空压机研究---变频控制的大功率压缩机防喘振研究

[打印] [关闭] 发布时间：[2010-01-11 00:00]

空压机研究---变频控制的大功率压缩机防喘振研究

    空压机-大功率压缩机属于耗能大设备，采用变频器进行压力控制，可以极大提高运行效率，实现节能的目的。由于其自身存在峰形特性，运行过程中会出现喘振现象，严重时将造成设备损坏。本文分析了喘振现象产生的原因，提出了利用运行线的概念，消除喘振现象的措施。在压缩机变频控制系统中，采用以单片机为核心的补偿控制器，组成调速 - 旁路回流的控制系统，输出最佳转速，达到了稳定出口压力的目的。

1 控制原理

    传统的压缩机类设备为达到控制流量或压力工艺目的，可以采用阀门节流、旁通回流、排空等负荷控制手段，这些调节方式虽然简单易行，但却是以增加管网损耗，浪费能源为代价的。变频调速控制通过改变压缩机转速来实现工艺要求的流量或压力控制目的，没有阀门节流损失，可以有效地节省能源。
 

2 喘振现象

    具有峰形特性的压缩机在运行过程中，当负载减小，负载流量下降到某—定值时，出现工作不稳定现象。表现为流量忽多忽少，设备上压力表、流量表等大幅度摆动，伴随着强烈振动，设备发出类似喘气的噪声，严重时将引起设备产生周期性的响声，造成对设备的损坏。

3 控制方案
    压缩机设备变频调速运行时，运行速度越低，压力和流量越小，其节能效果越明显。但是流量越小越易进入喘振区，引发喘振事故。因此，应在节能和防喘振两个方面找到最佳兼顾点，有效解决变频节能与防喘振的控制问题。根据上述分析，设计出理想运行线，由其中运行线 A 为一垂直线，其流量固定，在低速运行时，空气流量大于极限流量，造成大量气体由旁路回流，效率不高，可以在简单的控制器中采用。运行线 B 为一条与喘振临界线平行的曲线，按不同的工作要求，可设定运行流量为极限流量的 1.15~1.20 倍左右，实际证明有效果较好的控制裕量。

4 变频器对压缩机的影响

    压缩机的电动机通常设计由普通电动机驱动，采用变频器供电时，由于共模电压中含有与开关频率相对应的高频分量，高频的电压分量会通过输出电缆和电动机的分布电容产生对地高频漏电流，影响逆变器功率电路的安全。电动机通过地产生的高频漏电流，一部分通过定于绕组经定子绕组和机壳间的分布电容，再经机壳流入地，另一部分通过绕组和转于间的分布电容，经过轴承再到机壳，然后到地。后者的作用相当于轴电流，会引起电动机轴承的“电蚀”，影响轴承的寿命。变频器输出由于采用 PWM调制．电压变化率dv／dt很高，电压峰值也大大高于额定电压，若不采取措施进行抑制，将会大大降低电动机的绝缘寿命，甚至会损坏电动机。而且输出波形中含有高次的谐波，可能引起电动机的过热，使电动机不能满出力运行。因此，当采用两电平的通用变频器时，应安装谐波滤波器和功率因数补偿装置。如果采用多重式、多级串联高压变频装置，输出谐波小，可以认为是正弦波输出，可直接输出向普通电动机供电。