浅谈螺杆式空气压缩机的电气知识

陈宁

摘要：本文主要介绍螺杆空气压缩机的相关知识，并主要介绍螺杆式空气压缩机电气原理、互锁及应注意的问题。

关键词：螺杆式空气压缩机；空压机；电气知识

1 前言

螺杆压缩机是由瑞典皇家工学院教授于1934年发明的。由于设计、制造水平的限制，六十年代以前螺杆压缩机发展比较缓慢；六十年代初喷油技术被引入螺杆压缩机，降低了螺杆转子型线加工精度的要求，同时对机组的噪声、结构、转速等产生了有利影响。目前喷油螺杆压缩机已成为空气动力、制冷空调行业中的主要机型，在中等容积流量的空气动力装置及中等制冷量的制冷装置中，螺杆压缩机在市场上已占领先地位。

2 螺杆空压机的基本结构与特点

2.1 系统原理

一台喷油螺杆空压机组主要由主机和辅机两大部分组成，主机包括螺杆空压机主机和主电机，辅机包括进排气系统、喷油及油气分离系统、冷却系统、控制系统和电气系统等。

电机的联动部分实际包括电机和主机两部分，主机主要有主动齿轮、被动齿轮、阳转子、阴转子等组成；螺杆压缩机的工作循环可分为吸气过程（包括吸气和封闭过程）、压缩过程和排气过程。

2.2 螺杆式压缩机的特点如下

（1）螺杆压缩机的转速较高（通常在3000r/min以上），而且体积小、质量轻、占地面积小等优点，因而经济性好。

（2）螺杆式压缩机没有往复质量惯性力，动力平衡性能好，故基础可以很小。

（3）螺杆式压缩机、结构简单紧凑，易损件少，所以运行周期长，使用可靠，有利于实现操作自动化。

（4）螺杆式压缩机具有强制输气的特点，既输气量几乎不受压力的影响。在较宽的工作范围内，仍可保持较高的效率。

3 电气系统的内容

空压机的电气系统主要有主电气回路、控制电气回路、机器本身保护回路、电气安全互锁回路等，主电气回路在大多数空压机系统主要有软启动和变频启动两种方式，详细内容如下：

3.1 软启动器的启动方式：

定义及作用：串接于电源与被控电机之间，通过微电脑控制其内部的晶闸管触发导通角实现交流调压，使电机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升，直至起动结束，赋予电机全电压，即为软起动，在软起动过程中，电机起动转矩逐渐增加，转速也逐渐增加，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流。避免启动过流跳闸。待电机达到额定转数时启动过程结束，为电机正常运行提供额定电压。

缺点：不能调节电源频率，所以就不能从零压零频启动电机，不能实现零冲击启动、不能调速，软启动器在启动电机之后退出系统，失去保护功能。

软起动器的保护功能

（1）过载保护功能：软起动器引进了电流控制环，因而随时跟踪检测电机电流的变化状况。通过增加过载电流的设定和反时限控制模式，实现了过载保护功能，使电机过载时，关断晶闸管并发出报警信号。

（2）缺相保护功能：工作时，软起动器随时检测三相线电流的变化，一旦发生断流，即可作出缺相保护反应。

（3）过热保护功能：通过软起动器内部热继电器检测晶闸管散热器的温度，一旦散热器温度超过允许值后自动关断晶闸管，并发出报警信号。

（4）其它功能：通过电子电路的组合，还可在系统中实现其它种种联锁保护。

3.2 变频器的启动方式如下

把电压、频率固定不变的交流电变换成电压、频率可变的交流电的变换器称为变频器。

采用这种方式的作用：降低电机启动时造成的冲击载荷，控制电机速度，把启动时间拉长，把电流变平缓，达到软启动的目的，同时还能提高电网及电动机的效率。实际上，变频器主要用在节能方面，通过调节，改变输出电压、电流、频率。一般调速算的电机使用变频器。

