關(guān)于往復(fù)式空壓機(jī)中高壓變頻器的運(yùn)用，空壓機(jī)網(wǎng)就首先從高壓變頻器的特點(diǎn)概述起，接著往復(fù)式空壓機(jī)的特性，最后來(lái)講述往復(fù)式空壓機(jī)中高壓變頻器的運(yùn)用。

    高壓變頻器的特點(diǎn)：

（1）液力耦合器方式。即在電機(jī)和負(fù)載之間串入一個(gè)液力耦合裝置，通過(guò)液面的高低調(diào)節(jié)電機(jī)和負(fù)載之間耦合力的大小，實(shí)現(xiàn)負(fù)載的速度調(diào)節(jié)；

（2）串級(jí)調(diào)速。串級(jí)調(diào)速必須采用繞線式異步電動(dòng)機(jī)，將轉(zhuǎn)子繞組的一部分能量通過(guò)整流、逆變?cè)偎突氐诫娋W(wǎng)，這樣相當(dāng)于調(diào)節(jié)了轉(zhuǎn)子的內(nèi)阻，從而改變了電動(dòng)機(jī)的滑差；由于轉(zhuǎn)子的電壓和電網(wǎng)的電壓一般不相等，所以向電網(wǎng)逆變需要一臺(tái)變壓器，為了節(jié)省這臺(tái)變壓器，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)應(yīng)用中普遍采用內(nèi)饋電機(jī)的形式，即在定子上再做一個(gè)三相的輔助繞組，專(zhuān)門(mén)接受轉(zhuǎn)子的反饋能量，輔助繞組也參與做功，這樣主繞組從電網(wǎng)吸收的能量就會(huì)減少，達(dá)到調(diào)速節(jié)能的目的。

（3）高低方式。由于當(dāng)時(shí)高壓變頻技術(shù)沒(méi)有解決，就采用一臺(tái)變壓器，先把電網(wǎng)電壓降低，然后采用一臺(tái)低壓的變頻器實(shí)現(xiàn)變頻；對(duì)于電機(jī)，則有兩種辦法，一種辦法是采用低壓電機(jī)；另一種辦法，則是繼續(xù)采用原來(lái)的高壓電機(jī)，需要在變頻器和電機(jī)之間增加一臺(tái)升壓變壓器。

　　上述三種方式，發(fā)展到目前都是比較成熟的技術(shù)。液力耦合器和串級(jí)調(diào)速的調(diào)速精度都比較差，調(diào)速范圍較小，維護(hù)工作量大，液力耦合器的效率相比變頻調(diào)速還有一定的差距，所以這兩項(xiàng)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力已經(jīng)不強(qiáng)了。至于高低方式，能夠達(dá)到比較好的調(diào)速效果，但是相比真正的高壓變頻器，還有如下缺點(diǎn)：效率低，諧波大，對(duì)電機(jī)的要求比較嚴(yán)格，功率較大時(shí)（500KW以上），可靠性較低。高低方式的主要優(yōu)勢(shì)在于成本較低。

往復(fù)式空壓機(jī)的特性：

    JD-BP37系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，由移相變壓器、功率單元和控制器組成。6KV/250KW變頻器共有15個(gè)功率單元，每5個(gè)功率單元串聯(lián)構(gòu)成一相。

    控制器核心由高速32位DSP和HMI協(xié)同運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)，精心設(shè)計(jì)的算法可以保證電機(jī)達(dá)到最優(yōu)的運(yùn)行性能。HMI提供友好的全中文監(jiān)控和操作界面，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化控制。控制器用于柜體內(nèi)開(kāi)關(guān)信號(hào)的邏輯處理，以及與現(xiàn)場(chǎng)各種操作信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)的協(xié)調(diào)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性。

    每個(gè)功率單元結(jié)構(gòu)上完全一致，可以互換，其電路結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3，為基本的交-直-交單相逆變電路，整流側(cè)為六支二極管實(shí)現(xiàn)三相全橋整流，通過(guò)對(duì)IGBT逆變橋進(jìn)行正弦PWM控制，每個(gè)個(gè)功率單元完全一樣，可以互換，這不但調(diào)試、維修方便，而且備份也十分經(jīng)濟(jì)，假如某一單元發(fā)生故障，該單元的輸出端能自動(dòng)短路而整機(jī)可以暫時(shí)降額工作，直到緩慢停止運(yùn)行。

    另外，控制器與功率單元之間采用多通道光纖通訊技術(shù)，低壓部分和高壓部分完全可靠隔離，系統(tǒng)具有極高的安全性，同時(shí)具有很好的抗電磁干擾性能，并且各個(gè)功率單元的控制電源采用一個(gè)獨(dú)立于高壓系統(tǒng)的統(tǒng)一控制器，方便調(diào)試、維修、現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。控制器有一套獨(dú)立于高壓電源的供電體系，在不加高壓的情況下，設(shè)備各點(diǎn)的波形與加高壓情況基本相似，給整機(jī)可靠性、調(diào)試、培訓(xùn)帶來(lái)了很大方便。

    應(yīng)用中針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)存在的問(wèn)題，系統(tǒng)優(yōu)化改造主要需解決兩方面的問(wèn)題：第一，在滿(mǎn)足系統(tǒng)用氣量的基礎(chǔ)上盡可能減少排量損失；第二，在滿(mǎn)足壓力的前提下盡可能減少管壓差，即減少壓力損失。系統(tǒng)優(yōu)化擬從動(dòng)能和勢(shì)能兩方面同時(shí)入手，盡可能降低能耗、提高系統(tǒng)效率。解決改造問(wèn)題后，需要重點(diǎn)解決由于低速時(shí)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)影起的轉(zhuǎn)速脈動(dòng)，由于在低速時(shí)壓縮機(jī)入口和出口壓力差值越大負(fù)載轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)越嚴(yán)重，速度越低負(fù)載轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)越嚴(yán)重。當(dāng)壓縮機(jī)達(dá)到給定轉(zhuǎn)速并穩(wěn)定下來(lái)后，由于負(fù)載脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩的存在，轉(zhuǎn)速產(chǎn)生與脈動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩同頻率的振蕩，負(fù)載脈動(dòng)周期為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械周期。通過(guò)適當(dāng)?shù)拇胧┖蛥��?shù)調(diào)整后，使得系統(tǒng)正常工作，同時(shí)轉(zhuǎn)速脈動(dòng)減小。

    變頻器通過(guò)調(diào)整后，電機(jī)轉(zhuǎn)速脈動(dòng)從 40r/min 減小到了 15r/min，電機(jī)−壓縮機(jī)系統(tǒng)的振動(dòng)也大大減小了，從電機(jī)電流方面也看出電流波動(dòng)減小，調(diào)整前25Hz時(shí)電流在19-40A間波動(dòng)，調(diào)整后25Hz時(shí)電流在23-25A間波動(dòng)。同時(shí)節(jié)能效果就更明顯了，節(jié)能在28%左右。

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作者:德耐爾@德耐爾空壓機(jī)  空壓機(jī)修訂日期：2011-05-26
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