变频器在空气压缩机上的应用

变频器在空气压缩机上的应用

一、空气压缩机系统概述：

空气压缩机在出厂时配套的排气压力调节装置，多数为关闭进气管式压力调节器，其工作原理是当储气罐（风包）内空气压力超过设定的压力时，压缩机进气管上碟阀自动关闭，压缩机进入空转卸荷状态，当储气罐内的空气压力低于设定压力时，压缩机进气管碟阀自动开启，压缩机又进入到满载工作状态。空气压缩机的排气量和压力，在运转中也不是不变的，常因工况变化导致用气量变化，所以空气压缩机工作时总是在重复满载－卸荷工作方式。满载时的工作电流接近电动机的额定电流，卸荷时的空转电流约为30-50％电动机额定电流，这部分电流不是做有用功，而是机械在额定转速下的空转损耗。这种机械式调节装置虽然也能起到压力调节作用，但是压力调节精度低，压力波动大。压缩机总是在额定转速下工作，机械磨损大，电耗高。

根据空气压缩理论，压缩机的轴功率、排气量和轴转速符合下列公式：

N=Mr＊n/9553（KW）Vd1＝K＊Vh1＊n2（m3/min）

式中：N－压缩机的轴功率（kw）

Mr－压缩机输入的平均轴转矩（N.m）

n －压缩机的轴转速（r/min）

Vd1 ————在n2转速下的排气量（（m3/min）

K ——————与汽缸容积、压力、温度和泄漏有关的系数

Vh1 ————一级缸容积（m3 ）

n2——————调节后的压缩机转速（r/min）

根据上述理论分析，在空气压缩机的汽缸容积不能改变的条件下，只有调节压缩机的转速才能改变排气量；空气压缩机是恒转矩负载，压缩机轴功率与转速呈正比变化。在压缩机总排气量大于总用气量时，通过降低压缩机转速调节供风压力，是达到压缩机经济运行的有效方法。在可以选用的压缩机变极电动机、改变皮带轮传动比、串极调速等调速方法中，变频调速与其他调速方法相比，具有无极调速、容易实现自动控制，不用改变设备结构和安装量小的特点。

变频调速的优点是压力给定方便，根据用气量的变化随时调整设定值，能够实现压力闭环运行，实现压缩机的恒压供应。

二、空气压缩机选用变频器时的有关要求：

空气压缩机属于恒转矩负载，应选用通用型变频器，压缩机选用变频器托动的主要目的是按需要的用风量，合理调节供气压力的设定值，实现稳压节能运行。按配套电动机额定功率选用相同容量的恒转矩变频器。变频器要有内置PID调节功能和4-20Ma,或0-10V模拟信号接口；使用地点的电压变动率要在变频器允许输入电压范围内。

运行

KM2

三、改造后的运行及效果：

压力传感器安装在总排风管上，反馈输出的压力信号转换成变频器可以识别的模拟电压信号或电流信号（0-5V , 0-10V ,4-20mA ），如果是一台式运行可以直接使用变频器的内置PID 功能，如果是多台式运行，需要增加一个外置的控制器以达到使用目的。在设计施工中，应保证保留工频备用装置，一旦变频器出现故障，可以使用工频系统，保证生产的继续。

压缩机变频改造后运行平稳，工作压力保持恒定，由变频器控制压缩机的自动运行。设备改造后可以实现供风压力闭环控制，减少了压缩机的启停次数，减轻了操作人员的劳动强度；降低了耗电量和机械磨损，延长了机械的使用寿命，提高了经济效益。

四、空压机变频改造后的效益 4.1 节约能源

变频器控制压缩机与传统控制的压缩机比较，能源节约是最有实际意义的，根据空气量需求来供给的压缩机工况是经济的运行状况。 4.2 运行成本降低

传统压缩机的运行成本由三项组成：初始采购成本、维护成本和能源成本。其中能源成本大约占压缩机运行成本的77%。通过能源成本降低44.3%，再加上变频起动后对设备的冲击减少，维护和维修量也跟随降低，所以运行成本将大大降低。 4.3 提高压力控制精度

变频控制系统具有精确的压力控制能力。使压缩机的空气压力输出与用户空气系统所需的气量相匹配。变频控制压缩机的输出气量随着电机转速的改变而改变。由于变频控制电机速度的精度提高，所以它可以使管网的系统压力变化保持在3pisg变化范围，也就是0.2bar范围内，有效地提高了工况的质量。

4.4延长压缩机的使用寿命

变频器从0HZ起动压缩机，它的起动加速时间可以调整，从而减少起动时对压缩机的电器部件和机械部件所造成的冲击，增强系统的可靠性，使压缩机的使用寿命延长。此外，变频控制能够减少机组起动时电流波动，这一波动电流会影响电网和其它设备的用电，变频器能够有效的将起动电流的峰值减少到最低程度。

4.5低了空压机的噪音

根据压缩机的工况要求，变频调速改造后，电机运转速度明显减慢，因此有效地降了空压机运行时的噪音。

、结束语

综上所述，由于空压机可以在保证生产所需要的最低压力下运行，电机输入功率大大下降，辅以压力闭环控制，实现空压机的供气压力与转速的动态匹配，减少了电机的实际输入功率，达到节能目的。即电机的转速由供气压力来控制，压缩机需要多大的功率，电机就输出多大的功率，而不必做无用功，从而取得良好的节能效果，节能的第二方面是空压机停止了空转，电机不存在轻载运行，这部分能量很可观。相应带来的其它好处是：供气压力稳定，通过压力调节器，可使空压机保持在设定的压力值下工作，压力稳定可靠性高，而且压力可以无级设定，随时可调。电机实现软启动，压缩机的使用寿命及检修周期都将得到大大延长。空压机排气量由空压机的转速来控制，气缸内气阀片不再反复地开启和关闭，阀座、弹簧等工作条件大大改善，避免了高温、高压气体急剧的流动与冲击，维修工作量减少。