淺談螺桿式空氣壓縮機的電氣知識

陳寧

摘要：本文主要介紹螺桿空氣壓縮機的相關知識，并主要介紹螺桿式空氣壓縮機電氣原理、互鎖及應注意的問題。

關鍵詞：螺桿式空氣壓縮機；空壓機；電氣知識

1 前言

螺桿壓縮機是由瑞典皇家工學院教授于1934年發明的。由于設計、制造水平的限制，六十年代以前螺桿壓縮機發展比較緩慢；六十年代初噴油技術被引入螺桿壓縮機，降低了螺桿轉子型線加工精度的要求，同時對機組的噪聲、結構、轉速等產生了有利影響。目前噴油螺桿壓縮機已成為空氣動力、制冷空調行業中的主要機型，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，螺桿壓縮機在市場上已占領先地位。

2 螺桿空壓機的基本結構與特點

2.1 系統原理

一臺噴油螺桿空壓機組主要由主機和輔機兩大部分組成，主機包括螺桿空壓機主機和主電機，輔機包括進排氣系統、噴油及油氣分離系統、冷卻系統、控制系統和電氣系統等。

電機的聯動部分實際包括電機和主機兩部分，主機主要有主動齒輪、被動齒輪、陽轉子、陰轉子等組成；螺桿壓縮機的工作循環可分為吸氣過程（包括吸氣和封閉過程）、壓縮過程和排氣過程。

2.2 螺桿式壓縮機的特點如下

（1）螺桿壓縮機的轉速較高（通常在3000r/min以上），而且體積小、質量輕、占地面積小等優點，因而經濟性好。

（2）螺桿式壓縮機沒有往復質量慣性力，動力平衡性能好，故基礎可以很小。

（3）螺桿式壓縮機、結構簡單緊湊，易損件少，所以運行周期長，使用可靠，有利于實現操作自動化。

（4）螺桿式壓縮機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，仍可保持較高的效率。

3 電氣系統的內容

空壓機的電氣系統主要有主電氣回路、控制電氣回路、機器本身保護回路、電氣安全互鎖回路等，主電氣回路在大多數空壓機系統主要有軟啟動和變頻啟動兩種方式，詳細內容如下：

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之間，通過微電腦控制其內部的晶閘管觸發導通角實現交流調壓，使電機輸入電壓從零以預設函數關系逐漸上升，直至起動結束，賦予電機全電壓，即為軟起動，在軟起動過程中，電機起動轉矩逐漸增加，轉速也逐漸增加，直到晶閘管全導通，電動機工作在額定電壓的機械特性上，實現平滑啟動，降低啟動電流。避免啟動過流跳閘。待電機達到額定轉數時啟動過程結束，為電機正常運行提供額定電壓。

缺點：不能調節電源頻率，所以就不能從零壓零頻啟動電機，不能實現零沖擊啟動、不能調速，軟啟動器在啟動電機之后退出系統，失去保護功能。

軟起動器的保護功能

（1）過載保護功能：軟起動器引進了電流控制環，因而隨時跟蹤檢測電機電流的變化狀況。通過增加過載電流的設定和反時限控制模式，實現了過載保護功能，使電機過載時，關斷晶閘管并發出報警信號。

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

（3）過熱保護功能：通過軟起動器內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斷晶閘管，并發出報警信號。

（4）其它功能：通過電子電路的組合，還可在系統中實現其它種種聯鎖保護。

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：降低電機啟動時造成的沖擊載荷，控制電機速度，把啟動時間拉長，把電流變平緩，達到軟啟動的目的，同時還能提高電網及電動機的效率。實際上，變頻器主要用在節能方面，通過調節，改變輸出電壓、電流、頻率。一般調速算的電機使用變頻器。

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

3.3 三種電源線路

三種電源保護回路是有進入電源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空壓機的主電機的啟動和運轉。

24V的電源：步進電機的驅動，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。

這樣在實際生產中就能避免出現電氣事故，保證電氣的控制有序進行。

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

3.4 空壓機的壓力檢測系統

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

3.5 空壓機的溫度檢測系統

現場油溫檢測探頭，準確的把空壓機的噴油溫度、主機排氣溫度、機組排氣溫度，反饋到空壓機的CPU里，如果各個節點溫度超過設定的溫度都會出現報警的現象。在高壓電機的前軸承上裝有 PT100 測溫元件，當電機的前軸承超過 110℃ 時，熱敏繼電器將發出報警信號；高壓開關柜中過電流繼電器具有風扇電機過載 保護的作用，用戶應準確設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）要注意對電機的保護，因為現在所驅動的電機大部分不是專用的變頻電機，專用的變頻電機的散熱和絕緣強度都比普通的電機高。這在空壓機高效節能控制系統的電路設計和變頻器的參數設定都對變頻器的使用做出了限定，達到了保護電機的作用。

（2）在運行時，也要注意變頻器自身的發熱。變頻器本身都有一個比較強力的散熱風扇，必須要按照要求記性安裝，空壓機高效節能控制系統的使用環境溫度不應該超過40℃。

（3）在日常操作要注意定期給空壓機加油、清洗濾網、設備定期保養和潤滑。

5 結束語

電氣部件都裝載于容易維修的鈑金制作電控箱內，運行是安全的，因為當溫度過高、電氣過載、或系統壓力過高系統都會自動停機、通過以上線路的保護，使螺桿空壓機系統滿足我們公司實際生產的需要，并且在各種意外情況發生的時候，一方面是能保護設備不會損壞，另一方面能保護人身安全，這套電氣系統是成型的并且在行業生產中應用廣泛。

參考文獻：

[1]李總跟，空氣壓縮機操作工.北京：中國勞動社會保障出版，2007.

[2]劉建民，陳建軍.螺桿式空壓機運行及維護技術回答.北京：中國電力出版社，2011.

基金項目：江西科技學院自然科學研究項目（ZRBZD04）