EN
Gdy zapotrzebowanie zakładu na sprężone powietrze zmienia się w ciągu dnia, układ napędowy musi robić więcej niż tylko uruchamiać lub zatrzymywać urządzenie. Silnik synchroniczny z magnesami trwałymi do sprężarki powietrza w połączeniu z przemiennikiem częstotliwości może stale dostosowywać prędkość obrotową silnika do wymaganego wydajnościowo wyjścia głowicy sprężarki. Efektem jest podejście sterujące, którego celem jest bardziej stabilne ciśnienie, mniejsza liczba nagłych przejść oraz lepsze dopasowanie mocy elektrycznej pobieranej do rzeczywistego zapotrzebowania.
Z punktu widzenia inżynierii aplikacyjnej istotnym pytaniem nie jest to, czy silnik synchroniczny z magnesami trwałymi do sprężarki powietrza jest z natury lepszy we wszystkich instalacjach. Kluczowe jest, czy silnik, przemiennik częstotliwości, głowica sprężarki, czujniki oraz ustawienia sterowania są dobrze dopasowane do cyklu pracy danego obiektu. W niniejszym artykule wyjaśniono, jak działa ta współpraca oraz co należy zweryfikować przed wprowadzeniem systemu do eksploatacji.
Dlaczego regulacja prędkości obrotowej ma znaczenie w eksploatacji sprężarek powietrza
Wiele systemów pneumatycznych nie pobiera tej samej objętości powietrza co minutę. Używanie narzędzi, zmiany zmian, modyfikacje procesów, wycieki oraz magazynowanie w dalszej części układu zmieniają obciążenie. Kompresor o stałej prędkości obrotowej zwykle radzi sobie z tymi zmianami poprzez załączanie i wyłączanie, sterowanie przepustem wlotowym lub cykle start-stop. Może to być praktyczne w odpowiednim zastosowaniu, ale nie zapewnia ciągłego dostosowania prędkości silnika do rzeczywistego zapotrzebowania.
An Silników PMSM do sprężarek powietrza napęd zmienia opcję sterowania. Przekształtnik otrzymuje sygnał zapotrzebowania, zwykle pochodzący z pomiaru ciśnienia w systemie, i wydaje polecenie prędkości obrotowej silnika, która umożliwia dopasowanie przepływu dostarczanego przez kompresor do aktualnego zapotrzebowania. Kluczowa zmiana polega na przejściu od dążenia do osiągnięcia wydajności znamionowej do dopasowywania się do rzeczywistego cyklu pracy.
Odpowiedzialności silnika PMSM i przekształtnika częstotliwości
Silnik zapewnia kontrolowany moment obrotowy
Silnik z magnesami trwałymi PMSM wykorzystuje magnesy trwałe na wirniku zamiast prądu wirnika do wzbudzenia. W zastosowaniu PMSM w sprężarkach powietrza silnik musi generować wystarczający moment obrotowy w całym zakresie przewidzianych prędkości, pozostając jednocześnie w granicach dopuszczalnych temperatury, napięcia i prądu. Jego cechy umożliwiają wydajną pracę przy częściowym obciążeniu, ale rzeczywisty efekt zależy nadal od głowicy sprężarki, układu chłodzenia, charakterystyki obciążenia oraz konfiguracji napędu.
Informacje o położeniu wirnika są kluczowe dla sterowania silnikiem PMSM. W zależności od konstrukcji sterownik uzyskuje te informacje albo z czujnika, albo szacuje je. Pozwalają one napędowi odpowiednio ustawić prąd stojana względem pola magnetycznego wirnika, dzięki czemu moment obrotowy można regulować, a nie pozostawiać go prostemu punktowi pracy przy częstotliwości sieci.
Przekształtnik zamienia polecenie na polecenia elektryczne
Przekształtnik częstotliwości prostuje napięcie zasilania do szyny prądu stałego i generuje wyjściowe napięcie o zmiennej częstotliwości i zmiennej wartości dla silnika. Dzięki sterowaniu wektorowemu rozdziela składowe prądu związane z strumieniem magnetycznym i momentem obrotowym. W przypadku silnika PMSM do sprężarki powietrza takie sterowanie pozwala napędowi płynnie przyspieszać, utrzymywać żądaną prędkość oraz reagować na zmieniający się sygnał ciśnienia bez bezpośredniego powiązania każdej zmiany prędkości z częstotliwością zasilania.
Dokładniejsze jest stwierdzenie, że przekształtnik zarządza momentem elektromagnetycznym i prędkością silnika, podczas gdy system sterowania sprężarką decyduje, jaka prędkość jest wymagana. Przekształtnik nie stanowi samodzielnej poprawki dla złej instalacji rurociągów, nadmiernej wycieku, zbyt małego zbiornika lub nieodpowiedniego doboru głowicy sprężarki.
