當前變頻器在空氣壓縮機恒壓控制中的應用研討

張紅茹

青島政益達實業(yè)有限公司 山東青島 266031

摘要：我國的科技水平不斷向自動化、低耗化發(fā)展，其中變頻技術(shù)越來越先進，在日常生活和工作的許多領(lǐng)域中越來越多的應用變頻器被應用，其中變頻器經(jīng)常用于對空氣壓縮機恒壓的控制，這是是非常重要的一項功能。本文從變頻器的工作原理和特點出發(fā)，研究了變頻器的主要功能，分析變頻器在空氣壓縮機恒壓控制方法，闡述了該方法與傳統(tǒng)方法的區(qū)別。隨著變頻器技術(shù)不斷的提升，越來越多的有變頻器控制恒壓的空氣壓縮機被應用于現(xiàn)實生活和生產(chǎn)中。

關(guān)鍵詞：變頻器；空氣壓縮機；恒壓控制；控制器

1.前言

變頻器是是由整流器、平波電路、逆變器三部分組成的，整流器就是進行交流電和直流電的轉(zhuǎn)換，也就是將固定頻率的交流功率通過整流器整流，變成直流功率；平波電路就是應用電感和電容的濾波功能，實現(xiàn)控制降低波動；逆變器的功能和整流器的功能相反，它是將直流功率轉(zhuǎn)換成交流功率。

空氣壓縮機在工業(yè)生產(chǎn)中越來越多的應用，傳統(tǒng)的空氣壓縮機理是利用氣壓的變化控制進氣閥門的開關(guān)，通過開關(guān)的閉合控制空氣的體積變化。這種方式的好處就是工藝簡單，但是空氣壓縮機的負載不停的變化，氣壓值也不穩(wěn)定，這對于設備的損害程度較大，同時也不利于生產(chǎn)活動。

通過采用變頻器空氣壓縮機進行空氣壓力控制，可以很容易地改變空氣壓縮機電機的轉(zhuǎn)動速度，實現(xiàn)對空氣壓縮機的空氣供應量的連續(xù)調(diào)整，使得被壓縮的空氣壓力非常的穩(wěn)定，最終提高空氣壓縮機壓縮氣體的質(zhì)量。同時，用變頻器來控制空氣壓縮機可以調(diào)節(jié)電機輕載時的轉(zhuǎn)速，提高工作效率，降低能耗，達到節(jié)能減排的效果。

2.變頻器空氣壓縮機控制系統(tǒng)方案設計

空氣壓縮機變頻恒壓控制系統(tǒng)如圖2.1所示?？諝鈮嚎s機的工作對象是儲氣罐中的氣體壓力。首先，壓力傳感器需要收集作為主要控制對象的氣體罐的壓力值。變頻器控制單元具有內(nèi)置的PID控制器，該控制器十分適合用于控制變頻器，它可以實現(xiàn)控制系統(tǒng)的壓力、流量、液位等工藝參數(shù)。啟動PID控制，開始向變頻器發(fā)出控制指令，變頻器根據(jù)設定的壓力和管道的實際壓力反饋信號的實時調(diào)整空氣壓縮機電機轉(zhuǎn)速，以調(diào)整排氣量，需要多少多少，并確保壓力穩(wěn)定。此外，還會同時進行一個過程反饋。PID控制將調(diào)整驅(qū)動單元的速度，使實際測量值與給定值相等。

PID控制器產(chǎn)生的控制信號發(fā)送給變頻器，從而控制變頻器，根據(jù)PID控制器發(fā)出的控制信號來改變變頻器的轉(zhuǎn)速和頻率，讓空氣壓縮機的實際壓力更接近標準的參考壓力值。同時，該方案通過添加工頻與變頻切換功能，實現(xiàn)頻率切換功能，這樣可以提高頻率，因為P該系統(tǒng)控制單元并沒有改變原來的保護系統(tǒng)，所以原有的控制和保護系統(tǒng)是可以保留下來的。此外，該方案的使用，空氣壓縮機電機從靜止到旋轉(zhuǎn)，可以由逆變器啟動，也就是可以實現(xiàn)軟啟動，這就以避免了沖擊電流的啟動和空氣壓縮機的啟動機械沖擊的帶來的影響。

