变频器在空气压缩机上的应用
变频节能技术在压缩机中的应用
，
目前在 压 缩 机 上 使用 变频 驱 动 的 比 例不 到 1 0 ％
，
能源 是
机 带来 了前所 未有 的发 展 机 遇 和 市场前 景
。
据 不 完全 统
。
国家重 要 的物质基 础 能源 的供需 矛盾 已 成为制 约 我 国社
计在我 国电能 的 9 ％
、
一
10 ％
是 被 压 缩 机 所 消耗 的
G M
技术 与应 用
变 频 节 能 技 术 在 压 缩 机 中 的应 用
浙 江 工 商 职业 技术 学 院 ( 浙江
3 15 0 12
)
李方 园
i
、
前言
一
生产 已 经 成 为 了关 键词 个 时 期 由 于 我 国 国 民 经 济 的 持续
，
、 、 、
。
在压 缩 机 等通 用 机 械 的驱 动 电
一
１ 压缩机的调节方式和变频节能 ．
空气 压缩机 的主要控 制对象 是空气 的压 力 ， 在冷冻 或冷却系统的压缩机 中， 常常以温度作为控制参量 。
机的空载起动电流大约是额定电流的 ５ ７ ， 电网及其 ～ 倍 对 他用电设备冲 击较大 ， 同时也会使空压机的使用寿命缩短。 综 上所述 ， 如空压机 在保证 生产 所需 要 的最 低压 力 下运行 ， 电动机输 入功率就可 以大大下降 ， 辅以压力 闭环 控制 ， 实现空压机的供气 压力一 转速 的动 态匹配 。因此 ， 减少了电动机的实 际输入功率 ， 以达到节能 目 就可 的。即 电动机的转速 由供气压 力来控 制 ， 压缩 机需要 多大 的功 率， 电动机就输 出多大的功率 ， 而不必 做无 用功， 从而取得
’ 。
CF20变频器在空压机节能改造上的应用
科技 圈向导
◇ 论坛◇ 科技
Ｃ ２ 变频器在空压机节能改造上的应用 Ｆ０
（． １杭州杭氧化医工程有限公司
【 摘
应用。
浙江
陈钟 林 ， 吴 艳 萍 ２ 杭州 ３ ０ ０ ； ． １ ０ １ ２杭州华光电气有限公司
浙江
杭州
３００） １ ０ １
要】 本文介 绍了空压机 变频 器调 速机理 ， 通过空压机加 、 卸载供 气控制方式存在 的问题 ， 出 了空压机 变频调速 系统改造方案 、 提 变频
下 三个 部 分 ：
（） １ 压缩机压缩的空气 压力值超过 Ｐ ｉ 所消耗 的能量 ｍｎ 当储气罐中空气 压力达 到 Ｐ ｉ ． 、 ｍｎ后 加 卸载供气控 制方式 还要 使 其压力继续上升 ， 直到 Ｐ ａ 值 。这一过程 中就是一个耗能的过程 ． ｍｘ 从 而使得 能量损 失 （） ２ 减压 阀减压 消耗 的能量 。 气动元件的额定气压都设 定在 Ｐ ｉ 值左右 ． ｍｎ 当压力 高于 Ｐｌ 值 Ｉｎ １ ｉ 时 ，气体在进入 气动元件前 是需 要将其压力经 过减压 阀减压 至接近 Ｐ ｉ 值的。这同样是一个耗能过 程。 ｍｎ （） ３ 卸载时由于调节 方法不合理而消耗 的能量 通 常空气压 力达 到 Ｐ ａ 值 时．空压机通过如下方法来进行降压 ｍｘ 卸载 ： 关闭进气 阀使得 空压机不 再压缩气体做功 ． 空压机 的电动机 但 还是在带动着螺杆做 回转运动 ， 测算 ． 据 空压机 卸载时 的能耗 约 占空
器的选型、 制原理的设计 ， 控 以及改造后的节能效益分析 和改善后 的空压机运行性能。结合实例 来描述 了 ＣＦ ０系列变频器在 空压机 改造上 的 ２
【 关键 词】 空气压缩机 ； Ｆ０变频 器； Ｃ２ 变频调速； 应用 ０弓言 ．Ｉ 压机满载运行 时的 １ ０％～ ５％． １ 由于空压机 在做无用 功 ． 白白地消耗 空气压缩机广泛应 用于工 矿企业 的生产 中． 其担负着为 多种设备 能量 同时将分离罐 中多余的已压缩 的空气 通过放 空阀进行放空 ， 造 提供气源的重任 ． 因此空气 压缩机运行 的状况直接影 响着生产工艺 和 成很大的能源浪 费 １ ． ２供气控制方式的其他损失 产品质量 本文着重讨 论变频器在空气压缩机上 的应用 ． 于解决其 用 （） １供气压力产生大幅波动 ． 使供气压力 达不 到工艺要求的精度 ， 节能与效率的问题
变频器的PID调节功能在空压机恒压控制中的应用
变频器的PID调节功能在空压机恒压控制中的应用摘要：随着工业自动化水平不断提高，各种类型的压缩空气源得到了广泛使用。
其中，往复式空气压缩机作为一种常用的气源设备被广泛应用于机械加工、汽车制造等领域。
然而，由于传统的空气压缩机采用手动控制方式，其稳定性和可靠性难以保证，且存在能耗高、噪音大等问题。
因此，如何实现对空气压缩机进行高效、精准地自动控制成为当前研究热点之一。
本文以某款往复式空气压缩机为对象，针对其负载特性设计了基于变频器的PID调节系统，并将其应用于空气压缩机的恒压控制当中。
