变频器在空压机控制系统中的应用

变频器在空压机控制系统中的应用

摘要：空气压缩机的传统工作方式引发了能源的浪费，对生产造成了不良的影响。变频器在空压机控制系统中的使用解决了传统空压机控制系统运行中的问题和缺陷，节约了大量的电能。减少了设备维修的工作量，并能有效控制空气压缩机的输出压力，从而具有广泛的发展潜力。

关键词：变频器空压机控制系统应用

空气压缩机将空气压进了储气罐中，是使机械保持一定压力的机械设备。在电解铝的生产发展过程中，空气压缩机为各种机械气动的元件以及气动的机械设备提供了气源，从而能在实际生产机械设备的运行过程中占据了重要的位置。

1 传统空压机控制系统问题

传统空气压缩机(螺杆式空气压缩机) 的工作方式是以

进气阀为基础的开和关的控制形式，也就是压力达到上限时关阀，在空气压缩机进入轻载发展和运行阶段过程中，当空气压缩机内部压力值达到下限后，空气压缩机实现了满载运行。空气压缩机以加载和卸载的为运行方式，使压缩机气压在最大值和最小值之间往复变化，此时，压缩机的最小值是能够保证相应设备运行的最低压力值。而最大压力值则为设定的最大压力值。一般状况下压力值范围为1.1~1.25。空气

压缩机的加载和卸载的工作方式造成了一定的负面效果。下图为空压机工作原理。

1.1 气体压力的变化消耗了过多的能耗

当空气压缩机内部空气压力超过了最小的下限压力值，空气压缩机将现时的压力上升到限定的最高压力值关闭阀门，而提升压力的过程需要电源为空气压缩机提供能量，当空气压缩机内部的压力值为最高的定额值时，可关闭空气压缩机的进气阀，于是空压机不再压缩气体进行做功。但空气压缩机仍旧带动螺杆进行回转运动，这一过程将消耗空压机满载运行中的10%~15%。

1.2 减压阀造成的能源浪费

空气压缩机在实际运行过程中应保证气动元件的额定

气压保持在最小压力范围内，若是高于最小压力范围，那么应保证气体经过减压到接近空压机的最小压力值再进入气

动元件，否则将造成能量的浪费。

1.3 空气压缩机电动机容量闲置

在一般状况下，空气压缩机的设计者往往只考虑空气压缩机能否满载运行，由此在设计中只对空气压缩机电动机的容量按照最大需求实现对相应参数的选择，然而在空气压缩机的现实运行和发展过程中，不仅满载运行占据一定的比重，轻载运行的比例也相当高，从而容易造成空压机电动机容量的限制，造成了能量的浪费。碰到此种情况，以往只是靠机

械方式频繁地调节阀动作来对其进行调整，致使阀的磨损速度加快，无形中增加了维护成本并缩短设备的寿命。对于工频供电的情形，所需的启动电流冲击比较大，进而影响到电网电压和其它设备的正常运作，不利于管理和维护。

2 变频器在空压机控制系统中的改造方案

研究表明，通过频器控制的空气压缩机，能够有效地根据用气系统的需求控制电动机转速，并可以控制空气压缩机的输出，从而达到既满足了生产需要，又可节约大量电能，在运行过程中就算出现其它问题也容易解决，便于维护。

2.1 用交直交变频器作供电电源

根据异步电动机的转速n=(1-S)60f/P，可知，电动机的转速可以通过改变电源的频率f来调节。同时，当今的交―直―交型的变频器可以灵活地根据控制对象的需要，来输出频率连续可控的交流电压。所以，使用变频器作空压机电动机的电源，能够使电动机的转速更容易改变，也可以很好地满足日常的生产需要。

2.2 变频器的选择

①对于变频器的选择，应该选用具备PID功能的变频器，以便更好地改变工作频率；

②对于空气压缩机，务必选用恒转矩负载的，因而变频器应该选用通用型的恒转矩变频器；

③对于变频器的容量的选取，通常情况下可按空气压缩

机电动机容量选择，或者直接选择比电动机容量大一个级别的变频器。

2.3 变频器的运用

2.3.1 最好选用施耐德变频器ATV-68 C19N4型。在不改

变原电路保护控制部分的前提下，采用两个接触器分别安装在变频器输出端和变频器电源输入端，同时，为了防止在工频运行时向变频器反送电的情况，务必在变频器输出端安装接触器。

2.3.2 KM1、KM3与KM2是互锁的，当电机在工频运行

并且KM2 线圈得电时，KM1、KM3线圈不能得电。相反，

当KM1、KM3线圈得电时，这时KM2 线圈不能得电，变频器运行。

2.3.3 对于变频器的启停信号的选用，应该选取控制台

上变频起动按钮接到变频器的逻辑输入口上。

2.3.4 当按下变频器主电源按钮时，KM1、KM3线圈同

时得电，因为，KM1、KM3接触器线圈是并联的，并且自锁。

2.3.5 储气罐的压力反馈信号通过远传压力检测器检测，压力信号输入检测管上PID压力调节器，调节器输出0~10V

信号到变频器AL1和AL2端子上。

下图为空压机变频调速系统电路原理图。

3 控制原理

根据研究和实践表明，空气压缩机控制系统中包括工频

以及变频套控制回路，两套回路是相互独立并互锁的。变频控制改变频率实现了电机的低速起动，在一定的时间长度后转化为转速运行的设定。当空压机控制系统运行正常时，变频器以储气罐中的压力检测器以及变频器内部压力的值为

基础，通过比较计算，算出变频器转变频率需要的值，并自主调节电机的转速，保证所要实现的压力值。当储气罐中压力原本设定的值较小，那么变频器输出的频率将增大，而当压力值达到50Hz 时，空压机电机转速将达到最高，同时空气压缩机中的排气量也是最大值，降低了变频器输出频率，降低了电机转速，也减少了空压机排气量，从而实现对空气压缩机的恒定气压的控制。

4 结语

综上所述，经过对变频器在空压机控制系统中应用的探究，可知，通过该技术可以使得设备的运行更加可靠、平稳，很好地，满足生产工艺的要求，并且在节省电能方面效果显著，从而能够有效地稳定气网的压力，并延长了压缩机的使用寿命。

参考文献：

[1]刘英.变频器在空气压缩机控制系统中的应用[J].包钢科技，2008，(03).

[2]朱应煌.变频器在空气压缩机恒压控制中的应用[J].自动化仪表，2009，(01).