6.Рекомендации по выбору ПЧ для компрессоров

1.

Компрессорное применение
преобразователей частоты VLT®
Игорь Гулий - инженер по применению приводной техники Danfoss Drives
1 | VLT® Drives compressor applications

2.

Типы компрессоров
Компрессоры
Динамическое
сжатие
Объемное сжатие
Возвратнопоступательные
Поршневые
Мембранные
2 | VLT® Drives compressor applications
Вращающиеся
Винтовые
Спиральные
Лопастные
Вакуумные
Осевые
Одноступенчатые
Многоступенчатые
Центробежные
Одноступенчатые
Многоступенчатые

3.

Поршневые
компрессоры
• Мощность: 0,5 – 450 кВт
• КПД – до 80%
• Постоянный момент на валу во
всем диапазоне скорости
• Высокая пульсация момента у
компрессоров с количеством
поршней менее 4-х
• Типы: герметичный, полугерметичный, открытый
3 | VLT® Drives compressor applications

4.

Поршневые
компрессоры
• Минимальная частота
вращения: 30 Гц
• Максимальная частота
вращения: 50 Гц
• Для специальных компрессоров
частота вращения может быть
выше 60 Гц
• Система смазки связана с
валом компрессора
4 | VLT® Drives compressor applications

5.

Поршневые
компрессоры
Пусковой момент зависит от
условий пуска:
• Пуск без нагрузки:
М пуск = (0,6…0,9) * М ном
• Пуск под нагрузкой:
М пуск = 1,2 (4 цилиндра)…1,6
(2 цилиндра) * М ном
5 | VLT® Drives compressor applications

6.

Поршневые компрессоры
Профиль нагрузки
4 kW motor | Shaft's speed : 60Hz with asynchronous motor | Fluid : R404A
Condition : -10°C / 45°C / 11.1°K / 8.3°K
Gas torque
Gas torque (in N*m)
200,00%
Mean gas torque
0° corresponds
to the top dead
center for
cylinder 1
150,00%
100,00%
50,00%
0,00%
0
45
90
135
180
225
-50,00%
Crankshaft's angle (in °)
1-цилиндровый компрессор
6 | VLT® Drives compressor applications
270
315
360

7.

Поршневые компрессоры
Профиль нагрузки
Frequency : 60Hz | Fluid : R404A
Condition : -10°C / 45°C / 11.1°K / 8.3°K
Gas torque (in N*m)
Gas torque cylinder 1
140,00%
Gas torque cylinder 2
120,00%
Gas torque cylinder 3
100,00%
Gas torque cylinder 4
80,00%
60,00%
40,00%
20,00%
0,00%
45
to
90
-20,00% 00° corresponds
-40,00%
the top dead
center for cylinder
1
135
180
225
270
Crank angle (in °)
4-цилиндровый компрессор
7 | VLT® Drives compressor applications
315
360

8.

Поршневые
компрессоры
Преимущества инверторного
управления:
• Применение стандартных 3-х
фазных асинхронных двигателей
• Бесступенчатое регулирование
производительности
• Увеличение производительности
на частотах выше синхронной
(свыше 50 Гц) вплоть до 87 Гц
8 | VLT® Drives compressor applications

9.

Поршневые
компрессоры
Преимущества инверторного
управления:
• Плавный пуск
• Ограничение пускового тока от
100 до 160 % от номинального
• Управление разгрузочным
клапаном
• Контроль нагрузки и
допустимой скорости
• Увеличение межремонтного
интервала компрессора
9 | VLT® Drives compressor applications

10.

Поршневые
компрессоры
Выбор преобразователя частоты:
• Для компрессоров с количеством
поршней более 4-х:
Перегрузка до 160%
FC102/103 + 1-2 типоразмера
FC301/302
• Для компрессоров с количеством
поршней менее 3-х:
Перегрузка до 200%
FC 301/302
10 | VLT® Drives compressor applications

11.

Поршневые
компрессоры
Особенности модернизации
• Потребляемая мощность
пропорциональна скорости
вращения при постоянном
моменте на валу:
M =
P x 9,55
[Нм]
n (об/мин)
P = U x I x 3 x cosj [Вт]
• Выбор ПЧ осуществляется по
току двигателя с учетом
увеличения производительности
11 | VLT® Drives compressor applications

12.

Винтовые
компрессоры
• Мощность: 2,2 – 550 кВт
• КПД – до 95%
• Ниже уровень шума
• Меньше вес и габариты
• Более сложная конструкция
• Постоянный момент
сопротивления на валу во всем
диапазоне скорости
• Типы: герметичный, полу-
герметичный, открытый
12 | VLT® Drives compressor applications

13.