关键词：变频器；PID调节功能；空压机；恒压控制引言：变频调速技术已经成为了空气压缩机控制系统中不可或缺的一部分。
通过改变电机工作电源频率来实现电动机转速的调整，从而达到节能、减排等目的。
因此，如何提高空气压缩机电动机的运行效率一直是相关领域内研究人员关注的焦点问题之一。
一、空压机恒压控制技术的发展随着工业自动化水平不断提高，对于气动设备的要求也越来越高。
而作为气动系统中最重要的组成部分之一——空气压缩机，其性能直接影响到整个生产线的效率和安全性。
因此如何实现高效、稳定地运行空压机成为了当前研究热点问题之一。
目前常用的空压机控制方式主要有机械液压控制法、电子比例阀控制法以及模糊逻辑控制法等。
其中机械液压控制法是一种传统的控制方法，具有简单可靠、成本低廉等优点；但由于其响应速度较慢且易受外界干扰，已逐渐被淘汰。
相比之下，电子比例阀控制法因其响应速度快、精度高等特点得到广泛应用。
然而，该方法存在一个无法避免的缺陷：当负载变化较大时，容易出现压力波动现象，从而降低了系统的稳定性和工作效率。
为此，近年来，模糊控制法应运而生并取得了良好的效果。
二、变频器的PID调节功能在空压机恒压控制中的应用分析（一）应用原理变频器是一种通过改变电机工作电源频率来实现调速的电气设备。
其基本结构由整流电路、滤波电路和逆变电路三部分组成，其中逆变电路是将直流电转换为交流电的重要环节。
浅谈变频器在空气压缩机中的节能改造应用
浅谈变频器在空气压缩机中的节能改造应用摘要:详细介绍了大功率变频器在化纤纺织厂的空压机上的成功应用,并取得的良好节能效果。
关键词:空压机变频器空压机在化纤纺织企业中应用十分普遍,它作为化纤纺织企业的核心设备,为企业的自动化生产所需的压缩空气提供足够的供气压力,是保证生产流程顺畅的重要因素。
由于化纤企业的生产是连续性不间断的生产线,因此要求空压机常年连续运转,如果间断运行或是停止运行,将直接影响生产的正常运行和产品的质量。
即便是瞬间的压降,也会直接影响到最终产品的品质。
随着变频技术的成熟,变频器在电气传动领域中应用越来越广泛。
其控制方式的多样性、完善的电机保护功能以及其特有的优点是目前在工控领域其它无可比拟的,关键是它能达到较好的节能效果。
化纤纺织企业常常使用的空压机一般有两种,螺杆式空压机和活塞式空压机。
1 螺杆式空压机的工作原理:螺杆式空气压缩机的工作过程分为吸气密封及输送、压缩、排气四个过程。
当螺杆在壳体内转动时,螺杆与壳体的齿沟相互啮合,空气由进气口吸入,同时也吸入机油,由于齿沟啮合面转动将吸入的油气密封并向排气口输送;在输送过程中齿沟啮合间隙逐渐变小,油气受到压缩;当齿沟啮合面旋转至壳体排气口时,较高压力的油气混合气体排出机体。
2 活塞式空压机的工作原理活塞式空压机主要有气缸、活塞、曲轴—连杆机构以及进、排气阀等组成。
活塞是由外力(内燃机或电动机通过空压机的曲轴—连杆机构传来)驱使在气缸内做往复运动。
当它下行时,气缸上部容积变大,缸内形成部分真空,于是在缸内外压力差的作用下,进气阀被打开,空气被吸入气缸内,此为吸气过程。
当活塞上行时,进气阀关闭,此时由于气缸内容积逐渐由大变小,缸内空气被压缩,压力上升,此为压缩过程。
当缸内空气压力升高到足以克服排气阀的背压(包括弹簧力)时,排气阀便打开,排出压缩空气。
由此可知,活塞在气缸内往返两个行程即构成了一个工作循环,活塞式空压机就是按这样的工作循环周而复始地工作的。
高压变频器在压缩空气储能中的作用
高压变频器在压缩空气储能中的作用下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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化工企业中空压机对变频器的应用
化工企业中空压机对变频器的应用【摘要】交流变频调速技术作为高新技术和电动机控制技术，其应用已渗透到化工行业的各个技术部门，应用技术已非常成熟，并取得了良好的经济效益和社会效益。
在化工行业进一步推广普及变频调速技术，将会为加快我国的节能事业做出更多地贡献。
【关键词】化工企业；空压机；交流变频调速技术1.变频器的优势及特点我国正处在工业化阶段，有一部分工业生产设备陈旧、生产工艺落后、产品品质不佳，国内及国际市场竞争力不强。
使用变频器进行交流变频调速，取代了原有的变极调速、滑差调速、整流子电机调速、液力偶合调速、串极调速及直流调速等落后的调速方式，并且与plc、dcs等进行配合，可以实现生产的高精度控制。
在生产中提高了生产效率，使产品品质明显改善；使设备运行更加稳定可靠，提高产量，大幅度减少设备维护费用，降低生产成本；同时提高了生产自动化水平，改善了生产环境，减少了工人的劳动强度。
使用变频器是企业设备改造、产品更新换代、节能减排的重要途径。