Jak pętla sterowania ciśnieniem zapewnia stabilną regulację
Typowy Silników PMSM do sprężarek powietrza system wykorzystuje przetwornicę ciśnienia w odpowiedniej części sieci. Sterownik porównuje zmierzone ciśnienie z wartością zadaną lub dopuszczalnym zakresem ciśnienia. Gdy zapotrzebowanie rośnie i ciśnienie zaczyna spadać, sterownik zwiększa żądanie prędkości. Gdy zapotrzebowanie maleje i ciśnienie rośnie, zmniejsza to żądanie. Przekształtnik częstotliwości realizuje to żądanie w ramach skonfigurowanych limitów prędkości, prądu oraz czasu narastania.
- Pomiar: Sterownik próbkuję ciśnienie w systemie i może dodatkowo monitorować temperaturę, prąd oraz wejścia ochronne.
- Decyzja: Algorytm sterowania typu PID lub pokrewny oblicza wielkość korekty prędkości.
- Polecenie: Odnośnik prędkości jest przesyłany do przekształtnika.
- Regulacja: Przekształtnik kontroluje moment obrotowy i prędkość silnika PMSM sprężarki powietrza.
- Weryfikacja: Obserwowana jest odpowiedź ciśnienia i pętla powtarza się.
Człon proporcjonalny reaguje na bieżącą wartość błędu, człon całkujący eliminuje stały przesunięcie, a człon różniczkowy może łagodzić odpowiedź układu na szybkie zmiany, o ile jest stosowany w odpowiedni sposób. Zbyt agresywne ustawienia mogą powodować drgania: prędkość wielokrotnie przekracza i niedoszacowuje wartości zadanej, podczas gdy ciśnienie oscyluje. Zbyt wolne ustawienia mogą dopuścić niepotrzebnie szerokie wahania ciśnienia. Stabilna regulacja prędkości zmiennoprądowej wynika więc ze skoordynowanej strojenia parametrów, a nie jedynie z zainstalowania falownika.
Gdzie zachowanie sprężarki ogranicza zakres sterowania
Każdy zestaw silnika PMSM do sprężarek powietrza ma określony zakres użytkowy. Minimalna prędkość obrotowa musi zapewniać odpowiednie smarowanie, chłodzenie oraz stabilną pracę głowicy sprężarki. Maksymalna prędkość obrotowa nie może przekraczać ograniczeń mechanicznych, termicznych, elektrycznych oraz tych określonych przez producenta. Sterownik wymaga również rozsądnych charakterystyk przyspieszania i hamowania, aby nie żądał momentu obrotowego przekraczającego ustalone limity systemu napędowego ani nie powodował zakłócających zmian ciśnienia.
W praktyce okres niskiego zapotrzebowania nie oznacza konieczności nieustannego działania sprężarki z najniższą możliwą prędkością. Jeśli zapotrzebowanie spadnie poniżej zakresu stabilnej wydajności, zestaw może wymagać rozładowania lub zatrzymania zgodnie z jego logiką działania. Z kolei trwałe zapotrzebowanie przekraczające dostępną wydajność w trybie zmiennej prędkości wymaga uruchomienia dodatkowej sprężarki, wykorzystania magazynu energii, ograniczenia zapotrzebowania lub zmiany strategii sterowania – a nie próby nadmiernego obciążania silnika.
Zalety dostosowania ENNENG
Żadne dwie instalacje przemysłowe nie mają identycznych ograniczeń przestrzennych ani mechanicznych. eNNENG wyróżnia się tym, że nie dostarczamy wyłącznie gotowych produktów z katalogu; specjalizujemy się w dostarczanie silnik z magnesami trwałymi dostosowany do indywidualnych potrzeb dostosowany do konkretnego zastosowania .
Wsparciem naszego elitarnego zespołu badań i rozwoju, składającego się z inżynierów z Narodowego Centrum Inżynierii Magnesów Stałych z Rzadkich Ziem, oraz setek patentów, dostosowujemy rozwiązania wysokonapięciowe (6 kV/10 kV) i niskonapięciowe (380 V/660 V/1140 V) do istniejącej infrastruktury klienta. Od oczyszczalni ścieków i otworów naftowych po wybuchoodporne środowiska górnicze — zapewniamy optymalną wydajność tam, gdzie silniki uniwersalne zawodzą.
Jeśli oceniasz komercyjne silniki prądu stałego z magnesami trwałymi przeznaczone do sprzedaży i potrzebujesz zaprojektowanego rozwiązania napędowego gwarantującego wydajność i długotrwałość, ENNENG jest Twoim zaufanym partnerem. Skontaktuj się z ENNENG już dziś .Porozmawiaj z naszym zespołem inżynierów technicznych, aby otrzymać spersonalizowaną propozycję rozwiązania napędowego.
- WhatsApp:+86 18562780228
- Adres e-mail: [email protected]
- Telefon: +86 532 66000559
