四方C320K空壓機(jī)專用變頻器應(yīng)用方案
一、引言
空壓機(jī)是一種壓縮空氣以提高氣壓的發(fā)生裝置，是僅次于電力的第二動力源，廣泛的用于驅(qū)動各種風(fēng)動機(jī)械、風(fēng)動工具，在冶金、機(jī)械制造、礦山、電力、紡織、石化、輕紡等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用，是許多工藝流程中的關(guān)鍵設(shè)備。
傳統(tǒng)的螺桿式空壓機(jī)存在一些明顯的技術(shù)弱點：如供氣量無法連續(xù)調(diào)節(jié)，氣壓容易產(chǎn)生大幅的波動；卸載時嚴(yán)重浪費能源；頻繁的啟停，影響電機(jī)的使用壽命，設(shè)備維護(hù)量大等等。
近年來，通過變頻調(diào)速技術(shù)改變空壓機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，而且空壓機(jī)的供氣流量隨著用氣流量的改變自行調(diào)節(jié)，達(dá)到真正的供需平衡，在節(jié)能的同時，也可使整個系統(tǒng)達(dá)到最佳工作效率，變頻螺桿式空壓機(jī)成為空壓機(jī)市場的發(fā)展趨勢。
二、變頻螺桿空壓機(jī)的優(yōu)勢分析
螺桿空壓機(jī)的工作原理：由一對相互平行嚙合的陰陽轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)子齒槽之間的空氣不斷地產(chǎn)生周期性的容積變化，空氣則沿著轉(zhuǎn)子軸線由吸入側(cè)輸送至輸出側(cè)，從而實現(xiàn)空壓機(jī)的吸氣、壓縮和排氣的全過程。陰轉(zhuǎn)子的槽及陽轉(zhuǎn)子齒被主電機(jī)驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)。
但是，傳統(tǒng)的螺桿式空壓機(jī)存在一些明顯的技術(shù)弱點：
（1）啟動電流沖擊大
傳統(tǒng)的空壓機(jī)主電機(jī)采用Y-△減壓起動，起動電流約為額定電流3倍，仍然很大，對電網(wǎng)沖擊大，易造成電網(wǎng)不穩(wěn)以及威脅其它用電設(shè)備的運行安全。
變頻器可使電機(jī)起動、加載時的電流平緩上升，沒有任何沖擊；電機(jī)實現(xiàn)軟啟停，避免沖擊電流造成的危害，有利于延長設(shè)備的使用壽命；
（2）加、卸載調(diào)節(jié)供氣的控制方式嚴(yán)重浪費能源
傳統(tǒng)的控制方式，空壓機(jī)在加載時：從設(shè)定壓力到卸載壓力的加壓過程中，電能白白浪費掉，而經(jīng)過減壓閥減壓的過程，也是在浪費能量；空壓機(jī)卸載時：關(guān)閉電磁閥使電機(jī)一直在空轉(zhuǎn)，這種調(diào)整方法同樣是極大的能力浪費，卸載時的功耗約占滿載的20%~40%。
在變頻控制方式下，變頻驅(qū)動系統(tǒng)通過控制電機(jī)轉(zhuǎn)速來控制氣壓，使輸出壓力始終維持在設(shè)定壓力，輸出壓力保持恒定，避免頻繁加卸載導(dǎo)致的電能浪費。
空壓機(jī)屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，單就輸出功率而言，采用變頻調(diào)速節(jié)能效果遠(yuǎn)不如風(fēng)機(jī)泵類二次方負(fù)載顯著。但空壓機(jī)大多處于長時間連續(xù)運行狀態(tài)，由于設(shè)計時都是按最大需求來選擇排氣量的，而實際工作中，空壓機(jī)經(jīng)常會運行在非滿載狀態(tài)，非滿載運行過程有著巨大的節(jié)能空間。
（3）供氣壓力穩(wěn)定性差，生產(chǎn)工藝難保證
在產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)，氣壓的穩(wěn)定性對產(chǎn)品質(zhì)量的影響是很大的，用戶對供氣壓力精度都有一定要求，傳統(tǒng)的空壓機(jī)為避免氣壓不足，供氣壓力較要求值要偏高一些，但這樣會使成本高、能耗大，同時頻繁的加卸載也很難保證氣壓精度；
變頻器可以閉環(huán)實時監(jiān)測供氣管路中氣體的壓力，PID調(diào)節(jié)器比較當(dāng)前壓力與設(shè)定壓力差值比較，保證輸出壓力始終維持在設(shè) 定壓力，輸出壓力保持恒定，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品工藝質(zhì)量。三、C320K與普樂特控制器變頻方案介紹
C320K系列變頻器，是四方電氣技術(shù)有限公司在C320矢量型變頻器基礎(chǔ)上，改進(jìn)完善了硬件和軟件設(shè)計，集成了多項空壓機(jī)控制和應(yīng)用專用功能，內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS-RTU通信協(xié)議，可配合普樂特控制器組成螺桿空壓機(jī)變頻控制系統(tǒng)。
方案配置：C320K變頻器，普樂特MAM660VF3普樂特一體控制器（配CT相序檢測傳感器一套），NDK(BK)-150VA變壓器（輸入380V，輸出220V、20V），其他元氣輔件和線材請參考下面配線圖。
四、安裝調(diào)試指導(dǎo)
1. 變頻器與MAM660VF3控制器的接線：
FWD、CM接22、23號 端子CC、GND接5、6號端子
RS+、RS-接3、4號 端子TA、TB接 6、9端子
2. 普樂特控制器設(shè)置
進(jìn)入廠家參數(shù)，設(shè)置變頻器型號（普樂特控制器的文本部分，廠家參數(shù)選擇“SUNFAST”；
3. 變頻器參數(shù)設(shè)置
F0.1=6（外部電流信號）; F0.4=0001（外部電子啟動）；
F0.7= 下限頻率; F1.18=電機(jī)轉(zhuǎn)速（大多為2極電機(jī)） F9.0=0104; F9.1=1； F9.3=0001.從機(jī)
4. 常見故障的處理
“溫度傳感器失靈” --檢查線路和PT100
“壓力傳感器失靈” --檢查線路和壓力變送器
“相序錯” --相序接反或斷相，檢查線路
“排氣溫高” --檢查通風(fēng)，潤滑油等
5. 調(diào)試步驟
控制器上電5秒自檢，按啟動鍵不能啟動空壓機(jī)，自檢結(jié)束后按啟動鍵，主機(jī)開始啟動。主機(jī)啟動過程為：22、23號端子閉合，給變頻器啟動信號；25號端子閉合，輸出空壓機(jī)啟動指示信號，5、6號端子輸出4~20mA電流給變頻器，控制其輸出頻率，電機(jī)開始運轉(zhuǎn)。
啟動后控制器根據(jù)檢測壓力與設(shè)定的變頻工作壓力進(jìn)行PID運算，輸出4~20mA電流，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，自動平衡供氣壓力，實現(xiàn)恒壓供氣。
五、小結(jié)
變頻螺桿空壓機(jī)市場正在不斷擴(kuò)大，到2015年，我國的空壓機(jī)市場容量將超過300億元，國內(nèi)的變頻螺桿機(jī)正在經(jīng)歷普及的過程，變頻螺桿機(jī)雖然初始投資大，但是回報率高。隨著政府的節(jié)能減排力度的加大，客戶節(jié)能意識的提高，可以預(yù)見，變頻螺桿機(jī)的成長性高、未來市場容量龐大。