深圳市英威騰電氣股份有限公司

摘  要：螺杆式空壓機是目前空壓機市場上的主要機種，市場占有率很高

，具有結構簡單、可靠性高、壽命長、維修方便等特點。在空壓機係統中引入變頻器的控製，實現恒壓供氣，可以有效地提高空壓機的供氣質量
、減少電能消耗及延長部件和整機的使用壽命。交流同步電機效率比異步電機高，可以更進一步的降低能耗。

關鍵詞：變頻器  GD300  螺杆式空壓機 恒壓供氣  同步電機

 

螺杆式空壓機取代易損件多、可靠性差的活塞式空壓機
，已經成為必然趨勢。目前西方發達國家螺杆空壓機市場占有率為80%
，並持續保持上升勢。

空壓機係統傳統的控製方式一般由電機運行控製和加卸載供氣控製方式組成。電機運行控製依靠接觸器和斷開和吸合來實現。加、卸載供氣控製方式為進氣閥開關控製方式，即壓力達到上限時關閥，壓縮機空載運行
；壓(ya)力(li)抵(di)達(da)下(xia)限(xian)時(shi)開(kai)閥(fa)，壓(ya)縮(suo)機(ji)加(jia)載(zai)運(yun)行(xing)。空(kong)氣(qi)壓(ya)縮(suo)機(ji)的(de)排(pai)氣(qi)量(liang)和(he)壓(ya)力(li)
，在(zai)運(yun)轉(zhuan)中(zhong)是(shi)不(bu)斷(duan)變(bian)化(hua)的(de)，常(chang)因(yin)工(gong)況(kuang)變(bian)化(hua)導(dao)致(zhi)用(yong)氣(qi)量(liang)變(bian)化(hua)
，所(suo)以(yi)空(kong)氣(qi)壓(ya)縮(suo)機(ji)工(gong)作(zuo)時(shi)總(zong)是(shi)在(zai)重(zhong)複(fu)滿(man)載(zai)－卸荷工作方式。滿載時的工作電流接近電動機的額定電流

，卸荷時的空轉電流約為30-50％電動機額定電流。

這樣的工作方式必然產生出諸多弊端，如：

1，起動電流很大，對電網的穩定及其它用電設備的產生巨大的衝擊；

2，電(dian)動(dong)機(ji)及(ji)壓(ya)縮(suo)機(ji)經(jing)常(chang)的(de)啟(qi)停(ting)，對(dui)於(yu)機(ji)械(xie)部(bu)件(jian)和(he)氣(qi)路(lu)及(ji)元(yuan)器(qi)件(jian)衝(chong)擊(ji)很(hen)大(da)，增(zeng)加(jia)空(kong)壓(ya)機(ji)和(he)供(gong)氣(qi)係(xi)統(tong)的(de)維(wei)護(hu)工(gong)作(zuo)和(he)成(cheng)本(ben)
，同(tong)時(shi)影(ying)響(xiang)係(xi)統(tong)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)；

3，經常卸載和加載的方法來調節.這樣使整個氣網壓力經常變化,不能保持恒定的供氣壓力
，在一定程度上間接的影響了產品生產質量；

4，卸(xie)載(zai)時(shi)電(dian)機(ji)在(zai)工(gong)頻(pin)下(xia)空(kong)載(zai)運(yun)行(xing)，加(jia)載(zai)時(shi)因(yin)為(wei)壓(ya)力(li)上(shang)限(xian)值(zhi)的(de)原(yuan)因(yin)
，電(dian)機(ji)要(yao)在(zai)超(chao)出(chu)係(xi)統(tong)壓(ya)力(li)的(de)水(shui)平(ping)的(de)負(fu)載(zai)水(shui)平(ping)上(shang)運(yun)行(xing)，因(yin)此(ci)這(zhe)兩(liang)個(ge)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)都(dou)會(hui)對(dui)產(chan)生(sheng)能(neng)源(yuan)的(de)浪(lang)費(fei)，而(er)當(dang)供(gong)氣(qi)需(xu)求(qiu)變(bian)化(hua)較(jiao)大(da)時(shi)

，產(chan)生(sheng)的(de)浪(lang)費(fei)尤(you)為(wei)明(ming)顯(xian)。據(ju)有(you)關(guan)資(zi)料(liao)統(tong)計(ji)顯(xian)示(shi)
，空(kong)壓(ya)機(ji)負(fu)載(zai)率(lv)平(ping)均(jun)僅(jin)為(wei)60%。

 

二、  變頻調速和恒壓供氣

針對傳統供氣控製方式存在的諸多問題，原來越多的空壓機廠商開始應用變頻調速技術進行恒壓供氣控製。

采用恒壓供氣方案時，一般以管網壓力作為控製對象，壓力變送器將儲氣罐的壓力P轉變為電信號送給空壓機控製器，控製器將采集來的壓力與壓力設定值作比較，並根據差值的大小按既定的PIDkongzhimoshijinxingyunsuan，chanshengkongzhixinhaosongzhibianpinqi
，tongguobianpinqikongzhidianjidegongzuopinlvyuzhuansu，congershishijiyalishizhongjiejinshedingyali。zheyangdegongzuomoshikeyixianzhuditigaoyasuokongqizhilianghediannengdeliyonglv。tongshi，caiyonggaifanganhou，kongyajidianjicongjingzhidaoxuanzhuangongzuokeyoubianpinqilaiqidong，shixianleruanqidong，bimianledianjidepinfanqitinggeikongyajidailaidejixiechongji，tongshijianxiaochongjidianliuduidianwangdeyingxiang。

