Anwendung von Frequenzumrichtern in Luftkompressoren

I. Technische Grundsätze und wesentliche Vorteile

1.1 Betriebsgrundsätze

Frequenzumrichter regeln die Drehzahl des Motors, um das Luftentladungsvolumen der Luftkompressoren zu steuern und eine Konstante-Druckleistung zu erzielen.

1. Druckerkennung: Drucksensoren überwachen den Systemdruck in Echtzeit.
2. Rückkopplung der Signale: Drucksignale werden an den Frequenzumrichter übertragen.
3. Frequenzanpassung: Der Wechselrichter moduliert die Stromversorgungsfrequenz des Motors anhand von Drucksignalen und ändert die Drehgeschwindigkeit.
4. Anpassung des Abflussvolumens: Veränderungen der Drehzahl des Motors führen zu Veränderungen des Kompressorentladungsvolumens und ermöglichen eine präzise Druckregelung.

1.2 Hauptvorteile

(1) Energieeinsparung

• Abbau von Verlusten ohne Belastung: Herkömmliche Luftkompressoren arbeiten auch bei geringer Nachfrage mit voller Geschwindigkeit, während Wechselrichter die Geschwindigkeit reduzieren, um Energieverluste zu minimieren.
• Verringerung des Druckbandverlustes: Herkömmliche Einheiten laden/entladen häufig innerhalb der Druckgrenzen, während Wechselrichter den Druck stabilisieren, um Energieverschwendung zu reduzieren.
• Ein sanfter Start verringert die Auswirkungen: Der Anlaufstrom beträgt nur das 1,5-fache des Nennstroms (gegenüber 6-8-fachen bei herkömmlichen Einheiten), was den Stromschlag und den Energieverbrauch erheblich senkt.
• Energieeinsparungsquote: 30~40% Energieeinsparung unter Belastungsbedingungen von 60~80% Zum Beispiel spart ein 55kW-Luftkompressor jährlich 130.000~170.000 kWh, was einer Reduzierung des Standardkohleverbrauchs von 40~50 Tonnen entspricht.

(2) Schutz der Geräte und Verlängerung der Lebensdauer

• Verringerte mechanische Abnutzung: geringere Motorbelastungen bei Teilbelastungen verlängern die Lebensdauer von Lager und anderen Bauteilen.
• Stabiler Druck: Verringert Lecks in Rohrleitungen und Ausfallvorfälle.

(3) Intelligente Steuerung

• Integrierte SPS und HMI: Ermöglicht Fernüberwachung, Datenvisualisierung, Fehlerwarnungen und Selbstdiagnose.
• Unterstützung des Kommunikationsprotokolls: Kompatibel mit Modbus und anderen Protokollen für eine nahtlose Integration mit Systemen auf höherer Ebene.

II. Auswahlrichtlinien

2.1 Lastgleichstellung

• Luftkompressoren mit Wechselstrom(Einschlaglast): Wählen Sie Wechselrichter mit 150% sofortiger Überlastkapazität aus.
• Schraubluftkompressoren(Konstante Drehmomentbelastung): Priorisierung von Niederfrequenzdrehmoment.

2.2 Leistungsberechnung

• Formeln: Nennleistung des Inverters = (Motorleistung des Luftkompressors × 1,1) / 0.92.
• Elektrische Parameter: Erdungswiderstand < 4Ω, Dreiphasenungleichgewicht < 2%.

2.3 Kompatibilität und Prüfung

• Kommunikationsprotokolle: Sicherstellung der Protokollkompatibilität (z. B. Modbus) zwischen Wechselrichter und SPS; Durchführung einer 72-stündigen gemeinsamen Debugging, einschließlich Notstopp und Weichstart.
• EMI-Filter: Pflichtinstallation an der Leistungseingabe zur Minderung elektromagnetischer Störungen.

2.4 Anpassungsfähigkeit an die Umwelt

• Höhenregionen: Die Ausgangsleistung sinkt um 6·8% pro 1.000 m Höhe.
• Explosionssichere Umgebungen: Eine ATEX- oder IECEx-Zertifizierung erforderlich.

III. Typische Anwendungsfälle

3.1 Zhejiang Xinfuling Electric Co., Ltd.

• Die Lösung: H130 spezieller Wechselrichter mit Pulete-Steuerung, der einen Dauermagnet synchronen Luftkompressor antreibt.
• Vorteile:
  • Kompaktes Design mit 100% Übertragungseffizienz.
  • Motorvolumen 1/3 der herkömmlichen Einheiten, die Installation erleichtert.
  • Überlegene Energieeffizienz, auch bei niedrigen Geschwindigkeiten.

3.2 Nachrüstung der Shaanxi Mining Company

• Hintergrund: Der ursprüngliche 132kW-Festgeschwindigkeitsluftkompressor hatte einen hohen Anlaufstrom und starke Druckschwankungen.
• Ergebnisse:
  • Reduzierter Startstrom und stabilisierter Druck.
  • Ladestrom von 220A auf 130A, Entladestrom von 90A auf 50A.

3.3 Pharmazeutische und elektronische Industrie

• Arzneimittel: Eine präzise Steuerung des Gasstroms, des Drucks und der Temperatur stellt die Qualität der Verpackung sicher.
• Elektronik: Stabile Gasleistung mit hoher Reinheit erfüllt die Anforderungen der Halbleiterherstellung.

IV. Schlussfolgerung

Frequenzumrichter optimieren die Leistung des Luftkompressors durch intelligente Geschwindigkeitsregelung, was Energieeinsparungen, Druckstabilisierung, längere Lebensdauer von Geräten,und intelligentes Management. Die Auswahl erfordert eine sorgfältige Berücksichtigung der Lastart, der Leistungsübereinstimmung, der Anpassungsfähigkeit an die Umwelt und der Kompatibilität.Mit globalen CO2-Reduktionsinitiativen, werden inverterbetriebene Luftkompressoren zur gängigen Wahl für die industrielle Energieeffizienz.