淺談變頻器在CNG天然氣壓縮機中的應用

摘 要：天然氣壓縮機主電機電流的頻繁波動是當前市場主流天然氣壓縮機普遍存在的缺陷，引起天然氣壓縮機主電流的波動的主要原因是由于進氣壓力的改變，鑒于此從理論和實踐角度提出了變頻器應用于CNG天然氣壓縮機的控制系統之中。

關鍵詞：變頻器；CNG天然氣壓縮機；應用

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

0 引言

變頻調速系統已經不僅能夠提高生產設備的運行的精準度，而且是被普遍認為最為理想的調速系統。在大多數工廠中由于受資金和技術的影響通常壓縮機都采用軟啟動的方式以此對電機進行控制，但是當進氣壓力非常大時，軟啟動裝置并不能夠對由于電流變大導致電機溫度升高起到較好的保護作用，使得電機的使用壽命縮短，筆者希望通過本文的探討對與天然氣壓縮系統的改造起到借鑒的作用。

1 變頻器基本基本理論和特點

（1）變頻器基本原理。變頻器主要由主電路和控制電路兩個部分組成，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為交流電流，而間接變頻即是把交流電流變為直接電流后再通過連續不斷的逆變換將其變為頻率和電壓能都夠進行有效控制的直流電流。變頻器在進行調速時其主要參照的技術參數有電機定子相電壓、電機定子繞組漏感值、電機定子繞組電阻值和磁化電流等多個參數。通過保持輸入電壓和頻率的比率來進行控制。

（2）變頻器特點。在大量實踐中變頻器具有以下特點：1）通過變頻器的軟啟動有效的減少電機設備的高強度摩擦延長電機的使用壽命；2）變頻器的間接變頻形式可以有效的提高電機設備功率；3）電能節約；4）通過多個頻段速率的運行更加符合機械運行對電機的要求，并且加速時間的靈活選擇使得電機設備的啟動和停止運行更加平穩；5）通過在電機設備安裝通信接口使得電子化網絡控制系統更加自動化和智能化。

（3）變頻器的發展趨勢。由于變頻器在的調速控制系統能夠實現節能高效的目的而且一臺變頻器可一串聯多個電機使得變頻能夠成為當前最為有效的高能自動控制系統在未來變頻器的發展前景上看將會呈現出以下趨勢：1）主體的一體化控制，由于國外已經研制出雙向直插式的系統模塊使得變頻器的電路控制系統更加一體化和智能化，把么變頻器的研發和制造成將會很大程度上得到有效的降低使得氣在調速控制系統市場上具有更加強大的競爭力；2）變頻的數字化程度得到進一步提升，由于受到現代計算機技術的迅速發展使得變頻器自動控制系統能夠將交流電路調速系統和計算機信息系統進行有效的整合以提高系統運行的整體性能；3）變頻控制系統的網絡化趨勢明顯，RS485接口是當前眾多變頻控制系統必須安裝的內置接口，這樣就為多種接口相互通信提供堅實的基礎，多種網絡通信協議和多臺計算機之間實現真正的兼容性，多種總線聯網通信就能夠真正實現。

2 天然氣壓縮機變頻控制系統概述

（1）天然氣壓縮機變頻控制系統工作的基本原理。本文將對天然氣壓縮機變頻控制系統的變頻控制設備采用的西門子Altivar71進行簡要論述，該設備的采集和傳感工作必須把氣壓、油壓以及氣溫等數據發送大PLC進行系統處理來實現對壓縮機的操控、運行過程的全程跟蹤處理以及對故障進行分析和診斷，最后確定出變頻器適合的頻率數據。

整個天然氣壓縮機變頻控制系統的工作的第一部首先是將實際管網壓力值和預先設定的壓力數據通過變速器測的，然后將兩種數據進行比較后將偏差值通過PID調節器進行計算得到變頻器的頻率的實際值，電動機轉速變頻器轉速值就是由變速器所傳輸的頻率和振幅所提供，通過以上程序天然氣壓縮機就會將壓縮的空氣傳輸到儲器缸內使得缸內的壓力變化到與管網所提供的壓力值相等。

通過將氣壓信號轉換為電信號適時的傳送到PID調節器內進行壓力定值的比較計算傳輸出系統的自動控制信號，這種信號將會是變頻器調節電機轉動速率的基礎數據，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并且使得壓縮機始終處于節省電能的狀態。

（2）PIC接線控制技術。如圖1所示，在整個PIC 系統中RIA和RIC是整個故障信號傳輸的出發點，當變頻器出現故障時該點就會自動進行閉合并且傳輸出PLC故障信號。當主機開始運行時變頻器就會輸出PLC信號。AO1和COM作為電流的模擬信號傳輸到系統模擬模塊.在圖中，LII是啟動信號，L13為變頻切換信號，AI2為控制轉速裝置，PLC控制KM1接受頻率數據然后再通過L13切換信號，通過A12和A11控制轉速。

（3）調試。電機的運行速率是隨著氣壓的變化呈現定值的比例性要通過現場的調試來完成。當電機內的氣壓增大時工作人員相應的應該減少電機的轉動速度以此來保障電機的劇烈震動，那么電流也會被控制在一個較低的數值范圍之下，這樣就會使得電機的壽命和和壓縮機的排氣量都能夠得到有效的控制。

3 結束語

天然氣壓縮機變頻控制系統實際應用于實踐中將會使得電機的轉動速度和壓縮機的運行都能夠進行有效的控制，使得節能減排真正有效的實現，初此之外，的保護功能會使得天然氣壓縮機的故障率降低到一個非常低的數值之下使得系統壓力降低從而提升了產品的質量。如能夠在天然氣壓縮機中廣泛的使用變頻器將會徹底根治壓縮機在運行過程中的各種故障的頻繁出現，如嚴重的設備磨損，強大的電網沖擊，速度較慢的壓力調節以及能量消耗較大等各種缺陷。

參考文獻：

[1]何亮.淺談變頻器在CNG天然氣壓縮機中的應用[J].江漢石油科技，2012（03）.

[2]韓焦.通用變頻器調速系統關鍵技術研究[D].南京理工大學，2014.

作者簡介：季光興（1983-），男，四川洪雅人，助理工程師。