1 导言
空压机在工业出产中有着广泛地运用;比如在咱们金属包装类职业中，它担负着为厂内出产线一切气动元件(包含各种气动阀门)，提供气源的责任;因而它作业的好坏直接影响出产线能否高效作业。空压机的品种有许多，但其供气操控办法简直都是选用加、卸载操控办法。例如我厂运用的南京三达活塞式空压机、美国寿力ls-10型螺杆紧缩机和atlas copco ga-110型螺杆式空压机都选用了这种操控办法。依据咱们多年的作业经历，该供气操控办法尽管原理简略、操作简洁，但存在能耗高，进气阀易损坏、供气压力不稳定等许多问题。跟着社会的开展和前进，高效低耗的技能已愈来愈遭到人们的重视。在空压机供气范畴能否运用变频调速技能，节约电能一起改进空压机功用、进步供气质量就成为咱们关怀的一个论题。结合出产实践，咱们挑选了一台atlas copco ga-110型固定式螺杆式空压机进行了研讨。
2 空压机加、卸载供气操控办法简介
自己以atlas copco ga-110型固定式螺杆空压机电气操控原理图(如图3所示)为例，对加、卸载供气操控办法进行简略介绍。按下起动按钮sb2，kt1线圈得电，其瞬时闭合延时断开的动合触点闭合，km4和km6线圈得电动作紧缩机电机开端y形起动;此刻进气操控阀yv2得电动作，操控气体从小储气罐中放出进入进气阀活塞腔，封闭进气阀，使紧缩机从轻载开端发动。当kt2抵达设定时刻(一般为5秒后)其延时断开的动断触点断开，延时闭合的动合触点闭合，km6线圈断电开释，km5线圈得电动作，空压机电机从y形主动改接成△形作业。此刻yv2断电封闭，从储气罐放出的操控气体被堵截，进气阀全开，机组满载作业。(注：进气操控阀yv2只在起动进程起作用，而卸载操控阀yv1却在起动结束后起作用)。
若所需气量低于额外排气量，排气压力上升，当超越设定的最小压力值pmin(也称为加载压力)时，压力调理器动作，将操控气输送到进气阀，通过进气阀内的活塞，部分封闭进气阀，削减进气量，使供气与用气趋于平衡。当管线压力持续上升超越压力调理开关(sp2)设定的最大压力值pmax(也称为卸载压力)时，压力调理开关跳开，电磁阀yv1掉电。这样，操控气直接进入进气阀，将进气口彻底封闭;一起，放空阀在操控气的作用下翻开，将别离罐内紧缩空气放掉。当管线压力下降低于pmin时，压力调理开关sp2复位(闭合)，yv1接通电源，这时通往进气阀和放空阀的操控气都被堵截。这样进气阀从头悉数翻开，放空阀封闭，机组全负荷作业。
3 加、卸载供气操控办法存在的问题
3.1 能耗剖析
咱们知道，加、卸载操控办法使得紧缩气体的压力在pmin～pmax之间来回改动。pmin是最低压力值，即能够确保用户正常作业的最低压力。一般情况下，pmax、pmin之间联系能够用下式来表明：
pmax=(1+δ)pmin
δ是一个百分数，其数值大致在10%～25%之间。
而若选用变频调速技能可接连调理供气量的话，则可将管网压力一直维持在能满意供气的作业压力上，即pmin邻近。
由此可知，在加、卸载供气操控办法下的空压机较之变频体系操控下的空压机，所糟蹋的能量主要在2个部分：
(1) 紧缩空气压力超越pmin所耗费的能量
在压力到达pmin后，原操控办法决议其压力会持续上升(直到pmax)。这一进程中必将会向外界开释更多的热量，然后导致能量丢失。另一方面，高于pmin的气体在进入气动元件前，其压力需求通过减压阀减压至挨近pmin。这一进程同样是一个耗能进程。
(2) 卸载时调理办法不合理所耗费的能量
一般情况下，当压力到达pmax时，空压机通过如下办法来降压卸载：封闭进气阀使电机处于空转状况，一起将别离罐中剩余的紧缩空气通过放空阀放空。这种调理办法要形成很大的能量糟蹋。封闭进气阀使电机空转尽管能够使空压机不需求再紧缩气体作功，但空压机在空转中仍是要带动螺杆做回转运动，据咱们测算，空压机卸载时的能耗约占空压机满载作业时的10%～15%(这仍是在卸载时刻所占份额不大的情况下)。换言之，该空压机10%的时刻处于空载状况，在作无用功。很明显在加卸载供气操控办法下，空压机电机存在很大的节能空间。
3.2 其它不足之处
(1)靠机械办法调理进气阀，使供气量无法接连调理，当用气量不断改动时，供气压力不可避免地产生较大起伏的动摇。用气精度达不到工艺要求。再加上频频调理进气阀，会加快进气阀的磨损，添加修理量和修理本钱。
(2)频频选用翻开和封闭放气阀，放气阀的耐用性得不到保证。
4 恒压供气操控计划的规划
针对原有供气操控办法存在的许多问题，通过上述比照剖析，自己以为可运用变频调速技能进行恒压供气操控。选用这一计划时，咱们能够把管网压力作为操控方针，压力变送器yb将储气罐的压力p转变为规范电信号送给pid调理器，与压力设定值p0作比较，并依据差值的巨细按既定的pid操控形式进行运算，产生操控信号送到变频调速器vvvf，通过变频器操控电机的作业频率与转速，然后使实践压力p一直挨近设定压力p0。一起，该计划能够添加工频与变频切换功用，并保存原有的操控和维护体系，别的，选用该计划后，空压机电机从中止到旋转作业可由变频器来发动，完成了软发动，避免了发动冲击电流和发动给空压机带来的机械冲击。
