【文章內(nèi)容簡介】 加，因此平時(shí)維護(hù)的時(shí)候應(yīng)該考慮到這些因素； ： 氣體在壓縮過程中溫度會(huì)升高，轉(zhuǎn)子與機(jī)殼的溫度也相應(yīng)升高，所以在吸氣過程中，氣體會(huì)受到轉(zhuǎn)子和機(jī)殼的加熱而膨脹，因此相應(yīng)地會(huì)減少吸氣量。螺桿式空氣壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子中有的采用了油冷卻，機(jī)殼用水冷卻，其目的之一就是為了降低其溫度。當(dāng)冷卻效果不好時(shí)，溫度則升高，螺桿空壓機(jī)排氣量便會(huì)減少。 空壓機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛地應(yīng)用。在供水行業(yè)中，它擔(dān)負(fù)著為水 廠所有氣動(dòng)元件，包括各種氣動(dòng)閥門，提供氣源的職責(zé)。因此它運(yùn)行的好壞直接影響水廠生產(chǎn)工藝。 空壓機(jī)的種類有很多，但其供氣控制方式幾乎都是采用加、卸載控制方式。例如我廠使用的南京三達(dá)活塞式空壓機(jī)、美國壽力螺桿壓縮機(jī)和 Atlas 螺桿式空壓機(jī)都采用了這種控制方式。根據(jù)我們多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，該供氣控制方式雖然原理簡單、操作簡便，但存在能耗高，進(jìn)氣閥易損壞、供氣壓力不穩(wěn)定等諸多問題。 隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，高效低耗的技術(shù)已愈來愈受到人們的關(guān)注。在空壓機(jī)供氣領(lǐng)域能否應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，節(jié)省電能同時(shí)改善空壓機(jī)性 能、提高供氣品質(zhì)就成為我們關(guān)心的一個(gè)話題。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，我們選擇了一臺(tái)美國壽力 LS10 型固定式螺桿空壓機(jī)進(jìn)行了研究。 四 、空壓機(jī)加、卸載供氣控制方式簡介 空氣壓縮機(jī)的加載的定義： 一般來說，加卸載控制方式使得壓縮氣體的壓力在 Pmin～ Pmax 之間變化。 Pmin 是能夠保證用戶正常工作的最低壓力，又叫最低壓力值。 Pmax、 Pmin 的換算關(guān)系如這個(gè)公式 :Pmax＝ (1＋ δ)Pmin，其中的參數(shù) δ是一個(gè)在 10%～ 25%之間的百分?jǐn)?shù)。當(dāng)我們采用變頻調(diào)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)可連續(xù)調(diào)節(jié)供氣量時(shí)，那么管網(wǎng)壓力就會(huì)一直維持在 最低壓力值 Pmin 附近。 空氣壓縮機(jī)的卸載的定義： 一般來說，當(dāng)壓力達(dá)到最高壓力值 Pmax 時(shí)，空壓機(jī)主要通過以下這個(gè)方法來降壓卸載：關(guān)閉進(jìn)氣閥使電機(jī)處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，同時(shí)將分離罐中多余的壓縮空氣放空。這種方法導(dǎo)致了大量壓縮空氣的白白浪費(fèi)，會(huì)造成很大的能量浪費(fèi)。關(guān)閉進(jìn)氣閥使電機(jī)空轉(zhuǎn)雖然可以使空壓機(jī)不需要再作功，但空壓機(jī)在空轉(zhuǎn)狀態(tài)下還是在帶動(dòng)螺桿做回轉(zhuǎn)，這樣，空壓機(jī)卸載時(shí)的能耗大概占到空壓機(jī)滿載運(yùn)行時(shí)的 15%～ 20%。簡而言之，該空壓機(jī) 15%的時(shí)間處于空載狀態(tài)，在作無用功。因此我們知道當(dāng)空壓機(jī)在加卸載供氣控制方 式下，空壓機(jī)電機(jī)有巨大的節(jié)能潛力。 