1 方案背景與目標
空氣分離,簡稱空分。是指應用低溫冷凍原理從空氣中分離出其組分(氧、氮和氬、氦等稀有氣體)的過程。一般先將空氣壓縮,并冷至很低溫度,或用膨脹方法使空氣液化,再在精餾塔中進行分離。
在空分設備中,壓縮是至關重要的一環,它直接影響到設備的效率、穩定性和節能性能。空分設備主要通過空氣分離技術生產液氧、液氮等氣體,其中壓縮機及其變頻驅動系統作為核心部件,承擔著空氣壓縮的關鍵作用。隨著空分技術的不斷發展,出現了許多高效節能的壓縮技術。例如,壓縮機的優化設計、智能化控制系統的引入等,都將有助于提升壓縮效率,減少能量浪費。
2 方案詳細介紹
(1) 雙級壓縮機變頻驅動系統原理圖
QF1為用戶側電源斷路器,由上級用戶開關提供;
QS1為隔離開關,KM1為高壓固定式真空接觸器,當變頻器系統檢修時,先分斷KM1高壓接觸器,再分斷隔離QS1刀閘,從而高效兩級螺桿壓縮機變頻調速裝置從電網完全隔離。如需對移相變壓器進行檢修,必須先驗電,再掛接地線;接地線可以掛在KM1高壓接觸器兩端任意一側;如不掛接電線,在檢修前,確認上級高壓開關斷路器QF1處于分閘位置;確認上級高壓開關斷路器接地刀閘已經閉合。同時,在上級高壓開關斷路器上掛檢修標志牌,禁止合閘提示牌。
T1為12脈波移相整流變壓器,變壓器額定容量為:1450KVA,變壓器輸入電壓為10KV,并且變壓器有兩個抽頭,分別為+5%,-5%;當電網電壓高時(大于10500V),可以將變壓器抽頭接到+5%檔位;當電網電壓低時(小于9500V),可以將變壓器抽頭接到-5%檔位。
QF11,QF12,QF13,QF14為低壓斷路器,用于分斷低壓變頻單元;在低壓交流進線側配置充電回路,用于對整流單元、逆變單元模塊內部電容充電,從而降低充電電流。
(2) 變頻驅動系統輸入輸出接口
每個逆變單元可以采用RS485通訊方式進行通訊,通訊協議為MODBUS-RTU,也可以采用開關量進行啟停控制。每個逆變單元頻率可以單獨給定,給定方式可以為通訊方式,也可以為模擬量輸入輸出控制方式。
(3) 變頻驅動系統外形尺寸圖
高效兩級螺桿壓縮機變頻調速裝置正視圖
注:移相變壓器和刀閘的操作面,柜門采用螺絲緊固,維護空間相對要求較小。正常情況下,一年需要對變壓器進行一次維護,正常維護時,前面預留0.6米維護及維修空間。
高效兩級螺桿壓縮機變頻調速裝置背視圖
操作界面 高壓電纜進線口
左圖為變頻器的操作面,能夠正常分合接觸器,也能夠通過觸摸屏正常啟動四臺變頻器。接觸器的分合閘按鈕,急停按鈕,需要有防護罩,防止人員誤分合接觸器,誤按急停按鈕。觸摸屏需要有密碼保護,對變頻器進行啟停操作,需要登錄后,才允許就地啟停變頻器。
3 代表性及推廣價值
l 雙極螺桿機變頻驅動系統為模塊化設計,兼容性好,可靠性更高。
l 系統具有全中文7寸觸摸屏,觸摸屏可對變頻器進行參數設置。
l 可顯示輸入電壓、輸出電壓、輸入電流、輸出電流等數據,并能記錄操作記錄和故障記錄。
l 系統采用12脈沖整流,共直流母線方式。
l 整流單元和逆變單元采用水冷型。
l 隔離變采用強迫風冷卻方式。
l 采用12脈沖隔離高效變壓器,額定負載工況下,效率不小于98%。
l 具備完善的保護功能,主要有以下保護:過電壓、過電流、欠電壓、短路保護、變頻器過載、電機過載保護、半導體器件的過熱保護、瞬時停電保護等,并能聯鎖分斷輸入側開關。