遞恩DNV300系列矢量變頻器在空壓機改造中的應用

　　一、空壓機的分類

　　1、按結構型式分有回轉式、活塞式、膜片式。其中，活塞式和回轉式中的螺桿式為多見。國內活塞式占了產量的75%，而國外螺桿式則占90%以上，這二種空壓機各有其優缺點。螺桿壓縮機由于轉子型線復雜，制造成本較高，但體積小、重量輕，零件小是其優點。相同排氣量的情況下，螺桿式壓縮機要比活塞式價格高，其維修必須要專門的知識和經驗。一般來講，由于活塞式壓縮機為往復式機器，都有一定的震動。

　　2、根據原動機的不同分類：有電動機驅動方式，柴油機驅動方式。大型電動式配有配電柜，柴油驅動式由電瓶起動，兩種壓縮機均有直聯、皮帶傳動。

　　3、按潤滑方式分：無油式和有油潤滑式。

　　4、按地基基礎分：固定式、有基礎式、無基礎式、移動式。

　　二、空壓機工作原理簡述

　　1、螺桿式空壓機工作原理

　　螺桿式空壓機屬容積式壓縮機，是通過工作容積的逐漸減少來達到氣體壓縮的目的。螺桿式空氣壓縮機的工作容積是由一對相互平行放置且相互嚙合的轉子的齒槽與包容這一對轉子的機殼所組成。在機器運轉時二轉子的齒互相插入對方齒槽，且隨著轉子的旋轉插入對方齒槽的齒向排氣端移動，使被對方齒所封閉的容積逐步縮小，壓力逐漸提高，直至達到所要求的壓力時，此齒槽方與排氣口相通，實現了排氣。一個齒槽被與之相嚙合的對方齒插入后，形成了二個被齒隔開的空間，靠近吸氣端的齒槽為吸氣容積，與排氣端相近的為壓縮氣體的容積。隨著壓縮機的運轉，插入齒槽的對方轉子的齒向排氣端移動，使吸氣容積不斷擴大，壓縮氣體的容積不斷縮小，從而實現了在每個齒槽的吸氣壓縮過程，當壓縮氣體在齒槽中氣體壓力達到所要求的排氣壓力時，這齒槽正好與排氣孔口相通，開始了排氣過程。被對方轉子的齒將齒槽分成的吸氣容積和壓縮容積的變化是周而復始的，就這樣使壓縮機能連續的吸氣、壓縮和排氣。

　　2、活塞式空壓機工作原理

　　活塞式空壓機是由電動機帶動皮帶輪通過聯軸器直接驅動曲軸，帶動連桿與活塞桿，使活塞在壓縮機氣缸內作往復運動，完成吸入、壓縮、排出等過程，將無壓或低壓氣體升壓，并輸出到儲壓罐內。其中，活塞組件，活塞與汽缸內壁及汽缸蓋構成容積可變的工作腔，在曲柄連桿帶動下，在汽缸內作往復運動以實現汽缸內氣體的壓縮。

　　三、空壓機系統控制

　　空壓機主電機運行方式為星三角降壓起動后全壓運行，供氣系統具體工作流程為：當按下啟動按鈕，控制系統接通啟動器線圈并打開斷油閥，空壓機在卸載模式下啟動，這時進氣閥處于關閉位置，而放氣閥打開以排放油氣分離器內的壓力。等降壓n秒(由時間繼電器控制)后空壓機開始加載運行，系統壓力開始上升。如果系統壓力上升到壓力開關上限值，即起跳壓力，控制器使進氣閥關閉，油氣分離器放氣，壓縮機空載運行，直到系統壓力降到壓力開關下限值后，即回跳壓力下，控制器使進氣閥打開，油氣分離器放氣閥關閉，壓縮機打開，油氣分離器放氣閥關閉，壓縮機滿載運行。

　　四、原系統工況存在的問題

　　由于空壓機不能排除在滿負荷狀態下長時間運行的可能性，所以只能按最大需要來決定電動機的容量，設計余量一般偏大。工頻起動設備時的沖擊大，電機軸承的磨損大，所以設備維護量大。雖然都是降壓啟動，但起動時的電流仍然很大，會影響電網的穩定及其它用電設備的運行安全，而且大多數是連續運行，由于一般空氣壓縮機的拖動電機本身不能調速，因此就不能直接使用壓力或流量的變動來實現降速調節輸出功率的匹配，電機不允許頻繁啟動，導致在用氣量少的時候電機仍然要空載運行，電能浪費巨大。經常卸載和加載導致整個氣網壓力經常變化，不能保持恒定的工作壓力延長壓縮機的使用壽命。空壓機的有些調節方式(如調節閥門或調節卸載等方式)即使在需要流量較小的情況下，由于電機轉速不變，電機功率下降幅度比較小。

　　總結為如下：

　　1、主電機雖然星-角減壓起動，但起動時的電流仍然很大，會影響電網的穩定及其它用電設備的運行安全。

　　2、主電機工頻運行，屬非經濟運行，電能浪費嚴重。

　　3、主電機工頻運行致使攪拌機運行時噪音很大。

　　4、主電機工頻起動設備的沖擊大，電機軸承的磨損大，所以設備維護工作繁瑣。

　　五、變頻改造方案設計

　　<一>根據以上特點，我公司采用以下系統方案：

　　遞恩變頻器的主要特點有：

　　1.空間電壓矢量控制技術。

　　2.轉矩自動提升功能，低頻大轉矩輸出。

　　3.載波頻率可調，靜音運行。

　　4.控制方式多樣化，通用性強，多段速和程序運行功能。

　　5.內置剎車單元，快速停車。

　　6.內置PID調節功能，閉環控制簡單。

　　7.內置RS-485接口，可計算機聯網控制，也可以與DCS組成閉環控制系統。

　　8.具有時間累計功能，可以顯示單次通電運行時間，累計運行時間。

　　9.32位電機控制專用微處理器，頻率解析度高達0.01HZ。

　　10.內置部件大部分采用進口品牌元件。

　　由變頻器，壓力變送器、電機、螺旋轉子組成壓力閉環控制系統自動調節電機轉速，使儲氣罐內空氣壓力穩定在設定范圍內，進行恒壓控制。反饋壓力與設定壓力進行比較運算，實時控制變頻器的輸出步，從而調節電機轉速，使儲氣罐內空氣壓力穩定在設定壓力上。

　　<二>、空壓機變頻改造可以達到以下要求

　　a、電機變頻運行狀態保持儲氣罐出口壓力穩定，壓力波動范圍不超過0.02Mpa

　　b、一臺變頻器能控制兩臺空壓機組，可用轉換開關切換。

　　C、節約能源，降低運行成本降低

　　d、壓力可以無級設定，隨時可調，提高壓力控制精度

　　e、電機實現軟啟動，壓縮機的使用壽命及檢修周期都將得到大大延長

　　f、降低空壓機的噪音

　　六、系統改造后的性能：

　　(1)采用遞恩變頻器控制，在滿足使用要求的前提下達到了最大限度的節能。

　　(2)由于降速運行和軟啟運，減少了振動、噪音和磨損，延長了設備維修周期和使用壽命，提高了設備的MTBF(平均故障維修時間)值，并減少了對電網沖擊，提高了系統的可靠性。

　　(3)系統具有各種保護措施，使系統的運轉率和安全可靠性大大提高。

　　(4)變頻調速閉環控制系統與工頻控制系統互為互鎖，不影響原系統的運行，且在變頻調速閉環控制系統檢修維護或故障時，原工頻控制系統照樣可以正常運行。