變頻調速器在空壓機中的應用

1、艾米克變頻調速器在空壓機的使用廣泛，節能環保。艾米克空壓機專用變頻器已收到市場大力歡迎。空壓機的種類有很多，有活塞式空壓機、螺桿式空壓機、離心式空壓機，但其供氣控制方式幾乎都是采用加、卸載控制方式。該供氣控制方式雖然原理簡單、操作簡便，但存在能耗高，進氣閥易損壞、供氣壓力不穩定等諸多問題。隨著社會的發展和進步，高效低耗的技術已愈來愈受到人們的關注。在空壓機供氣領域能否應用變頻調速技術，節省電能同時改善空壓機性能，提高供氣品質就成為我們關心的一個話題。 

      2、空壓機工作原理目前空壓機上都采用兩點式控制(上、下限控制)或啟停式控制(小型空氣壓縮機)，也就是當壓縮氣體氣缸內壓力達到設定值上限時，空壓機通過本身氣壓或油壓關閉進氣閥，小型空氣壓縮機則停機。

    當壓力下降到設定值下限時，空壓機打開進氣閥，小型空壓機則又啟動。傳統的控制方式容易對電網造成沖擊，對空壓機本身也有一定的損害，當用氣量頻繁波動時，尤其明顯。

    正常工作情況下，空氣被壓縮到儲氣罐。空壓機各點的檢測(包括壓縮空氣溫度、壓力，鏍桿溫度、冷卻水壓力、溫度和油壓、油溫等等)和整體控制由主控制單板機控制。

    當空壓機出口壓力達到設定值上限時，通過油壓分路閥關閉進氣口，同時打開內循環管路，作自循環運行。此時用氣單位繼續用氣。

     當壓力下降到設定值下限時，油壓分路閥關閉循環管路，打開空氣進口，空氣又由過濾器經壓縮到儲氣罐中。在靜態，原起動方式(Y-△)，及加載、卸載時對電網供配電設備及鏍桿都會造成極大的沖擊。尤其是能源的嚴重浪費。

     主電機轉速下降，軸功率將下降很多。節能潛力相當大。)變頻節能的效果是十分顯著的，特別是調節范圍大的系統及設備，通過實際應用可以直觀的看出在流量變化時只要對轉速(頻率)稍作改變就會使軸功率有更大程度上的改變，就因有此特點使得變頻調速(節能)方式成為一種趨勢并且不斷深入的應用于各行業及其各種調整領域。 

3、加、卸載供氣控制方式存在的問題

    3.1耗能分析我們知道，加、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， Pmin、Pmax之間關系可以用下式來表示：CPmax=(1+δ)Pmin 是一個百分數，其數值大致在10%～25%之間。而若采用變頻調速技術可連續調節供氣量的話，則可將管網壓力始終維持在能滿足供氣壓力上，即Pmin附近。由此可知，在加、卸載供氣控制方式下的空壓機較之變頻系統控制下的空壓機，所浪費的能量主要在2個部分：

    (1)壓縮空氣壓力超過Pmin所消耗的能量在壓力達到Pmin后，原控制方式決定其壓力會繼續上升(直到Pmax)。這一過程同樣是一個耗能過程。

     (2)卸載時調節方法不合理所消耗的能量通常情況下，當壓力達到Pmax時，空壓機通過如下方法來降壓卸載：關閉進氣閥使電機處于空轉狀態，同時將分離罐中多余的壓縮空氣通過放空閥放空。這種調節方法要造成很大的能量浪費。 

     3.2其它不足之處

      (1)靠機械方式調節進氣閥，使供氣量無法連續調節，當用氣量不斷變化時，供氣壓力不可避免地產生較大幅度的波動。用氣精度達不到工藝要求。再加上頻繁調節進氣閥，會加速進氣閥的磨損，增加維修量和維修成本。

      (2)頻繁采用打開和關閉放氣閥，放氣閥的耐用性得不到保障。 

4、 恒壓供氣控制方案的設計      

     針對原有供氣控制方式存在的諸多問題，經過上述分析，應用變頻調速技術進行恒壓供氣。通過壓力變送器采集實際壓力P送給PID智能調速器，與壓力設定值P0作比較，并根據差值的大小按既定的PID控制模式進行運算，產生控制信號送變頻調速器VVVF，通過變頻器控制電機的工作頻率與轉速，從而使實際壓力P始終接近設定壓力P0。

     同時，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系統，另外，采用該方案后，空壓機電機從靜止到旋轉工作可由變頻器來啟動，實現了軟啟動，避免了啟動沖擊電流和啟動給空壓機帶來的機械沖擊。 

5、技術指標和配置

      磁場定向矢量控制，電機變量完全解耦，電流閉環。采用美國TI公司最新款高性能32位電機控制專用DSP，高速完成復雜準確的控制算法，國內首家產品化應用。

     調速精度：0.01HZ

     調速范圍：0.5-600.00HZ

     沖擊負載：180%電機額定轉矩，2秒內不跳脫。

     低頻轉矩：0.5Hz，150%額定轉矩輸出。

     150%額定轉矩加速和減速。

      內置多功能組合數字PID調節器。

      內置標準485數據接口。

      可編程開關量輸入端口：8位，輸出端口：2位，。

      可編程繼電器輸出端口：1路，常開/常閉可選。

      可編程模擬量輸入端口：4通道，輸出端口：1通道。

      電壓可設定電源：1路。

       端子控制電源：1路。

       獨立風道、無觸點軟啟動開關、低電感直流母線排高可靠性設計。 

6、 改造效果

      (1)整套改造裝置并不改變空壓機原有控制原理，也就是說原空壓機系統保護裝置依然有效。并且工頻/變頻切換采用了電氣及機械雙重聯鎖，從而大大的提高了系統的安全、可靠性。

      (2)空壓機改造工程安裝完畢后，一次試車成功，運行穩定，空壓機振動和噪聲大減低。

      (3)除緩沖缸壓力在部分頻率時增大0.2公斤外，油壓、油溫及各點的檢測數據均在安全數值內被優化。

      (4)變頻改造后，起動為軟起動，運行時無卸載和加載沖擊電流現象，空壓機本身的機械性沖擊大大減小。

      (5)在保證管網供氣的情況下，電流大大降低，基本不出現滿載現象，一般在40Hz左右，和以前相比，節電率在30%以上，約10個月可以收回投資。

      (6)空壓機、供配電設備及機械設備因供氣穩定，維修量大大減小，綜合效益明顯。

      (7)改造后空壓機的運行安全、可靠，同時達到了用氣的工藝要求。