一、引言
傳統(tǒng)的空壓機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般由變頻器、空壓機(jī)專用控制器、操作面板、變壓器、控制開關(guān)和接觸器等構(gòu)成，在安裝及維護(hù)時(shí)存在著以下弊端：控制回路接線復(fù)雜，安裝費(fèi)時(shí)費(fèi)力，出現(xiàn)故障也不方便查找原因，而且控制柜的整體美觀性不足。
針對(duì)螺桿空壓機(jī)專門開發(fā)的空壓機(jī)變頻控制系統(tǒng)集成普通空壓機(jī)PLC控制邏輯，而且還能控制風(fēng)機(jī)變頻的啟停和調(diào)速，以確保機(jī)頭(油溫)溫度在設(shè)定范圍內(nèi)。同時(shí)優(yōu)化的電源模塊提供AC220V/AC110V和DC24V電源，滿足空壓機(jī)系統(tǒng)所需一切電源要求。本文將具體介紹空壓機(jī)專用變頻器空壓機(jī)成套電控系統(tǒng)在廣州某永磁同步空壓機(jī)上的應(yīng)用。
二、雙變頻永磁同步空壓機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)
空壓機(jī)專用變頻器是一款專用產(chǎn)品。變頻器將空壓機(jī)原控制系統(tǒng)中的控制器/PLC功能集成到變頻器內(nèi)，可將控制器/PLC省掉，并且內(nèi)部集成PT100溫度檢測(cè)功能，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)變頻控制，保證油溫恒定。與普通異步變頻空壓機(jī)競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品相比，具有以下產(chǎn)品功能優(yōu)勢(shì)：
l 永磁電機(jī)與壓縮機(jī)主機(jī)采用內(nèi)嵌式一體軸直連結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)更加緊湊，傳動(dòng)效率100%；
l 沒有電機(jī)軸承：帶有永磁體的轉(zhuǎn)子直接安裝在陽轉(zhuǎn)子的伸出軸上。這種結(jié)構(gòu)無需使用軸承，從而消除了電機(jī)軸承故障點(diǎn)；
l 電機(jī)體積小，一般約為普通調(diào)頻電機(jī)尺寸1/3，便于拆裝；
l 電機(jī)轉(zhuǎn)速低時(shí)，永磁電機(jī)仍能保持很高的電機(jī)效率，與普通調(diào)頻主機(jī)相比，節(jié)能性能更優(yōu)越；
l 永磁同步電動(dòng)機(jī)（PM電機(jī)）采用高性能釹鐵硼永磁體，120℃不失磁，定子線圈采用變頻器專用耐電暈漆包線，絕緣性能卓越，使用壽命更長(zhǎng)；
l 同步電動(dòng)機(jī)響應(yīng)速度快，在排氣響應(yīng)度上表現(xiàn)卓越；
l 根據(jù)排氣溫度，控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)數(shù)，抑制電力浪費(fèi)，同時(shí)因?yàn)榉€(wěn)定系統(tǒng)及整體部件的溫度，提高了耐久性，而且，風(fēng)扇的變頻化，使噪音進(jìn)一步減小。
三、系統(tǒng)原理及控制實(shí)現(xiàn)
3.1 系統(tǒng)框圖
圖1 雙變頻空壓機(jī)控制系統(tǒng)框圖
3.2 系統(tǒng)各模塊功能簡(jiǎn)介
? 主機(jī)變頻：電控系統(tǒng)核心部件，主機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，并取代PLC/控制器，兼顧所有控
制功能，包括空壓機(jī)專用控制/邏輯功能、壓力/溫度信號(hào)處理、各類外圍故障處理等。
? 觸摸屏VK070-N0CXR：人機(jī)交互界面，具有系統(tǒng)參數(shù)配置操作和系統(tǒng)狀態(tài)顯示功能。 包括空壓機(jī)運(yùn)行全部參數(shù)設(shè)置功能、空壓機(jī)運(yùn)行狀態(tài)（電流、功耗等）、部件保養(yǎng)/使用時(shí)間、空壓機(jī)運(yùn)行歷史曲線等顯示功能。分級(jí)密碼操作，安全性好。
? 輔助電源模塊：提供空壓機(jī)正常運(yùn)行所需各類輔助電源，包括電磁閥和接觸器工作所需電源，AC220V/AV110V雙路可選，提供觸摸屏工作所需DC24V電源，提供風(fēng)機(jī)相序檢測(cè)和電機(jī)溫度顯示（兼容PT100）。
? 風(fēng)機(jī)變頻：散熱風(fēng)機(jī)變頻控制器，主機(jī)變頻檢測(cè)機(jī)頭油溫并通過PID控制確定風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行轉(zhuǎn)速，保證機(jī)頭油溫恒定，進(jìn)而保證油路潤(rùn)滑性最佳。風(fēng)機(jī)的變頻化也使得系統(tǒng)噪音更小，同時(shí)兼顧一定的節(jié)能效果。
3.3 控制實(shí)現(xiàn)
? 主機(jī)控制模式：主機(jī)的啟停由485通訊控制，頻率給定為PID控制設(shè)定，實(shí)現(xiàn)壓力閉環(huán)控制。
? 加載閥控制：電磁閥控制邏輯由主變頻實(shí)現(xiàn)，用于控制進(jìn)氣閥，由繼電器端子實(shí)現(xiàn)
? 散熱風(fēng)機(jī)控制：風(fēng)機(jī)啟停由主變頻通過排氣溫度確定，PID控制調(diào)節(jié)散熱風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速保證油溫恒定，并有效降低系統(tǒng)噪音
? 輔助電源提供：電磁閥和風(fēng)機(jī)接觸器電源由英威騰PP100-01電源模塊提供，AC220V/AC110V雙路電源可選
? 溫度信號(hào)檢測(cè)：兼容兩路溫度檢測(cè)，排氣溫度兼容直接PT100檢測(cè)，電機(jī)過溫保護(hù)兼容PTC開關(guān)量保護(hù)和PT100直接測(cè)溫保護(hù)
? 緊急事件處理控制：急停信號(hào)接入開關(guān)量輸入端子，選擇自由停車功能
? 風(fēng)機(jī)相序檢測(cè)：風(fēng)機(jī)相序檢測(cè)保護(hù)功能由電源模塊檢測(cè)并由主變頻進(jìn)行故障處理
? 機(jī)械故障保護(hù)：機(jī)械故障由端子識(shí)別，機(jī)械故障識(shí)別后，控制屏進(jìn)行報(bào)警處理
整個(gè)雙變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電氣接線如圖2所示：
結(jié)束語
空壓專用變頻器雙變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在永磁同步空壓機(jī)上的成功應(yīng)用，提供了更高性價(jià)比的空壓機(jī)變頻系統(tǒng)方案，精簡(jiǎn)的控制系統(tǒng)減少了空壓機(jī)故障點(diǎn)，同時(shí)也提供了更便捷的一站式服務(wù)，使螺桿空壓機(jī)的安裝和維護(hù)變得輕松快捷。在進(jìn)一步追求高效節(jié)能的需求下，同步電機(jī)在空壓機(jī)系統(tǒng)上的應(yīng)用正在迅速發(fā)展，空壓機(jī)變頻專用控制系統(tǒng)以其強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)能力和完善的控制系統(tǒng)必將引領(lǐng)空壓機(jī)行業(yè)發(fā)展。
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