遞恩DNV300系列矢量變頻器在空壓機改造中的應(yīng)用

　　一、空壓機的分類

　　1、按結(jié)構(gòu)型式分有回轉(zhuǎn)式、活塞式、膜片式。其中，活塞式和回轉(zhuǎn)式中的螺桿式為多見。國內(nèi)活塞式占了產(chǎn)量的75%，而國外螺桿式則占90%以上，這二種空壓機各有其優(yōu)缺點。螺桿壓縮機由于轉(zhuǎn)子型線復(fù)雜，制造成本較高，但體積小、重量輕，零件小是其優(yōu)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(jīng)驗。一般來講，由于活塞式壓縮機為往復(fù)式機器，都有一定的震動。

　　2、根據(jù)原動機的不同分類：有電動機驅(qū)動方式，柴油機驅(qū)動方式。大型電動式配有配電柜，柴油驅(qū)動式由電瓶起動，兩種壓縮機均有直聯(lián)、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(chǔ)分：固定式、有基礎(chǔ)式、無基礎(chǔ)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(zhuǎn)子的齒槽與包容這一對轉(zhuǎn)子的機殼所組成。在機器運轉(zhuǎn)時二轉(zhuǎn)子的齒互相插入對方齒槽，且隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)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(xiàn)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(zhuǎn)，插入齒槽的對方轉(zhuǎn)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(xiàn)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(zhuǎn)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(fù)始的，就這樣使壓縮機能連續(xù)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(lián)軸器直接驅(qū)動曲軸，帶動連桿與活塞桿，使活塞在壓縮機氣缸內(nèi)作往復(fù)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(nèi)。其中，活塞組件，活塞與汽缸內(nèi)壁及汽缸蓋構(gòu)成容積可變的工作腔，在曲柄連桿帶動下，在汽缸內(nèi)作往復(fù)運動以實現(xiàn)汽缸內(nèi)氣體的壓縮。

　　三、空壓機系統(tǒng)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(tǒng)具體工作流程為：當按下啟動按鈕，控制系統(tǒng)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(guān)閉位置，而放氣閥打開以排放油氣分離器內(nèi)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(tǒng)壓力開始上升。如果系統(tǒng)壓力上升到壓力開關(guān)上限值，即起跳壓力，控制器使進氣閥關(guān)閉，油氣分離器放氣，壓縮機空載運行，直到系統(tǒng)壓力降到壓力開關(guān)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(guān)閉，壓縮機打開，油氣分離器放氣閥關(guān)閉，壓縮機滿載運行。

　　四、原系統(tǒng)工況存在的問題

　　由于空壓機不能排除在滿負荷狀態(tài)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(shè)計余量一般偏大。工頻起動設(shè)備時的沖擊大，電機軸承的磨損大，所以設(shè)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(wǎng)的穩(wěn)定及其它用電設(shè)備的運行安全，而且大多數(shù)是連續(xù)運行，由于一般空氣壓縮機的拖動電機本身不能調(diào)速，因此就不能直接使用壓力或流量的變動來實現(xiàn)降速調(diào)節(jié)輸出功率的匹配，電機不允許頻繁啟動，導(dǎo)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(jīng)常卸載和加載導(dǎo)致整個氣網(wǎng)壓力經(jīng)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(diào)節(jié)方式(如調(diào)節(jié)閥門或調(diào)節(jié)卸載等方式)即使在需要流量較小的情況下，由于電機轉(zhuǎn)速不變，電機功率下降幅度比較小。

　　總結(jié)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(wǎng)的穩(wěn)定及其它用電設(shè)備的運行安全。

　　2、主電機工頻運行，屬非經(jīng)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(shè)備的沖擊大，電機軸承的磨損大，所以設(shè)備維護工作繁瑣。

　　五、變頻改造方案設(shè)計

　　<一>根據(jù)以上特點，我公司采用以下系統(tǒng)方案：

　　遞恩變頻器的主要特點有：

　　1.空間電壓矢量控制技術(shù)。

　　2.轉(zhuǎn)矩自動提升功能，低頻大轉(zhuǎn)矩輸出。

　　3.載波頻率可調(diào)，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(nèi)置剎車單元，快速停車。

　　6.內(nèi)置PID調(diào)節(jié)功能，閉環(huán)控制簡單。

　　7.內(nèi)置RS-485接口，可計算機聯(lián)網(wǎng)控制，也可以與DCS組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。

　　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(nèi)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(zhuǎn)子組成壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，使儲氣罐內(nèi)空氣壓力穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)，進行恒壓控制。反饋壓力與設(shè)定壓力進行比較運算，實時控制變頻器的輸出步，從而調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，使儲氣罐內(nèi)空氣壓力穩(wěn)定在設(shè)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(tài)保持儲氣罐出口壓力穩(wěn)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(zhuǎn)換開關(guān)切換。

　　C、節(jié)約能源，降低運行成本降低

　　d、壓力可以無級設(shè)定，隨時可調(diào)，提高壓力控制精度

　　e、電機實現(xiàn)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(tǒng)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(jié)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(shè)備維修周期和使用壽命，提高了設(shè)備的MTBF(平均故障維修時間)值，并減少了對電網(wǎng)沖擊，提高了系統(tǒng)的可靠性。

　　(3)系統(tǒng)具有各種保護措施，使系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)率和安全可靠性大大提高。

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