一、前言
真空泵是一種旋轉(zhuǎn)式變?nèi)菡婵毡茫氂星凹?jí)泵配合方可使用。其作用就是從真空室中抽除氣體分子，降低真空室內(nèi)的氣體壓力，使之達(dá)到要求的真空度。在較寬的壓力范圍內(nèi)有較大的抽速，對(duì)被抽除氣體中含有灰塵和水蒸汽不敏感。真空泵分類(lèi)廣泛，主要有WLW系列真空泵、W型真空泵、2X型真空泵、ZJ型真空泵、2SK型真空泵、SK型真空泵、2BV型真空泵、MH-2型真空泵、TLZ型真空泵、SL型羅茨鼓風(fēng)機(jī)、JZJX型真空泵、JZJS型真空泵、JZJWLW型真空泵、JZJP型真空泵、RPP型真空泵、2XZ型真空泵等型號(hào)。
真空泵廣泛用于塑料機(jī)械、農(nóng)藥化工、染料化工、磚瓦機(jī)械、低溫設(shè)備、造紙機(jī)械、醫(yī)藥化工、食品機(jī)械、工業(yè)電爐、電子行業(yè)、真空設(shè)備、化肥、冶金、石油、礦山、地基處理等領(lǐng)域。
中國(guó)生產(chǎn)真空泵的廠家很多，全部真空泵的年銷(xiāo)售額大約在1.5億元左右，但僅相當(dāng)于美國(guó)Kinney公司一家真空泵的年銷(xiāo)售額。通過(guò)對(duì)全球真空泵市場(chǎng)的分析我們可以看出，各類(lèi)真空泵的市場(chǎng)及應(yīng)用領(lǐng)域都在不斷變化和發(fā)展。中國(guó)真空泵制造業(yè)有著悠久的歷史和雄厚的基礎(chǔ)，它已經(jīng)在各個(gè)不同領(lǐng)域得到應(yīng)用并經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，其中一些產(chǎn)品還出口，得到國(guó)外用戶的認(rèn)可并受到好評(píng)，應(yīng)該說(shuō)中國(guó)真空泵制造業(yè)在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)仍然有著巨大的發(fā)展空間。
二、傳統(tǒng)真空泵的控制問(wèn)題
真空泵的負(fù)載隨著真空度的增加而減小。在容器內(nèi)空氣阻力大時(shí)，真空泵往往工作在過(guò)載狀態(tài)，隨著真空度的增加，電流下降，電機(jī)正常工作。當(dāng)容器密封正常時(shí)，電機(jī)在過(guò)載狀態(tài)下工作時(shí)間短，不會(huì)造成燒電機(jī)的事情發(fā)生；當(dāng)容器密封下降時(shí)，電機(jī)在過(guò)載狀態(tài)下工作時(shí)間延長(zhǎng)，就會(huì)有燒電機(jī)的現(xiàn)象發(fā)生。
為解決泵過(guò)載的問(wèn)題，傳統(tǒng)上采用以下方法：
1) 采用機(jī)械式自動(dòng)調(diào)壓旁通閥。
旁通閥安裝在羅茨真空泵的出口和入口之間的旁通管路上。此閥控制泵出入口之間的壓差不超過(guò)額定值。當(dāng)壓差達(dá)到額定值時(shí)，閥門(mén)靠壓差作用自動(dòng)打開(kāi)，使羅茨真空泵出口和入口相通，使出入口之間的壓差迅速降低，這時(shí)羅茨真空泵在幾乎無(wú)壓差的負(fù)荷下工作。當(dāng)壓差低于額定值時(shí)，閥自動(dòng)關(guān)閉，氣體通過(guò)羅茨真空泵內(nèi)由前級(jí)泵抽走。帶有旁通溢流閥的羅茨真空泵可以與前級(jí)泵同時(shí)啟動(dòng)，使機(jī)組操作簡(jiǎn)單方便。
2) 采用液力聯(lián)軸器
采用液力聯(lián)軸器也能防止泵的過(guò)載現(xiàn)象發(fā)生，使泵可以在高壓差下工作。液力聯(lián)軸器安裝在泵和電動(dòng)機(jī)之間。在正常工作狀態(tài)下，液力聯(lián)軸器由電動(dòng)機(jī)端向泵傳遞額定力矩。羅茨真空泵的最大壓差由液力聯(lián)軸器所傳遞的最大轉(zhuǎn)矩來(lái)決定，而液力聯(lián)軸器可傳遞的最大轉(zhuǎn)矩由其中的液體量來(lái)調(diào)節(jié)。當(dāng)泵在高壓差下工作或與前級(jí)泵同時(shí)啟動(dòng)時(shí)，在液體聯(lián)軸器內(nèi)部產(chǎn)生了轉(zhuǎn)速差即滑動(dòng)，只傳遞一定的力矩，使泵減速工作。隨著抽氣的進(jìn)行，氣體負(fù)荷減小，羅茨真空泵逐漸加速至額定轉(zhuǎn)速。