2.化工行业中的变频器在化工行业中，设计部门在计算泵的功率时按工艺装置所需额定扬程值的1.1倍以上选取。
况且在化工企业中机泵所带负载大部分为轻载。
所以绝大多数电动机都运行在额定功率之下，存在利用率低、耗电大等诸多不足之处。
变频器是通过调整输出频率来改变电机转速，以达到交流电机调速的目的。
采用变频器进行变频调速，可使电动机回到高效的运行状态，是最佳的调速和节能方式。
变频器通过降低电机转速减少输出功耗，实现“按需供能”。
用于风机、泵类等平方律特性负载，可达到50%的节能率；用于其他工艺要求调速的负载，也可获得10%～40%的节能效果。
设备的转速降低后，可以减少磨损，延长使用寿命，获得可观的直接或间接的经济效益。
以下举出变频器在化工行业中的一个应用例子。
3.应用在空气压缩机现在空气压缩机的应用非常普遍。
但部分化工企业在空压机的使用方面有一定的特殊性：输送管路长、气源分散、所需气量频繁变化。
变频器在空压机上改造方案
2、 系统应具有变频和工频两套控制回路。
3、 根据空压机的工况要求，系统应保障电动机具有恒转矩运行特性一。
4、 为防止非正弦波干扰空压机控制器，变频器输入端应有抑制电磁干扰的有效措施。
5、 在用电气量小的情况下，变频器处在低频运行时，应保障电机绕组温度和电机的噪音不超过允许的范围。
三、变频电机转速的方法同样可以调整供气量。由于空压机基本上属于恒转矩负载，用变频调速的方法调整供气量能使电机的输出功率基本与转速（供气量）成正比关系，达到很好的节电效果。我们采用具有矢量控制功能的ADL6000系列变频器，可使电机在低速时也能提供满足负载需要的转矩，也可使电机在满足负载转矩要求下以最小电流运行，达到更好的节电效果。
原空压机的主电机运行方式为星-角或自藕减压起动重于后全压运行。具体操作程序为：按下启动按钮，控制系统接通启动器线圈并打开断油阀，空压机在卸载模式下启动，这时进气阀处于关闭位置，而放气阀打开以排放油气分离器内的压力。等降压2秒后空压机开始加载运行，系统压力开始上升。如果系统压力上升到压力开关上限值，即起跳压力，控制器使进气阀关闭，油气分离器放气，压缩机空载运行，直到系统压力跌到压力开关下限值后，即回跳压力下，控制器使进气阀打开，油气分离器放气阀关闭，压缩机打开，油气分离器放气阀关闭，压缩机满载运行。
6、 考虑到系统以后扩展问题，变频器应满足将来工况扩展的要求。
四、售后服务
1、我公司生产的产品标准严格按照国家标准执行，售后要求按国家“三包”政策执行；
2、公司在全国各地办事处、代理机构均可对本产品提供售后服务。
3、公司可派技术人员到现场调试至机器正常运行。
三菱FR-A700系列变频器在空气压缩机恒压供气控制系统中的应用
的 输出频 率进行 控 制；比 较 压 力反馈 和 给 定 压 力，得 到期望值 和 被 控 量 气 压 的 偏 差；变 频器 输出的 控 制 异 步电 动 机 转 速 的 交 流电 频 率 值 由该偏差经内置PI D调节器来计算，不仅对异步电动的转速 进行控 制，同 时 相 应 频 率 的 交流电由变 频器 输出，管 路压 力直 到等 于设 定 压 力，最 终 得 到相 对 稳 定、比 较 小 波动的气 压。PI D 运算指令由S 7-2 0 0 系列PLC 中的CPU224提供，应用时与ST EP 7- Micro/Win编 程 软件 设 定P I D 控制 参 数 通 过 梯形图来实 现 后，P I D 运算 的 完 成 需 要 执行指令PID LOOP、TABLE。空气压缩机恒压供气节能控制系统 PLC的PID程序。 5 经济效益分析
3 设计控制系统的硬件 空气压缩机的运行状况经过现场测定，我们来了解一下变频器在
空气 压 缩 机恒 压 供气 控 制系统中的应 用，控 制系统 的 控 制 对 象 是 储 气 罐 压力，压力变 送器Y B 把 储 气 罐 压力P 转变 成 为电信号，并且被 送 到 P I D 智 能 调 节器，对比 压 力P 和 设 定值 压 力P 0，进行 计 算差 值 的 大 小按照既定的PID控制模式，其中出现的控制信号被输送到变频调速 器V V V F，为了实现实际压力P保持始终接近设定压力P0，电动机的 工作 转 速与频 率通 过变 频器来 进行 控 制。在该 控 制系统中，启动 空气 压 缩 机电 动 机 是 通 过变 频器 来实 现 的，防止 启 动 冲 击电 流 带 来 机 械 冲 击 给 空气 压 缩 机。在 控 制系统中，原 有 的 保 护 和 控 制系统 被 保留， 同 时 切 换 功 能 变 频 和 工频 增 加 盗 其中，对比节 能 效 果 采 用接 入 三相 电度表的方法来实现。硬件组成如图2。 4 设计控制系统的软件
变频器的应用案例分析