详细的操控体系流程图如图1所示。
变频与工频电源的切换电路如图2所示; 空压机电气操控原理图如图3所示;变频调速操控体系接线图见图4。
5 体系元器件的选配及体系的设备与调试
5.1 %&&&&&%的选型
5.1.1 变频器
atlas copco
ga-110型固定式螺杆紧缩机电动机功率110kw，频率50hz，额外电压380v，额外电流204a，4极，转速1470r/min，咱们选用一台富士牌frn110g1e-4c型重过载变频器。由于atlas copco ga-110型空压机是一种大转动惯量负载，因而选用能接受重过载的变频器(110kw)。
(1)变频器的主要参数
输入：3相，380~440v ac，50/60hz，电压容许变化规模(-15%~+10%)，频率容许变化规模±5%。输入电流201a，选用逼迫风冷。
输出：规范适用电机输出功率110kw，输出额外容量160kva，输出额外电流210a，输出频率规模0.10~400hz，过载才能为额外输出电流的150%，作业60s，最大输出电压对应输入电源。
(2)该变频器的主要特点
a)选用了新一代电力元件igbt作为驱动沟通电动机的中心元件，运用高速微处理器完成正弦波脉宽调制(spwm)技能，具有无传感器矢量操控及电压/频率(v/f)操控。
b)配有rs-485接口，可与计算机联合，构成计算机监控、群控体系。
c)主动转矩补偿。
d)主动调整加减速时刻。
e)制止电机回转。
f)带过载(过热维护)。
g)内置pid智能操控器。
5.1.2压力变送器
压力变送器一个，类型：dg1300-bz-a-2-2，量程：0~1mpa，输出4~20ma的模拟信号。精确度0.5%fs。厂家：广州森纳士压力仪器有限公司。
5.2 体系的设备与调试
5.2.1 设备
操控柜设备在空压机房内，与原操控柜别离，但与紧缩机之间的主配线不要超越30m。操控回路的配线选用屏蔽双绞线，双绞线的节距在15m以下。别的操控柜上装有换气设备，变频器接地端子按规则不与动力接地混用，以上办法增强了体系的稳定性、牢靠性。
5.2.2调试
(1)变频器功用设定
f02外部输入信号：设定为1
f03最大操作频率：设定为50hz(对应最大电压380v)
f04最大频率：设定为50hz(等于电机额外频率)
f10电子热继电器设为1
f11电子热继电器动作值设为105
f12电子热继电器动作时刻设为1min
f15上限频率：设定为50hz
f16下限频率：设定为40hz
f42设定为00(v/f电压频率操控)
e21端子y2设定为1002
e31频率检测设定为40hz
e32频率检测滞后设定为1.0 hz
e43 led显示器设为10
e44 led显示器设为1(中止中)
e61端子12设定为3
e63端子v2设定为5
e98端子fwd设为1020，(pid操控)
h08设定为1：制止回转
h11减速形式设为0
h91 pid反响线检测设为2
j01 pid动作挑选设为1
j02 pid进程指令设为1
j03 p值设为28
j04 i值设为12;其它功用遵循变频器出厂设定值。
(2) pid参数的整定
在用变频器内置pid闭环操控功用时，本来的频率给定通道变成方针信号通道和反响通道;预置的加减速时刻无效;方针值得数值与传感器的量程有关。
关于像空压机、风机和水泵等负载来说，对操控精度并没有那么高的要求，一般。用pi操控就足够了。所以，能够将d设定为0即可。
在对pid进行参数整定的进程中，咱们首要依据经历法，将份额增益设定到最小，而积分时刻常数设定在20~30s;逐步加大p，一直到体系产生振动，然后取其半;逐步减小i，一直到体系产生振动，然后添加50%。一般来说，依照上述经历法来设定参数，问题现已根本解决。通过屡次调整，在份额增益p=28，积分时刻常数ti=12s时，咱们观察到压力的呼应进程较为抱负。压力在给定值改动5min左右(约一个多周期)后，振幅在极小的规模内动摇，对扰动反响到达了预期的作用。
(3)调试中其他事项
从图4能够看出，整套改造设备并不改动空压机原有操控原理，也就是说原空压机体系维护设备仍然有用;而且工频/变频切换选用了电气及机械两层联锁，然后大大的进步了体系的安全、牢靠性。咱们在调试进程中，将下限频率调至40hz，然后用红外线测温仪对空压机电机的温升及管路的油温进行了长时刻、严厉的监测，电机温升约3~6℃之间，属正常温升规模，油温根本无改动(以上数据均为以原有工频作业时相比较)。所以40hz下限频率作业对空压机机组的作业并无多大的影响。
6 结束语
通过一系列的重复调整，终究体系稳定在40.5~42.5hz的频率规模，管线压力根本保持在0.65mpa，供气质量得到进步。改造后空压机的作业安全、牢靠，一起到达了本厂用气的工艺要求。
