淺談螺桿式空氣壓縮機(jī)的電氣知識

陳寧

摘要：本文主要介紹螺桿空氣壓縮機(jī)的相關(guān)知識，并主要介紹螺桿式空氣壓縮機(jī)電氣原理、互鎖及應(yīng)注意的問題。

關(guān)鍵詞：螺桿式空氣壓縮機(jī)；空壓機(jī)；電氣知識

1 前言

螺桿壓縮機(jī)是由瑞典皇家工學(xué)院教授于1934年發(fā)明的。由于設(shè)計、制造水平的限制，六十年代以前螺桿壓縮機(jī)發(fā)展比較緩慢；六十年代初噴油技術(shù)被引入螺桿壓縮機(jī)，降低了螺桿轉(zhuǎn)子型線加工精度的要求，同時對機(jī)組的噪聲、結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速等產(chǎn)生了有利影響。目前噴油螺桿壓縮機(jī)已成為空氣動力、制冷空調(diào)行業(yè)中的主要機(jī)型，在中等容積流量的空氣動力裝置及中等制冷量的制冷裝置中，螺桿壓縮機(jī)在市場上已占領(lǐng)先地位。

2 螺桿空壓機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與特點

2.1 系統(tǒng)原理

一臺噴油螺桿空壓機(jī)組主要由主機(jī)和輔機(jī)兩大部分組成，主機(jī)包括螺桿空壓機(jī)主機(jī)和主電機(jī)，輔機(jī)包括進(jìn)排氣系統(tǒng)、噴油及油氣分離系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)等。

電機(jī)的聯(lián)動部分實際包括電機(jī)和主機(jī)兩部分，主機(jī)主要有主動齒輪、被動齒輪、陽轉(zhuǎn)子、陰轉(zhuǎn)子等組成；螺桿壓縮機(jī)的工作循環(huán)可分為吸氣過程（包括吸氣和封閉過程）、壓縮過程和排氣過程。

2.2 螺桿式壓縮機(jī)的特點如下

（1）螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速較高（通常在3000r/min以上），而且體積小、質(zhì)量輕、占地面積小等優(yōu)點，因而經(jīng)濟(jì)性好。

（2）螺桿式壓縮機(jī)沒有往復(fù)質(zhì)量慣性力，動力平衡性能好，故基礎(chǔ)可以很小。

（3）螺桿式壓縮機(jī)、結(jié)構(gòu)簡單緊湊，易損件少，所以運行周期長，使用可靠，有利于實現(xiàn)操作自動化。

（4）螺桿式壓縮機(jī)具有強制輸氣的特點，既輸氣量幾乎不受壓力的影響。在較寬的工作范圍內(nèi)，仍可保持較高的效率。

3 電氣系統(tǒng)的內(nèi)容

空壓機(jī)的電氣系統(tǒng)主要有主電氣回路、控制電氣回路、機(jī)器本身保護(hù)回路、電氣安全互鎖回路等，主電氣回路在大多數(shù)空壓機(jī)系統(tǒng)主要有軟啟動和變頻啟動兩種方式，詳細(xì)內(nèi)容如下：

3.1 軟啟動器的啟動方式：

定義及作用：串接于電源與被控電機(jī)之間，通過微電腦控制其內(nèi)部的晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通角實現(xiàn)交流調(diào)壓，使電機(jī)輸入電壓從零以預(yù)設(shè)函數(shù)關(guān)系逐漸上升，直至起動結(jié)束，賦予電機(jī)全電壓，即為軟起動，在軟起動過程中，電機(jī)起動轉(zhuǎn)矩逐漸增加，轉(zhuǎn)速也逐漸增加，直到晶閘管全導(dǎo)通，電動機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上，實現(xiàn)平滑啟動，降低啟動電流。避免啟動過流跳閘。待電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)數(shù)時啟動過程結(jié)束，為電機(jī)正常運行提供額定電壓。

缺點：不能調(diào)節(jié)電源頻率，所以就不能從零壓零頻啟動電機(jī)，不能實現(xiàn)零沖擊啟動、不能調(diào)速，軟啟動器在啟動電機(jī)之后退出系統(tǒng)，失去保護(hù)功能。

軟起動器的保護(hù)功能

（1）過載保護(hù)功能：軟起動器引進(jìn)了電流控制環(huán)，因而隨時跟蹤檢測電機(jī)電流的變化狀況。通過增加過載電流的設(shè)定和反時限控制模式，實現(xiàn)了過載保護(hù)功能，使電機(jī)過載時，關(guān)斷晶閘管并發(fā)出報警信號。

（2）缺相保護(hù)功能：工作時，軟起動器隨時檢測三相線電流的變化，一旦發(fā)生斷流，即可作出缺相保護(hù)反應(yīng)。

（3）過熱保護(hù)功能：通過軟起動器內(nèi)部熱繼電器檢測晶閘管散熱器的溫度，一旦散熱器溫度超過允許值后自動關(guān)斷晶閘管，并發(fā)出報警信號。

（4）其它功能：通過電子電路的組合，還可在系統(tǒng)中實現(xiàn)其它種種聯(lián)鎖保護(hù)。

3.2 變頻器的啟動方式如下

把電壓、頻率固定不變的交流電變換成電壓、頻率可變的交流電的變換器稱為變頻器。

采用這種方式的作用：降低電機(jī)啟動時造成的沖擊載荷，控制電機(jī)速度，把啟動時間拉長，把電流變平緩，達(dá)到軟啟動的目的，同時還能提高電網(wǎng)及電動機(jī)的效率。實際上，變頻器主要用在節(jié)能方面，通過調(diào)節(jié)，改變輸出電壓、電流、頻率。一般調(diào)速算的電機(jī)使用變頻器。

