浅谈变频器在CNG天然气压缩机中的应用

摘 要：天然气压缩机主电机电流的频繁波动是当前市场主流天然气压缩机普遍存在的缺陷，引起天然气压缩机主电流的波动的主要原因是由于进气压力的改变，鉴于此从理论和实践角度提出了变频器应用于CNG天然气压缩机的控制系统之中。

关键词：变频器；CNG天然气压缩机；应用

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

0 引言

变频调速系统已经不仅能够提高生产设备的运行的精准度，而且是被普遍认为最为理想的调速系统。在大多数工厂中由于受资金和技术的影响通常压缩机都采用软启动的方式以此对电机进行控制，但是当进气压力非常大时，软启动装置并不能够对由于电流变大导致电机温度升高起到较好的保护作用，使得电机的使用寿命缩短，笔者希望通过本文的探讨对与天然气压缩系统的改造起到借鉴的作用。

1 变频器基本基本理论和特点

（1）变频器基本原理。变频器主要由主电路和控制电路两个部分组成，又分为直接变频和间接变频两种形式，直接变频就是将直流电流变为交流电流，而间接变频即是把交流电流变为直接电流后再通过连续不断的逆变换将其变为频率和电压能都够进行有效控制的直流电流。变频器在进行调速时其主要参照的技术参数有电机定子相电压、电机定子绕组漏感值、电机定子绕组电阻值和磁化电流等多个参数。通过保持输入电压和频率的比率来进行控制。

（2）变频器特点。在大量实践中变频器具有以下特点：1）通过变频器的软启动有效的减少电机设备的高强度摩擦延长电机的使用寿命；2）变频器的间接变频形式可以有效的提高电机设备功率；3）电能节约；4）通过多个频段速率的运行更加符合机械运行对电机的要求，并且加速时间的灵活选择使得电机设备的启动和停止运行更加平稳；5）通过在电机设备安装通信接口使得电子化网络控制系统更加自动化和智能化。

（3）变频器的发展趋势。由于变频器在的调速控制系统能够实现节能高效的目的而且一台变频器可一串联多个电机使得变频能够成为当前最为有效的高能自动控制系统在未来变频器的发展前景上看将会呈现出以下趋势：1）主体的一体化控制，由于国外已经研制出双向直插式的系统模块使得变频器的电路控制系统更加一体化和智能化，把么变频器的研发和制造成将会很大程度上得到有效的降低使得气在调速控制系统市场上具有更加强大的竞争力；2）变频的数字化程度得到进一步提升，由于受到现代计算机技术的迅速发展使得变频器自动控制系统能够将交流电路调速系统和计算机信息系统进行有效的整合以提高系统运行的整体性能；3）变频控制系统的网络化趋势明显，RS485接口是当前众多变频控制系统必须安装的内置接口，这样就为多种接口相互通信提供坚实的基础，多种网络通信协议和多台计算机之间实现真正的兼容性，多种总线联网通信就能够真正实现。

2 天然气压缩机变频控制系统概述

（1）天然气压缩机变频控制系统工作的基本原理。本文将对天然气压缩机变频控制系统的变频控制设备采用的西门子Altivar71进行简要论述，该设备的采集和传感工作必须把气压、油压以及气温等数据发送大PLC进行系统处理来实现对压缩机的操控、运行过程的全程跟踪处理以及对故障进行分析和诊断，最后确定出变频器适合的频率数据。

整个天然气压缩机变频控制系统的工作的第一部首先是将实际管网压力值和预先设定的压力数据通过变速器测的，然后将两种数据进行比较后将偏差值通过PID调节器进行计算得到变频器的频率的实际值，电动机转速变频器转速值就是由变速器所传输的频率和振幅所提供，通过以上程序天然气压缩机就会将压缩的空气传输到储器缸内使得缸内的压力变化到与管网所提供的压力值相等。

通过将气压信号转换为电信号适时的传送到PID调节器内进行压力定值的比较计算传输出系统的自动控制信号，这种信号将会是变频器调节电机转动速率的基础数据，这样天然气的压力就能够保持在可以有效控制的范围之内并且使得压缩机始终处于节省电能的状态。

（2）PIC接线控制技术。如图1所示，在整个PIC 系统中RIA和RIC是整个故障信号传输的出发点，当变频器出现故障时该点就会自动进行闭合并且传输出PLC故障信号。当主机开始运行时变频器就会输出PLC信号。AO1和COM作为电流的模拟信号传输到系统模拟模块.在图中，LII是启动信号，L13为变频切换信号，AI2为控制转速装置，PLC控制KM1接受频率数据然后再通过L13切换信号，通过A12和A11控制转速。

（3）调试。电机的运行速率是随着气压的变化呈现定值的比例性要通过现场的调试来完成。当电机内的气压增大时工作人员相应的应该减少电机的转动速度以此来保障电机的剧烈震动，那么电流也会被控制在一个较低的数值范围之下，这样就会使得电机的寿命和和压缩机的排气量都能够得到有效的控制。

3 结束语

天然气压缩机变频控制系统实际应用于实践中将会使得电机的转动速度和压缩机的运行都能够进行有效的控制，使得节能减排真正有效的实现，初此之外，的保护功能会使得天然气压缩机的故障率降低到一个非常低的数值之下使得系统压力降低从而提升了产品的质量。如能够在天然气压缩机中广泛的使用变频器将会彻底根治压缩机在运行过程中的各种故障的频繁出现，如嚴重的设备磨损，强大的电网冲击，速度较慢的压力调节以及能量消耗较大等各种缺陷。

参考文献：

[1]何亮.浅谈变频器在CNG天然气压缩机中的应用[J].江汉石油科技，2012（03）.

[2]韩焦.通用变频器调速系统关键技术研究[D].南京理工大学，2014.

作者简介：季光兴（1983-），男，四川洪雅人，助理工程师。