空壓機(jī)控制
一．概述
空壓機(jī)是各種工廠、筑路、礦山及建筑行業(yè)的必備設(shè)備，主要用來(lái)提供源源不斷的具有一定壓力的壓縮空氣，例如給氣動(dòng)閥供氣，給需要一定壓力氣體的工藝流程提供氣源?？諌簷C(jī)有很多種類，如螺桿式空壓機(jī)、活塞式空壓機(jī)、離心式空壓機(jī)、渦旋式空壓機(jī)等等，而螺桿式空壓機(jī)的市場(chǎng)潛力極大，并在很多行業(yè)得到廣泛的運(yùn)用?？諌簷C(jī)在其控制中采用加載—卸載閥來(lái)控制空壓機(jī)的供氣，由于用氣設(shè)備的工作周期或是生產(chǎn)工藝的差別，使得用氣量發(fā)生波動(dòng)，有時(shí)會(huì)造成空壓機(jī)頻繁加載、卸載?？諌簷C(jī)卸載后仍然工頻運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅浪費(fèi)電能而且增加設(shè)備的機(jī)械磨損，并且加載是是一個(gè)突然的過(guò)程，會(huì)對(duì)設(shè)備和電網(wǎng)造成較大的沖擊。因此對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行變頻改造具有改善電機(jī)的啟動(dòng)和運(yùn)行、減少設(shè)備的機(jī)械磨損、在一定范圍內(nèi)節(jié)約電能等效果。本文主要講述臺(tái)安空壓機(jī)控制器與東元7200GS變頻器組成的控制系統(tǒng)在螺桿式空壓機(jī)上的應(yīng)用。
二．螺桿式空壓機(jī)工作原理
以單螺桿空壓機(jī)為例說(shuō)明空氣壓縮機(jī)工作原理，如圖1所示為單螺桿空氣壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)原理圖。螺桿式空氣壓縮機(jī)的工作過(guò)程分為吸氣、密封及輸送、壓縮、排氣四個(gè)過(guò)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(guò)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。
采用變頻器可通過(guò)改變螺桿轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的方式來(lái)改變排氣量，當(dāng)用氣量發(fā)生變化時(shí)，變頻器改變轉(zhuǎn)速的方式調(diào)節(jié)空壓機(jī)的排氣量，達(dá)到排氣壓力恒定不變，并節(jié)約能源的目的。
三．空壓機(jī)系統(tǒng)組成
1. 在空氣壓縮機(jī)控制系統(tǒng)中，采用空壓機(jī)后端出氣管道上安裝的壓力傳感器來(lái)控制空氣壓縮機(jī)的壓力?？諌簷C(jī)啟動(dòng)時(shí)，加載電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，加載氣缸不動(dòng)作，變頻器拖動(dòng)電機(jī)空載運(yùn)行，一段時(shí)間（可有控制器任意設(shè)定，在此設(shè)置為10S）后，加載電磁閥打開(kāi)，空壓機(jī)帶載運(yùn)行。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(kāi)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)，壓力傳感器發(fā)出卸載信號(hào)，加載電磁閥停止工作，進(jìn)氣口濾清器關(guān)閉，電機(jī)空載運(yùn)行。
當(dāng)空壓機(jī)連續(xù)運(yùn)行，壓縮機(jī)主體溫度會(huì)升高，當(dāng)溫度達(dá)到一定程度時(shí)，本系統(tǒng)設(shè)定為80℃（可有控制器根據(jù)應(yīng)用環(huán)境自行設(shè)定）風(fēng)機(jī)開(kāi)始運(yùn)行，用于降低主機(jī)工作溫度。風(fēng)機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間，主機(jī)溫度下降，低于75℃風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)。
