空压机变频节能改造的安装及调试

空压机变频节能改造的安装及调试［摘要］空压机变频节能改造在改造方案制定和设计完成后，都要根据设计方案进行一系列安装和调试。改造后的系统能否安全可靠运行，变频器以及带载的整个安装及调试过程十分重要。合理的安装、调试,可消除设备缺陷、排除安全隐患。文章就变频器的安装、调试作初步归纳，指出一些应注意的事项和可能发生的问题，并提出相应措施。［关键词］空压机；变频；安装；调试［基金项目］广西教育厅科研项目(编号：200911LX511)，广西工业职业技术学院科研基金（编号：桂工职院科研【2009】1号）［作者简介］梁艳娟，广西工业职业技术学院机械工程系讲师、工程师，研究方向：机械设计与制造，广西南宁，530001［中图分类号］TH45［文献标识码］A［文章编号］1007-7723（2011）07-0022-0003空压机是一种利用电动机将气体在压缩腔内进行压缩，并使压缩的气体具有一定压力的设备，被广泛应用于生产、生活的各个环节，是许多工艺流程中的核心设备。由于相当一部分企业原有的空气压缩机仍为普通空压机，其马达转速始终保持在一定额定转速状态，不具备根据耗气量的大小自动调节转速来改变排气量的功能，而空气压缩机在使用过程中用气量与排气量往往不相符，使空压机部分时间处于空转状态，并产生噪音，工作环境变得恶劣，这就不可避免地造成能量的浪费，无法达到节能目的。为降低能耗，解决启动、空载、加载时电能的浪费问题和改善工作环境，企业在使用原有设备的情况下，只要投入一定资金，对普通空压机进行变频技术改造，就能使电机实现软启软停，减小启动冲击，延长设备使用年限；同时由于电机运行频率可变，实现了空压机根据用气量的大小自动调节电机转速，减少了电机频繁的加载和卸载，从而较大幅度减小电动机的运行功率，使得供气系统气压维持恒定，改善空压机性能，提高供气品质，达到节能运行的目的，从而提高企业的竞争力。变频器是变频调速系统的最主要部件。空压机进行变频调速技术改造后，若安装调试不到位，会影响到其改造效果，甚至不能正常使用。现将变频器的安装和调试步骤总结归纳如下：一、变频器的安装（一）变频器对安装环境的要求对环境温度的要求：温度应控制在－10℃～40℃之间；对环境湿度的要求：相对湿度应低于90%（确保无结露现象）；其他方面的要求：阳光不直接照射在变频器上，空气清新、流通、灰尘少，周边没有腐蚀性气体及易燃气体，海拔?1000米。（二）安装方式1.墙挂式安装。变频器与周围物体之间的距离应满足下列条件：两侧≥100mm，上下≥150mm2.柜式安装。单台变频器的安装：空气清新、尘埃少、环境较洁净时，应尽量采用柜外冷却方式；若环境条件达不到要求，需采用柜内冷却方式时，应在柜的顶部安装冷却风扇（抽风式），并尽可能装在变频器的正上方。多台变频器安装：应尽可能采用并列安装，如无法并列不得不采用纵向方式安装时，应设法在两台变频器之间加装隔板。不论采用并列方式还是纵向方式安装，变频器都应是垂直安装的。二、变频器的接线（一）主电路接线绝对不能接错变频器的输入及输出，即：（R、S、T）和（U、V、W）。主电路线径选择1.电源与变频器接线：其线径选择方法和同容量电机的线径选择方法相同。2.变频器与电机间的接线：不可忽视线路产生的电压降△U，一般要到达：△U≤（2～3）%Un这一基本要求。（二）控制电路的接线1.接模拟量控制线：应采用屏蔽线，要注意屏蔽一端避免接变频器地端（E）或大地，只能接变频器控制电路的（COM）公共端，另一端任其悬空。2.接开关量控制线：可以不使用屏蔽线，但前提是同一信号的两根控制线必须互相缠绞在一起。（三）变频器的接地若是多台变频器接地，各变频器必须逐个分别和大地相连，不准许把一台变频器的接地端和另一台变频器的接地端连接后再统一接地。三、改善变频器的功率因数为改善变频器的功率因数，改造中一般会采用直流电抗器和交流电抗器，这样既可以抑制输入中的浪涌电流又可以削弱因电源电压不平衡所带来的影响。四、变频器的抗干扰（一）外界对变频器的干扰此干扰主要来源于电源的进线。为有效抑制因进线所产生的外界干扰，可在变频器的输入电路中设法串入交流电抗器。（二）变频器对外界的干扰变频器对外界的干扰方式很多，如：以电磁波方式对外辐射的空中辐射方式；通过线间电感而感应的电磁感应方式；通讯线间电容而感应的静电感应方式以及通过线源网络而传播的线路传播方式等。（三）抗干扰措施为防止和抑制干扰，最好将一个电抗器接在变频器的输入侧。安装时压缩机和控制柜之间不要相距太远，其主配线不允许超出30米，且主配线与控制线间应保持一定距离，并且要求分开走线。采用屏蔽双绞线的控制回路，接线距离应控制在20米以内。此外，控制柜内装换气扇是必要的，变频器接地端子不可与动力接地混用，必须独立可靠接地。1.变频器侧。干扰来源方式不同，抗干扰的措施也不同，如：可通过采用屏蔽线和正确布线等措施来消弱因感应方式传播而产生的干扰信号；采用在线路中串入小电感的办法来消弱因线路传播而产生的干扰信号；利用无线电抗干扰滤波器通过吸收的办法来消弱因辐射传播而带来的干扰信号等。注意：采用电容器来吸收谐波电流这在变频器输出侧是绝对不允许的。而在变频器输出侧和电机之间串入滤波电抗器，不仅改善电机的运行特性，还可以抗干扰，值得推广。