廣guang州zhou某mou空kong壓ya機ji廠chang商shang一yi直zhi以yi來lai致zhi力li於yu提ti供gong高gao可ke靠kao性xing低di能neng耗hao的de空kong壓ya機ji產chan品pin
，長chang期qi以yi來lai，其qi恒heng壓ya供gong氣qi產chan品pin均jun使shi用yong交jiao流liu異yi步bu電dian機ji，隨sui著zhe對dui節jie能neng更geng加jia重zhong視shi
，嚐chang試shi采cai用yong效xiao率lv更geng加jia高gao的de永yong磁ci同tong步bu電dian機ji為wei壓ya縮suo機ji提ti供gong動dong力li。永yong磁ci同tong步bu電dian機ji的de滿man載zai效xiao率lv可ke以yi達da到dao94%，而普通異步電機效率一般為88%。

和異步電機相比
，同步電機的變頻驅動一直是一個充滿挑戰的課題，英威騰電氣股份有限公司推出的Goodrive300(以下簡稱為GD300)係列變頻器能具備驅動多種電機的能力，包括異步電機、永磁同步電機。支持V/F控製、無PG開環矢量控製控製模式
；具備自動電壓調整、轉速追蹤啟動、自動限流故障保護（包括缺相、過/欠壓、過流
、過載等保護功能）等功能
；提供標準的RS485接口支持MODBUS-RTU的通信協議。GD300變頻器能很好的支持客戶采用同步機實現恒壓供氣的方案。

 

客戶采用定製的空壓機係統控製器作為對整個空壓機係統的控製中樞，GD300變頻器采用端子控製、模擬量給定頻率的控製方式；對同步電機采用無PG矢量控製模式；故障信號通過繼電器輸出送至係統控製器；係統控製器采用RS485總線通過MODBUS-RTU方式讀取變頻器的狀態值（輸出頻率、輸出電壓、輸出電流、輸出功率及故障代碼等）。

客戶選用的型號具體為GD300-022G-4，其技術參數如下表：

針對客戶的控製係統的要求，對GD300變頻器部分參數進行設定，下表中列出部分關鍵參數：

變頻器主回路及控製回路接線圖如下圖：

 

調試步驟：

1，電機自學習，按照電機銘牌輸入電機參數；電機和壓縮機安裝在一起，無法脫開負載
，因此選擇靜止自學習；自學習結束後，檢查學習出來的參數，和銘牌比較偏差不大。

2，鍵盤控製運行
，通過鍵盤設定頻率
，啟動電機
，能正常啟動，工作狀態正常，停止電機，狀態正常。

3，修改端子控製方式，接入係統
，按控製係統指令自動運行，運轉正常。

 

經過客戶測試
，本設備予以肯定，對GD300驅動同步電機的能力表示滿意。

客戶繪製的測試效果如下圖所示：

 

目(mu)前(qian)空(kong)壓(ya)機(ji)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)以(yi)恒(heng)壓(ya)供(gong)氣(qi)方(fang)式(shi)為(wei)主(zhu)要(yao)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)，在(zai)進(jin)一(yi)步(bu)追(zhui)求(qiu)節(jie)能(neng)效(xiao)果(guo)的(de)要(yao)求(qiu)下(xia)

，同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)在(zai)空(kong)壓(ya)機(ji)係(xi)統(tong)上(shang)的(de)應(ying)用(yong)會(hui)逐(zhu)漸(jian)的(de)發(fa)展(zhan)起(qi)來(lai)，英(ying)威(wei)騰(teng)GD300變頻器強大完善的拖動能力為同步電機在空壓機上的廣泛應用提供了強大的技術基礎。

 

參考文獻：

1，《英威騰產品說明書 Goodrive300變頻器》，V1.1。

 

英威騰，成立於2002年，致力於成為全球領先、受人尊敬的電氣傳動、工業控製、新能源領域產品與服務供應商，2010年在深交所A股上市。英威騰是國家火炬計劃重點高新技術企業
，總部員工1100多人，國內、外辦事處30餘個，控股子公司9家
，業務涉及電氣傳動
、工業自動化、新能源、軌道交通牽引
、礦用防爆、能源管理、樓宇智能等領域。在基礎業務變頻器領域，英威騰占據國內領先地位，擁有覆蓋高、中
、低壓通用及各行業專用豐富的產品係列，產品在市政、塑膠、油田、化工、冶金
、紡織
、機床
、礦山等行業廣泛應用，產品銷售遍布全球60多個國家和地區。

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