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圖1 四方公司創新性地提出并設計了TS系列空壓機變頻電控驅動系統，采用一體化設計，將傳統變頻驅動系統的操作面板、控制器、變壓器、空開、接觸器及端子等集成于一體

四方TS系列空壓機變頻電控驅動系統采用一體化設計，將傳統變頻驅動系統的操作面板、控制器、變壓器、空開、接觸器及端子等集成于一體（圖1），優化了控制方案，包含多種控制算法，適用于空壓機領域內不同類型主電機的驅動。

螺桿空壓機在冶金、機械制造、礦山、電力、紡織、石化、輕紡等行業有廣泛的應用，是許多工藝流程中的核心設備，其裝機容量一般取決于生產所需的最大氣量并另外增加10%～20%的裕量。由于生產中用氣量的不均衡，當氣體壓力達到一定值時，空壓機一般采用卸荷空載運行或者停止空氣壓縮機這兩種方式，其中卸荷空載運行時的用電量為滿負載的30%～60%，這部分電能被白白的浪費掉，而停止空氣壓縮機運行會帶來電動機的頻繁啟停，對電網及其他設備的沖擊較大，同時空氣壓縮機的壽命也會縮短。

據調查統計，全國各類電動機耗電量約占全國發電量的70%，其中80%為異步電動機，而且大多數電動機長時間處于輕載運行狀態，特別是風機、泵類負載的電機。若在此類負載上使用變頻調速裝置，其耗電量將大幅降低。以空壓機為例，其負載特性屬恒轉矩，其節電率N%=Δn↓%，即節電率等于轉速下降的百分數（一般在20%左右，轉速也不能過低，過低會加速機械的磨損）。

因此，如何設計出節能、穩定和自動化程度高的控制方案，是空壓機使用及制造企業面臨的首要問題。隨著電力電子技術的發展，變頻驅動技術逐步引入了空壓機領域，通過大量的應用案例及實測，印證該方案具有運行壓力穩定、對電網沖擊小、運行安全、在一定范圍內節能的優點。

隨著近幾年來國家對節能設備的大力支持，同時企業對節能降耗、降低成本的需求也日益迫切，所以變頻式的空氣壓縮機得到了迅速的發展。

內嵌優異控制算法的空壓機變頻驅動系統

目前，有很多空壓機設備制造廠家都在生產變頻驅動式的空壓機。傳統的空壓機變頻驅動系統一般由變頻器、控制器、操作面板、變壓器、空開、接觸器、端子、銅排等構成，由于元器件繁雜，且需要人工配線，故在安裝及維護時普遍存在著以下的弊端：控制回路接線復雜，安裝費時費力，出現故障也不方便查找原因，而且控制柜的整體美觀性不足。

深圳市四方電氣技術有限公司針對空壓機的變頻驅動領域，創新性地提出并設計了TS系列空壓機變頻電控驅動系統，采用一體化設計，將傳統變頻驅動系統的操作面板、控制器、變壓器、空開、接觸器及端子等集成于一體（圖1），優化了控制方案，包含多種控制算法，適用于空壓機領域內不同類型主電機的驅動，同時油冷風機也采用變頻控制，精準控制油溫，發揮潤滑油的最佳潤滑特性。目前該系統已經升級發展至第二代。

江浙地區某空壓機設備制造企業在使用四方的TS系列變頻驅動系統后，如此評價：

（1）提高了工效，原來的電控系統一個工人裝配需要1～2天，現在最多只需要半天就可以完成；

（2）以前的設備壓力誤差最好也只能控制在0.05MPa左右，但是現在可以保持在0.02MPa的范圍內；

（3）通過在客戶處的實際測試，其每天節約的電量大約為25%；

（4）故障的排除更加方便。

TS這種綜合一體化系統的應用，大幅減少了外設元件的數量，從而避免了安裝時費時費力的元器件配線，降低了錯誤配線發生的幾率，所以不僅安裝工序簡單，而且設備的穩定度也得到了改善，同時在設備出現故障時，控制線路的查找也變得更加容易，降低了查找故障原因時的難度。

借助于可插拔式的適配模塊化設計，并通過不同的參數配置，使得TS系統能夠靈活的適應各種不同的空壓機要求。這同樣是非常重要的，因為針對不同的主機電機，其控制方式是不同的。

另外TS系統的多級PID控制功能，使得氣壓的控制更為精準，在一些對氣壓要求較為嚴格的生產領域亦可使用，拓展了客戶產品的應用領域。

圖2 四方的TS變頻驅動系統主要由一體化控制柜、中文液晶操作面板、空壓機專用適配卡，以及可擴展功能的適配卡等構成

利用TS系統靈活、智能且可靠的實現空壓機變頻驅動

四方的TS變頻驅動系統主要由一體化控制柜、中文液晶操作面板、空壓機專用適配卡，以及可擴展功能的適配卡等構成（圖2），全功率段內置直流電抗器，控制柜內部集成了氣壓、溫度信號處理單元、PID運算單元以及空濾、油濾、油分、潤滑油、潤滑脂等保養周期提示。

其工作原理是：管路中的氣體壓力由壓力傳感器轉變為電信號送給系統內部的PID運算調節器，與壓力設定值進行比較，并根據差值的大小按既定的控制算法進行計算，產生控制信號去控制系統中主機部分的輸出電壓和頻率，調整主電機的轉速，從而使實際壓力始終維持在設定壓力，保證了供氣壓力的穩定性。

TS系統的專用液晶操作面板可設置、監控變頻器及空壓機所有與運行相關的參數，操作方便快捷。

由于TS系統采用了多級PID控制，通過合理設置運行過程中的多段過程壓力和時間后，系統在避免氣壓超調的同時，也兼顧了氣壓變化時的快速響應調整，使氣壓控制更為精準。在用氣量較少時，系統會降低主機運行頻率，在用氣空閑時段則會自動進入休眠模式，有利于節能，并降低設備的磨損。

針對空壓機行業的主機有使用各種普通異步電動機、變頻電機、異步伺服、永磁同步電機等情況，TS系統通過靈活搭配不同類型的適配卡，可以實現對不同電機的穩定控制。針對空壓機主電機1.15～1.2倍的電機服務系數，配置重載型變頻控制單元，其長期過載能力為電機額定電流的120%，更加適合主電機的實際工況。

TS系統包含了雙變頻工作模式，不僅可實現對主機的變頻驅動，亦可同時對油冷風機采用變頻驅動，這樣可保證系統運行過程中冷卻油溫度的恒定，防止冷卻油在工作過程中出現乳化或變質，使系統冷卻及潤滑效果更佳的同時還有效延長了冷卻油的使用壽命。另外由于風機采用了變頻驅動，所以其節能效果比傳統的變頻驅動更加顯著。

由于TS系統已將空開、接觸器、繼電器等空壓機行業所應用的電氣控制元器件集成于系統內部，故安裝時無須另外布線及增加電氣元件，降低了設備安裝及維護時的技術難度，提高了工效，大大減少材料和人工成本。

TS系統不僅可以記錄變頻單元的各種缺相故障記錄，還可記錄空壓機運行過程中出現的超溫、超壓等故障記錄，以及最后一次故障時各項輸出參數，方便設備管理人員查詢及維護。

此外，TS系統提供了多級密碼權限，使用動態密碼+參考密碼的組合密碼功能，防止非法操作導致的系統故障，保證各級權限用戶的安全使用。