空氣壓縮機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)的許多部門中應(yīng)用極廣，特別是在紡織、化工、動(dòng)力等工業(yè)領(lǐng)域中已成為必不可少的關(guān)鍵設(shè)備，是許多工業(yè)部門工藝流程中的核心設(shè)備。提供自動(dòng)化生產(chǎn)所需的壓縮空氣足夠的供氣壓力，是生產(chǎn)流程順暢之要素，瞬間的壓降，即會(huì)影響產(chǎn)品品質(zhì)。隨著變頻技術(shù)的成熟,變頻器在電氣傳動(dòng)領(lǐng)域中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。其控制方式的多樣性、完善的電機(jī)保護(hù)功能以及其特有的優(yōu)點(diǎn)是目前在工控領(lǐng)域其它無(wú)可比擬的。
1 螺桿式空壓機(jī)的工作原理
空氣壓縮機(jī)工作原理。螺桿式空氣壓縮機(jī)的工作過(guò)程分為吸氣、密封及輸送、壓縮、排氣四個(gè)過(guò)程。當(dāng)螺桿在殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺桿與殼體的齒溝相互嚙合，空氣由進(jìn)氣口吸入，同時(shí)也吸入機(jī)油，由于齒溝嚙合面轉(zhuǎn)動(dòng)將吸入的油氣密封并向排氣口輸送；在輸送過(guò)程中齒溝嚙合間隙逐漸變小，油氣受到壓縮；當(dāng)齒溝嚙合面旋轉(zhuǎn)至殼體排氣口時(shí)，較高壓力的油氣混合氣體排出機(jī)體。
2 壓縮氣供氣系統(tǒng)組成及空壓機(jī)控制原理
1 壓縮氣供氣系統(tǒng)組成
工廠空氣壓縮氣供氣系統(tǒng)一般由空氣壓縮機(jī)、冷干機(jī)、過(guò)濾器、儲(chǔ)氣罐、管路、閥門和用氣設(shè)備組成。
2 空氣壓縮機(jī)的控制原理
在工廠的空氣壓縮機(jī)控制系統(tǒng)中，普遍采用后端管道上安裝的壓力繼電器來(lái)控制空氣壓縮機(jī)的運(yùn)行。空壓機(jī)啟動(dòng)時(shí)，加載閥處于不工作態(tài)，加載氣缸不動(dòng)作，空壓機(jī)頭進(jìn)氣口關(guān)閉，電機(jī)空載啟動(dòng)。當(dāng)空氣壓縮機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行后，如果后端設(shè)備用氣量較大，儲(chǔ)氣罐和后端管路中壓縮氣壓力未達(dá)到壓力上限值，則控制器動(dòng)作加載閥，打開(kāi)進(jìn)氣口，電機(jī)負(fù)載運(yùn)行，不斷地向后端管路產(chǎn)生壓縮氣。如果后端用氣設(shè)備停止用氣，后端管路和儲(chǔ)氣罐中壓縮氣壓力漸漸升高，當(dāng)達(dá)到壓力上限設(shè)定值時(shí)，壓力控制器發(fā)出卸載信號(hào)，加載閥停止工作，進(jìn)氣口關(guān)閉，電機(jī)空載運(yùn)行。
3螺桿式空氣壓縮機(jī)變頻改造
1 空壓機(jī)工頻運(yùn)行和變頻運(yùn)行的比較
空壓機(jī)電機(jī)功率一般較大，啟動(dòng)方式多采用空載（卸載）星-三角啟動(dòng)，加載和卸載方式都為瞬時(shí)。這使得空壓機(jī)在啟動(dòng)時(shí)會(huì)有較大的啟動(dòng)電流，加載和卸載時(shí)對(duì)設(shè)備機(jī)械沖擊較大；不光引起電源電壓波動(dòng)，也會(huì)使壓縮氣源產(chǎn)生較大的波動(dòng)；同時(shí)這種運(yùn)行方式還會(huì)加速設(shè)備的磨損，降低設(shè)備的使用年限。由于一般空氣壓縮機(jī)的拖動(dòng)電機(jī)本身不能調(diào)速，因此就不能直接使用壓力或流量的變動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)降速調(diào)節(jié)輸出功率的匹配，電機(jī)不允許頻繁啟動(dòng)，導(dǎo)致在用氣量少的時(shí)候電機(jī)仍然要空載運(yùn)行，電能浪費(fèi)巨大。
