空壓機在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛地應用。在名種行業(yè)中，它擔負著為工廠所有氣動元件，包括各種氣動閥門，提供氣源的職責。因此它運行的好壞直接影響工廠生產(chǎn)工藝空壓機的種類有很多，但其供氣控制方式幾乎都是采用加、卸載控制方式。例如臺灣復盛空壓機、德國螺霸螺桿式空壓機和尚愛中高壓活塞式空壓機都采用了這種控制方式。該供氣方式雖然原理簡單、操作方便，但存在耗電量高、進氣閥易損壞、供氣壓力不穩(wěn)定等問題。隨著我國經(jīng)濟的飛快發(fā)展，國家越來越關(guān)注高效低耗的技術(shù)，而這種技術(shù)已受到人們的關(guān)注。在空壓機供氣領域能否應用變頻調(diào)速技術(shù)，節(jié)省電能的同時也能改善空壓機性能、提高供氣品質(zhì)就成為我們關(guān)心的一個話題。

一﹑螺桿式空壓機的工作原理

螺桿式空氣壓縮機的工作過程分為吸氣、密封及輸送、壓縮、排氣四個過程。當螺桿在殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動時，螺桿與殼體的齒溝相互嚙合，空氣由進氣口吸入，同時也吸入機油，由于齒溝嚙合面轉(zhuǎn)動將吸入的油氣密封并向排氣口輸送；在輸送過程中齒溝嚙合間隙逐漸變小，油氣受到壓縮；當齒溝嚙合面旋轉(zhuǎn)至殼體排氣口時，較高壓力的油氣混合氣體排出機體。

二﹑壓縮氣供氣系統(tǒng)組成及空壓機控制原理

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、冷干機、過濾器、儲氣罐、管路、閥門和用氣設備組成。

空氣壓縮機的控制原理：

變頻空壓機工作流程：工作原理是由一對相互平行齒合的陰陽轉(zhuǎn)子（或稱螺桿）在氣缸內(nèi)轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)子齒槽之間的空氣不斷地產(chǎn)生周期性的容積變化，空氣則沿著轉(zhuǎn)子軸線由吸入側(cè)輸送至輸出側(cè)，實現(xiàn)螺桿式空壓機的吸氣、壓縮和排氣的全過程?？諌簷C的進氣口和出氣口分別位于殼體的兩端，陰轉(zhuǎn)子的槽和陽轉(zhuǎn)子齒被主電機驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)。

三﹑螺桿式空氣壓縮機變頻改造

空壓機工頻運行和變頻運行的比較：

空壓機電機功率一般較大，啟動方式多采用空載（卸載）星-三角啟動，加載和卸載方式都為瞬時。這使得空壓機在啟動時會有較大的啟動電流，加載和卸載時對設備機械沖擊較大；不光引起電源電壓波動，也會使壓縮氣源產(chǎn)生較大的波動；同時這種運行方式還會加速設備的磨損，降低設備的使用年限。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，導致在用氣量少的時候電機仍然要空載運行，電能浪費巨大。

對空壓機進行變頻改造，能夠使電機實現(xiàn)軟起軟停，減小啟動沖擊，延長設備使用年限；同時由于電機運行頻率可變，實現(xiàn)了空壓機根據(jù)用氣量的大小自動調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，減少了電機頻繁的加載和卸載，從而較大幅度減小電動機的運行功率，使得供氣系統(tǒng)氣壓維持恒定，便可以實現(xiàn)節(jié)能的目的。

四﹑變頻改造方案設計原則

變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實現(xiàn)對交流異步電機的軟起動、變頻調(diào)速、提高運轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)、過流/過壓/過載保護等功能。國內(nèi)技術(shù)較領先的品牌有英威騰、匯川、三 晶、紫日電氣科技有限公司、雷諾爾、歐瑞（原煙臺惠豐）、藍海華騰。

根據(jù)原工況存在的問題并結(jié)合生產(chǎn)工藝要求，空壓機變頻改造后系統(tǒng)應滿足以下要求：

·電機變頻運行狀態(tài)保持儲氣罐出口壓力穩(wěn)定，壓力波動范圍不能超過±0.02Mpa.

·系統(tǒng)應具有變頻和工頻兩套控制回路。

·根據(jù)空壓機的工況要求，系統(tǒng)應保障電動機具有恒轉(zhuǎn)矩運行特性一。

·為了防止非正弦波干擾空壓機控制器，變頻器輸入端應有抑制電磁干擾的有效措施。

·在用電氣量小的情況下，變頻器處在低頻運行時，應保障電機繞組溫度和電機的噪音不超過允許的范圍。

·生產(chǎn)工藝要求，變頻改造后，適當降低壓縮氣供氣系統(tǒng)的供氣壓力，將原來的高壓變流量供氣改變?yōu)樽冾l恒壓變流量供氣方式。

五﹑變頻器的選型

根據(jù)上述原則，選擇廣州三晶電氣SAJ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直接送入變頻器自帶的PID調(diào)節(jié)器輸入口，而壓力設定可以使用變頻器的鍵盤設定，使該系統(tǒng)能夠滿足上述工況要求。

SAJ變頻器特點：

·采用32位電機控制專用微處理器，高精度頻率輸出

·新穎的功率累計功能，觀察節(jié)能效果更直觀方便。

·內(nèi)置RS-485接口，可計算機聯(lián)網(wǎng)控制。多信號輸入，內(nèi)置簡易PLC， 自動化控制更方便。

·載波頻率可調(diào)，靜音運行。

·控制方式多樣化，通用性強。

·內(nèi)置PID調(diào)節(jié)功能，閉環(huán)控制簡單低速額定轉(zhuǎn)矩輸出，運行穩(wěn)定。

·鍵盤操作方便，可在運行時在線調(diào)整和設定有關(guān)參數(shù)。

·低頻轉(zhuǎn)矩輸出180% 。低頻運行特性良好。

·輸出頻率最大600HZ，可控制高速電機

·全方位的偵測保護功能（過壓、欠壓、過載）瞬間停電再起 動，

·加速、減速、動轉(zhuǎn)中失速防止等保護功能

·減速停止成自然停止，自動復歸，直流制動

多樣的變頻器運行狀態(tài)參數(shù)顯示，對控制信號和負載運行狀況一目了然。在進行變頻改造時我們將盡量保持原有設備主電路和控制電路的完整性，對其電路不作改動；這有利于在變頻器發(fā)生故障或是檢修時，空壓機可以很方便地改動回到原有的控制方式上去，這保證了空壓機在變頻和工頻狀態(tài)下都可以運行。

接線原理圖：

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