一、引言
作為近幾年來(lái)迅速發(fā)展的一種節(jié)能、高效的新型空壓機(jī)，同步空壓機(jī)比異步空壓機(jī)節(jié)電綜合率有了明顯的提高。但目前我國(guó)普遍使用的異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿空壓機(jī)，仍存在系統(tǒng)冗余、效率不高、不具軟啟動(dòng)功能、不易于維護(hù)等缺陷。為此，尋找合適的驅(qū)動(dòng)裝置便變得異常關(guān)鍵，而Goodrive300變頻器與永磁同步電機(jī)一起構(gòu)成的直驅(qū)式空壓機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)便是其不錯(cuò)的選擇。該系統(tǒng)相對(duì)于使用交流異步電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置，降低了系統(tǒng)的工作損耗，提升了空壓機(jī)的工作效率。
二、應(yīng)用環(huán)境分析
2.1    空壓機(jī)一體機(jī)系統(tǒng)組成
交流永磁同步電機(jī)主要是一種轉(zhuǎn)子是永久磁鐵勵(lì)磁的一種同步電動(dòng)機(jī)，該電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速保持與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步的旋轉(zhuǎn)速度，故因此得名同步電機(jī)。、

無(wú)軸承永磁同步電機(jī)采用的特殊的無(wú)軸結(jié)構(gòu)，就是將電機(jī)的轉(zhuǎn)子與機(jī)頭的軸直接聯(lián)接在一起，電機(jī)沒(méi)有了軸承、沒(méi)有油封，電機(jī)與主機(jī)之間沒(méi)有皮帶、沒(méi)有聯(lián)軸器、沒(méi)有齒輪，因此不存在任何的機(jī)械摩擦損失與傳動(dòng)損失，傳動(dòng)效率為1。
由于電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展以及交流永磁同步電機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能體積比和性能重量比大、效率高、方便實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
2.2     同步空壓機(jī)負(fù)載特性
由于變頻化的螺桿空壓機(jī)利用了變頻器的無(wú)級(jí)調(diào)速特點(diǎn)，通過(guò)控制器或變頻器內(nèi)部的PID調(diào)節(jié)器，能使供氣穩(wěn)定；對(duì)用氣量波動(dòng)比較大的場(chǎng)合，又能快速調(diào)節(jié)響應(yīng)。傳統(tǒng)空壓機(jī)輸出壓力的調(diào)節(jié)是靠對(duì)加卸載閥、調(diào)節(jié)閥的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，調(diào)節(jié)速度慢，波動(dòng)大，精度低，輸出壓力不穩(wěn)定。