變頻器的啟動缺點：造價高，價格要比微機(jī)保護(hù)貴很多，由于目前的變頻器幾乎都采用PWM控制方式，這樣的脈沖調(diào)制形式使得變頻器運行時在電源 側(cè)產(chǎn)生高次諧波電流，并造成電壓波形畸變，電力系統(tǒng)受到諧波污染后，輕則影響系統(tǒng)的運行效率，重則損壞設(shè)備以至危害電力系統(tǒng)的安全運行；過載使變頻器跳動比較頻繁，平時發(fā)生過載現(xiàn)象時，一般來講馬達(dá)由于過載能力較強，只要變頻器參數(shù)表的電機(jī)參數(shù)設(shè)置得當(dāng)，一般不大會出現(xiàn)馬達(dá)過載.而變頻器本身由于過載能力較差很容易出現(xiàn)過載報警。

3.3 三種電源線路

三種電源保護(hù)回路是有進(jìn)入電源380V通過變壓器變成24V、和110V的電壓一共三種電源方式，

380V的電源：主要給變頻器和軟啟動供電，通過這個電源來實現(xiàn)空壓機(jī)的主電機(jī)的啟動和運轉(zhuǎn)。

24V的電源：步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動，及外接信號的安全電壓。

110V的電源：給各個繼電器控制線路的控制電壓，保證控制部分的安全，避免信號的干擾。

這樣在實際生產(chǎn)中就能避免出現(xiàn)電氣事故，保證電氣的控制有序進(jìn)行。

空壓機(jī)系統(tǒng)的啟動方式有遠(yuǎn)程自動啟動和手動啟動兩種方式：增加了安全保護(hù)急停開關(guān)、臟油過濾器的壓力開關(guān)，通過他們之間的彼此聯(lián)系，這樣就能保證設(shè)備可以既遠(yuǎn)程控制、也可以通過通訊控制。在壓縮機(jī)的操作面板上可以控制機(jī)組的起動、停機(jī)、加載或卸載。用戶 也可遠(yuǎn)程控制壓縮機(jī)的起動與停機(jī)，低壓控制箱內(nèi)備有接線端子以備用戶接入。并且急停功能如果按下去，只有急停開關(guān)復(fù)位以后，系統(tǒng)才可以啟動，這樣更安全。

3.4 空壓機(jī)的壓力檢測系統(tǒng)

空壓機(jī)系統(tǒng)檢測各個空氣壓力開關(guān)包括進(jìn)氣真空壓力、油分離器壓力、機(jī)組排氣壓力開關(guān)等。機(jī)組的控制部分集中在低壓控制箱內(nèi)，從壓縮機(jī)上采集到的壓力信號，溫度信號以及高壓電機(jī)的軸承溫度等信號饋入電控箱內(nèi)的控制器，控制器經(jīng)運算判斷出壓縮機(jī)是否運行在正常狀態(tài)并輸出信號到文本 顯示器或集控室。

3.5 空壓機(jī)的溫度檢測系統(tǒng)

現(xiàn)場油溫檢測探頭，準(zhǔn)確的把空壓機(jī)的噴油溫度、主機(jī)排氣溫度、機(jī)組排氣溫度，反饋到空壓機(jī)的CPU里，如果各個節(jié)點溫度超過設(shè)定的溫度都會出現(xiàn)報警的現(xiàn)象。在高壓電機(jī)的前軸承上裝有 PT100 測溫元件，當(dāng)電機(jī)的前軸承超過 110℃ 時，熱敏繼電器將發(fā)出報警信號；高壓開關(guān)柜中過電流繼電器具有風(fēng)扇電機(jī)過載 保護(hù)的作用，用戶應(yīng)準(zhǔn)確設(shè)定過電流繼電器的整定值并定期校正。

4 實際安裝和使用的注意事項

（1）要注意對電機(jī)的保護(hù)，因為現(xiàn)在所驅(qū)動的電機(jī)大部分不是專用的變頻電機(jī)，專用的變頻電機(jī)的散熱和絕緣強度都比普通的電機(jī)高。這在空壓機(jī)高效節(jié)能控制系統(tǒng)的電路設(shè)計和變頻器的參數(shù)設(shè)定都對變頻器的使用做出了限定，達(dá)到了保護(hù)電機(jī)的作用。

（2）在運行時，也要注意變頻器自身的發(fā)熱。變頻器本身都有一個比較強力的散熱風(fēng)扇，必須要按照要求記性安裝，空壓機(jī)高效節(jié)能控制系統(tǒng)的使用環(huán)境溫度不應(yīng)該超過40℃。

（3）在日常操作要注意定期給空壓機(jī)加油、清洗濾網(wǎng)、設(shè)備定期保養(yǎng)和潤滑。

5 結(jié)束語

電氣部件都裝載于容易維修的鈑金制作電控箱內(nèi)，運行是安全的，因為當(dāng)溫度過高、電氣過載、或系統(tǒng)壓力過高系統(tǒng)都會自動停機(jī)、通過以上線路的保護(hù)，使螺桿空壓機(jī)系統(tǒng)滿足我們公司實際生產(chǎn)的需要，并且在各種意外情況發(fā)生的時候，一方面是能保護(hù)設(shè)備不會損壞，另一方面能保護(hù)人身安全，這套電氣系統(tǒng)是成型的并且在行業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。

參考文獻(xiàn)：

[1]李總跟，空氣壓縮機(jī)操作工.北京：中國勞動社會保障出版，2007.

[2]劉建民，陳建軍.螺桿式空壓機(jī)運行及維護(hù)技術(shù)回答.北京：中國電力出版社，2011.

基金項目：江西科技學(xué)院自然科學(xué)研究項目（ZRBZD04）