CN202326249U - 螺杆式空压机控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种螺杆式空压机控制系统，包括空压机、电机、控制与报警线路和电源线路，空压机由电机驱动，电机与电源线路之间串联有主电源开关，控制与报警线路通过串联一控制电源开关与电源线路连接，其特征在于：所述电机的电源进线中串接有一变频器，且变频器上设有空压机运行输出信号的控制端。采用本实用新型所述的技术方案后，能够使电机实现软起软停，减小启动冲击，延长设备使用年限；同时由于电机运行频率可变，实现了空压机根据用气量的大小自动调节电机转速，减少了电机频繁的加载和卸载，使得供气系统气压维持恒定，在一定程度上节约了电能。

Description

螺杆式空压机控制系统

技术领域

本实用新型涉及空压机技术领域，具体说是一种螺杆式空压机控制系统。

背景技术

工厂空气压缩气供气系统一般由空气压缩机、冷干机、过滤器、储气罐、管路、阀门和用气设备组成。在工厂的空气压缩机控制系统中，普遍采用后端管道上安装的压力继电器来控制空气压缩机的运行。空压机启动时，加载阀处于不工作态，加载气缸不动作，空压机头进气口关闭，电机空载启动。当空气压缩机启动运行后，如果后端设备用气量较大，储气罐和后端管路中压缩气压力未达到压力上限值，则控制器动作加载阀，打开进气口，电机负载运行，不断地向后端管路产生压缩气。如果后端用气设备停止用气，后端管路和储气罐中压缩气压力渐渐升高，当达到压力上限设定值时，压力控制器发出卸载信号，加载阀停止工作，进气口关闭，电机空载运行。而空压机电机功率一般较大，启动方式多采用空载(卸载)星-三角启动，加载和卸载方式都为瞬时。这使得空压机在启动时会有较大的启动电流，加载和卸载时对设备机械冲击较大；不光引起电源电压波动，也会使压缩气源产生较大的波动；同时这种运行方式还会加速设备的磨损，降低设备的使用年限。下面以螺杆式空压机更详细分析如下：螺杆式空压机已经广泛地用于工业生产中，在其控制中同样采用加载-卸载阀来控制空压机的供气。由于用气设备的工作周期或是生产工艺的差别，使得用气量发生波动，有时会造成空压机频繁加载、卸载。空压机卸载后电机仍然工频运转，不仅浪费电能而且增加设备的机械磨损；空压机加载过程是突然加载，也会对设备和电网造成较大的冲击。以单螺杆空压机为例说明空气压缩机工作原理，螺杆式空气压缩机的工作过程分为吸气、密封及输送、压缩、排气四个过程。当螺杆在壳体内转动时，螺杆与壳体的齿沟相互啮合，空气由进气口吸入，同时也吸入机油，由于齿沟啮合面转动将吸入的油气密封并向排气口输送，在输送过程中齿沟啮合间隙逐渐变小，油气受到压缩，当齿沟啮合面旋转至壳体排气口时，较高压力的油气混合气体排出机体。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可减少空压机频繁加载、卸载，电机启动平稳，消除启动时的机械冲击，减轻磨损，延长机械设备使用寿命，稳定可靠，节能环保的螺杆式空压机控制系统。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种螺杆式空压机控制系统，包括空压机、电机、控制与报警线路和电源线路，空压机由电机驱动，电机与电源线路之间串联有主电源开关，控制与报警线路通过串联一控制电源开关与电源线路连接，其特征在于：所述电机的电源进线中串接有一变频器，且变频器上设有空压机运行输出信号的控制端。

所述控制与报警线路包括有油压控制与报警线路、水压控制与报警线路和压力调节显示仪，电机主速频率指令信号由压力调节显示仪获取，且该压力调节显示仪调节并输出1个4～20mA的信号给变频器进行闭环控制。

所述压力调节显示仪接220V电源。

所述电机控制线路上还增加有一套工频与变频的自由切换电路。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1)可方便地进行连续调节，保持压力、流量等参数稳定。

2)电机启动平稳，消除启动时的机械冲击，减轻了磨损，延长了机械设备的使用寿命。

3)变频器可自我检测、故障诊断、保护功能齐全，避免故障扩大，自动化程度高，操作人员劳动强度明显降低。

4)由于压缩机启动转矩要求较大，以及按最大要求量选取电机功率，因此设计余量偏大，而采用变频器调速后，可明显提高轻载运行的工作效率，节能潜力很大。经过3个月观察，每月节约用电接近8000kW·h，大约1年可收回投资费用。