空氣壓縮機(jī)是工業(yè)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)產(chǎn)品，常說的電氣與自動(dòng)化里就有全氣動(dòng)的含義；而空氣壓縮機(jī)就是提供氣源動(dòng)力，是氣動(dòng)系統(tǒng)的核心設(shè)備機(jī)電引氣源裝置中的主體，它是將原動(dòng)（通常是電動(dòng)機(jī)）的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成氣體壓力能的裝置，是壓縮空氣的氣壓發(fā)生裝置。 五、加、卸載供氣控制方式存在的問題 能耗分析 我們知道，加、卸載控制方式使得壓縮氣體的壓力在 Pmin～ Pmax 之間來回變化。 Pmin是最低壓力值，即能夠保證用戶正常工作的最低壓力。一般情況下， Pmax、 Pmin 之間關(guān)系可 以用下式來表示 : Pmax＝ (1＋δ )Pmin (1) δ是一個(gè)百分?jǐn)?shù)，其數(shù)值大致在 10%～ 25%之間。 而若采用變頻調(diào)速技術(shù)可連續(xù)調(diào)節(jié)供氣量的話，則可將管網(wǎng)壓力始終維持在能滿足供氣的工作壓力上，即Pmin 附近。 由此可知，在加、卸載供氣控制方式下的空壓機(jī)較之變頻系統(tǒng)控制下的空壓機(jī)，所浪費(fèi)的能量主要在 2 個(gè)部分 : (1) 壓縮空氣壓力超過 Pmin 所消耗的能量 在壓力達(dá)到 Pmin 后，原控制方式?jīng)Q定其壓力會(huì)繼續(xù)上升 (直到 Pmax)。這一過程中必將會(huì)向外界釋放更多的熱量，從而導(dǎo)致能量損失。 另一方面，高于 Pmin 的氣體在進(jìn)入氣動(dòng)元件前，其壓力需要經(jīng)過減壓閥減壓至接近 Pmin。這一過程同樣是一個(gè)耗能過程。 卸載時(shí)調(diào)節(jié)方法不合理所消耗的能量 通常情況下，當(dāng)壓力達(dá)到 Pmax 時(shí)，空壓機(jī)通過如下方法來降壓卸載 :關(guān)閉進(jìn)氣閥使電機(jī)處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，同時(shí)將分離罐中多余的壓縮空氣通過放空閥放空。這種調(diào)節(jié)方法要造成很大的能量浪費(fèi)。 關(guān)閉進(jìn)氣閥使電機(jī)空轉(zhuǎn)雖然可以使空壓機(jī)不需要再壓縮氣體作功，但空壓機(jī)在空轉(zhuǎn)中還是要帶動(dòng)螺桿做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，據(jù)我們測算，空壓機(jī)卸載時(shí)的能耗約占空壓機(jī)滿載運(yùn)行時(shí)的 10%～ 15%(這還是在卸載時(shí)間所占比例不 大的情況下 )。換言之，該空壓機(jī) 10%的時(shí)間處于空載狀態(tài)，在作無用功。很明顯在加卸載供氣控制方式下，空壓機(jī)電機(jī)存在很大的節(jié)能空間。 其它不足之處 (1) 靠機(jī)械方式調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥，使供氣量無法連續(xù)調(diào)節(jié)，當(dāng)用氣量不斷變化時(shí)，供氣壓力不可避免地產(chǎn)生較大幅度的波動(dòng)。用氣精度達(dá)不到工藝要求。再加上頻繁調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥，會(huì)加速進(jìn)氣閥的磨損，增加維修量和維修成本。 (2) 頻繁采用打開和關(guān)閉放氣閥，放氣閥的耐用性得不到保障。 六、恒壓供氣控制方案的設(shè)計(jì) 針對(duì)原有供氣控制方式存在的諸多問題，經(jīng)過上述對(duì)比分 析，本人認(rèn)為可應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行恒壓供氣控制。采用這一方案時(shí)，我們可以把管網(wǎng)壓力作為控制對(duì)象，壓力變送器YB 將儲(chǔ)氣罐的壓力 P 轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)送給 PID 智能調(diào)節(jié)器，與壓力設(shè)定值 P0 作比較，并根據(jù)差值的大小按既定的 PID 控制模式進(jìn)行運(yùn)算，產(chǎn)生控制信號(hào)送變頻調(diào)速器 VVVF，通過變頻器控制電機(jī)的工作頻率與轉(zhuǎn)速，從而使實(shí)際壓力 P 始終接近設(shè)定壓力 P0。