引言

　　螺桿空壓機(jī)在冶金、機(jī)械制造、礦山、電力、紡織、石化、輕紡等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用，是許多工藝流程中的核心設(shè)備，其裝機(jī)容量一般取決于生產(chǎn)所需的最大氣量并另外增加10%~20%的余量。由于生產(chǎn)中用氣量的不均衡，當(dāng)氣體壓力達(dá)到一定值時(shí)，空壓機(jī)一般采用卸荷空載運(yùn)行或者停止空氣壓縮機(jī)這兩種方式，其中卸荷空載運(yùn)行時(shí)的用電量為滿負(fù)載的30%~60%，這部分電能被白白的浪費(fèi)掉，而停止空氣壓縮機(jī)運(yùn)行會(huì)帶來電動(dòng)機(jī)的頻繁啟停，對(duì)電網(wǎng)及其他設(shè)備的沖擊較大，同時(shí)空氣壓縮機(jī)的壽命也會(huì)縮短。

　　另調(diào)查統(tǒng)計(jì)，全國各類電動(dòng)機(jī)耗電量約占全國發(fā)電量的70%，其中80%為異步電動(dòng)機(jī)，而且大多數(shù)電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處于輕載運(yùn)行狀態(tài)，特別是風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的電機(jī)。若在此類負(fù)載上使用變頻調(diào)速裝置，其耗電量將大幅降低。以空壓機(jī)為例，其負(fù)載特性屬恒轉(zhuǎn)矩，其節(jié)電率N%=Δn↓%，即節(jié)電率等于轉(zhuǎn)速下降的百分?jǐn)?shù)(一般在20%左右，轉(zhuǎn)速也不能過低，過低會(huì)加速機(jī)械的磨損)。

　　因此，如何設(shè)計(jì)出節(jié)能、穩(wěn)定和自動(dòng)化程度高的控制方案，是空壓機(jī)使用及制造企業(yè)所面臨的首要問題。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)逐步引入了空壓機(jī)領(lǐng)域，通過大量的應(yīng)用案例及實(shí)測(cè)印證該方案具有運(yùn)行壓力穩(wěn)定、對(duì)電網(wǎng)沖擊小、運(yùn)行安全、在一定范圍內(nèi)節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。

　　二、變頻螺桿空壓機(jī)的優(yōu)勢(shì)分析

　　傳統(tǒng)螺桿式空壓機(jī)工頻控制的技術(shù)弱點(diǎn)及變頻控制的優(yōu)勢(shì)：

　　(1)加、卸載調(diào)節(jié)供氣的控制方式嚴(yán)重浪費(fèi)能源

　　傳統(tǒng)的控制方式，空壓機(jī)在加載時(shí)：從設(shè)定壓力到卸載壓力的加壓過程中，電能白白浪費(fèi)掉，而經(jīng)過減壓閥減壓的過程，也是在浪費(fèi)能量;空壓機(jī)卸載時(shí)：關(guān)閉電磁閥使電機(jī)一直在空轉(zhuǎn)，這種調(diào)整方法同樣是極大的能力浪費(fèi)，卸載時(shí)的功耗約占滿載的20%~40%。

　　在變頻控制方式下，變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過控制電機(jī)轉(zhuǎn)速來控制氣壓，使輸出壓力始終維持在設(shè)定壓力，輸出壓力保持恒定，避免頻繁加卸載導(dǎo)致的電能浪費(fèi)。

　　空壓機(jī)屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，單就輸出功率而言，采用變頻調(diào)速節(jié)能效果遠(yuǎn)不如風(fēng)機(jī)泵類二次方負(fù)載顯著。但空壓機(jī)大多處于長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，由于設(shè)計(jì)時(shí)都是按最大需求來選擇排氣量的，在實(shí)際運(yùn)行中，非滿載運(yùn)行的時(shí)間的占的比例也非常高，非滿載運(yùn)行過程有著巨大的節(jié)能空間。

　　(2)啟動(dòng)電流沖擊大

　　傳統(tǒng)的空壓機(jī)主電機(jī)采用Y-△減壓起動(dòng)，起動(dòng)電流約為額定電流3倍，仍然很大，對(duì)電網(wǎng)沖擊大，易造成電網(wǎng)不穩(wěn)以及威脅其它用電設(shè)備的運(yùn)行安全。

　　變頻器可使電機(jī)起動(dòng)、加載時(shí)的電流平緩上升，沒有任何沖擊;電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟停，避免沖擊電流造成的危害，有利于延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命;

　　(3)供氣壓力穩(wěn)定性差

　　在產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)，氣壓的穩(wěn)定性對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響是很大的，用戶對(duì)供氣壓力精度都有一定要求，傳統(tǒng)的空壓機(jī)為避免氣壓不足，供氣壓力較要求值要偏高一些，但這樣會(huì)使成本高、能耗大，同時(shí)頻繁的加卸載也很難保證氣壓溫度;

　　變頻器可以閉環(huán)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)供氣管路中氣體的壓力，PID調(diào)節(jié)器比較當(dāng)前壓力與設(shè)定壓力差值比較，保證輸出壓力始終維持在設(shè)定壓力，輸出壓力保持恒定，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

　　三、TS2600螺桿空壓機(jī)單變頻電控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)介紹

　　圖1 TS2600螺桿空壓機(jī)單變頻電控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

　　TS2600系列螺桿空壓機(jī)單變頻電控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，是四方電氣在最新的開放式驅(qū)動(dòng)技術(shù)平臺(tái)基礎(chǔ)上，為空壓機(jī)行業(yè)定制開發(fā)的高性能變頻電控系統(tǒng)，集成了空壓機(jī)設(shè)備控制與應(yīng)用中的所有需求及變頻驅(qū)動(dòng)功能。系統(tǒng)使用高性能重載型矢量變頻單元，配置變頻空壓機(jī)控制適配卡及控制面板，具有安裝調(diào)試簡(jiǎn)易、集成度高、系統(tǒng)可靠性高、性價(jià)比高等優(yōu)勢(shì)，代表了空壓機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的領(lǐng)先水平。