空氣壓縮機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(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)域其它無可比擬的,。
一﹑螺桿式空壓機(jī)的工作原理
螺桿式空氣壓縮機(jī)的工作過程分為吸氣,、密封及輸送、壓縮,、排氣四個(gè)過程,。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,。
二﹑壓縮氣供氣系統(tǒng)組成及空壓機(jī)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(jī)、冷干機(jī),、過濾器,、儲(chǔ)氣罐、管路,、閥門和用氣設(shè)備組成,。
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。
三﹑螺桿式空氣壓縮機(jī)變頻改造
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。
四﹑變頻改造方案設(shè)計(jì)原則
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(jī)變頻改造后系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：
·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±0.02Mpa。
·系統(tǒng)應(yīng)具有變頻和工頻兩套控制回路,。
·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。
·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,。
·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)的噪音不超過允許的范圍,。
·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(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。
SAJ變頻器特點(diǎn)：
·采用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),。
·低頻轉(zhuǎn)矩輸出180% .低頻運(yùn)行特性良好.
·輸出頻率最大600HZ,可控制高速電機(jī)
·全方位的偵測(cè)保護(hù)功能(過壓,、欠壓,、過載）瞬間停電再起 動(dòng)，
·加速,、減速,、動(dòng)轉(zhuǎn)中失速防止等保護(hù)功能
·減速停止成自然停止，自動(dòng)復(fù)歸,，直流制動(dòng)
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,。
接線原理圖：