同時(shí)，該方案可增加工頻與變頻切換功能，并保留原有的控制和保護(hù)系統(tǒng)，另外，采用該方案后，空壓機(jī)電機(jī)從靜止到旋轉(zhuǎn)工作可由變頻器來啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)，避免了啟動(dòng)沖擊電流和啟動(dòng)給空 壓機(jī)帶來的機(jī)械沖擊。 具體的控制系統(tǒng)流程圖如圖 4 所示。 電源 PO 圖 4 恒壓供氣控制系統(tǒng)流程圖 變頻與工頻電源的切換電路如圖 5 所示 。 變頻調(diào)速控制系統(tǒng)接線圖見圖 6。 七 系統(tǒng)元器件的選配及系統(tǒng)的安裝與調(diào)試 元器件的選型 變頻器 圖 5 變頻和工頻電源的 切換電路 LS10 型固定式螺桿壓縮機(jī)電機(jī)型號(hào) :LS286TSC4，功率 22kW，頻率 50Hz，額定電壓380V，額定電流 42A， 4 極，轉(zhuǎn)速 1470r/min，我們選用一臺(tái)“臺(tái)達(dá)牌” VFD300B43A 型變頻器。因?yàn)?LS10 型空壓機(jī)是一種大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量負(fù)載，因此選用加大一級(jí)變頻器 (30kW)。 變頻器的主要參數(shù) 輸出 :最大適用電機(jī)輸出功率 30kW，輸出額定容量 ，輸出額定電流 60A，輸出頻率范圍 ~400Hz，過載能力為額定輸出電流的 150%，運(yùn)行 60s，最大輸出電壓對(duì)應(yīng)輸 入電源。 輸入 :3 相， 380~460V AC， 50/60Hz，電壓容許變動(dòng)范圍177。 10%，頻率容許變動(dòng)范圍177。 5%。輸入電流 60A，采用強(qiáng)迫風(fēng)冷。 該變頻器的主要特點(diǎn) : a) 采用了新一代電力元件 IGBT 作為驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)的核心元件，應(yīng)用高速微處理器實(shí)現(xiàn)正弦波脈寬調(diào)制 (SPWM)技術(shù)，具有無傳感器矢量控制及電壓 /頻率 (V/f)控制。 b) 配有 RS485 接口，可與計(jì)算機(jī)聯(lián)結(jié)，構(gòu)成計(jì)算機(jī)監(jiān)控、群控系統(tǒng)。 c) 自動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償。 d) 自動(dòng)調(diào)整加減速時(shí)間。 e) 禁止電機(jī)反轉(zhuǎn) 。 f) 帶過載 (過熱保護(hù) )。 PID 智能控制器 蘭利牌 PID 智能控制器一個(gè)，型號(hào) :AL808，單路輸入、輸出，輸出為 4~20mA 模擬信號(hào)，測量精度 %，廠家 :深圳市亞特克電子有限公司。 壓力變送器 壓力變送器一個(gè)型號(hào) :DG1300BZA22，量程 :0~1Mpa，輸出 4~20mA 的模擬信號(hào)。精確度 %FS。廠家 :廣州森納士壓力儀器有限公司。 、系統(tǒng)的安裝與調(diào)試 圖 6 控制系統(tǒng) 接線圖 安裝 控制柜安裝在空壓機(jī)房內(nèi)，與原控制柜分離，但與壓縮機(jī)之間的主配線不要超過 30m?？刂苹芈返呐渚€采用屏蔽雙絞線，雙絞線的節(jié)距在 15m 以下。另外控制柜上裝有換氣裝置，變頻器接地端子按規(guī)定不與動(dòng)力接地混用，以上措施增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。 調(diào)試 a)變頻器功能設(shè)定 0009 設(shè)定為 00(V/f 電壓頻率控制 ) 0100 最大操作頻率 :設(shè)定為 50Hz(對(duì)應(yīng)最大電壓 380V) 0101 最大頻率 :設(shè)定為 50Hz(等于電機(jī)額定頻率 ) 0107 上限頻率 :設(shè)定為 48Hz 0108 下限頻率 :設(shè)定為 40Hz 0109 第一加速時(shí)間 :設(shè)定為 10S 0110 第一減速時(shí)間 :設(shè)定為 10S 0200 設(shè)定為 02，即由外部 4~20mA 輸入 (ACI) 0201 設(shè)定為 01:運(yùn)行