TS2600螺桿空壓機單變頻電控驅動(dòng)系統在螺桿空壓機上的應用

一、引言
       螺桿空壓機在冶金、機械制造、礦山、電力、紡織、石化、輕紡等行業(yè)有廣泛的應用，是許多工藝流程中的核心設備，其裝機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，當氣體壓力達到一定值時(shí)，空壓機一般采用卸荷空載運行或者停止空氣壓縮機這兩種方式，其中卸荷空載運行時(shí)的用電量為滿(mǎn)負載的30%~60%，這部分電能被白白的浪費掉，而停止空氣壓縮機運行會(huì )帶來(lái)電動(dòng)機的頻繁啟停，對電網(wǎng)及其他設備的沖擊較大，同時(shí)空氣壓縮機的壽命也會(huì )縮短。
       另調查統計，全國各類(lèi)電動(dòng)機耗電量約占全國發(fā)電量的70%，其中80%為異步電動(dòng)機，而且大多數電動(dòng)機長(cháng)時(shí)間處于輕載運行狀態(tài)，特別是風(fēng)機、泵類(lèi)負載的電機。若在此類(lèi)負載上使用變頻調速裝置，其耗電量將大幅降低。以空壓機為例，其負載特性屬恒轉矩，其節電率N%=Δn↓%，即節電率等于轉速下降的百分數（一般在20%左右，轉速也不能過(guò)低，過(guò)低會(huì )加速機械的磨損）。
       因此，如何設計出節能、穩定和自動(dòng)化程度高的控制方案，是空壓機使用及制造企業(yè)所面臨的首要問(wèn)題。隨著(zhù)電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻驅動(dòng)技術(shù)逐步引入了空壓機領(lǐng)域，通過(guò)大量的應用案例及實(shí)測印證該方案具有運行壓力穩定、對電網(wǎng)沖擊小、運行安全、在一定范圍內節能的優(yōu)點(diǎn)。

二、變頻螺桿空壓機的優(yōu)勢分析
傳統螺桿式空壓機工頻控制的技術(shù)弱點(diǎn)及變頻控制的優(yōu)勢：
（1）加、卸載調節供氣的控制方式嚴重浪費能源
       傳統的控制方式，空壓機在加載時(shí)：從設定壓力到卸載壓力的加壓過(guò)程中，電能白白浪費掉，而經(jīng)過(guò)減壓閥減壓的過(guò)程，也是在浪費能量；空壓機卸載時(shí)：關(guān)閉電磁閥使電機一直在空轉，這種調整方法同樣是極大的能力浪費，卸載時(shí)的功耗約占滿(mǎn)載的20%~40%。
       在變頻控制方式下，變頻驅動(dòng)系統通過(guò)控制電機轉速來(lái)控制氣壓，使輸出壓力始終維持在設定壓力，輸出壓力保持恒定，避免頻繁加卸載導致的電能浪費。
       空壓機屬于恒轉矩負載，單就輸出功率而言，采用變頻調速節能效果遠不如風(fēng)機泵類(lèi)二次方負載顯著(zhù)。但空壓機大多處于長(cháng)時(shí)間連續運行狀態(tài)，由于設計時(shí)都是按最大需求來(lái)選擇排氣量的，在實(shí)際運行中，非滿(mǎn)載運行的時(shí)間的占的比例也非常高，非滿(mǎn)載運行過(guò)程有著(zhù)巨大的節能空間。
（2）啟動(dòng)電流沖擊大
       傳統的空壓機主電機采用Y-△減壓起動(dòng)，起動(dòng)電流約為額定電流3倍，仍然很大，對電網(wǎng)沖擊大，易造成電網(wǎng)不穩以及威脅其它用電設備的運行安全。
       變頻器可使電機起動(dòng)、加載時(shí)的電流平緩上升，沒(méi)有任何沖擊；電機實(shí)現軟啟停，避免沖擊電流造成的危害，有利于延長(cháng)設備的使用壽命；
（3）供氣壓力穩定性差
       在產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節，氣壓的穩定性對產(chǎn)品質(zhì)量的影響是很大的，用戶(hù)對供氣壓力精度都有一定要求，傳統的空壓機為避免氣壓不足，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)監測供氣管路中氣體的壓力，PID調節器比較當前壓力與設定壓力差值比較，保證輸出壓力始終維持在設定壓力，輸出壓力保持恒定，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

