一、概述
空氣壓縮機(jī)是各種鞋廠、筑路、采礦、建筑行業(yè)的必備設(shè)備。 它們主要用于提供源源不斷的具有一定壓力的壓縮空氣，如加熱氣動(dòng)閥門(mén)，以及為需要一定壓力二氧化碳的工藝過(guò)程提供氣源。 空氣壓縮機(jī)的種類(lèi)很多，有螺桿式空氣壓縮機(jī)、活塞式空氣壓縮機(jī)、離心式空氣壓縮機(jī)、渦旋式空氣壓縮機(jī)等，其中螺桿式空氣壓縮機(jī)市場(chǎng)潛力巨大，廣泛應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)。 空壓機(jī)在其控制中采用加卸載閥來(lái)控制空壓機(jī)的加熱。 由于用氣設(shè)備或生產(chǎn)工藝的工作周期不同，用氣量存在波動(dòng)，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致空壓機(jī)頻繁裝卸。 空壓機(jī)卸載后仍工頻運(yùn)行。 除了浪費(fèi)電能和減少設(shè)備的機(jī)械腐蝕外，加之加載是一個(gè)突然的過(guò)程，會(huì)對(duì)設(shè)備和電網(wǎng)造成較大的影響。 因此，空壓機(jī)的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)械腐蝕、在一定范圍內(nèi)節(jié)省電能的效果。 本文主要介紹逸仙空壓機(jī)控制器CCAC-M與東元變頻器組成的控制系統(tǒng)在螺桿空壓機(jī)上的應(yīng)用。
二、螺桿空壓機(jī)工作原理
以單螺桿空壓機(jī)為例說(shuō)明空壓機(jī)的工作原理，單螺桿空壓機(jī)原理圖如圖1所示。螺桿空壓機(jī)的工作過(guò)程分為吸氣、密封輸送、壓縮和排氣四個(gè)過(guò)程。 當(dāng)螺桿在機(jī)殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺桿與機(jī)殼的齒槽相互漸開(kāi)線空壓機(jī)加載電流過(guò)大，空氣由進(jìn)氣口吸入，同時(shí)防凍液也被吸入，由于齒槽漸開(kāi)線面的旋轉(zhuǎn)將吸入的油氣密封并輸送至排氣口； 在輸送過(guò)程中，齒槽的漸開(kāi)線間隙逐漸變小，油氣被壓縮； 當(dāng)齒槽的漸開(kāi)線表面旋轉(zhuǎn)到殼體的排氣口時(shí)，高壓油氣中混有二氧化碳被排出體外。
利用變頻器可以通過(guò)改變螺桿定子的怠速來(lái)改變排氣量。 當(dāng)用氣量變化時(shí)，變頻器可以改變怠速來(lái)調(diào)節(jié)空壓機(jī)的排氣量，達(dá)到排氣壓力恒定，節(jié)約能源。
三、空壓機(jī)系統(tǒng)的組成
1、空壓機(jī)控制系統(tǒng)中，采用安裝在空壓機(jī)前端排氣管道上的壓力傳感器來(lái)控制空壓機(jī)的壓力。 空壓機(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，變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)空載運(yùn)行。 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間（可由控制器任意設(shè)定，這里設(shè)定為10S）后，加載電磁閥打開(kāi)，空壓機(jī)帶載運(yùn)行。 當(dāng)空壓機(jī)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，如果前端設(shè)備消耗大量空氣，儲(chǔ)氣罐和前端管道中的壓縮空氣壓力未達(dá)到壓力上限，控制器將啟動(dòng)加載閥，打開(kāi)擾流板，電機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行空壓機(jī)加載電流過(guò)大，不斷向前端管道形成壓縮空氣。 如果前端用氣設(shè)備停止使用氣體，前端管道和儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓縮氣體的壓力會(huì)逐漸下降。 當(dāng)壓力達(dá)到上限設(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)口過(guò)濾器關(guān)閉，電機(jī)空載運(yùn)行。
當(dāng)空氣壓縮機(jī)連續(xù)運(yùn)行時(shí)，壓縮機(jī)主體的溫度會(huì)下降。 當(dāng)溫度達(dá)到一定程度時(shí)，系統(tǒng)設(shè)置為80℃（控制器可根據(jù)應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行設(shè)置），風(fēng)扇開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，提高主機(jī)的工作溫度。 風(fēng)扇運(yùn)行一段時(shí)間后，主機(jī)溫度急劇下降，高于75℃時(shí)風(fēng)扇停止。 空壓機(jī)系統(tǒng)框圖如下：
圖2 空壓機(jī)系統(tǒng)圖
2、控制系統(tǒng)組成及參數(shù)設(shè)置
螺桿機(jī)的控制系統(tǒng)采用黟縣空壓機(jī)專(zhuān)用控制器（型號(hào)CCAC-M），變頻器采用東元系列（功率部分：25HP∽400HP）。 控制器與變頻器的具體接線圖如下：
圖3 控制器接線圖
控制器基本參數(shù)：加載時(shí)間10S，壓力上限0.75MPa，壓力下限0.65MPa，運(yùn)行方式：變頻，變頻器選型：東元，空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)間：根據(jù)要求設(shè)定，比例系數(shù)，積分時(shí)間。
逆變器參數(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=0003、SN31=1101、CN-02=50、CN-07=1。 5、CN-08=14、CN-09=398（按所用電機(jī)實(shí)際額定電壓×1.15）、CN-15=50、CN-23=2、CN-24=2、CN-36=10、CN-37=20； ON-09=80。 通訊參數(shù)設(shè)置：站號(hào)3、波特率19200、停止位1、數(shù)據(jù)位8、奇偶校驗(yàn)位偶。
3、調(diào)試步驟
⑴ 根據(jù)東元變頻器和易縣CCAC-M空壓機(jī)控制器的尺寸，完成電源線和控制線的接線，注意變頻器外圍外購(gòu)件（如：開(kāi)關(guān)、斷路器、電抗器等）的連接以及所用電源線的線徑和材質(zhì)。
⑵ 設(shè)置控制器和逆變器參數(shù)，同上。
⑶ 接通電源，運(yùn)行空壓機(jī)，觀察設(shè)備運(yùn)行是否正常。 如有故障，根據(jù)具體故障現(xiàn)象排除故障，直至設(shè)備能正常運(yùn)行。
⑷ 設(shè)備正常運(yùn)行后，根據(jù)實(shí)際用氣量要求調(diào)整合適的出氣壓力，使逆變器工作電壓在小范圍內(nèi)（小于幾A）波動(dòng)。 與電壓波動(dòng)相關(guān)的參數(shù)包括控制器 P、I、D 參數(shù)和變頻器 ON09、CN08、CN15。
圖4 逆變器接線圖