摘要：變頻螺桿壓縮機廣泛應用于空壓機行業(yè)，其性能卓越、穩(wěn)定。傳統(tǒng)的空壓機的變頻驅(qū)動系統(tǒng)控制回路布線復雜、安裝費時和故障排除不方便等問題。GD300-01是英威騰應螺桿壓縮機市場發(fā)展趨勢而研發(fā)的一款空壓機專用變頻器。GD300-01因其豐富的功能、使用方便、性能穩(wěn)定而廣受客戶認可。

關鍵詞：GD300-01，螺桿式壓縮機，空壓機

1.介紹

傳統(tǒng)空壓機的變頻調(diào)速系統(tǒng)是由變頻器、PLC控制器、操作面板、發(fā)射器、控制開關以及接觸器構(gòu)成。它有如下缺點：控制回路布線復雜，安裝費時，故障排除不方便及控制箱外觀不夠美觀。由英威騰研發(fā)的空壓機專用GD300-01變頻器集成了一般空壓機的PLC控制和風扇變頻器的啟動/停止/速度控制功能，保持了機頭穩(wěn)定油溫，發(fā)揮潤滑油的最佳性能。本文將介紹使用雙變頻控制系統(tǒng)的應用，由空壓機專用GD300-01變頻器和GD10變頻器共同組成，應用于廣州一家工廠的永磁同步空壓機上。

2.雙變頻永磁同步空壓機系統(tǒng)的特點

空壓機專用GD300-01變頻器的開發(fā)是基于英威騰Goodrive300變頻器生產(chǎn)平臺。GD300-01集成了PLC/控制器功能，節(jié)約了PLC/控制器的費用，并與PT100溫度檢測功能共同工作，實現(xiàn)了風扇的變頻控制。與一般的異步變頻空壓機相比，GD300-01具有如下優(yōu)勢：

● 用于永磁電機和壓縮機主機的嵌套式完整直連軸結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)更加緊湊，100％的傳輸效率；

● 無電機軸承：永磁轉(zhuǎn)子直接安裝在陽轉(zhuǎn)子的延長軸上。無馬達軸承結(jié)構(gòu)，避免了電機軸承的故障點；

● 電機體積小：只有一般調(diào)頻電機體積的1/3，安裝方便；

● 永磁電機低速時，高效運行，比一般的調(diào)頻電機具有更好的節(jié)能表現(xiàn)；

● 永磁電動機使用高性能釹鐵硼永磁材料，在120℃高溫時亦無損失。定子線圈由專用耐電暈漆包線制作而成，具有極佳的絕緣特性，使用壽命長；

● 對同步電機的快速響應速度，出色的排氣響應性能；

● 根據(jù)排氣溫度控制風扇轉(zhuǎn)速，達到節(jié)能效果，系統(tǒng)和各部件保持溫度穩(wěn)定的時間更長。噪聲也因為風扇由變頻方法控制而減少。

3.系統(tǒng)原理及控制實現(xiàn)

3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖1雙變頻空壓機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

3.2控制實現(xiàn)

?● 主機的啟動/停止功能是通過通信協(xié)議485控制，頻率由PID設置，實現(xiàn)閉環(huán)控制；

?● 電磁閥控制邏輯是由主變頻器實現(xiàn)的，通過中繼終端以控制入口閥；

?● 急停信號與數(shù)字輸入端子相連，選擇慣性停止功能；

?●  溫度PID功能是由主變頻器實現(xiàn)的，其通過模擬信號來設置風扇變頻器的頻率。調(diào)速信號為0至20mA；

?●  風扇的啟動/停止功能是由主變頻器（兼容電源頻率啟動/停止控制）的終端來控制；

?●  風扇故障信號屬于主機的外部故障信號；

?●  機械故障通過終端來識別，當識別到機械故障時，控制面板上會顯示報警；

?●  整個雙變頻驅(qū)動系統(tǒng)的接線圖如圖2所示。

圖2雙變頻驅(qū)動系統(tǒng)的電氣接線圖

4. 現(xiàn)場情況

4.1電機參數(shù)

電機	額定電壓	額定電流	極對	額定頻率	額定功率
SM	380V	45A	3	195.0HZ	22.0KW

4.2現(xiàn)場圖

    

5.系統(tǒng)調(diào)試步驟

5.1主變頻器調(diào)試

第1步：電線電纜按照系統(tǒng)接線圖連接并確認。切斷觸摸面板的24V電源，并確保接地電纜連接正確（變頻器接地和外殼接地）；

注：壓力、溫度和風扇轉(zhuǎn)速信號是電流信號，所以相應的模擬信號輸入端子應配置為電流信號；

第2步： P00.18設定為1，恢復出廠設置。根據(jù)電機實際情況，設置最大頻率P00.03和電機參數(shù)，然后再操作電機參數(shù)自整定；

注：如果SM銘牌上沒有電機額定電流，請根據(jù)變頻器額定電流或默認值設定P02.19。

第3步：按QUICK / JOG（快/慢）按鈕，減慢轉(zhuǎn)速檢查方向，如果不正確，更換電機電纜。

第4步：試運行。載頻P00.14設定為4。調(diào)整電機控制參數(shù)，特別是電流環(huán)。P03.09設定為電機功率的傳送值，參照表1。

P03.09 (參考)	電機功率
2000	18.5KW
2000	22KW
2500	37KW
3000	55KW
3000	75KW
3000	90KW
3500	110KW
3500	132KW
3500	160KW