变频器的启动缺点：造价高，价格要比微机保护贵很多，由于目前的变频器几乎都采用PWM控制方式，这样的脉冲调制形式使得变频器运行时在电源 侧产生高次谐波电流，并造成电压波形畸变，电力系统受到谐波污染后，轻则影响系统的运行效率，重则损坏设备以至危害电力系统的安全运行；过载使变频器跳动比较频繁，平时发生过载现象时，一般来讲马达由于过载能力较强，只要变频器参数表的电机参数设置得当，一般不大会出现马达过载.而变频器本身由于过载能力较差很容易出现过载报警。

3.3 三种电源线路

三种电源保护回路是有进入电源380V通过变压器变成24V、和110V的电压一共三种电源方式，

380V的电源：主要给变频器和软启动供电，通过这个电源来实现空压机的主电机的启动和运转。

24V的电源：步进电机的驱动，及外接信号的安全电压。

110V的电源：给各个继电器控制线路的控制电压，保证控制部分的安全，避免信号的干扰。

这样在实际生产中就能避免出现电气事故，保证电气的控制有序进行。

空压机系统的启动方式有远程自动启动和手动启动两种方式：增加了安全保护急停开关、脏油过滤器的压力开关，通过他们之间的彼此联系，这样就能保证设备可以既远程控制、也可以通过通讯控制。在压缩机的操作面板上可以控制机组的起动、停机、加载或卸载。用户 也可远程控制压缩机的起动与停机，低压控制箱内备有接线端子以备用户接入。并且急停功能如果按下去，只有急停开关复位以后，系统才可以启动，这样更安全。

3.4 空压机的压力检测系统

空压机系统检测各个空气压力开关包括进气真空压力、油分离器压力、机组排气压力开关等。机组的控制部分集中在低压控制箱内，从压缩机上采集到的压力信号，温度信号以及高压电机的轴承温度等信号馈入电控箱内的控制器，控制器经运算判断出压缩机是否运行在正常状态并输出信号到文本 显示器或集控室。

3.5 空压机的温度检测系统

现场油温检测探头，准确的把空压机的喷油温度、主机排气温度、机组排气温度，反馈到空压机的CPU里，如果各个节点温度超过设定的温度都会出现报警的现象。在高压电机的前轴承上装有 PT100 测温元件，当电机的前轴承超过 110℃ 时，热敏继电器将发出报警信号；高压开关柜中过电流继电器具有风扇电机过载 保护的作用，用户应准确设定过电流继电器的整定值并定期校正。

4 实际安装和使用的注意事项

（1）要注意对电机的保护，因为现在所驱动的电机大部分不是专用的变频电机，专用的变频电机的散热和绝缘强度都比普通的电机高。这在空压机高效节能控制系统的电路设计和变频器的参数设定都对变频器的使用做出了限定，达到了保护电机的作用。

（2）在运行时，也要注意变频器自身的发热。变频器本身都有一个比较强力的散热风扇，必须要按照要求记性安装，空压机高效节能控制系统的使用环境温度不应该超过40℃。

（3）在日常操作要注意定期给空压机加油、清洗滤网、设备定期保养和润滑。

5 结束语

电气部件都装载于容易维修的钣金制作电控箱内，运行是安全的，因为当温度过高、电气过载、或系统压力过高系统都会自动停机、通过以上线路的保护，使螺杆空压机系统满足我们公司实际生产的需要，并且在各种意外情况发生的时候，一方面是能保护设备不会损坏，另一方面能保护人身安全，这套电气系统是成型的并且在行业生产中应用广泛。

参考文献：

[1]李总跟，空气压缩机操作工.北京：中国劳动社会保障出版，2007.

[2]刘建民，陈建军.螺杆式空压机运行及维护技术回答.北京：中国电力出版社，2011.

基金项目：江西科技学院自然科学研究项目（ZRBZD04）