Винтовые
компрессоры
• Минимальная частота
вращения: 30 Гц
• Максимальная частота
вращения: 50/60 Гц
• Для специальных компрессоров
частота вращения может быть
выше 87 Гц
• Система смазки связана с
валом компрессора
13 | VLT® Drives compressor applications

14.

Винтовые компрессоры
Напряжение
Закон постоянства магнитного потока: U/f = const
14 | VLT® Drives compressor applications

15.

Винтовые компрессоры
Зависимость мощности от частоты вращения и крутящего момента, ∆ 230В, 50Гц
180
[%]
160
140
U87 = U50 * √3, В
120
Момент M
100
F87 = F50 * √3, Гц
P87 = P50 * √3, кВт
80
60
40
20
0
0
10
20
30
0
50
100
150
15 | VLT® Drives compressor applications
40
50
200 230
60
70
300
80
350
87
Частота
[Гц]
400
Напряжение [В]

16.

Винтовые
компрессоры
Пусковой момент зависит от
условий пуска:
• Пуск без нагрузки:
М пуск = (0,4…0,7) * М ном
• Пуск под нагрузкой:
М пуск = (1,1…1,6) * М ном
16 | VLT® Drives compressor applications

17.

Винтовые
компрессоры
Преимущества инверторного
управления:
• Применение стандартных 3-х
фазных асинхронных двигателей
• Бесступенчатое регулирование
производительности в широких
пределах
• Экономия электроэнергии за счет
поддержания стабильного
давления в системе
17 | VLT® Drives compressor applications

18.

Винтовые
компрессоры
Преимущества инверторного
управления:
• Плавный пуск
• Ограничение пускового тока от
70 до 160 % от номинального
• Контроль нагрузки и
допустимой скорости
• Увеличение межремонтного
интервала компрессора
18 | VLT® Drives compressor applications

19.

Винтовые
компрессоры
• Регулирование
производительности
компрессора с помощью
изменения скорости вращения
ротора на 15% эффективнее,
чем регулирование с помощью
золотникового клапана
• При снижении
производительности
компрессора ниже 60%
регулирование осуществляется
золотниковым клапаном
• Частотное регулирование
позволяет повысить
производительность за счет
увеличения частоты вращения
19 | VLT® Drives compressor applications

20.

Винтовые
компрессоры
Особенности модернизации
• Потребляемая мощность
пропорциональна скорости
вращения при постоянном
моменте на валу:
M =
P x 9,55
[Нм]
n (об/мин)
P = U x I x 3 x cosj [Вт]
• Выбор ПЧ осуществляется по
току двигателя с учетом
увеличения производительности
20 | VLT® Drives compressor applications

21.

Винтовые
компрессоры
Выбор преобразователя частоты:
• Для компрессоров с разгрузочным
клапаном:
Перегрузка до 110%
FC102/103
FC301/302
• Для компрессоров без
разгрузочного клапана:
Перегрузка до 160%
FC102/103 + 1 типоразмер
FC 301/302
21 | VLT® Drives compressor applications

22.

Методика выбора ПЧ
Для винтовых/спиральных
компрессоров без разгрузочного
клапана:
• Максимальный ток ПЧ ≥ 1,5 *
Максимальный ток двигателя
компрессора
Для винтовых/спиральных
компрессоров с разгрузочным
клапаном:
• Максимальный ток ПЧ ≥ 1,1 *
Максимальный ток двигателя
компрессора
22 | VLT® Drives compressor applications

23.

Методика выбора ПЧ
Для поршневых компрессоров без
разгрузочного клапана:
• Максимальный ток ПЧ ≥ 2 *
Максимальный ток двигателя
компрессора для 2-х цилиндров
• Максимальный ток ПЧ ≥ 1,6 *
Максимальный ток двигателя
компрессора для 4-х цилиндров
• Максимальный ток ПЧ ≥ 1,5 *
Максимальный ток двигателя
компрессора для 6-х цилиндров
23 | VLT® Drives compressor applications

24.

Методика выбора ПЧ
Для поршневых компрессоров с
разгрузочным клапаном:
• Максимальный ток ПЧ ≥ 1,6 *
Максимальный ток двигателя
компрессора для 2-х цилиндров
• Максимальный ток ПЧ ≥ 1,4 *
Максимальный ток двигателя
компрессора для 4-х цилиндров
• Максимальный ток ПЧ ≥ 1,2 *
Максимальный ток двигателя
компрессора для 6-х цилиндров
24 | VLT® Drives compressor applications