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、排氣四個過程。當(dāng)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(jìn)氣口吸入，同時也吸入機(jī)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(dāng)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(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)的運行。空壓機(jī)啟動時，加載閥處于不工作態(tài)，加載氣缸不動作，空壓機(jī)頭進(jìn)氣口關(guān)閉，電機(jī)空載啟動。當(dāng)空氣壓縮機(jī)啟動運行后， 如果后端設(shè)備用氣量較大， 儲氣罐和后端管路中壓縮氣壓力未達(dá)到壓力上限值，則控制器動作加載閥，打開進(jìn)氣口，電機(jī)負(fù)載運行，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，壓力控制器發(fā)出卸載信號，加載閥停止工作，進(jìn)氣口關(guān)閉，電機(jī)空載運行。

　　三﹑螺桿式空氣壓縮機(jī)變頻改造

　　空壓機(jī)工頻運行和變頻運行的比較：

　　空壓機(jī)電機(jī)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(jī)在啟動時會有較大的啟動電流，加載和卸載時對設(shè)備機(jī)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(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來實現(xiàn)降速調(diào)節(jié)輸出功率的匹配，電機(jī)不允許頻繁啟動，導(dǎo)致在用氣量少的時候電機(jī)仍然要空載運行，電能浪費巨大。

　　對空壓機(jī)進(jìn)行變頻改造，能夠使電機(jī)實現(xiàn)軟起軟停，減小啟動沖擊，延長設(shè)備使用年限；同時由于電機(jī)運行頻率可變，實現(xiàn)了空壓機(jī)根據(jù)用氣量的大小自動調(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機(jī)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(shè)計原則

　　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(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)保障電動機(jī)具有恒轉(zhuǎn)矩運行特性一。

　　·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，變頻器處在低頻運行時，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：

　　·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(jī)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(qiáng)。

　　·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(shè)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(jī)

　　·全方位的偵測保護(hù)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(hù)功能

　　·減速停止成自然停止，自動復(fù)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(fù)載運行狀況一目了然。在進(jìn)行變頻改造時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(jī)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(jī)在變頻和工頻狀態(tài)下都可以運行。

　　接線原理圖：