圖2.1變頻器空氣壓縮機恒壓控制系統(tǒng)

3.該系統(tǒng)的優(yōu)點

該系統(tǒng)采用變頻器和PID控制空氣壓縮機，使得系統(tǒng)提供一個穩(wěn)定的壓力。本系統(tǒng)的主要優(yōu)點有：首先采用變頻器控制，可以根據(jù)電機不同的負載情況調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速，變頻器可以實現(xiàn)電機的無級調(diào)速以及電機軟啟動、軟停止，這樣就大大降低了功耗，提高了該系統(tǒng)的控制精度，大大提高了電動機輕載時的效率，使得該系統(tǒng)的動態(tài)性能變好，降低了電氣和機械的影響，從而提高了操作性能。其次，變頻器可以實現(xiàn)工頻、變頻的自動切換功能，不需要外加切換控制電路，降低系統(tǒng)的復雜程度。

該系統(tǒng)通過簡單的電路可以實現(xiàn)許多實用的功能，不但可以實現(xiàn)頻率控制，還可以實現(xiàn)頻率跳變，系統(tǒng)實現(xiàn)了軟起和軟停以及瞬時停電再啟動，參數(shù)設置和修改比較方便簡單。

4.該系統(tǒng)元器件安裝和調(diào)試

4.1安裝

控制裝置安裝在空壓機房內(nèi)，與原控制柜分離，但與壓縮機之間的主配線不要超過30m?？刂苹芈返呐渚€采用屏蔽雙絞線，雙絞線的節(jié)距在15m以下。另外控制柜上裝有換氣裝置，變頻器接地端子按規(guī)定不與動力接地混用，以上措施增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。

變頻器安裝時要注意接地，并要注意變頻器的運行環(huán)境。在對系統(tǒng)布線的時候要注意布線的長度，因為變頻器與電機間的接線不能太長，如果太長會使得電機轉(zhuǎn)矩下降。容易受干擾的線路因該采取保護措施，以免后期使用發(fā)生不必要的損失。

4.2調(diào)試

本系統(tǒng)并不改變空氣壓縮機本來的控制原理，正常的空氣壓縮機系統(tǒng)原有的保護裝置依然有效。并且工頻/變頻切換采用了機械以及電氣雙重聯(lián)鎖，從而大大的提高了系統(tǒng)的安全、可靠性。

該系統(tǒng)不改變空氣壓縮機原有的控制原理，所以即使增加了該控制系統(tǒng)，空氣壓縮機系統(tǒng)的原始保護裝置仍然是有效的。電源頻率/頻率轉(zhuǎn)換開關(guān)也和普通的空氣壓縮機不同，它是采用機雙重聯(lián)鎖，可以實現(xiàn)電氣變頻也可以實現(xiàn)機械切換。這種方法大大提升了工作的安全性和可靠性。

我們都知道對于不允許輸出信號反復變化的應用系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式應該選擇PI調(diào)節(jié)方式，這是調(diào)節(jié)原則，該系統(tǒng)采用了變頻器作為控制系統(tǒng)的一部分，所以必須采用PI調(diào)節(jié)方式，這種方式可以減少對變頻器的損傷和沖擊。調(diào)試時要注意對PID進行參數(shù)整定，要根據(jù)具體的情況設置比例的和積分時間常數(shù)

5.結(jié)論

本文首先分析了變頻器的工作原理，闡述變頻器如何能控制空氣壓縮機的恒壓狀態(tài)。通過介紹一種典型的控制系統(tǒng)，介紹該系統(tǒng)的組成以及空氣壓縮機加載和卸載供氣方式，對由變頻器以及PID智能控制器等組成的恒壓供氣控制系統(tǒng)進行分析。隨著變頻器技術(shù)的不斷提升，它的功能將會越來越完善，所以變頻器不僅僅可以應用于空氣壓縮機恒壓控制中，它還可以應用于更多的領(lǐng)域。

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