2.目前空壓機(jī)控制方式常用的有兩種，即工頻、變頻
⑴ 工頻配線方式（Y-△啟動(dòng)）
工頻空壓機(jī)系統(tǒng)圖
A. 控制器配線圖
B.電機(jī)配線圖
工頻頻驅(qū)動(dòng)方式下，壓力傳感器檢測(cè)空壓機(jī)出氣口排氣壓力，根據(jù)設(shè)定的“上限壓力設(shè)置”和“下限壓力設(shè)置”值進(jìn)行進(jìn)氣閥的開(kāi)啟和關(guān)閉操作，使得出口壓力穩(wěn)定在“上限壓力設(shè)置”與“下限壓力設(shè)置”值之間。由于螺桿式壓縮機(jī)嚴(yán)格要求不允許反轉(zhuǎn)，控制器會(huì)檢測(cè)引入空壓機(jī)系統(tǒng)的交流電源的相序，若有相序異常，將發(fā)出報(bào)警，使系統(tǒng)不能進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。
控制器常用參數(shù)設(shè)置
停機(jī)壓力值、壓力上限、壓力下限、加載延時(shí)時(shí)間、散熱風(fēng)機(jī)啟動(dòng)溫度、散熱風(fēng)機(jī)停止溫度
注：變頻器所用導(dǎo)線、接觸器、電抗器應(yīng)根據(jù)說(shuō)明書(shū)所給定的規(guī)格選擇
⑵ 變頻配線方式
變頻空壓機(jī)系統(tǒng)控制圖
C. 控制器配線圖
B.變頻器配線圖
空壓機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)
⑴ 采用變頻方式可以使在用氣量不大的情況下,變頻器輸出頻率低于50Hz，從而達(dá)到節(jié)能目的。
⑵ 在變頻方式下，控制器與變頻器搭配，通過(guò)PID調(diào)節(jié)，可以保證出口壓力恒定。
參數(shù)設(shè)置
⑴ 控制器參數(shù)
停機(jī)壓力值、壓力上限、壓力下限、加載延時(shí)時(shí)間、PID參數(shù)、散熱風(fēng)機(jī)啟動(dòng)溫度、散熱風(fēng)機(jī)停止溫度
注：以上參數(shù)需根據(jù)用戶的具體應(yīng)用情況設(shè)定適當(dāng)值
⑵ 變頻器參數(shù)
BN-01=20、BN-02=20、BN-05=101、BN-06=-6；SN-02=0F、SN-04=0100、SN-05=0010、SN-08=1111、SN-11=0100；SN30=0001、SN31=1000、CN-02=50、CN-07=1.5、CN-08=14、CN-09=398、CN-15=50、CN-23=2、CN-24=2、CN-36=10、CN-37=20；ON-09=80。
注：CN-09需根據(jù)實(shí)際使用電機(jī)的額定電流×1.15
注意事項(xiàng)：
A. 變頻器所用導(dǎo)線、接觸器、電抗器應(yīng)根據(jù)說(shuō)明書(shū)所給定的規(guī)格選擇；
B. 因空壓機(jī)嚴(yán)禁反轉(zhuǎn)，因此調(diào)試時(shí)需用點(diǎn)動(dòng)功能來(lái)確定轉(zhuǎn)向是否正確。
3.調(diào)試步驟
⑴ 根據(jù)東元7200GS變頻器及臺(tái)安CCAC-M型空壓機(jī)控制器的規(guī)格，完成電源線及控制線的配線，注意變頻器外圍選購(gòu)件（如：空開(kāi)、斷路器、電抗器等）的連接及所用動(dòng)力線的線徑、材質(zhì)。
⑵ 設(shè)置控制器、變頻器參數(shù)，如上。
⑶ 上電運(yùn)行空壓機(jī)，觀察設(shè)備是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常，若有故障，則根據(jù)具體故障現(xiàn)象排除故障，直至設(shè)備可以正常運(yùn)行。
⑷ 設(shè)備運(yùn)行正常后根據(jù)實(shí)際的用氣要求，調(diào)節(jié)合適的出氣口壓力，并使變頻器運(yùn)行電流波動(dòng)在很小的范圍內(nèi)（10A以下），與電流波動(dòng)相關(guān)的參數(shù)有，控制器P、I參數(shù)及變頻器ON09、CN08、CN15，可視實(shí)際情況調(diào)節(jié)。