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VD500系列变频器在空压机变频改造中的应用V1.0

日期: 2015-02-28
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 一、引言

空气压缩机是用来使气体增加压力,以利于输送并提高气体的压力能,从而满足生产工艺或动力设备需要的一种专用机械,在陶瓷、玻璃、玩具、制衣、机械制造、塑料等多个行业中普遍应用。传统的活塞式压缩机靠压力继电器进行启停控制,压缩电机一般采用直接启动或传统的降压启动方式,启动存在较大的电气和机械冲击,且压缩机存在供气压力波动大、压缩电机启停频繁易损坏、噪声大、机件磨损快、维护量大、维护成本高等实际应用缺陷。

二、空压机工作原理

1)   螺杆式空压机工作原理

螺杆式空压机是由一对相互平行啮合的阴阳转子(或称螺杆)在气缸内转动,使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化,空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧,实现螺杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程。空压机的进气口和出气口分别位于壳体的两端,阴转子的槽和阳转子的齿被主电机驱动而旋转。

2)   活塞式空压机工作原理

活塞式空压机是由电动机带动皮带轮通过联轴器直接驱动曲轴,带动连杆与活塞杆,使活塞在压缩机气缸内作往复运动,完成吸入、压缩、排出等过程,将无压或低压气体升压,并输出到储压罐内。其中,活塞组件,活塞与汽缸内壁及汽缸盖构成容积可变的工作腔,在曲柄连杆带动下,在汽缸内作往复运动以实现汽缸内气体的压缩。

三、变频控制方案

1)   控制原理

变频调速系统将管网压力作为控制对象,装在储气管出气口的压力变送器将储气罐的压力转变为电信号送给变频器内部的  PID 调节器,与压力给定值进行比较,并根据差值的大小按既定的PID控制模式进行运算,产生控制信号去控制变频器的输出电压和逆变频率,调整电动机的转速,从而使实际压力始终维持在给定压力。另外,采用该方案后,空气压缩机电动机从静止到稳定转速可由变频器实现软启动,避免了启动时的大电流和启动给空气压缩机带来的机械冲击。正常情况下,空气压缩机在变频器调速控制方式下工作。变频器一旦出现故障,生产工艺不允许空气压缩机停机,因此,系统设置了工频与变频切换功能,这样当变频器出现故障时,可由工频电源通过接触器直接供电,使空气压缩机照常工作。

2)   空气压缩机采用变频调速技术进行恒压供气控制时,系统原理框图如下图

 

 

3)   整个控制过程如下:

用气需求↑ —— 管路气压↓—— 压力设定值与返馈值的差值↑ —— PID 输出↑ —— 变频器输出频率↑ —— 空压机电机转速↑ —— 供气流量↑—— 管路气压趋于定

四、控制特点

1)   可以实现平滑软启动,避免了电气和机械冲击,延长了压缩电机和机件的使用寿命;

2)   实现了节能运行,在优良自动控制的同时实现了节能;

3)   降低了空压机的噪声;

4)   具有综合的短路、过流、过压、过载、欠压等保护功能;

5)   空压机电机的电路上安装了市电节电接触器,这样可以有市电运行节电运行两种工作模式选择。

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