對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行變頻改造，能夠使電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟起軟停，減小啟動(dòng)沖擊，延長(zhǎng)設(shè)備使用年限；同時(shí)由于電機(jī)運(yùn)行頻率可變，實(shí)現(xiàn)了空壓機(jī)根據(jù)用氣量的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，減少了電機(jī)頻繁的加載和卸載，從而較大幅度減小電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率，使得供氣系統(tǒng)氣壓維持恒定，
便可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。
4、變頻改造方案設(shè)計(jì)原則
根據(jù)原工況存在的問(wèn)題并結(jié)合生產(chǎn)工藝要求，空壓機(jī)變頻改造后系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：
1、 電機(jī)變頻運(yùn)行狀態(tài)保持儲(chǔ)氣罐出口壓力穩(wěn)定，壓力波動(dòng)范圍不能超過(guò)±0.02Mpa。
2、 系統(tǒng)應(yīng)具有變頻和工頻兩套控制回路。
3、 根據(jù)空壓機(jī)的工況要求，系統(tǒng)應(yīng)保障電動(dòng)機(jī)具有恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行特性一。
4、 為了防止非正弦波干擾空壓機(jī)控制器，變頻器輸入端應(yīng)有抑制電磁干擾的有效措施。
5、 在用電氣量小的情況下，變頻器處在低頻運(yùn)行時(shí)，應(yīng)保障電機(jī)繞組溫度和電機(jī)的噪音不超過(guò)允許的范圍。
6、生產(chǎn)工藝要求，變頻改造后，適當(dāng)降低壓縮氣供氣系統(tǒng)的供氣壓力，將原來(lái)的高壓變流量供氣改變?yōu)樽冾l恒壓變流量供氣方式。
5、變頻器的選型
根據(jù)上述原則，選擇德力西（杭州）變頻器公司的CDI9000G系列通用型變頻器，裝有工變頻切換裝置，只需加一只壓力變送器即可組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。傳感器反饋的氣壓信號(hào)直接送入變頻器自帶的PID調(diào)節(jié)器輸入口，而壓力設(shè)定可以使用變頻器的鍵盤設(shè)定，使該系統(tǒng)能夠滿足上述工況要求。
德力西變頻器特點(diǎn)：
日立32位電機(jī)控制專用微處理器，高精度頻率輸出。
新穎的功率累計(jì)功能，觀察節(jié)能效果更直觀方便。
內(nèi)置RS-485接口，可計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)控制。多信號(hào)輸入，內(nèi)置簡(jiǎn)易PLC，自動(dòng)化控制更方便。
載波頻率可調(diào)，靜音運(yùn)行。
控制方式多樣化，通用性強(qiáng)。
內(nèi)置PID調(diào)節(jié)功能，閉環(huán)控制簡(jiǎn)單低速額定轉(zhuǎn)矩輸出，運(yùn)行穩(wěn)定。
鍵盤操作方便，可在運(yùn)行時(shí)在線調(diào)整和設(shè)定有關(guān)參數(shù)。
多樣的變頻器運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)顯示，對(duì)控制信號(hào)和負(fù)載運(yùn)行狀況一目了然。
在進(jìn)行變頻改造時(shí)我們將盡量保持原有設(shè)備主電路和控制電路的完整性，對(duì)其電路不作改動(dòng)；這有利于在變頻器發(fā)生故障或是檢修時(shí)，空壓機(jī)可以很方便地改動(dòng)回到原有的控制方式上去，這保證了空壓機(jī)在變頻和工頻狀態(tài)下都可以運(yùn)行。