变频器的应用案例分析随着科技的不断发展和人们对生活质量要求的提高，各种设备和工业生产工具的智能化越来越受到人们的关注。
在工业领域中，变频器是一种被广泛应用的电气设备，它的作用是控制和调节交流电机的转速。
接下来，本文将通过几个应用案例，对变频器的使用和优势进行分析。
一、水泵变频器在管网输水中的应用在今天的城市水利系统中，水泵是一个必需品。
它起到抽水、输送水流和保持水压稳定的作用。
但是，对于传统的水泵，其工作效率很低，因为其输出水流是一个固定值，无法随需求进行有效的调节。
为了解决这个问题，一些有远见的水泵制造商开始使用变频器来替代传统的启停控制器，实现对水泵在输水管网中的细致控制。
在水泵运行时，通过调节电机的转速实现水流量的调节，提高了水泵的效率，降低了管网的能耗。
二、空气压缩机变频器在汽车工业中的应用汽车制造是一个需要大量空气压缩机的行业。
无论是汽车组装工厂还是汽车维修行业，都需要使用空气压缩机为各种机械设备和工具供电。
空气压缩机的性能和使用寿命往往与其运行效率有关，一些汽车制造商开始使用变频器来帮助空气压缩机实现更加智能化的控制。
通过控制转速，变频器可以减少空气压缩机的能源消耗，提高其使用寿命。
三、电梯变频器在高层建筑中的应用在高楼大厦中，电梯是一种必不可少的交通工具。
然而，传统的电梯采用的控制方式是启停控制，这种控制方式不仅效率低下，而且电机的磨损和轻微故障问题也越来越多。
电梯制造商通过使用变频器来替代传统的启停控制器，实现了对电梯电机的精准控制。
通过变频器控制电机的转速和输出功率，电梯的效率得到了大幅提高，同时还减少了电梯的能源消耗和维护成本。
总结：变频器是一种具有广泛应用前景的智能电气设备。
它可以在工业生产工具和各种机械设备中发挥重要作用，提高设备的使用效率，降低能源消耗和维护成本。
上述三个案例只是变频器应用的冰山一角，随着科技的推广和创新的不断发展，变频器的应用前景将会越来越广阔。
变频器在空压机控制系统中的应用
王 义宏 （ 县双 镇安 龙黄金矿业有限责 任公司 ）
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 压 和其 它设 备 的 正 常 运作 ， 利于 管理 和 维 护 。 不
良 的 影 响。 频 器在 空 压 机 控 制 系 统 中 的使 用 解 决 了传 统 空压 控 制 系统 运 变
２３ 变频 器 的运 用 ． ２３１最 好选 用 施 耐 德 变频 器 Ａ Ｖ ６ ９ ４型。在 不 改变 原 ．． Ｔ 一 ８ Ｃ１ Ｎ
件
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 ， 时 ， 了防 止 在 工 频运 行 时 向变 频 器 反 同 为 送 电的情况 ， 务必在变频器输 出端安装接触器。 ２３２ Ｋ 、 Ｍ３ 与 Ｋ ．． Ｍ１ Ｋ Ｍ２是 互 锁 的 ， 当 电 机 在 工 频 运 行 并 且 Ｋ Ｍ２ 线 圈得 电时 ，Ｍ １ Ｋ Ｋ 、 Ｍ３线 圈 不 能得 电。 相 反 ， 当 Ｋ 、 Ｍ３ Ｍ１ Ｋ 线 圈得 电时 ， 时 Ｋ 这 Ｍ２ 线 圈 不 能得 电 ， 变频 器 运 行 。 ２３３ 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 。 ２３４ 当按 下 变频 器 主 电 源按 钮 时 ，Ｍ １ Ｋ ．． Ｋ 、 Ｍ３线 圈 同时 得 电 ， 因为，Ｍ１Ｋ Ｋ 、 Ｍ３接 触 器 线 圈 是并 联 的 ， 且 自锁 。 并 ２３５ 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 ＰＤ压 力调 节器 ， 节器 输 出 ０ １ Ｖ信 号 到 变 频 Ｉ 调 ～Ｏ 器 ＡＬ １和 Ａ ２端 子 上 。 Ｌ 下 图为 空压 机 变频 调 速 系 统 电路原 理 图。
变频技术应用于空气压缩机冷却的效果
需要 。
ＨＢ Ｆ Ｐ一１ ． ８ ５型变 频 自动供 水控制柜 的具有技术 先进 、 运行可靠 、 投资少 、 供水压力稳定 的性能 ， 能根据 实 际工作用水 量 自动调 节水 流量节水节 电、 自动化程 度高 ， 实现了恒压变量供水 ， 系统始终处 于经济合理 使 运行状态 ， 能使水泵电机变频启动 ， 消除对 电网及设备 的冲击。 ３ 冷 却水泵变 频控 制 （） １ 冷却 泵 ： 操作 方式 是根 据启 动的空气 压缩 原
易 烧 坏 活塞 环 ， 况严 重 时 ， 会 引 起 爆 炸 。 情 则 １ 空气 压 缩 机 冷 却 水 泵 使 用 现 状
目前 ， 空气压缩机 冷却水 泵设 备都 以工 频现状运 行， 通过调节泵 出口阀 门开度 来调节送 水量 ， 械设 备 机 维护量大 ， 电网冲击及电能浪费也很严重 ， 为此 富力煤 矿 引进了 Ｈ Ｂ １ ． Ｆ Ｐ一 ８ ５型变频 自动供水控制柜。