2.仪器侧。可以考虑采用电源隔离法（即将仪器电源侧接入隔离变压器）和信号隔离法（信号侧用光电耦合器隔离）抗干扰。五、调试变频器在根据改造方案安装完成后都要进行调试，通过实际参与技改，总结提炼出调试步骤一般如下：（一）熟知操作面板上各功能键的使用一般变频器都有操作面板，尽管品牌不同，但功能变化不大。调试前，现场调试人员应首先结合操作手册，对变频器操作面板上各功能键的作用做到一一熟悉并掌握。（二）通电前应注意的事项及相关检查通电调试前首先要仔细阅读产品技术手册，尤其特别要关注是否有新增加的内容和注意事项；然后一一对照，检查变频器的输入、输出端是否与技术手册的要求相吻合；检查所接线路是否正确和牢靠，绝不允许接反或接错；检查屏蔽线的屏蔽部分是否严格按技术手册规定正确连接。（三）通电检查及调试在断电检查确定变频器安装无误的前提下，确定变频器通电检查及相关调试的内容和步骤。如：带电空载测试；让电机空载运行；带负载进行试运行或与上位机联机统调等。（四）接通电源试着空载运行三相交流电接通后，先点动（M）键试运行，再按（RUN）键使变频器运行到50HZ，采用万用表测量（U/T1、V/T2、W/T3）变频器的三相输出，使相电压控制在370～420V之间；测量直流母线电压，使母线电压保持在500～600V之间。然后按下（STOP/RESET）停止键，当频率降到0HZ时，再接上电机线。（五）进行带负载的试运行1.综合考虑变频器的工作电流，设置电机的极数、额定功率、额定电流、额定转速。2.选择参数自整定作用的执行方式。将变频器的操作模式设定为自带的键盘操作模式，分别按手动键、运行键及停止键，观察电机是否正常地反转、启动或停止；熟知变频器的保护代码，关注热保护继电器过载保护的出厂值、设定值。六、整个系统的调试1.手动操作变频器面板的功能键，观察电机及变频器是否有异常现象。如有异常，改变相应的预定参数后再重新运行。2.启动、停止电机过程中变频器如果出现过流保护动作，则加速、减速时间应重新设定。如果过流发生在启动过程中，应将加速时间适当延长；反之，如果过流发生在制动过程中，则适当延长减速时间。为不将影响生产效率，加、减速时间都不宜设定太长。3.在限定的时间内如果变频器仍然出现保护，则应设法将启动/停止运行曲线由原来的直线改为S形、U形线或改为反S形、反U形线。4.如若变频器仍然带故障运行，如：在速度或负载急剧变化的场合，增大电流限定的保护值是首选的办法，并至少应留有5%～10%的保护余量，切不可取消保护。5.在变频器带动电机的启动过程中，如果系统发生机电共振，应采用设置频率跳跃值的方法，避开共振点，使得电机加速时能够自动跳过这些频率段，确保系统能够正常运行；如果电机的转矩输出能力不够，就必须设法增大转矩提升值。如达不到，可采用手动转矩提升功能，但设定不可过大，以免电机温升增加。若仍然达不到要求，则应改用新的控制方法。如：改用无速度传感器矢量控制法，其转矩输出能力会更大。七、变频器与上位机进行系统调试为确保控制系统功能的完整，在许多场合变频器需要与上位机控制系统、文本显示器人机界面、PLC控制器、触摸屏人机界面等设备实现快速、准确的数据交换。注意事项如下：1.完成手动的基本设定后，系统中如有上位机，应将变频器的控制线与上位机控制线直接相连，变频器的操作模式改为由上位机运行命令给定。2.变频器与上位机联机调试时，如果上位机给出控制信号后，变频器不执行或不接收指令，或变频器能执行指令但有误差或不精确，应额外增加24V直流继电器，输出一个开关信号到变频器的主控板端子，既提高变频器的抗干扰能力，又能检查变频器的支持协议与接口方式是否正确。总之，在变频器的功能设定及空载运行操作完成后，即可进行整个系统的联动调试。调试的主要步骤如下：（1）将变频器按变频改造方案接入系统；（2）让整个系统先进行工频控制运行；（3）然后再让整个系统进行变频控制运行。开环调试：主要观察变频器频率上升的情况，空压机的压力上升是否稳定以及设备运行的声音、设备停机是否正常等。如果一切正常，则可进行闭环的调试。闭环调试：主要调节变频器频率上升与下降的速度和空压机压力的升降相匹配，避免产生压力振荡，并注意观察，将共振点附近的频率跳过去。八、结语以上是变频器安装及调试的基本过程。变频改造后的系统能否安全、可靠运行，变频器及带载的整个安装及调试过程十分重要。要仔细阅读产品技术手册，认真对照手册逐一检查变频器的结构，掌握变频器特点，然后按以上步骤，分步调试。通过参与空压机变频改造，有机会参与变频器的安装调试，笔者发现，只有严格按照变频器的技术规范，正确安装并有针对性地采取各种有效措施，注意整个系统的相互匹配，正确进行参数设定和调试，注意随着环境和负载情况的变化而不断进行变频器参数的修正，才能确保最大限度地发挥变频器的功能，从而分享新技术带来的好处。［参考文献］［1］刘佳畅.变频器调试与保养［J］.变频器世界,2008，(10).［2］曹?Q,李幸福.变频器的安装、调试［J］.煤炭工程,2008,(1).［3］孔军.浅谈变频器的安装调试方法［N］.电子报,2009.［4］滕峰,张春玲.变频器调试的基本步骤［J］.设备管理与维修,2003,(1).