【文章內容簡介】 11 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 如圖 331， 空氣通過進氣過濾器進入一級空氣端，壓縮到 ~ Bar，然后 空氣從空氣端經文丘里管排出。 再 從文丘里管經一級膨脹節(jié)，進入中間冷卻器，冷卻到大約比環(huán)境 溫度高 11℃ 左右 ?？諝怆x開中間冷卻器 后 ，通過不銹鋼管線進入水分分離器 ?？諝膺M入二級空氣端 之前 排出凝液。空氣離開二級空氣端，進入消音瓶 ，然后經膨脹節(jié)進入后冷卻器。 止回閥防止空氣返回二級空氣端， 它安裝在后冷卻器出口。空氣經不銹鋼管線進入水分分離器錢，溫度降低到環(huán)境溫度的11℃ 以內?？諝庵械乃忠驕囟冉档托纬傻哪?，經分離器排出。 空氣進入客戶系統(tǒng) ， 空載運行期間，排污消音器降低噪音水平。 畢業(yè)設計 (論文 )報告紙 共 30 頁 第 12 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 4 螺桿式 空壓機的變頻化控制 4． 1 變頻器工作原理簡介 什么是 變頻器 變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一率的能控制裝置。 變頻器的組成 變頻器通常分為 4 部分：整流單元、高容量電容、逆變器和控制器。 （ 1） 整流單元：將工作頻率固定的交流電轉換為直流電。 （ 2） 高容量電容：存儲轉換后的電能。 （ 3） 逆變器：由大功率開關晶體管陣列組成電子開關，將直流電轉化成不同頻率、寬度、幅度的方波。 （ 4） 控制器：按設定的程序工作，控制輸出方波的幅度與脈寬，使疊加為近似正弦波的交流電，驅動交流電動機。 變頻器的工作原理 圖 4131 變頻器控制器 如圖 4131， 主電路是給異步電動機提供調壓調頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類 ： 電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻 畢業(yè)設計 (論文 )報告紙 共 30 頁 第 13 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。它由三部分構成，將工頻電源變換為直流功率的整流器，吸收在變流器和逆變器產生的電壓脈動的平波回路，以及將直流功率變換為交流功率的逆變器。 整流器 ， 最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構成可逆變流 器，由于其功率方向可逆，可以進行再生運轉。平波回路在整流器整流后的直流電壓中，含有電源 6 倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動，采用電感和電容吸收脈動電壓（電流）。裝置容量小時，如果電源和主電路構成器件有余量，可以省去電感采用簡單的平波回路。 逆變器同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時間使 6 個開關器件導通、關斷就可以得到 3 相交流輸出。以電壓型pwm 逆變器為例示出開關時間和電壓波形 。 控制電路是給異步電動機供電（電壓、頻率可調）的主電路提 供控制信號的回路，它有頻率、電壓的運算電路，主電路的電壓、電流檢測電路，電動機的速度檢測電路，將運算電路的控制信號進行放大的驅動電路，以及逆變器和電動機的保護電路組成。 變頻式空壓機的概念 變頻式空壓機，簡單地說變頻空壓機是在常規(guī)空壓機的結構上增加了一個變頻器。壓縮機是空壓機的心臟，其轉速直接影響到空壓機的使用效率，變頻器就是用來控制和調整壓縮機轉速的控制系統(tǒng)，使之始終處于最佳的轉速狀態(tài)，從而提高能效比。 所謂的變頻空壓機是與傳統(tǒng)的定頻空壓機相比較而產生的概念，變頻空壓機的核心是它的變頻器，變頻器是 20 世紀 80 年代問世的一種高新技術，它通過對電流的轉換來實現電動機運轉頻率的自動調節(jié)，把 50Hz 的固定電網頻率改為可調節(jié)的頻率，使空壓機完成了一次新革命。同時，通過變頻器還穩(wěn)定了電源電壓，徹底解決了由于電網電壓的不穩(wěn)定而造成空壓機器不能正常工作的難題。當空壓機高功率運轉，迅速接近所設定的溫度后，壓縮機便在低轉速、低能耗狀態(tài)運轉，僅以所需的功率維持設定的壓力。這樣不但壓力穩(wěn)定，還避免了壓縮機頻繁地開開停停所造成的對壽命的衰減，而且耗電量大大下降，實現了高效節(jié)能。由于供電頻率不能改變，傳統(tǒng)定頻空壓機的壓縮機轉速 基本不變，依靠不斷地開、停壓縮機來調整儲罐壓力，其一開一關之間容易造成壓力忽高忽低，并消耗較多電能。