三、系統(tǒng)方案
3.1 英威騰Goodrive300變頻器性能介紹
Ø         由于變頻器本身含概了軟啟動(dòng)器的功能，啟動(dòng)電流最大在額定電流的1.6倍以?xún)?nèi)，與工頻啟動(dòng)一般在額定電流的6倍以上相比，啟動(dòng)沖擊很小。這種沖擊不僅是對(duì)電網(wǎng)的，對(duì)整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的沖擊，也大大減少
Ø         高級(jí)矢量控制模式，Goodrive300變頻器支持兩種矢量控制模式，其中矢量控制模式0基于高性能32位DSP硬件平臺(tái)，新型全程三相調(diào)制控制技術(shù)及精準(zhǔn)參數(shù)靜態(tài)自學(xué)習(xí)能力，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)異控制效果，無(wú)論在加減速時(shí)間、力矩、轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度、運(yùn)行電流、電機(jī)噪聲、穩(wěn)速精度等方面均有出色表現(xiàn)，對(duì)變頻電機(jī)擁有優(yōu)異的控制性能。
Ø         標(biāo)配內(nèi)置C3濾波器，有效濾除電源輸入側(cè)高次諧波，有效防止變頻器整流過(guò)程中產(chǎn)生諧波干擾控制部分及弱電信號(hào)，保證系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠。
Ø         環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，完全獨(dú)立風(fēng)道設(shè)計(jì)加法蘭安裝模式可大幅提高抗擊油污、粉塵及濕熱等惡劣環(huán)境，有效降低變頻故障率，延長(zhǎng)使用壽命。Goodrive300變頻器鈑金件選用熱浸鍍鋅板結(jié)合拉鉚式固定方案，大大提高其EMC性能及抗腐蝕能力。
Ø         過(guò)載能力強(qiáng)，優(yōu)異電流限幅特性，可有效降低變頻過(guò)載、過(guò)流保護(hù)，最大限度保障生產(chǎn)連續(xù)性。
Ø         優(yōu)越的AVR功能，超強(qiáng)電網(wǎng)適應(yīng)性，可用于電網(wǎng)長(zhǎng)期偏低或電網(wǎng)波動(dòng)等電源惡劣場(chǎng)合，保障輸出電壓、電流、速度穩(wěn)定性。
Ø         針對(duì)Goodrive300變頻器，深圳市英威騰電氣股份有限公司特提供24個(gè)月免費(fèi)保修服務(wù)，全球服務(wù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，可有效解決客戶后顧之憂。
3.2 變頻器選擇
采用永磁同步電機(jī)帶動(dòng)的空壓機(jī)需要超過(guò)額定轉(zhuǎn)矩的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，要實(shí)現(xiàn)迅速的啟?？刂?，對(duì)控制精度的要求也較高，必須選用矢量控制型變頻器。Goodrive300系列變頻器是一款用來(lái)控制異步交流感應(yīng)電機(jī)和永磁同步電機(jī)的變頻器，能很好滿足其性能要求。該變頻器在同步電機(jī)控制下具有以下技術(shù)特點(diǎn):
Ø         起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：無(wú)PG矢量控制2.5Hz/150%（SVC）
Ø         過(guò)載能力：150%額定電流60s，180%額定電流10s，200%額定電流1s
Ø         調(diào)速比：無(wú)PG矢量控制 1：20
Ø         速度控制精度：無(wú)PG矢量控制：±0.2%最高速度
3.2 控制實(shí)現(xiàn)
整個(gè)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電氣接線如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)電氣接線圖
四、具體使用效果
 
4.1    系統(tǒng)調(diào)試
調(diào)試主要包括參數(shù)自學(xué)習(xí)、空載調(diào)試及帶載調(diào)試幾個(gè)階段。
帶載調(diào)試時(shí)，先將變頻器帶輕載在30HZ運(yùn)行，查看輸出電流、電壓、轉(zhuǎn)速是否符合要求。本著先調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)速，再調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)矩的原則進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)出現(xiàn)電壓偏高時(shí)適度降低電流環(huán)比例系數(shù)。當(dāng)出現(xiàn)低頻力矩不足時(shí)適度調(diào)大同步電機(jī)交軸電感或調(diào)小電機(jī)定子電阻值便行，最終效果超出客戶期望。
4.2    變頻器參數(shù)設(shè)置
變頻器部分關(guān)鍵參數(shù)見(jiàn)表2。
表2：  部分參數(shù)設(shè)置情況表

風(fēng)機(jī)變頻配置參數(shù)

本系統(tǒng)變頻器具有短路、過(guò)載、過(guò)壓、缺相、失速等多種保護(hù)和故障輸出功能，能有效保證系統(tǒng)安全高效的運(yùn)行。
五、客戶評(píng)價(jià)
通過(guò)在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行觀察和一線員工的反饋，由Goodrive300變頻器驅(qū)動(dòng)的空壓機(jī)一體機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行良好，與傳統(tǒng)的異步機(jī)帶減速裝置驅(qū)動(dòng)空壓機(jī)的方式相比，能效已經(jīng)可以達(dá)到一級(jí)能效。
六、結(jié)束語(yǔ)
隨著控制技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)的制造向著專(zhuān)業(yè)化、自動(dòng)化方向發(fā)展。變頻器作為空壓機(jī)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)設(shè)備，以其高效、低噪聲、大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、高可靠性、良好的調(diào)速性能、免維護(hù)等優(yōu)越性在油氣生產(chǎn)中有著良好的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)：
[1] 《Goodrive 300變頻器產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)》深圳市英威騰股份有限公司

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