西門子6AV2124-0GC01-0AX0

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變頻在空壓機(jī)上的應(yīng)用

空壓機(jī)概況
    空壓機(jī)，全名為空氣壓縮機(jī)，是一種工礦企業(yè)中經(jīng)常用到的空氣動力提供設(shè)備。通常，空壓機(jī)分為螺桿式空壓機(jī)、活塞式空壓機(jī)等。
   
    *螺桿式空壓機(jī)工作原理
   
    螺桿式空壓機(jī)是由一對相互平行嚙合的陰陽轉(zhuǎn)子（或稱螺桿）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)，實現(xiàn)螺桿式空壓機(jī)的吸氣、壓縮和排氣的全過程?？諌簷C(jī)的進(jìn)氣口和出氣口分別位于殼體的兩端，陰轉(zhuǎn)子的槽和陽轉(zhuǎn)子的齒被主電機(jī)驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)。
   
    *活塞式空壓機(jī)工作原理
   
    活塞式空壓機(jī)是由電動機(jī)帶動皮帶輪通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動曲軸，帶動連桿與活塞桿，使活塞在壓縮機(jī)氣缸內(nèi)作往復(fù)運動，完成吸入、壓縮、排出等過程,將無壓或低壓氣體升壓，并輸出到儲壓罐內(nèi)。其中，活塞組件，活塞與汽缸內(nèi)壁及汽缸蓋構(gòu)成容積可變的工作腔，在曲柄連桿帶動下，在汽缸內(nèi)作往復(fù)運動以實現(xiàn)汽缸內(nèi)氣體的壓縮。
   
    空壓機(jī)系統(tǒng)控制
   
    空壓機(jī)主電機(jī)運行方式為星-角降壓起動后全壓運行，供氣系統(tǒng)具體工作流程為：當(dāng)按下啟動按鈕，控制系統(tǒng)接通啟動器線圈并打開斷油閥，空壓機(jī)在卸載模式下啟動，這時進(jìn)氣閥處于關(guān)閉位置，而放氣閥打開以排放油氣分離器內(nèi)的壓力。等降壓n秒（由時間繼電器控制）后空壓機(jī)開始加載運行，系統(tǒng)壓力開始上升。如果系統(tǒng)壓力上升到壓力開關(guān)上限值，即起跳壓力，控制器使進(jìn)氣閥關(guān)閉，油氣分離器放氣，壓縮機(jī)空載運行，直到系統(tǒng)壓力降到壓力開關(guān)下限值后，即回跳壓力下，控制器使進(jìn)氣閥打開，油氣分離器放氣閥關(guān)閉，壓縮機(jī)打開，油氣分離器放氣閥關(guān)閉，壓縮機(jī)滿載運行。
   
    空壓機(jī)系統(tǒng)節(jié)能分析
   
    在管道供氣系統(tǒng)中，最基本的控制對象是流量，供氣系統(tǒng)的基本任務(wù)就是要滿足用戶對流量的需求。目前，常見的氣體流量控制方式有加、卸載供氣控制方式和轉(zhuǎn)速控制方式兩種。
   
    *加、卸載供氣控制
   
    加、卸載供氣控制方式即為進(jìn)氣閥開關(guān)控制方式，即壓力達(dá)到上*關(guān)閥，壓縮機(jī)進(jìn)人輕載運行；壓力抵達(dá)下*開閥，壓縮機(jī)進(jìn)入滿載運行。
   