变频器在空气压缩机系统中的应用
现场 实测 ： 开启一 台 空压 机， 只 卸荷 时运 行 电流为 １Ａ 电压为 ４ ０， 率 １， ０Ｖ 功 因数约 为 ０ ８ ， ． ５ 消耗有 功功率 ： Ｐ＝ ３×４ ０Ｘ １ ． ５＝ ６ ７． ８ ６ ０ １ ０ ８ Ｘ ４ ７６Ｗ＝ ．
４ ７Ｋ ７７ Ｗ
载荷一 卸荷 时 间比为 ８ ６那 么一 年一 台空压 机卸 荷运 行所需 电能为 ： ：，
随着 我国经 济的 高速 发展 特别 是 ２ 世 纪初 Ｗ Ｏ １ Ｔ 的加 入， 能源 的安 全 已成 为摆 在我们 面前 的一个 刻不 容缓 的问题 。全 国范围 内的连续 限 电已 向我们拉 响了能 源 的警 报 。也是 关 系到 我 国经济 可 持 续发 展 战 略 的一 个 重要 因素 。 同时异常 激烈 的市场 竞争 已渗透 到各行 各业 的每个 角落 中。生产 型企 业怎样 能否有效 的提 高生 产效率 、 工艺 、节 能降耗从 而 降低生 产成 本， 保住 产 品优 势业 亦成 为各厂 家发展 中 的首要 问题 。据 不完 全统 计在我 国 的电能 的 ６％是 ０ 被 各行各 业 中广泛 使用 的风 机 、水０ ５
左 右 可 想而 知 其 年 消 耗 量 有 多 大 。 而 由于空压机 是结构复 杂的通用 设备， 转时间长 ， 运 配备 电机功率 较大， 因 而 降低空 压机 的功耗， 高空压 机 的经济运 行， 提 对节 能具有 一 定意义 。尽管我
座 、弹簧 等 工作 条件 大 大改 善， 免 了高温 、高压 气体 急剧 的流 动 与冲击 ， 避 维修工作量减少 。 示例 １、以下 为某 水厂 的 空压机 运 行状 况 ： 自来水 厂的每 日供 水量 随季 节天气 的变化而 不同， 日之 随每 时的供水量 一 也 随时 间昼夜 而有 别 。水厂 的供 水量 始终 处于 动态 的交化 之 中， 池的运 行 滤 数 量也 在不 断地 改 变 。水厂 滤池 总数 为 ３ ２格， 进水 闸 板、排 水 闸板 、反冲 气 蝶 阀、反冲 水蝶 阀与 出水 蝶 阀都采用 气动 控制 ， 以四台空 压机 （ 两用 两备） 组 成的 空压站 供给气 源 。以下是滤 池空压 站 节能效 果的测 算 ：空压机 配用 电 （ 机Ｐ ＝ １Ｗ Ｉ＝ ２ ３ ，ｅ ３０ ） ｅ ｌＫ， ｅ２ ．Ａ Ｕ ＝８ Ｖ （） １只运 行一 组滤 池 （６ １ 格）
变频调速在空压机中的应用及其节电效果
：
９５ ５ ０
式中： Ｈ —空 气压 缩机功 率 ， ， Ｉ １ ｒ 空 气压缩 机转矩 ； ｎ Ｌ 广 ＿ 空 气压 缩机转 速。 采用变 频调速 控制 的节能 效果远不 如风机泵 类二 次方负 载大 ， 但空气压 缩 机大 多处 于长时 间连 续运行状 态 。 传统 的工作方 式为进 气 阀开 、 关控制方 式 ， 即 压力 达到上 限时 关阀 。 使压 缩机进 入轻 载运行 ｔ 压力 达到下 限 时开阀 ， 使压缩 机 进入满载运行。 频繁地加减负荷， 不仅使供气压力波动， 且还会使其负荷状态频 繁地变换。 再说 ， 设计时压缩机不能排除在满负荷状态下长时间运行的可能性 ， 所 以只 能按最 大需 求来 选择 电动机 的容 量 ， 故 电动机 容 量一般 都大 。 实 际运 行 中， 轻 载运 行 的时 间所 占的比例 较高 ， 造成 巨大 的费 。 ２加 ． 卸 藏 供气 控 制方式 存 在 的问囊 １ ） 浪费能量。 空气压缩机加、 卸载控制方式使得压缩气体的压力￣ｐ ｍｉ ｎ－ 如 瑚之 间来 回变化 珥１ ｉ ｎ 是能够保证用户正常工作的最低压力值， ｐ ｍａ ｘ ￣设 定的最高压力值 。 一般情况下 ， Ｄ ｍａ ｘ 和ｍａ ｅ之间关系可用下式表示 ： ｒ ｐ ｍａ ｘ＝ （ １ ＋６ Ⅱ ｎ ｉ ｎ ， 式中： 值在１ ～２ 之间。 若采用变频调速技术连续调节供气量， 则可将管网压力始终维持在能满足供气的工作压力上 ， 即等于ｐ ｒ Ｉ 】 ｉ ｎ 的数值。 加、 卸载供气控制方式浪费的能量主要在三个部分： ①压缩空气压力超过 ｐ ｍｉ ｎ 所消耗的能量。 当储气罐中空气压力达到泖血 后， 加、 卸载供气控制方式 还要 使其压 力 继续 上升 ， 直 到ｐ ｍａ ｘ 。 该过程 需 要 电源 提 供压 缩机 能量 ， 是 一种 能量损 失 。 ②减压 阀 减压 消耗 的 能量 。 气 动元 件 的额 定气 压在ｐ ｒ ｎ ｊ ｎ 左右 ， 高于 Ｄ ｍｉ ｎ 的气体 进入 气动 元件前 的压力 ， 这 就需 要用减 压 阀将其减 至接 近ｐ ｎ 。 