào)查,壓縮機工作中的余熱總資源約占其燃料消耗總量的17%-67%,可回收利用的余熱資源約為余熱總資源的60%。因此壓縮機的余熱回收再利用具有一定的意義。

        目前國內(nèi)外已經(jīng)開始研究壓縮機的余熱回收再利用技術(shù),初步形成了一些理論,及生產(chǎn)了相應(yīng)設(shè)備,其中以日本較為領(lǐng)先,但仍處于初步階段,因此再以后的設(shè)計中,應(yīng)考慮到余熱回收問題,可更加降低壓縮機的能耗。

        4 結(jié)論

        新型變頻壓縮機是在定速壓縮機的結(jié)構(gòu)上改進而開發(fā)的節(jié)能設(shè)備,因此與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)工作原理相同,具有能耗低、效率高、可靠性強、振動噪音小以及結(jié)構(gòu)簡單等特點。此外,變頻技術(shù)的應(yīng)用,使其可達到以下優(yōu)點:(1)電機啟動為軟起動,該功能可使起動電流小,降低了對系統(tǒng)的干擾。(2)功能強大,可連續(xù)使用,控制精度高,并且可以預(yù)設(shè)目標運行值,提高了效率,大大降低了能耗。(3)避免了開關(guān)壓縮機的次數(shù),保護系統(tǒng)穩(wěn)定,減小了振動帶來的噪音,延長了壓縮機使用壽命。

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