【正文】 名： 學(xué) 號(hào)： 性 別： 專(zhuān) 業(yè) : 螺桿式空氣壓縮機(jī)的變頻化控制 批 次： i 螺桿式空氣壓縮機(jī)的變頻化控制 摘 要 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻器在調(diào)速領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。它具有性能穩(wěn)定，操作方便，節(jié)能效果明顯等優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng) 的螺桿空壓機(jī)存在的問(wèn)題主要表現(xiàn)在：氣壓控制精度不高，油溫控制精度差，控制系統(tǒng)安裝費(fèi)時(shí)費(fèi)力且配線出錯(cuò)率較高，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性較差，維護(hù)也不夠便利。該空壓機(jī)的節(jié)能改造，是對(duì)國(guó)家節(jié)能減排政策的積極響應(yīng)。 1937 年， SRM公司研制成功了兩類(lèi)螺桿壓縮機(jī)試驗(yàn)樣機(jī)，并取得了令人滿(mǎn)意的測(cè)試結(jié)果。 1961 年又研制成功了噴油螺桿制冷壓縮機(jī)和螺桿工藝壓縮機(jī)。 螺桿式空氣壓縮機(jī)簡(jiǎn) 介 螺桿空氣壓縮機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠及操作方便等一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，因而自誕生之日起就受到工業(yè)界的廣泛重視。 按螺桿的數(shù)目分為雙螺桿空壓機(jī)和單螺桿空壓機(jī)。下圖（ 11）為螺桿式空氣壓機(jī)構(gòu)造圖。就主要部件的運(yùn)動(dòng)形式而言，又與離心壓縮機(jī)相似。 螺桿壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)： 1．可靠性高：螺桿壓縮機(jī)零部件少，沒(méi)有易損件，因而它運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，壽命長(zhǎng)，大修間隔期可達(dá) 48萬(wàn)小時(shí)。 3．動(dòng)力平衡性好：螺桿壓縮機(jī)沒(méi)有不平衡慣性力，機(jī)器可平穩(wěn)地高速工作，可實(shí)現(xiàn)無(wú)基礎(chǔ)運(yùn)轉(zhuǎn)。 5．多相混輸：螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子齒面實(shí)際上留有間隙，因而能耐液體沖擊，可壓送含液氣體，含粉塵氣體，易聚合氣體等。另外，對(duì)螺桿壓縮機(jī)氣缸的加 工精度也有較高的要求。 3．不能制成微型：螺桿壓縮機(jī)依靠間隙密封氣體，目前一般只有容積流量大于 ，螺桿壓縮機(jī)才具有優(yōu)越的性能。雙螺桿壓縮機(jī)的發(fā)展歷程較短，是一種比較新穎的壓縮機(jī)。由一對(duì)陰、陽(yáng)螺桿，一個(gè)殼體與一對(duì)端蓋組成。它們和機(jī)體之間構(gòu)成一個(gè)“ V”字形的一對(duì)密封的齒槽空間隨著轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)而逐漸變小，并且其位置在空間也不斷從吸氣口向排氣口移動(dòng)，從而完成吸氣 壓縮 排氣的全部過(guò)程。在壓縮機(jī)機(jī)體的兩端，分別開(kāi)設(shè)一定形狀和大小的孔口。下 圖為（ 21） 壓縮機(jī) 結(jié)構(gòu)圖。其齒面凸起的轉(zhuǎn)子稱(chēng)為陽(yáng)轉(zhuǎn)子，齒面凹下的轉(zhuǎn)子稱(chēng)為陰轉(zhuǎn)子。機(jī)體的兩端設(shè)有成對(duì)角線布置的吸、排氣孔口。 吸氣過(guò)程 吸氣過(guò)程即將開(kāi)始時(shí)的轉(zhuǎn)子的一對(duì)齒前端完全嚙合，且即將與吸氣孔口連通。在隨后的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒不斷從陰轉(zhuǎn)子的齒槽中脫離出來(lái)，齒間容積不斷擴(kuò)大，并與吸氣孔口保持連通。吸氣結(jié)束時(shí)候，最顯著的特征是齒間容積達(dá)到最大值，并且齒間容積在此位置與吸氣孔口斷開(kāi)。 排氣過(guò)程 齒間容積與排氣孔 口連通后，即開(kāi)始排氣過(guò)程。這個(gè)過(guò)程一直持續(xù)到齒末端的型線完全嚙合。 隨著轉(zhuǎn)子的連續(xù)旋轉(zhuǎn)，上述吸氣、壓縮、排氣過(guò)程循環(huán)進(jìn)行，各基元容積依次陸續(xù)工作，構(gòu)成了螺桿式制冷壓縮機(jī)的工作循環(huán)。此兩區(qū)域借助于機(jī)殼、轉(zhuǎn)子相互晴合的接觸線而隔開(kāi)，可以粗略地認(rèn)為兩轉(zhuǎn)子的軸線平面是高、低壓力區(qū)的分界面。 下 圖（ 22）螺桿式空氣壓縮機(jī)工作過(guò)程 9 吸氣過(guò)程 壓縮過(guò)程 排氣過(guò)程 圖 22 螺桿式空氣壓工 作過(guò)程 螺桿空壓機(jī)的構(gòu)成 螺桿式空氣壓 縮機(jī) 主要由主機(jī)和輔機(jī)兩大部分組成，主機(jī)包括螺桿空壓機(jī)主機(jī)和主電機(jī)，輔機(jī)包括進(jìn)排氣系統(tǒng)、噴油及油氣分離系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)等。