淺談變頻器在CNG天然氣壓縮機(jī)中的應(yīng)用

摘 要：天然氣壓縮機(jī)主電機(jī)電流的頻繁波動(dòng)是當(dāng)前市場主流天然氣壓縮機(jī)普遍存在的缺陷，引起天然氣壓縮機(jī)主電流的波動(dòng)的主要原因是由于進(jìn)氣壓力的改變，鑒于此從理論和實(shí)踐角度提出了變頻器應(yīng)用于CNG天然氣壓縮機(jī)的控制系統(tǒng)之中。

關(guān)鍵詞：變頻器；CNG天然氣壓縮機(jī)；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.064

0 引言

變頻調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)不僅能夠提高生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行的精準(zhǔn)度，而且是被普遍認(rèn)為最為理想的調(diào)速系統(tǒng)。在大多數(shù)工廠中由于受資金和技術(shù)的影響通常壓縮機(jī)都采用軟啟動(dòng)的方式以此對電機(jī)進(jìn)行控制，但是當(dāng)進(jìn)氣壓力非常大時(shí)，軟啟動(dòng)裝置并不能夠?qū)τ捎陔娏髯兇髮?dǎo)致電機(jī)溫度升高起到較好的保護(hù)作用，使得電機(jī)的使用壽命縮短，筆者希望通過本文的探討對與天然氣壓縮系統(tǒng)的改造起到借鑒的作用。

1 變頻器基本基本理論和特點(diǎn)

（1）變頻器基本原理。變頻器主要由主電路和控制電路兩個(gè)部分組成，又分為直接變頻和間接變頻兩種形式，直接變頻就是將直流電流變?yōu)榻涣麟娏鳎g接變頻即是把交流電流變?yōu)橹苯与娏骱笤偻ㄟ^連續(xù)不斷的逆變換將其變?yōu)轭l率和電壓能都夠進(jìn)行有效控制的直流電流。變頻器在進(jìn)行調(diào)速時(shí)其主要參照的技術(shù)參數(shù)有電機(jī)定子相電壓、電機(jī)定子繞組漏感值、電機(jī)定子繞組電阻值和磁化電流等多個(gè)參數(shù)。通過保持輸入電壓和頻率的比率來進(jìn)行控制。

（2）變頻器特點(diǎn)。在大量實(shí)踐中變頻器具有以下特點(diǎn)：1）通過變頻器的軟啟動(dòng)有效的減少電機(jī)設(shè)備的高強(qiáng)度摩擦延長電機(jī)的使用壽命；2）變頻器的間接變頻形式可以有效的提高電機(jī)設(shè)備功率；3）電能節(jié)約；4）通過多個(gè)頻段速率的運(yùn)行更加符合機(jī)械運(yùn)行對電機(jī)的要求，并且加速時(shí)間的靈活選擇使得電機(jī)設(shè)備的啟動(dòng)和停止運(yùn)行更加平穩(wěn)；5）通過在電機(jī)設(shè)備安裝通信接口使得電子化網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)更加自動(dòng)化和智能化。

（3）變頻器的發(fā)展趨勢。由于變頻器在的調(diào)速控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能高效的目的而且一臺變頻器可一串聯(lián)多個(gè)電機(jī)使得變頻能夠成為當(dāng)前最為有效的高能自動(dòng)控制系統(tǒng)在未來變頻器的發(fā)展前景上看將會(huì)呈現(xiàn)出以下趨勢：1）主體的一體化控制，由于國外已經(jīng)研制出雙向直插式的系統(tǒng)模塊使得變頻器的電路控制系統(tǒng)更加一體化和智能化，把么變頻器的研發(fā)和制造成將會(huì)很大程度上得到有效的降低使得氣在調(diào)速控制系統(tǒng)市場上具有更加強(qiáng)大的競爭力；2）變頻的數(shù)字化程度得到進(jìn)一步提升，由于受到現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展使得變頻器自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠?qū)⒔涣麟娐氛{(diào)速系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)進(jìn)行有效的整合以提高系統(tǒng)運(yùn)行的整體性能；3）變頻控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化趨勢明顯，RS485接口是當(dāng)前眾多變頻控制系統(tǒng)必須安裝的內(nèi)置接口，這樣就為多種接口相互通信提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，多種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和多臺計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)真正的兼容性，多種總線聯(lián)網(wǎng)通信就能夠真正實(shí)現(xiàn)。

