變頻器空氣壓縮機設(shè)備應(yīng)用

一、空壓機工作原理簡述

空壓機工作原理是由一對相互平行齒合的陰陽轉(zhuǎn)子（或稱螺桿）在氣缸內(nèi)轉(zhuǎn)動。使轉(zhuǎn)子與齒槽之間的空氣不斷產(chǎn)生周期性的空積變化，空氣則沿著轉(zhuǎn)子軸線由吸入側(cè)輸送到輸出側(cè)，實現(xiàn)螺桿式空壓機的吸氣、壓縮和排氣的全過程。空壓機的進氣口和出氣口分別位于殼體的兩端，陰轉(zhuǎn)子的槽和陽轉(zhuǎn)子齒被主電機驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)，常見大中型空壓機為螺桿式或活塞式壓縮機。工作時由一臺電動機帶動螺桿或活塞停止壓縮空氣。壓縮機的這種工作方式帶來了下列問題：

1、氣壓最高時電機卸載空轉(zhuǎn)造成電能的大量浪費。

2、出口壓力隨著用氣量的大小而出現(xiàn)正弦波式的變化，這樣就會影響氣動

設(shè)備的性能及工作效率。

3、工作時，壓縮機頻繁的加卸載使設(shè)備的檢修時間加長，使用壽命縮短。

4、大功率壓縮機電機的頻繁卸載造成對電網(wǎng)的沖擊

根據(jù)以上空壓機的工作特點，我們選用SVF-EV空壓機專用一體化變頻調(diào)速對空壓機進行節(jié)電改造。

針對空壓機系統(tǒng)壓力控制方式不能跟隨負荷變化而調(diào)節(jié)系統(tǒng)運行參數(shù)和能量供應(yīng)，造成系統(tǒng)效率降低、能源浪費大、機械磨損嚴重等問題，以變頻調(diào)速控制，對空壓機的壓力系統(tǒng)和實行變頻恒壓節(jié)能控制，大大降低系統(tǒng)能耗。

根據(jù)貴單位提供的能耗數(shù)據(jù)及現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，根據(jù)空壓機現(xiàn)行壓力值0.6Mpa-0.8Mpa，采用計算機技術(shù)和變頻技術(shù)實現(xiàn)恒壓控制，是壓力恒定，同時優(yōu)化主機運行環(huán)境，大幅度降低能源消耗，以節(jié)省電費開支。

根據(jù)原工況存在的問題并結(jié)合生產(chǎn)工藝要求，空壓機變頻改造后系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：

（1）主電機變頻運行狀態(tài)保持儲氣罐出口壓力穩(wěn)定，壓力波動范圍不超過±0.02Mpa.

（2）系統(tǒng)應(yīng)具有變頻和工頻兩套控制回路，確保變頻出現(xiàn)異常跳保護時，不影響生產(chǎn)。

（3） 在用氣量小的情況下，變頻器處在低頻運行時，應(yīng)保障電機繞組溫度和電機噪音不超過允許的范圍。

SVF-EV空壓機一體化專用型變頻器性能優(yōu)良，可靠性高，內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器，各項參數(shù)靈活設(shè)置，能很好的滿足控制要求。壓力傳感器選用美國MSP-100型，該型號傳感器安裝簡便，線性好，信號變送精度高。

三、系統(tǒng)功能

該系統(tǒng)以壓力為控制對象，壓力值由變頻器面板設(shè)定，可根據(jù)用氣設(shè)備的實際需要，在空壓機的最高允許工作壓力內(nèi)自由設(shè)定，調(diào)整便捷。壓力傳感器對供氣管網(wǎng)壓力實時監(jiān)測，并通過變送器轉(zhuǎn)換，輸出標準的4-20mA的信號，送至變頻器反饋，根據(jù)系統(tǒng)用氣量的要求實施調(diào)整壓縮機電機的轉(zhuǎn)速，保證管網(wǎng)壓力的恒定，對空壓機實現(xiàn)自動軟啟動軟停，當(dāng)車間供氣量不足或富余時，控制系統(tǒng)對空壓機實現(xiàn)自動啟停閉環(huán)控制，實現(xiàn)所需及所供，大大降低系統(tǒng)能耗，變頻調(diào)速技術(shù)近年來發(fā)展迅速，并在許多領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用，空壓機變頻節(jié)能系統(tǒng)原理。