而與之相比的變頻空壓機變頻器改變壓縮機供電頻率，調節(jié)壓縮機轉速，依靠壓縮機轉速的快慢達到控制壓力的目的，壓力波動小、電能消耗少，其穩(wěn)定性得到 畢業(yè)設計 (論文 )報告紙 共 30 頁 第 14 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 較大提高。運用變頻控制技術的變頻空壓機，可根據儲罐壓力自動選擇運轉方式，使儲罐壓力始終穩(wěn)定在設定值，并在低轉速、低能消耗狀態(tài)下以較小的壓力波動，實現了快速、節(jié)能和穩(wěn)定供應的效果。 變頻技術在空壓機中的應用 變頻技術在空壓機應用的背景 據統(tǒng)計，在工業(yè)上空 壓機的用電量占全部用電設備的 9%，傳統(tǒng)的空壓機主要采用三相異步電動機 Y△啟動方式，工頻恒速運行，壓力和流量的調節(jié)靠閥門和旁通完成，由于工業(yè)設計時，壓縮空氣供應系統(tǒng)必須按工廠負荷最大時設計，并且留 1020%設計余量，事實上很多空壓機是不會運行在滿負載狀態(tài)下的，并且隨著工廠實際生產的需求的波動，存在較大的浮動，所以節(jié)能的空間很大！ 變頻調速節(jié)能原理 裝在空壓機上的電機一般是標準的三相鼠籠式交流電動機，當接到工頻電源時電機的轉速是改變不了的?？諌簷C只能工作在電機的全速狀態(tài)，加載如此，卸載也是如此。 用戶的用氣量是波動的，為用戶配置的空壓機是按最大用氣量配置的，當用氣量不是最大時，空壓機依然是按額定的排氣量排氣，系統(tǒng)壓力就會升高，這樣空壓機就會卸載，持續(xù)空載運行一段時間后停機。 如果改變電機的轉速，就不同了。速度降低，排氣量就降低，在變頻調速系統(tǒng)中，電機的速度是和電源的頻率成正比的，改變電源的頻率就可改變電機的轉速，從而改變空壓機系統(tǒng)的排氣量，耗能降低，這樣就相當于可以控制排氣量，用多少的氣量就生產多少的壓縮氣體，不像工頻控制，用不了就放空，卸載，增加了噪音，浪費了能源。 變頻空壓機系統(tǒng)通過壓力閉環(huán)，根 據供氣系統(tǒng)負載變化，調整空氣壓縮機電機的轉速保證系統(tǒng)壓力恒定，壓縮機電機的轉速下降，從電網吸收的電能就會大大下降。 由流體力學可知， P（功率） =Q（流量） *H（壓力），流量 Q 與轉速 N 的一次方成正比，壓力 H 與轉速 N 的平方成正比，功率 P 與轉速 N 的立方成正比，如果機組的效率一定，當要求調節(jié)流量下降時，轉速 N 可成比例的下降，而此時軸輸出功率 P 成立方關系下降。即機組電機的耗電功率與轉速近似成立方比的關系。 畢業(yè)設計 (論文 )報告紙 共 30 頁 第 15 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 由于電機為直接啟動或 Y△ 啟動，啟動電流等于 57 倍額定電流，這樣會對機電設備和供電電網造成嚴重的沖擊，而且還 會對電網容量要求過高，啟動時產生的大電流和震動對設備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網的沖擊和對供電容量的要求，延長了設備和閥門的使用壽命，節(jié)省了設備的維護費用。 空壓機的變頻控制 圖 4331空壓機的變頻控制 空壓機的變頻控制如圖 4331： 一旦 VSD 啟動 ， 壓力傳感器讀數會不斷地和設定的設定值 比較 ，如果管網壓力大于設定值，轉速降低； 如果管網壓力小于設定值，轉速增加 。 變頻控制中名詞解釋 （ 1）最大轉速 只要管網壓力低于設定值，壓縮機已經在最大轉速運轉 ： 壓縮機將會繼續(xù)以最大轉速運轉，且最大的轉速取決于壓力設定值，設定不同最大轉速不同。 、 畢業(yè)設計 (論文 )報告紙 共 30 頁 第 16 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ （ 2） Indirect stop level 間接停機壓力點 圖 4341 間接停機壓力點 如圖 4341，如果管網的壓力不斷增加即使壓縮機已經在最低轉速運行，管網壓力一旦到達特定壓力，壓縮機會停機，這稱作間接停機壓力水平。如果壓力在壓縮機到達最低轉速之前到達間接停機壓力點，壓縮機將會先降低轉速，然后停機。 （ 3） Direct stop level 直接停機壓力點 圖 4342 直接停機壓力點 當壓力增加的太快，在壓縮機到達最低轉速之前已經突破間接停機壓力點，這里會有第二個停機壓力設定以避免壓力太高，這稱作直接停機壓力點。當管網壓力到達直接停機壓力點，壓縮機會停機無論轉速是多少，都會立即停機，實現對機組的保護。 畢業(yè)設計 (論文 )報告紙 共 30 頁 第 17 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 變頻空壓機的特點 空氣壓縮機實現變頻控制后可以完成對產氣壓力