2 天然氣壓縮機(jī)變頻控制系統(tǒng)概述

（1）天然氣壓縮機(jī)變頻控制系統(tǒng)工作的基本原理。本文將對天然氣壓縮機(jī)變頻控制系統(tǒng)的變頻控制設(shè)備采用的西門子Altivar71進(jìn)行簡要論述，該設(shè)備的采集和傳感工作必須把氣壓、油壓以及氣溫等數(shù)據(jù)發(fā)送大PLC進(jìn)行系統(tǒng)處理來實(shí)現(xiàn)對壓縮機(jī)的操控、運(yùn)行過程的全程跟蹤處理以及對故障進(jìn)行分析和診斷，最后確定出變頻器適合的頻率數(shù)據(jù)。

整個(gè)天然氣壓縮機(jī)變頻控制系統(tǒng)的工作的第一部首先是將實(shí)際管網(wǎng)壓力值和預(yù)先設(shè)定的壓力數(shù)據(jù)通過變速器測的，然后將兩種數(shù)據(jù)進(jìn)行比較后將偏差值通過PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行計(jì)算得到變頻器的頻率的實(shí)際值，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變頻器轉(zhuǎn)速值就是由變速器所傳輸?shù)念l率和振幅所提供，通過以上程序天然氣壓縮機(jī)就會(huì)將壓縮的空氣傳輸?shù)絻?chǔ)器缸內(nèi)使得缸內(nèi)的壓力變化到與管網(wǎng)所提供的壓力值相等。

通過將氣壓信號轉(zhuǎn)換為電信號適時(shí)的傳送到PID調(diào)節(jié)器內(nèi)進(jìn)行壓力定值的比較計(jì)算傳輸出系統(tǒng)的自動(dòng)控制信號，這種信號將會(huì)是變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速率的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，這樣天然氣的壓力就能夠保持在可以有效控制的范圍之內(nèi)并且使得壓縮機(jī)始終處于節(jié)省電能的狀態(tài)。

（2）PIC接線控制技術(shù)。如圖1所示，在整個(gè)PIC 系統(tǒng)中RIA和RIC是整個(gè)故障信號傳輸?shù)某霭l(fā)點(diǎn)，當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)該點(diǎn)就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行閉合并且傳輸出PLC故障信號。當(dāng)主機(jī)開始運(yùn)行時(shí)變頻器就會(huì)輸出PLC信號。AO1和COM作為電流的模擬信號傳輸?shù)较到y(tǒng)模擬模塊.在圖中，LII是啟動(dòng)信號，L13為變頻切換信號，AI2為控制轉(zhuǎn)速裝置，PLC控制KM1接受頻率數(shù)據(jù)然后再通過L13切換信號，通過A12和A11控制轉(zhuǎn)速。

（3）調(diào)試。電機(jī)的運(yùn)行速率是隨著氣壓的變化呈現(xiàn)定值的比例性要通過現(xiàn)場的調(diào)試來完成。當(dāng)電機(jī)內(nèi)的氣壓增大時(shí)工作人員相應(yīng)的應(yīng)該減少電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度以此來保障電機(jī)的劇烈震動(dòng)，那么電流也會(huì)被控制在一個(gè)較低的數(shù)值范圍之下，這樣就會(huì)使得電機(jī)的壽命和和壓縮機(jī)的排氣量都能夠得到有效的控制。

3 結(jié)束語

天然氣壓縮機(jī)變頻控制系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用于實(shí)踐中將會(huì)使得電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和壓縮機(jī)的運(yùn)行都能夠進(jìn)行有效的控制，使得節(jié)能減排真正有效的實(shí)現(xiàn)，初此之外，的保護(hù)功能會(huì)使得天然氣壓縮機(jī)的故障率降低到一個(gè)非常低的數(shù)值之下使得系統(tǒng)壓力降低從而提升了產(chǎn)品的質(zhì)量。如能夠在天然氣壓縮機(jī)中廣泛的使用變頻器將會(huì)徹底根治壓縮機(jī)在運(yùn)行過程中的各種故障的頻繁出現(xiàn)，如嚴(yán)重的設(shè)備磨損，強(qiáng)大的電網(wǎng)沖擊，速度較慢的壓力調(diào)節(jié)以及能量消耗較大等各種缺陷。

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作者簡介：季光興（1983-），男，四川洪雅人，助理工程師。