三、TS2600螺桿空壓機單變頻電控驅動(dòng)系統介紹

       TS2600系列螺桿空壓機單變頻電控驅動(dòng)系統，是四方電氣在最新的開(kāi)放式驅動(dòng)技術(shù)平臺基礎上，為空壓機行業(yè)定制開(kāi)發(fā)的高性能變頻電控系統，集成了空壓機設備控制與應用中的所有需求及變頻驅動(dòng)功能。系統使用高性能重載型矢量變頻單元，配置變頻空壓機控制適配卡及控制面板，具有安裝調試簡(jiǎn)易、集成度高、系統可靠性高、性?xún)r(jià)比高等優(yōu)勢，代表了空壓機變頻驅動(dòng)領(lǐng)域的領(lǐng)先水平。
四、TS2600螺桿空壓機單變頻電控驅動(dòng)系統方案優(yōu)勢
（1）高整合一體化設計
        集成空開(kāi)、接觸器、繼電器等空壓機行業(yè)所應用的電氣控制元器件，無(wú)須另外布線(xiàn)及增加電氣元件，減少安裝時(shí)材料、人工等成本。
（2）120%重載長(cháng)期穩定運行
       針對空壓機行業(yè)這一特性，TS系列配置重載型變頻控制單元；長(cháng)期過(guò)載能力為額定值的120%，更加符合空壓機實(shí)際的工作狀況。
（3）適合空壓機特性的四級PID設定
       合理的設定三段過(guò)程壓力和持續時(shí)間，避免氣壓超調，兼顧氣壓快速響應調整，從而精準的控制氣壓。
（4）油溫控制系統
      系統包含有油溫控制系統，根據反饋溫度和設置的啟停溫度值，控制油冷風(fēng)機的啟停，保持系統油溫正常，當油溫異常時(shí)，系統會(huì )自動(dòng)停機報警，保護系統安全。
（5）LCD專(zhuān)用操作控制面板、時(shí)鐘顯示、多級密碼保護
       LCD專(zhuān)用操作控制面板可直接設置變頻單元的相關(guān)參數、壓力、溫度控制參數，實(shí)時(shí)監控空壓機運行狀態(tài)，最多可記錄八組故障記錄，方便診斷空壓機各項運行數據。
（6）安裝、調試、維護方便
       TS電控柜省去了常用的變壓器、繼電器等二次回路電氣設備，以及銅排、線(xiàn)纜、端子等輔材，既減少了安裝工時(shí)，提高了生產(chǎn)效率，降低了裝配故障率，也使得調試時(shí)間大大減少；
（7）其他特色功能：
? 壓力、溫度等信號通過(guò)液晶界面一體化設置、檢測；
? 空濾、油濾芯更換周期，保養時(shí)間等獨立設定；
? 系統提供多級密碼保護，可防止非法操作導致系統故障；
? 操作面板監控所有的運行參數，豐富的預警、保護功能；
? 提供一路獨立485通訊接口，作為遠程監控(可參考遠程監控方案部分)及控制使用或作為多臺空壓機組網(wǎng)（TS系列）使用；
? 具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能，可顯示當前時(shí)間并記錄故障發(fā)生時(shí)間，方便維護及查詢(xún)；
? 具有自動(dòng)休眠功能，有利于節能，降低設備磨損。

五、結束語(yǔ)
        變頻螺桿空壓機市場(chǎng)正在不斷擴大，到2015年，我國的空壓機市場(chǎng)容量將超過(guò)300億元，國內的變頻螺桿機正在經(jīng)歷普及的過(guò)程，變螺桿機雖然初始投資大，但是回報率高。隨著(zhù)政府的節能減排力度的加大，客戶(hù)節能意識的提高，可以預見(jiàn)，變頻螺桿空壓機的成長(cháng)性高、未來(lái)市場(chǎng)容量龐大。
       在競爭激勵的空壓機市場(chǎng)中，企業(yè)能否有效的提高生產(chǎn)效率、工藝、節能降耗從而降低生產(chǎn)成本，已經(jīng)成了企業(yè)能否生存發(fā)展的重要因素。TS2600系列螺桿空壓機單變頻電控驅動(dòng)系統自推向市場(chǎng)以來(lái)，一體化整合設計極大的提高廠(chǎng)家的生產(chǎn)效率，高性能重載型矢量變頻驅動(dòng)系統既保證了空壓機系統運行穩定，也最大限度為客戶(hù)節省能源和降低維護成本，獲得了配套廠(chǎng)商和終端用戶(hù)的一致好評。