四方TS2600螺桿空壓機單變頻電控驅動系統在螺桿空壓機上的應用

　　引言

　　螺桿空壓機在冶金、機械制造、礦山、電力、紡織、石化、輕紡等行業有廣泛的應用，是許多工藝流程中的核心設備，其裝機容量一般取決于生產所需的最大氣量并另外增加10%~20%的余量。由于生產中用氣量的不均衡，當氣體壓力達到一定值時，空壓機一般采用卸荷空載運行或者停止空氣壓縮機這兩種方式，其中卸荷空載運行時的用電量為滿負載的30%~60%，這部分電能被白白的浪費掉，而停止空氣壓縮機運行會帶來電動機的頻繁啟停，對電網及其他設備的沖擊較大，同時空氣壓縮機的壽命也會縮短。

　　另調查統計，全國各類電動機耗電量約占全國發電量的70%，其中80%為異步電動機，而且大多數電動機長時間處于輕載運行狀態，特別是風機、泵類負載的電機。若在此類負載上使用變頻調速裝置，其耗電量將大幅降低。以空壓機為例，其負載特性屬恒轉矩，其節電率N%=Δn↓%，即節電率等于轉速下降的百分數(一般在20%左右，轉速也不能過低，過低會加速機械的磨損)。

　　因此，如何設計出節能、穩定和自動化程度高的控制方案，是空壓機使用及制造企業所面臨的首要問題。隨著電力電子技術的發展，變頻驅動技術逐步引入了空壓機領域，通過大量的應用案例及實測印證該方案具有運行壓力穩定、對電網沖擊小、運行安全、在一定范圍內節能的優點。

　　二、變頻螺桿空壓機的優勢分析

　　傳統螺桿式空壓機工頻控制的技術弱點及變頻控制的優勢：

　　(1)加、卸載調節供氣的控制方式嚴重浪費能源

　　傳統的控制方式，空壓機在加載時：從設定壓力到卸載壓力的加壓過程中，電能白白浪費掉，而經過減壓閥減壓的過程，也是在浪費能量;空壓機卸載時：關閉電磁閥使電機一直在空轉，這種調整方法同樣是極大的能力浪費，卸載時的功耗約占滿載的20%~40%。

　　在變頻控制方式下，變頻驅動系統通過控制電機轉速來控制氣壓，使輸出壓力始終維持在設定壓力，輸出壓力保持恒定，避免頻繁加卸載導致的電能浪費。

　　空壓機屬于恒轉矩負載，單就輸出功率而言，采用變頻調速節能效果遠不如風機泵類二次方負載顯著。但空壓機大多處于長時間連續運行狀態，由于設計時都是按最大需求來選擇排氣量的，在實際運行中，非滿載運行的時間的占的比例也非常高，非滿載運行過程有著巨大的節能空間。

　　(2)啟動電流沖擊大

　　傳統的空壓機主電機采用Y-△減壓起動，起動電流約為額定電流3倍，仍然很大，對電網沖擊大，易造成電網不穩以及威脅其它用電設備的運行安全。

　　變頻器可使電機起動、加載時的電流平緩上升，沒有任何沖擊;電機實現軟啟停，避免沖擊電流造成的危害，有利于延長設備的使用壽命;

　　(3)供氣壓力穩定性差

　　在產品生產環節，氣壓的穩定性對產品質量的影響是很大的，用戶對供氣壓力精度都有一定要求，傳統的空壓機為避免氣壓不足，供氣壓力較要求值要偏高一些，但這樣會使成本高、能耗大，同時頻繁的加卸載也很難保證氣壓溫度;

　　變頻器可以閉環實時監測供氣管路中氣體的壓力，PID調節器比較當前壓力與設定壓力差值比較，保證輸出壓力始終維持在設定壓力，輸出壓力保持恒定，提高生產效率和產品質量。

　　三、TS2600螺桿空壓機單變頻電控驅動系統介紹

　　圖1 TS2600螺桿空壓機單變頻電控驅動系統

　　TS2600系列螺桿空壓機單變頻電控驅動系統，是四方電氣在最新的開放式驅動技術平臺基礎上，為空壓機行業定制開發的高性能變頻電控系統，集成了空壓機設備控制與應用中的所有需求及變頻驅動功能。系統使用高性能重載型矢量變頻單元，配置變頻空壓機控制適配卡及控制面板，具有安裝調試簡易、集成度高、系統可靠性高、性價比高等優勢，代表了空壓機變頻驅動領域的領先水平。