• 關鍵詞： 高壓變頻器 光學壓縮機 螺桿式壓縮機
• 摘要：本文通過對廣東伯恩光學螺桿式壓縮機的變頻改造來分析高壓變頻器在螺桿式壓縮機上的應用特點和優勢。

1.引言

伯恩光學有限公司成立於1986年，為港資私人企業。原為富士光學有限公司及伯恩光學有限公司，至2010年，為達到更高的管理及生產效益，正式整合為伯恩光學有限公司。至今，工業園的廠房面積已達850,000平方米和十萬名職員，技術與產能的結合，令伯恩成為目前全球最大的玻璃面板生產商，全球市占額超過60%。深圳和惠州兩大生產基地的年總產值高達300億元。

2.玻璃基板簡介

玻璃基板—是TFT-LCD面板的一個組成部分，在TFT-LCD面板成本中所占比例不高約8％，但對產品性能的影響卻十分巨大，比如分辨率、透光度、重量、視角等關鍵技術指標都與玻璃基板的性能密切相關。因此，業內公認的一點就是，玻璃基板對TFT-LCD產業不亞于圓對導體產業的重要性

目前在商業上應用的玻璃基板，其主要厚度為0.7 mm及0.6m m，且即將邁入更薄（如0.4 mm ）厚度之制程。基本上，一片TFT- LCD面板需使用二片玻璃基板，分別供作底層玻璃基板及彩色濾光片（FILTER ）之底板使用。

LCD所用之玻璃基板的生產比較復雜，整個玻璃基板的制作中，主要技術包括進料、薄板成型及后段三部分，其中進料技術主要控制于配方的好壞，首先是在高溫的熔爐中將玻璃原料熔融成低黏度且均勻的玻璃熔體，不但要考慮玻璃各項物理與化學特性，并需在不改變化學組成的條件下，選取原料最佳配方，以便有效降低玻璃熔融溫度，使玻璃澄清，同時達到玻璃特定性能，符合實際應用之需求。而薄板成型技術則攸關尺寸精度、表面性質和是否需進一步加工研磨，以達成特殊的物理、化學特性要求，后段加工則包含玻璃之分割、研磨、洗凈及熱處理等制程。

圖1 玻璃基板生產工藝示意圖

此次上變頻的螺桿式壓縮機主要用來產生高壓氣體，然后輸送到主管道中，作為各種設備或者工具的動力來源。由于客戶現場產量調節以及各種設備工具不定時的使用，導致主管道壓力頻繁波動，當管道壓力處于設定的閥值之外時，控制系統會發出投退壓縮機的信號，此時用戶可以根據要求啟動或者停止某臺壓縮機，從而使主管道壓力在正常的范圍內，保證生產的穩定性。

3.變頻改造方案

3.1用戶原有控制方案

伯恩光學現場壓縮機大多采用水阻柜的方式進行軟起，重載設備啟動困難，啟動電流大，轉矩波動劇烈，機械沖擊大，大大縮短設備的使用壽命。同步電動機的起動投勵是一個比較復雜的過程，特別是在工頻啟動時，當同步電機電樞繞組高壓合閘時，通過高壓斷路器的輔助觸點告知同步電機的勵磁裝置準備投勵。此時，勵磁裝置自動在同步電機的勵磁繞組上接入一個滅磁電阻，以防止勵磁繞組上感應出高壓，同時在起動時提供一部分起動轉矩。同步電機電樞繞組上電后，在起動繞組和連有滅磁電阻的勵磁繞組的共同作用下，電機開始加速。當速度到達95%的同步轉速時，勵磁裝置根據勵磁繞組上的感應電壓選擇合適的時機投入勵磁，電機被牽入同步速運行。如果投入的勵磁時機不準，很容易造成失步，導致轉矩劇烈波動，嚴重時還會導致啟動失敗，特別是螺桿式壓縮機這種重載傳動裝置，直接工頻降壓啟動失敗現象尤為明顯。一次回路圖如下所示：

圖3 用戶原有啟動方案

3.2變頻改造后控制方案

本項目采用英威騰GD5000-B2240-10-S型號變頻器；采用一拖二勿擾卻換方式進行變頻改造；為了保證設備運行的可靠性，要求在實施變頻改造后，變頻器啟動1#電機到工頻狀態后無擾切換至工頻電網，變頻系統退出；再啟動2#電機到工頻狀態后無擾切換至工頻電網，變頻系統退出。即增加工頻/變頻旁路無擾切換柜，使系統既可切換到工頻運行，又可切換到變頻運行。

4.變頻改造優勢

該項目通過變頻改造后客戶端通過操作空壓機控制面板上面的啟動按鈕，變頻器就自動變頻----就緒----運行至50Hz----切換到工頻。由于是一拖二，整個控制邏輯是通過PLC控制的。

改造前電機啟動時震動較大見圖：

改造前電機啟動震動波形圖

改造后變頻無擾切換波形圖

使用高壓變頻后，大幅地改善了之前的運行工況，具體表現在：

正真實現了一鍵啟動；能夠在壓縮機控制面板上直接啟動變頻器。

靈活的實現變頻切換到工頻，工頻切換到變頻。

切換過程對電機和電網無沖擊。

適用一拖多，大型電機軟啟動。

避免了之前在啟動過程中出現的劇烈喘振現象。

減小了對電機和軸承的機械沖擊，可顯著提高其使用壽命，降低維護使用成本。

通過改造，完全杜絕了原有水阻柜啟動電流大；勵磁不投切現象。

自動保存當前故障的變頻器工作電壓和電流波形，用以準確分析故障原因。

5.結束語

通過此項目的運行情況分析，不難看出高壓變頻器在液晶顯示制造領域系統應用中的明顯優勢，從整個行業發展來看，也只有盡力挖掘生產流程中的每一處應用空間，才能提高企業自身的競爭力，真正走上一條健康的可持續發展之路。

參考文獻：

【1】田路線、李富國、吳光文《玻璃》

【2】深圳市英威騰電氣股份有限公司  《GD5000系列高壓變頻調速系統產品說明書》

【3】李亞利《液晶與顯示》