表1電流環(huán)參數(shù)和功率對應表

5.2風扇變頻器調(diào)試

第1步：電線電纜按照系統(tǒng)接線圖連接并確認。

注：風扇轉(zhuǎn)速信號是0至20mA。注意終端跳線的位置；

第2步： P00.18設定為1，恢復出廠設置。設置電機實際情況設置電機參數(shù)。按QUICK/JOG（快/慢）按鈕，減慢轉(zhuǎn)速檢查方向，如果不正確，更換電機電纜。

5.3系統(tǒng)調(diào)試

第1步：打開觸摸面板電源，等待系統(tǒng)啟動；

第2步：進入系統(tǒng)配置界面，設置系統(tǒng)參數(shù)：壓力傳感器參數(shù)、溫度傳感器參數(shù)和風扇變頻器參數(shù)等等，然后按“一鍵設置參數(shù)”按鈕。系統(tǒng)將自動完成相關參數(shù)設定；

第3步：按照觸摸屏說明，調(diào)整用戶參數(shù)、生產(chǎn)參數(shù)和維護參數(shù)，然后運行。

5.4變頻器參數(shù)表

主變頻器的參數(shù)，見表2。

表2變頻器參數(shù)表

型號：GD300-01-022 G-4 軟件版本：V1.0
功能碼	設置值	功能說明	備注
P00.00	0	矢量控制模式	默認值
P00.01	2	通訊運行指令	一鍵設置
P00.03	195.00Hz	最大輸出頻率	電機
P00.04	195.00Hz	運行頻率上限	電機
P00.06	7	PID控制設置	一鍵設置
P00.11	20s	ACC時間	默認值
P00.12	20s	DEC時間	默認值
P00.14	4.0 kHz	載頻	自定義
P01.15	25.00 Hz	停止速度	一鍵設置
P02.00	1	SM	電機
P02.15	22.0 kW	額定功率
P02.16	195.00 Hz	額定頻率
P02.17	3	極對數(shù)
P02.18	380V	額定電壓
P02.19	45A	額定電流
P02.20	0.054Ω	定子電阻	靜態(tài)自整定結(jié)果
P02.21	0.72 mH	D軸電感
P02.22	1.79 mH	Q軸電感
P02.23	380	反電動勢常數(shù)
P03.09	2000	電流環(huán)P	調(diào)試器
P03.10	1000	電流環(huán)I	默認值
P05.01	6	S1：滑行停車	一鍵設置
P05.02	9	S2：外部故障輸入
P05.03	42	S3：空濾堵塞信號
P05.04	43	S4：油濾堵塞信號
P05.05	44	S5：分離器堵塞信號
P05.06	45	S6：精密分離單元堵塞信號
P05.07	46	S7：外部故障1
P05.08	47	S8外部故障2
P05.10	001	負極輸入
P05.32	2.00 V	A1下限
P06.03	27	RO1輔助電機 啟動/停止控制	默認值
P06.04	28	RO2：電磁閥控制輸出
P06.14	24	AO1：溫度PID輸出
P06.21	0.5 s	AO1輸出濾波時間	一鍵設置
P09.00	10	PID設置源： 空壓機專用
P09.02	8	PID反饋源： 空壓機專用（AI1）
P09.08	0.2 %	PID控制偏差限制
P11.06	110 %	自動電流限制
P11.07	5.0 Hz/s	電流限制時降頻率
P11.15	0.0 s	速度偏差檢測時間
P13.02	25 %	源電流1
P13.08	60	控制參數(shù)1
P13.09	5.0	控制參數(shù)2
P14.00	2	本地通訊地址	默認值
P18.00	1	控制模式	一鍵設置
P18.01	1	休眠功能	默認值
P18.02	0	加載和卸載模式： 自動模式	默認值
P18.03	1	溫度傳感器 PT100直連	默認值
P18.04	1.6 MPa	壓力傳感器上限	默認值
P18.05	0.85 MPa	卸載壓力	自定義
P18.06	0.6 MPa	加載壓力	自定義
P18.07	0.7 MPa	設置壓力	自定義
P18.08	75 ℃	風扇啟動溫度	默認值
P18.09	65 ℃	風扇停止溫度	默認值
P18.10	75 ℃	設置溫度	默認值
P18.11	40.0 Hz	加載運行頻率下限	自定義
P18.12	40.0 Hz	空載運行頻率	自定義
P18.13	300 s	空載延時時間	默認值
P18.14	0 s	停止延時時間	默認值
P18.15	10 s	加載延時時間	默認值
P18.16	8 s	重啟延時時間	自定義

風扇變頻器參數(shù)表，見表3。

表3風扇變頻器參數(shù)

型號：GD10-1R5G-4-B 風扇：0.375kW，380V
功能碼	設置值	功能說明	備注
P00.01	1	終端運行指令	一鍵設置
P00.05	25.00Hz	運行頻率下限
P00.06	2	AI設置頻率
P00.13	2	禁止反向運行
P05.01	1	S1：正向旋轉(zhuǎn)運行
P06.03	5	RO：變頻器故障
P14.00	1	本地通訊地址

6.結(jié)論

集成于雙變頻驅(qū)動系統(tǒng)中的英威騰空壓機專用GD300-01變頻器在永磁同步空壓機上的成功應用，提供了性價比更好的空壓機變頻器系統(tǒng)解決方案，降低了空壓機控制系統(tǒng)的故障點，并提供更好的一站式服務，使螺桿壓縮機的安裝和維護非常方便。隨著客戶更高的高效節(jié)能要求，同步電機越來越多地應用于空壓機。英威騰空壓機專用GD300-01變頻器將會引導空壓機行業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)強大的拖拽能力和完善的控制系統(tǒng)。另外， GD300-01變頻器也可與異步空壓機兼容。

參考資料：

[1] 深圳市英威騰電氣股份有限公司《GD300-01操作說明書》

[2] 深圳市英威騰電氣股份有限公司《GD10操作說明書》