这 也是一种 能量 损失 。 ③卸 载时调 节方法 不合理 所消 耗的 能量 。 通常 ， 当压力 达 到 ｐ Ｉ Ｉ １ ａ ） 【 时， 空压机通过如下方法来降压卸载ｔ 关闭进气阀使空气压缩机不需要再 压缩气体做功， 但空压机的电机还是要带动螺杆做回转运动。 据测算 ， 空压机卸 载时 的能耗 约 占满 载运行 时的 １ ～１ ５ ％。 卸 载期 间 ， 空压 机做 无 用功 ， 无谓 地 消耗 能量 。 同时将分 离罐 中多余 的压缩 空气 通过放 空 阀放 空 ， 这又是 一 种能量 浪费。 ２ ） 其他损失。 ①机械方式调节进气阀， 使供气量无法连续调节， 在用气量不 断变化时， 供气压力难免要产生较大幅度的波动， 从而使供气压力精度达不到 要求。 再加上频繁调节进气阕， 还会加速进气阀的磨损 ， 增加维修量和维修成 本。 ②频 繁地 开／ 关放 气 阀 ， 使 放 气阀 寿命 大大 缩短 。 ３空压机变颤调麓控捌方式的设计 １ ） 变频 调速原 理 。 变频器 是基 于交一 直一 交电源变 换原理 ， 集 电力 电子和 微 计 算机控 制等 技术于 一体 的综合性 电气产 品 。 变频器 可根据 控制对 象 的需要输 出频率连续可调的交流电压。 电机转速与电源频率有成正比的关系： ｎ ＝ ６ ０ ｆ （ 卜 Ｓ ） ／Ｐ ） ， 其中： ｎ ＞ ｂ 转速 ， 伪 输入交流电频率 ， ｓ 为电机转差率 ， Ｐ 为电机磁极对 数。 用 变频 器输 出频 率可调 的交流 电压作 为 空压机 电动 机的 电源 电压 ， 就 可 以
变频器在螺杆式空压机节能改造中的应用
三、 加、 卸 载供气 控 制方 式存在 的问题
（ 一） 能 耗 分析
我 们 知道 ， 加、 卸 载 控 制 方 式使 得 压 缩 气 体 的 压 力 在Ｐ ｍｉ ｎ — Ｐ ｍａ ｘ 之 间来 回变化 。 Ｐ ｍ ｉ ｎ 是 最低 压 力值 ， 即能 够保 证 用户 正 常工作 的最低 压 力 。 一般 情况
一
￣ ｌ － － ｇ
、
控 制气都 被切断＇ 这 样进 气阀 重 新全部 打开＇ 放空阀 关闭， 机 组全负 荷运行。
空气压缩机是我公司主要耗电设备之一 ， 担负着全公 司压缩空气的供应 任务。 压 缩空 气 系统 主要 由４ 台空压 机 组及 配套 设备 组 成 ， 每 台空 压机 电 机功 率１ ３ ２ Ｋ Ｗ， 一天的耗电量在２ ０ ０ ０ 度以上。 空压站是按最大工作负荷而设计的， 但 在实 际 工作 中 ， 是 根据 用气 情 况来 启动 空 压机 的数 量 ， 用气 量 少 时启 动 １ 台
Ｐ ｍ ｉ ｎ 、 Ｐ ｍ ａ ｘ 之 间关 系可 以用 下式 来 表示 ： Ｐ ｍ ａ ｘ ＝ （ １ ＋８） Ｐ ｍｉ ｎ 机组 ， 用气量最大时同时启动４ 台机组。 控制系统将 自动根据预设压力值的下 下 ， 式中： ８是一 个 百分 数 ， 其 数 值大 致 在 １ ０ ％一 ２ ５ ％之 间。 而若 采 用变 频 调 限与 上 限进 行加 载 和卸载 ， 以满 足 用气 要求 。 根据 我们 多 年 的运 行经 验 ， 该 供 则可将管 网压力始终维持在能满足供气的工 气控 制方 式 虽然 原理 简单 、 操作 简 便 ， 但却 造 成很 多 弊端 ， 如： 电能 浪 费 （ 每 次 速技术可连续调节供气量的话 ， ｌ ￣ ｌ ｌ Ｐ ｍｉ ｎ 附近 。 由此可 知 ， 在加 、 卸 载 供气 方 式下 的 空压 机 较 之变 频 启 动时 电能 的浪 费 ；空 载 时 电能 的 浪费 ；加载 时 管 网压 力 波 动 对 电能 的 浪 作 压力 上 ， 费） 、 供 气 压力 波 动 大 、 因频繁 启 停 引起 进 、 排气 阀 、 气 动 推杆 、 定 子 线 圈等 零 系统 控制 下 的空 压机 ， 所 浪 费 的能 量在 ２ 个部 分 ： （ １ ） 压 缩空 气压 力超 过 Ｐ ｍ ｉ ｎ 所 消耗 的 能量 件磨损加快而使维修成本增加。 在压 力 到Ｐ ｍｉ ｎ 后， 原控 制 方式 决 定其 压力 会继 续 上升 （ 直到 Ｐ ｍ ａ ｘ ） 。这 一 随着社 会 的发 展和 进 步 ，高效 低耗 的技 术 已愈 来 愈受 到 人们 的关 注 ， 变 从 而导 致 能量 损 失 。 另 一方 面 ， 高 于 频 器在 调 速领 域 中的应 用 越来 越广 泛 ， 技 术方 面 也 已经 比较成 熟 。在 空 压机 过程 中必将 会 向外 界 释 放更 多 的热 量 ， ｍ ｉ ｎ 的气体 在 进入 气 动元 件前 ，其 压力 需要 经 过 减压 阀 减压 至 接 近Ｐ ｍｉ ｎ ， 这 供气领域应用变频调速技术 ， 节省电能同时改善空压机性能 ， 提高供气品质 Ｐ 就成 为 我们 关 心 的一 个话 题 ， 结 合 生 产实 际 ， 我们 选 择 了英 格 索 兰 ＭＨ１ ３ ２ 螺 过 程 同样 是 一个 耗能 的过 程 。 （ ２ ） 卸载时调节方法不合理所消耗的能量 杆式 空压 机进 行 了研 究 。 通 常情 况 下 ， 当压 力 达 ￣ ］ １ Ｐ ｍａ ｘ 时， 空压 机通 过 如下 方法 来 降压 卸载 ： 关 闭 为保 证变 频 控制 系统 与 空压 机原 有控 制 系统 的 紧密 集 成 ， 并 保 持原 系 统