采用該系統(tǒng)改造后，壓縮機的供氣量與系統(tǒng)所需量動態(tài)匹配，壓縮機電機轉(zhuǎn)速會隨著系統(tǒng)用氣量的不同而進行調(diào)節(jié)，避免了電機空轉(zhuǎn)以及頻繁的加卸載所帶來的能量損耗，點擊的輸入功率大大降低，節(jié)電效果顯著，對于空氣機來說，供氣量Q與轉(zhuǎn)速N成正比，氣壓F與轉(zhuǎn)速N的二次方成正比，而軸功率與轉(zhuǎn)速N的三次方成正比，見下表：
一般來說，對于連續(xù)用氣的空壓機系統(tǒng)，隨用氣量的變化，電動機運行頻率在25.00-50.00Hz之間動態(tài)調(diào)節(jié)，系統(tǒng)的節(jié)電率可達20%-35%。

另外系統(tǒng)改造所帶來的間接效益也不可低估，首先，壓縮機電動機實現(xiàn)了軟啟停，軟加減速，對電網(wǎng)的沖擊大大減少，其次壓縮機氣缸內(nèi)氣閥片不再反復(fù)地開啟和關(guān)閉，增加了設(shè)備的壽命，減少了系統(tǒng)維護時間，再次系統(tǒng)管網(wǎng)氣壓穩(wěn)定，提高了氣動設(shè)備的效率。

1、螺桿機組不能反向運轉(zhuǎn)。

2、將加載壓力（mpa）調(diào)到與設(shè)定壓力相等，（因變頻器設(shè)有下限頻率）這樣防止在卸載狀態(tài) 變頻器加速作無用功。

五、空壓機變頻改造的效益

1、節(jié)約能源

2、運行成本的降低

傳統(tǒng)壓縮機的運行成本由三項組成：初始采購成本，維護成本和能源成本。其中能源成本大約占壓縮機成本的70%。通過降低能源成本30%以上，再加上變頻起動后對設(shè)備的沖擊減少。維護和維修量也跟隨著降低，所以運行成本大大降低。

3、提高壓力控制精度

變頻控制系統(tǒng)具有精確的壓力控制能力。使壓縮機的空氣壓力輸出與空氣系統(tǒng)所需的氣量相匹配。變頻控制壓縮機的輸出氣量隨著電機轉(zhuǎn)速的改變而改變。由于變頻控制電機速度的精度提高，所以它可以使管網(wǎng)的系統(tǒng)壓力變化保持在要求范圍內(nèi)，有效地提高了工況的質(zhì)量。

4、延長壓縮機的使用壽命

變頻器從0.00Hz起動壓縮機，它的啟動加速時間可以調(diào)整，從而減少啟動對壓縮機的電器部件和機械部件所造成的沖擊，增強系統(tǒng)的可靠性，使壓縮機的壽命延長，此外，變頻控制能夠減少機組起動時的電流波動，這一波動電流會影響電網(wǎng)和其它設(shè)備的用電，變頻器能夠有效的將起動電流的峰值減少到最低程度。

6、降低了空壓機的噪音

根據(jù)壓縮機的工況要求，變頻調(diào)整改造后，電機運轉(zhuǎn)速度明顯緩慢，因此有效的降低空壓機運行時的噪音，據(jù)以往現(xiàn)場經(jīng)驗測定表明，噪音與原來系統(tǒng)比較下降5至15分貝.

變頻器控制壓縮機與傳統(tǒng)控制的壓縮機比較，能源節(jié)約是最有實際意義的。