經(jīng)壓縮后的油氣混合物被排入油氣分離桶中，經(jīng)一、二次油氣分離，再經(jīng)過(guò)最小壓力閥、后部冷卻器和氣水分離器被送入使用系統(tǒng)。潤(rùn)滑油在此壓差的作用下，經(jīng)過(guò)溫控閥進(jìn)入油冷卻器，再經(jīng)過(guò)油過(guò)濾器除去雜質(zhì)微粒后，大多數(shù)的潤(rùn)滑油被噴入空壓機(jī)的壓縮腔，起到潤(rùn)滑、密封、冷卻和降噪的作用；其余潤(rùn)滑油分別噴入軸承室和 增速齒輪箱。 潤(rùn)滑油的作用： (1)、冷卻作用：作為冷卻劑，它可有效控制壓縮放熱引起的溫升。 (3)、密封作用：作為密封劑，它可填補(bǔ)轉(zhuǎn)子與殼體以及轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間的泄漏間隙。 最小壓力閥的作用： (1)、保證最低的潤(rùn)滑油循環(huán)壓力。 11 (3)、保證油氣分離器濾芯前后有一定的壓差，以免剛開(kāi)機(jī)時(shí)濾芯前后壓差過(guò)大造成擠破的現(xiàn)象。 油氣分離桶的作用 (1)、作為初級(jí)油氣分離的裝置，它可將直徑大于 1μm 的油滴采用機(jī)械碰撞法被有效地分離出來(lái)。 (3)、作為油氣分離器濾芯的支撐體，該濾芯可將直徑 1μm 以下的油滴先聚結(jié)為直徑更大的油滴，然后再分離出來(lái)。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。 軟啟動(dòng)節(jié)能： 電機(jī)硬啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊，而且還會(huì)對(duì)電網(wǎng)容量要求過(guò)高，啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大電流和震動(dòng)時(shí)對(duì)擋板和閥門(mén)的損害極大，對(duì)設(shè)備、管路的使用壽命極為不利。節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。 二、變頻器的間接作用： （節(jié)電）。當(dāng)使用變頻調(diào)速時(shí)，如果流量要求減小，通過(guò)降低泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速即可滿(mǎn)足要求。 . 當(dāng)前有很多品牌的變頻器，如：杭州奧圣電氣有限公司代理的日業(yè)變頻器 CM530 系列在滿(mǎn)足客戶(hù)通用需求的前提下，通過(guò)擴(kuò)展設(shè)計(jì)可以靈活地滿(mǎn)足客戶(hù)個(gè)性化要求、行業(yè)性要求滿(mǎn)足各種復(fù)雜高精度傳動(dòng)的要求，同時(shí)為設(shè)備制造業(yè)客戶(hù)提供高集成度的一體化解決方案。 14 整流單元：將工作頻率固定的 交流電 轉(zhuǎn)換為直流電。 逆變器：由大功率開(kāi)關(guān)晶體管陣列組成電子開(kāi)關(guān)，將直流電轉(zhuǎn)化成不同頻率、寬度、幅度的方波。 下圖（ 31）為 變頻器 結(jié)構(gòu)圖 15 1— 本地控制面板（ LCP） 2— 蓋板 3— RS485 串行總線連接器 4— 數(shù)字 I/O 和 24V 電源 5— 模擬 I/O 連接器 6— 電纜屏蔽層連接器 7— USB 連接器 8— 串行總線端子開(kāi) 關(guān) 9— 模擬開(kāi)關(guān) 10— 繼電器 1 11— 繼電器 2 12— 吊環(huán) 13— 安裝環(huán) 14— 接地線夾 15— 電纜屏蔽層連接器 16— 制動(dòng)端子 17— 負(fù)載共享端子 18— 電機(jī)輸出端子 19— 主電源輸入端子 圖 31 變頻器 結(jié)構(gòu)圖 變頻器選型指導(dǎo) 可提供三種控制方式：普通 V/F、 SVC、 VC。 基本原則為：電機(jī)額定負(fù)載電流不能超過(guò)變頻器的額定電流。變頻器的過(guò)載能力對(duì)于起動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程才有意義。如果對(duì)速度精度要求比較高時(shí)，請(qǐng)考慮放大一個(gè)檔次。 恒轉(zhuǎn)矩 負(fù)載：多數(shù)負(fù)載具有恒轉(zhuǎn)矩特性，但在轉(zhuǎn)速精度及動(dòng)態(tài)性能 16 等方面要求一般不高。選型時(shí)可選多段 V/F運(yùn)行方式。選型時(shí)可選擇 SVC控制方式。例如，電梯、造紙，塑料薄膜加工生產(chǎn)線。 一、 螺桿空壓機(jī)采用變頻調(diào)速的好處 氣壓穩(wěn)定：由于變頻化的螺桿空壓機(jī)利用了變頻器的無(wú)級(jí)調(diào)速特點(diǎn)，通過(guò)控制器或變頻器內(nèi)部的 PID 調(diào)節(jié)器，能對(duì)壓力實(shí)現(xiàn)快速調(diào)節(jié)控制；比工頻運(yùn)行的上下限開(kāi)關(guān)控制相比，氣壓 穩(wěn)定性成指數(shù)級(jí)的提高； 更節(jié)能：盡管各個(gè)廠家的螺桿空壓機(jī)采取了不同的節(jié)能運(yùn)行模式，但由于變頻器是根據(jù)實(shí)際用氣量實(shí)時(shí)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速的，用氣量低的時(shí)候還可以讓空壓機(jī)自動(dòng)休眠，這樣就大大減少能源的損失。 啟動(dòng)無(wú)沖擊：由于變頻器本身