3) 采用真空電氣組件控制泵入口壓力
在羅茨真空泵的入口管路處安置真空膜盒繼電器或電接點(diǎn)真空壓力表等壓力敏感組件。真空系統(tǒng)啟動(dòng)后，當(dāng)羅茨真空泵入口處壓力低于給定值(泵允許啟動(dòng)壓力)時(shí)，壓力敏感組件發(fā)出信號(hào)，經(jīng)電氣控制系統(tǒng)開(kāi)啟羅茨真空泵(如真空系統(tǒng)中裝有羅茨真空泵旁通管路，則同時(shí)關(guān)閉旁通管路閥門(mén))。若泵入口壓力高于規(guī)定值時(shí)，則自動(dòng)關(guān)閉羅茨真空泵(或同時(shí)打開(kāi)泵旁通管路閥門(mén))，從而保證了羅茨真空泵的可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。
顯然以上方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，控制精度差，能源浪費(fèi)嚴(yán)重，已經(jīng)不能適應(yīng)設(shè)備發(fā)展的要求。
三、普通的變頻器應(yīng)用方案
為了保護(hù)電機(jī)，部分真空泵廠家采用變頻器，用電流互感器和電流變送器檢測(cè)電機(jī)的實(shí)際電流，然后將轉(zhuǎn)換后的模擬量信號(hào)輸入變頻器，讓變頻器做PID運(yùn)算，從而控制電機(jī)的電流和電機(jī)的轉(zhuǎn)速，最后達(dá)到保護(hù)電機(jī)的目的。
由左圖可以看出其控制回路復(fù)雜，雖然變頻器能夠?qū)崿F(xiàn)電流的閉環(huán)PID控制，但控制精度不高，轉(zhuǎn)換復(fù)雜。無(wú)法區(qū)分電機(jī)堵轉(zhuǎn)電流和正常負(fù)載電流，可能造成電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，造成燒電機(jī)。控制效果不太理想。
四、偉創(chuàng)AC80矢量型變頻器真空泵專(zhuān)用方案
偉創(chuàng)AC80矢量型變頻器采用全球領(lǐng)先的無(wú)速度傳感器矢量控制算法，把電機(jī)定子電流按坐標(biāo)變換分解為轉(zhuǎn)矩電流分量和勵(lì)磁電流分量，從而實(shí)現(xiàn)精確的轉(zhuǎn)矩控制。與V/F控制算法相比具有低頻力矩特性好，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好，速度控制精度高等優(yōu)點(diǎn)。
偉創(chuàng)AC80矢量型變頻器真空泵專(zhuān)用方案不需要在外部添加任何設(shè)備，變頻器本身就能實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)電流和轉(zhuǎn)速的精確控制。
無(wú)論容器的密封性能好壞，AC80矢量型變頻器在不需要任何外圍輔助設(shè)備的情況下，均可以控制電機(jī)電流在電機(jī)額定值以內(nèi)，且控制范圍可以任意調(diào)整，控制精度達(dá)到±1%。在此基礎(chǔ)上，使真空泵以最高效率運(yùn)行，以最快速度達(dá)到設(shè)定的真空度。
同時(shí)偉創(chuàng)AC80矢量型變頻器還可以快速識(shí)別真空泵堵轉(zhuǎn)電流和負(fù)載電流，當(dāng)真空泵因機(jī)械原因堵轉(zhuǎn)時(shí)，能夠立即識(shí)別并報(bào)警停機(jī)，防止故障的進(jìn)一步擴(kuò)大。
五、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，偉創(chuàng)AC80矢量型變頻器真空泵專(zhuān)用方案不僅解決了傳統(tǒng)真空泵的控制難題，成本上省去了傳統(tǒng)的機(jī)械防過(guò)載裝置，同時(shí)簡(jiǎn)化了變頻控制電路，綜合效益大幅度提高。在實(shí)際使用中，獲得了真空泵生產(chǎn)廠家的一致好評(píng)。