总之，采用本实用新型所述的技术方案后，能够使电机实现软起软停，减小启动冲击，延长设备使用年限；同时由于电机运行频率可变，实现了空压机根据用气量的大小自动调节电机转速，减少了电机频繁的加载和卸载，使得供气系统气压维持恒定，在一定程度上节约了电能。

附图说明

图1为本实用新型螺杆式空压机控制系统原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作详细描述。

如图1所示，本实用新型螺杆式空压机控制系统，包括空压机、电机、控制与报警线路和电源线路，空压机由电机驱动，电机与电源线路之间串联有主电源开关，控制与报警线路通过串联一控制电源开关与电源线路连接，在电机的电源进线中串接有一变频器，且变频器上设有空压机运行输出信号的控制端。其中控制与报警线路包括有油压控制与报警线路、水压控制与报警线路和压力调节显示仪，电机主速频率(即压缩机频率)指令信号由压力调节显示仪获取，且该压力调节显示仪调节并输出1个4～20mA的信号给变频器进行闭环控制。电机控制线路上还增加有一套工频与变频的自由切换电路。

变频器根据原电机的容量和转速进行选择。

(1)类型选择，空压机所带负载是恒转矩类负载，因此采用普通功能型U/f控制变频器即可满足使用要求，实现恒转矩调速。

(2)型号选择。根据变频器性能、价格、安全性以及使用经验，选择台湾利佳牌ERIC-9001系列中的200H级泛用型IGBT静音交流变频器(输出容量200kV·A，最大适用电机容量160kW，最大输出电流302A)。

本实用新型在改造前空压机电机主线路及控制线路为380V，采用交流接触器自藕降压启动，两地控制，具有油压保护，冷却水的水压保护、二级排气压力保护以及过载保护。为节约成本，缩短施工时间，只拆除空压机控制柜的自藕变压器、交流接触器及其控制线路，保留线路报警系统，空压机变频系统电路接线，见图1，将空压机运行输出信号改在变频器控制端5、6两点取出，开机信号由水压正常后(KA3吸合)供给。由于生产正常用气要保证在0.65MPa以上，因此电机主速频率指令信号在压力调节显示仪获取，该显示仪调节并输出1个4～20mA的信号给变频器进行闭环控制，当压力高于0.65MPa时，变频器输出频率下降，反之，变频器输出频率上升。由于运转指示由变频器输出控制(变频器控制端5、6两点输出)，受变频器输出端子电压的限制需接220V电源，压力调节显示仪也需接220V电源，所以在它们一端需接中线N，其他控制线路电源电压不变。

变频器在正式投入运行前，应先驱动电机空载运行几分钟，可在15Hz、20Hz、30Hz、40Hz、50Hz等几个频率点进行。试运行时应注意电机旋转方向是否正确，振动和噪声大小，电机升温情况等。其中变频器的最低输出频率参数设置十分重要，设置过低会影响其正常工作，设置过高又会影响节电效果。经反复试验，发现最低转速在额定转速的60％最为理想，故将最低输出频率设置为30Hz，既可保证供气稳定，又可达到节电效果。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本实用新型的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (4)

1.一种螺杆式空压机控制系统，包括空压机、电机、控制与报警线路和电源线路，空压机由电机驱动，电机与电源线路之间串联有主电源开关，控制与报警线路通过串联一控制电源开关与电源线路连接，其特征在于：所述电机的电源进线中串接有一变频器，且变频器上设有空压机运行输出信号的控制端。

2.根据权利要求1所述的螺杆式空压机控制系统，其特征在于：所述控制与报警线路包括有油压控制与报警线路、水压控制与报警线路和压力调节显示仪，电机主速频率指令信号由压力调节显示仪获取，且该压力调节显示仪调节并输出1个4～20mA的信号给变频器进行闭环控制。

3.根据权利要求2所述的螺杆式空压机控制系统，其特征在于：所述压力调节显示仪接220V电源。

4.根据权利要求1所述的螺杆式空压机控制系统，其特征在于：所述电机控制线路上还增加有一套工频与变频的自由切换电路。