变频器在空压机中的应用
效 果 ，使用 量 不断 增加 ，而且 ，每 年 以２ ％ 的递增 量在 发 展 ，近年 来 ，年 ０ 销售 产 值 已达４ 亿元 人 民 币 。然而 与 国外 发达 国家 相 比 ，我 国变频 器 的应 ０ 用 仅 为可 使 用 量 的ｌ ～２ ％， 与 发达 国家 的 ７ ％ ～８ 相 比差 距 还 很 ５ ０ ０ Ｏ 大 。随 着 国民经 济 的发 展 ，对 电气 自动 化 的要 求更 高 ，而 节能 降耗 、降低 单耗 、降低 成本 也 更迫 切 ，因 此变 频器 的 市场 前景 是十 分 乐观 的 。空压 机 是一 种 利用 电动 机将 气 体在 压缩 腔 内进 行压 缩 并使 压缩 的气 体 具有 一定 压 力 的设 备 ，广泛 应用 于 喷涂 、 电子 、纺 织 、机械 、化工 、动 力 等领 域 ，是 许 多工 艺流 程 中的核 心 设备 。随着 企业 的 发展 ，对 空压 机 自动 化控 制 需求 也逐 步增 强 ，但 如何 设 计 出既 节能 又安 全 的控 制思 路 ，是 企业 改造 项 目中 的首 要 问题 ， 因此将 变频 技 术应 用于 空 压机 中 是实 现节 能积 极 而有 效 的方
至管 圈
过用 变 频器 控制 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 力一 转速 的动态 匹配 ，减 少 电机 的 实 际输入 功 率 ，达 到节 能 的 目的 。节 能的 另一 方面 是 空 压 机 停止 了空转 ， 电机 不存 在 轻载 运行 ，运 行 部 分的 能量 很可 观 ，相应 带 来 的好 处是 ：供 气 压力 稳定 性 提高 ， 而且 压 力可 以无 级 设定 ，随 时可 调 ，
变频器在煤矿空气压缩机上的应用
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体积 越来越 小 、 行可 靠性 越来越 高 。 由于煤 矿生 产的 运
特殊 环境和 安全 的特 殊要 求 ， 频器在 煤矿 的 应用起 步 变
比较 晚 ，目前还很少 有符合煤矿安 全要求 的隔爆型 变频
器产品 。随着 煤矿 企业 的节能 、 降耗 、 减排 、 提效 被提到重
率达 到 ５Ｈ 时 ， 风压 力仍然 小于设 定压 力时 ， 电器 ０ｚ 供 继
家之 一 ， 是吨煤 电耗比 较高 的国家 。如果 变频 调速装 也
位 器 ＲＳ给 定 频率 ， 人工 调 节供 风 压 力 ， 择 自动 运 行 置在煤矿机电设备上得到广泛使用 ， 选 节约能源的效果将
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是非常可观的。（ 作者单位： 铁煤集团大明煤矿）
＿【 ——一
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２、 压缩机 控 制箱 的运 行 、停 止 回路 ；通 过选 择开 关 ｓ Ａ转换 手动 或 自动控 制 ； 择 手动控 制方 式时 ， 选 通过 电
时， 通过 键盘 设 定供 风压 力 ， 变频 器内 的 ｐ 调 节 器随 时 ｉ
我 国是 世界 上 的产煤 大 国 ， 同时 又是 能源 贫乏 的 国
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 。 而变频 调速 在压缩 机的应 用 中压 力给
定方便 ， 据用 气 量的 变化 随 时 调整 设 定值 ， 够 实现 根 能
压 力闭环 运行 ， 实现压缩 空气 的恒压 供应 。 大 明煤 矿 南风 井空 气 压缩 机 站 安 装三 台 螺 杆式 空
Ｙ， 启动 ２（ ３） 缩机 ， 或 ＃ 压 保持 系统压力恒定 。 风量减少 用
变频器在空压机控制系统中的应用
图 ２ 控 制 回路 电气 原 理 图