    由于空壓機(jī)不能排除在滿負(fù)荷狀態(tài)下長時間運行的可能性，所以只能按最大需要來決定電動機(jī)的容量，設(shè)計余量一般偏大。工頻起動設(shè)備時的沖擊大，電機(jī)軸承的磨損大，所以設(shè)備維護(hù)量大。雖然都是降壓啟動，但起動時的電流仍然很大，會影響電網(wǎng)的穩(wěn)定及其它用電設(shè)備的運行安全，而且大多數(shù)是連續(xù)運行，由于一般空氣壓縮機(jī)的拖動電機(jī)本身不能調(diào)速，因此就不能直接使用壓力或流量的變動來實現(xiàn)降速調(diào)節(jié)輸出功率的匹配，電機(jī)不允許頻繁啟動，導(dǎo)致在用氣量少的時候電機(jī)仍然要空載運行，電能浪費巨大。
    　　經(jīng)常卸載和加載導(dǎo)致整個氣網(wǎng)壓力經(jīng)常變化，不能保持恒定的工作壓力延長壓縮機(jī)的使用壽命?？諌簷C(jī)的有些調(diào)節(jié)方式（如調(diào)節(jié)閥門或調(diào)節(jié)卸載等方式）即使在需要流量較小的情況下，由于電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，電機(jī)功率下降幅度比較小。　
   
    *轉(zhuǎn)速控制
   
    即通過改變空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量，而閥門的開度保持不變（一般保持最大開度）。當(dāng)空壓機(jī)轉(zhuǎn)速改變時，供氣系統(tǒng)的揚程特性隨之改變，而管阻特性不變。
   
    在這種控制方式下，通過變頻調(diào)速技術(shù)改變空壓機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，空壓機(jī)的供氣流量可隨著用氣流量的改變而改變，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。變頻器基于交一直一交電源變換原理，可根據(jù)控制對象的需要輸出頻率連續(xù)可調(diào)的交流電壓。電動機(jī)轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，因此，用變頻器輸出頻率可調(diào)的交流電壓作為空壓機(jī)電動機(jī)的電源電壓，可方便地改變空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速。
   
    空壓機(jī)系統(tǒng)節(jié)能原理
   
    采用變頻器控制空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速以達(dá)到節(jié)能是一種較為科學(xué)的控制方法。根據(jù)空壓機(jī)運行特性知：
   
    Q1 / Q2 = n1 / n2
   
    H1 / H2 =（ n1 / n2）2
   
    P1 / P2 =（ n1 / n2）3
   
    式中 Q———空壓機(jī)供給管網(wǎng)風(fēng)量；
   
    H———管網(wǎng)壓力；
   
    P———電機(jī)消耗功率；
   
    n———空壓機(jī)轉(zhuǎn)速。
   
    由上式可知，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速降至額定轉(zhuǎn)速的80%，則空壓機(jī)供給管網(wǎng)風(fēng)量降為80%，管網(wǎng)壓力降為（80%）2，電機(jī)消耗功率則降為（80%）3，即51.2%，去除電機(jī)機(jī)械損耗和電機(jī)銅、鐵損耗等影響，節(jié)能效率也接近40%，這就是調(diào)速節(jié)能的原理所在。
   
    長期實踐證明，在供氣系統(tǒng)中接入變頻節(jié)能系統(tǒng)，利用變頻技術(shù)改變空壓機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)管道中的流量，以取代閥門調(diào)節(jié)方式，能取得明顯的節(jié)能效果，一般節(jié)電率都在30％以上。另外，變頻器的軟啟動功能及平滑調(diào)速的特點可實現(xiàn)對流量的平穩(wěn)調(diào)節(jié)，同時減少啟動沖擊并延長機(jī)組及管組的使用壽命。
   
    空壓機(jī)變頻改造方案
   
    *空壓機(jī)變頻改造注意事項
   
    　　1）空壓機(jī)是大轉(zhuǎn)動慣量負(fù)載，這種啟動特點就很容易引起V/F控制方式的變頻器在啟動時出現(xiàn)跳過流保護(hù)的情況，建議選用具有高啟動轉(zhuǎn)矩的無速度傳感器矢量變頻器，保證即能實現(xiàn)恒壓供氣連續(xù)性，又保證設(shè)備可靠穩(wěn)定的運行；
   
    　　2）空壓機(jī)不允許長時間在低頻下運行，當(dāng)空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速過低，一方面將使空壓機(jī)的工作穩(wěn)定性變差，另一方面也使缸體的潤滑變差