２ ． ２ 变频器参数设定 对变 频器所需参数使用控制面板进行设定 ，对 管道压力实现恒 压控制 。首 先，启动参数的设定。根据 电机说 明对 电机基本参数进 行设置 ，包括 电机 的功率单位与电网频率、变频器应用对象、 电机 类型 、电机额定 电压 、电流及 功率、 电机功率因数 、额定频率 、额 定转速 、磁化 电流 、冷 却方式及过载因子等 。其次 ，对 电机的控制 参数进行设 定。由于变频器的控制对象是螺旋式压缩机 ，所 以，采 用Ｖ ／ Ｆ 控制方式 ， 设定参数包含恒转矩 、电机最小频率 、 最大频率 、 加速到最大频率 需要的时间、从最大频率到静止需要的时 间等 。最 后 ，启动停止设 定，完成 以上设定后 ，根据命令给定源 ，对现场控 制进行设置 。
引 言
变 频 器 在 我 国 的使 用 是 在 上 世 纪 八 十 年 代 ，其 优 越 的性 能及 良 好 的节 能效果使得其应用量也不 断的增 加 。与发达国家相 比，我国 的变频 器应用量还有很大 的差距 。随着 经济的发展 ，电气 自动 化的 要求越 来越高，在成本控制 、节 能降耗 方面也有 了更高 的要求 ，因 此其前 景也是 比较广 阔的 。空压机 主要 是利用 电动机带动压缩机将 气体进 行压缩，使其具有一定 的压 力来满 足生产工艺的要求 ，在 电 子、机 械、化工、喷涂、纺织及动 力领 域广泛的使用 。随着 自动化 水平 的提高，对空压机 自动化控制 的要 求更强，既节能又安全 的控 制 系统是 企业追 求的效果，也是本文研究的主要方 向。 １传 统空压机控制 系统 螺杆 式空气压缩机是最常用 的空压机 类型，其工作方式主要通 过进气 阀对开和关进行控制 ，在压 力到 达上限的时候关 闭阀门，空 气压缩机 运行阶段， 内部压力达到 下限后 ，实现满载运行 。压缩机 的运行 以加 载和 卸载进行时 ，气压在最 小值 和最大值之间变化 ，其 最小值是保证 设备运 行的最低压力值 ，最大值就 是设置的最大压力 值 。通常生产 工艺系统要求的压力为某个值或 一定为 某个值或一定 范围，而空气压缩机在加载和卸载 的运 行方式下 ，存在一定 的负面 作用 ，如气体 压力出现变化 的时候 ，会 消耗 过多的能耗 ，如果 空压 机 内部 空气压 力超出压力下线 ，空压机会 自动提升压力 ，在这个过 程 中，需要 消耗 电源 大量的 电能 ；减压 阀工作 时，出现能源浪 费的 现象 ，空压机在 运行中，为 了保证气动元件 处于额定气压范围 ，会 对气体进 行减压，减压的过程会造成能 量的消耗：在工作 中，容 易 出现 电动机 闲置 的状况，通常空压机设计 只考虑满载运行情况 ，因 此空压机容量均 按照最大需求设计 ，随着 空压机 的发展 ，轻载运行 也需要进行考虑 ，受 电动机容量 的限制 ，会 出现 能量的浪费 ，一般 情况下 ，需要进 行机 械方式对调节 阀频繁进行调 整，导致磨损 的加 快 ，缩 短 了设 备 的使 用 寿命 。 ２变频 器在空气压控制系统 中的应用 根据 研究，对空气压缩机采用变频器 进行 控制，通过 电动机的 转速控制用气系 统的需求，可 以对空气压缩机 的输入 进行控制 ，实 现生产 的需求 ，不但 节约了大量的 电能 资源 ，而 且在 运行中即便是 出现 了问题 ，也比较容易发现和解 决，维护 方便 。由变频器 、电动 机 、压力变送 器、螺旋转子组成 的压力 闭环控 制系统 ，实现 了对 电 动机转速 的调节 ，管道中的气体压力能够稳 定在 设置 范围中 。通过 将设定压力 与反 馈压 力进行 比较计算 ，对变频器 的输 出进行实时的 控制 ，保证管道 内的空气压力 稳定。 按 照生产 工艺的要求，对变频器 Ｐ Ｉ Ｄ设置压力参数 ，使变频器 开始运行 ，电机 运转，螺旋压缩机在 电机 的拖动 作用下开始工作 。 压缩机产生压缩 空气 ，通过压力管道 ，压缩 空气 进入 无热再生干燥 器干燥后经压力 管道 输出成品压缩空气 。由电机 进行驱动，螺杆式 压 缩 机 开 始 旋 转 对 空 气 进 行 压 缩 ， 压 缩 机 螺 杆 的 转速 对 管 道 内 的气 压进行决定 ，也就是 电机的转速 。为 了保证气压 在管道 内的恒定 ， Ｏ － ２ ４ Ｖ的直流电压信号 由压力传 感器进 行变送 ，进入变频器 Ｐ Ｉ Ｄ ，根 据变频器 Ｐ Ｉ Ｄ的设定值和测试值 间的差异 ，反馈 信号 由输出频率输 出 ，对 电机的转速进行 改变 ，对管道 内的气 压进 行调节。 ２ ． １ 主控 回路 如 图 １所示为主 电路 电气 原理 图。 在主 线路上连接一台断路器 ， 为 了检修时的断开点 。并依次在主线 上接入 Ｅ Ｍ Ｃ进线滤波器、 电抗 器、变频器及 电机 ，这些设备均 需要进行接地处理 。
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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。