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產(chǎn)品特點

XD系列PLC適配壓力測量右擴(kuò)展模塊，包含1點、2點、4點輸入規(guī)格。

XD系列PLC一般可擴(kuò)展10~16個模塊。

電源規(guī)格：DC24V（-D型）、AV220V（-C型）

20位/22位高精度A/D轉(zhuǎn)換

可采集0~10mV電壓信號。

命名規(guī)則

型號一覽表

LS22-18MR-3AD 電壓或電流輸入

可編程邏輯控制器簡稱PLC（英文全稱：Programmable Logic Controller）。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為適應(yīng)多品種，小批量生產(chǎn)的需求而產(chǎn)生發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)控制裝置。“PLC是一種數(shù)字運算操作的電子的電子系統(tǒng)，專門在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可以編制程序的存儲器，用來在執(zhí)行存儲邏輯運算和順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字或模擬的輸入（I）和輸出（O）接口，控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。"

本手冊涉及XG系類可編程控制器的選型、系統(tǒng)構(gòu)成，主要介紹XG系列可編程控制器的基本單元的規(guī)格參數(shù)、輸入輸出接線、運行維護(hù)等。XG系列PLC具備充實的基本功能和多種特殊功能，各個子系列由于面向的應(yīng)用場合不同，其功能也不盡相同。

XL3/XD系列PLC基本單元中可配置2至10通道2相32位高速計數(shù)器，高計數(shù)頻率可大50KHZ，可與旋轉(zhuǎn)編碼器直接連接，對來自編碼器的輸入進(jìn)行計數(shù)。

PLC 是一種專門用于工業(yè)控制的計算機(jī)

早期的PLC是用來替代繼電器、接觸器控制的。它主要 用于順序控制，只能實現(xiàn)邏輯運算。因此，被稱為可編程邏輯控制器（Programmable logic controller，略寫 PLC ）

隨著電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程控制器的功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了順序控制的范圍。被稱為可編程控制器（Programmable controller，略寫PC）。為區(qū)別于Personal Computer （PC），故沿用PLC 這個略寫。

PLC 特點

PLC軟件簡單易學(xué)

采用梯形圖語言，以計算機(jī)軟件技術(shù)構(gòu)成慣用的繼電器模型

PLC使用維護(hù)方便

⑴硬件配置方便 ⑵安裝方便

⑶使用方便 ⑷維護(hù)方便

PLC運行穩(wěn)定可靠

PLC設(shè)計施工周期短

ModBus網(wǎng)絡(luò)是一個工業(yè)通信系統(tǒng)，由帶智能終端的可編程序控制器和計算機(jī)通過公用線路或局部線路連接而成。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)既包括硬件、亦包括軟件。它可應(yīng)用于各種數(shù)據(jù)采集和過程監(jiān)控。ModBus網(wǎng)絡(luò)只有一個主機(jī)，所有通信都由他發(fā)出。網(wǎng)絡(luò)可支持247個之多的遠(yuǎn)程從屬控制器，但實際所支持的從機(jī)數(shù)要由所用通信設(shè)備決定。采用這個系統(tǒng)，各PC可以和中心主機(jī)交換信息而不影響各PC執(zhí)行本身的控制任務(wù)。

NA系列可編程控制器（簡稱NA-PLC） 由南大傲拓科技有限公司自主設(shè)計與研發(fā)，汲取了主流PLC的成功經(jīng)驗，改進(jìn)了其不足之處，瞄準(zhǔn)了當(dāng)今PLC的新發(fā)展方向，采用了計算機(jī)、通信、電子和自動控制等方面的國進(jìn)技術(shù)，在CPU操作系統(tǒng)、I/O信號處理、網(wǎng)絡(luò)通訊、軟件開發(fā)及生產(chǎn)工藝等方面具有*的性能，是適用于各種自動化控制的可編程控制器。

　　NA300 PLC是對傳統(tǒng)PLC功能的*提升，其組網(wǎng)的靈活性、系統(tǒng)平臺的開放性、編程軟件的靈活性以及模塊的智能性可使復(fù)雜的控制項目得以地實現(xiàn)