空压机变频改造

一、空压机的原理及计算

1、空压机的分类：

目前常见的压缩机有活塞式、螺杆式、离心式。

1）活塞式没有改造的必要，没有节能空间。

2）螺杆式主力改造机型。

3）离心式一般为很少改造。

2、空压机的改造的原理：

目前常见的压缩机有活塞式、螺杆式、离心式，不论哪一种工作方式，压缩机单位时间内产气量是一定的，目前压缩机都采用上下限控制或启停式控制，也就是说，当气缸内的压力达到设定值的上限时，空压机关闭进气阀，这种工作方式频繁出现加载卸载，而且对电网、螺杆空压机本身都有极大的破坏性。

二、系统原工频运行概况

1、空压机工作原理简述

原空压机的运行方式为工频状态。压力采用两点式控制（上、下限控制），也就是当空压机气缸内压力达到设定值上限时，空压机通过本身的油压关闭进气阀，当压力下降到设定值下限时，空压机打开进气阀。生产的工作状况决定了用气量的时常变化，这样就导致了空压机在半载或轻载下运行，或者经常是加载几分钟，卸载几分钟，频繁的卸载和加载。空压机卸载运行时，不产生压缩空气，电动机处于空载状态，其用电量为满负载60%左右，这部分电能被白白的浪费。

系统在设计时是针对全厂满负荷用气量来设计的，并考虑了富余，是按最大用量来设计的，而现在的工况是用气量经常变化，且经常在半载下运行，在整个系统运行时存在着严重的“大马拉小车”的现象。为了解决这种现象，节约能源，提高经济效益，有必要对现有系统进行变频改造。

2、简单来说螺杆式空压机分为两种工作状态

1）、加载运行进气阀打开，空压机产气。

2）、卸载运行进气阀关闭，空压机不产气，电机轻载运行，为下次加载做准备。可见卸载运行对于压缩气体的产生并没有什么帮助，会白白浪费能源。

3、空压机的节能空间的计算：

加装变频器可以对电机调速，使产气量趋于线性，用多少产多少，不会有卸载，

进气阀不会关闭，可使电能基本用于产气上，这样降低了用电量，同时空压机的利用率也大大提升。

1）负载率的计算：

负载率=负载总时间/运行总时间

近期负载率=本次负载时间/本次运行时间

说明：因为空压机的运行工况可能有变化，和工厂的产能有关。所以我们需要两个负载率来做判断。负载率是指空压机新机到现在的负载率，本次负载率是指自上次停机以后，再开机的负载情况，所以做改造时我们要结合两个负载率一起看，不然偏差就好比较大。例如，一台55kw空压机已经使用10个月了，前9个月负载率都在60% ，最近一个月产能提高，本次负载90%。如果我们去给它做改造时只看了负载率，我们给别人计算的节能空间就会严重不足。

2）节电率的计算：

节电率=（1-负载率）* （电机空载电流/电机负载电流）

说明：（电机空载电流/电机负载电流）一般为50%---60%，这需要到现在具体测量。

总负载率：

本次负载率

3）实际案例：

EE-22A型空压机，功率：22KW；

排气量：3.5m3/min;

重量：650KG；

每天使用时间24小时；

2015年10月14日空压机数据：

总运行时间：10273小时；

负载总时间：2512小时；

本次运行时间：53小时；

本次负载时间：13小时；

负载率：24%，每月预计节电能力为之前的35%---45%；

三、空压机的异步电机变频改造

1、改造原理

改变异步电机输入频率，使异步电机的转速可调。机头旋转一圈的产气量是固定，所以我们需要多少气，就让机头旋转多少圈，这样就避免了卸载的运行的，减少了能耗。这里我们可以选择变频器自带的PID功能。反馈由空压机自带的或者自己加装的压力传感器反馈。（压力传感器类型 4-20MA，0-16bar）

示意图：

2、选型

空压机电机都有一个服务系数，一般为1.1—到1.2，或者有更大的，及为满负荷运行时实际功率为铭牌功率的1.1到1.2倍。实际使用中空压机很少到达满负荷运行的。变频器选型时，空压机可以作为标准负载选G型即可以，如果是空压机的服务系数过大，则有可能报故障，所以选型之前最好实际测量一下空压机的实际运行电流。

3 永磁电机：

永磁变频相比异步变频效率要高10%左右。而且空压机永磁电机是特制的，电机里没有轴承，和空压机机头共用轴承，靠空压机机头来定位。都是由空压机机头生产商或者空压机生产商去配套，很少做改造。

四、空压机异步电机改造的技术

1、接线

下图为普乐特MAM-200 ky02s 的电气图

1）将三相AC380接入变频器。变频器输出U、V、W 接入XT0。

2）红框1为控制器的电源、控制器检测三相相序、风机的电源，这里必须改线，为其单独提供工频380V（即将此工作电源改装到变频器前端，避免接在变频器输出端）。

3）红框2内为空压机的主电源线的电流互感器，改为变频供电时，要么不从互感器中穿过，要么把互感器的端子线去掉，否则空压机控制器极易报故障，报三相不平衡。

4）将控制器的30号端子（加载阀）信号引出。作为变频器的启动信号。（需要增加一个AC220V的中间继电器）

5）将空压机自带的压力传感器信号串入变频器AI或者单独加一个压力传感器（建议采用后者）。

2、调试主要事项

1）主频源设置为PID调节、端子启动、电机自学习。

2）最低频率（下限频率）一般25HZ左右，主要是考虑电机扇热。

3）加减速时间一般为18s左右。

4）PID到达最低频（下限频率）时以最低频率运行。

5）设置自由停机。

6）参数设置好以好，点动一下看下方向，空压机机头上面有箭头，往箭头方向运转即可。（非常重要）

7）参数设置好以后，进行试运行时，如果是键盘启动的话，停机时，一定要先按空压机机身上面的停机，让空压机先把进气阀关闭以后，才能操作变频器停机。如果没有让进气阀关闭，电机停止运转以后，空压机内部的润滑油会应内部压力往外喷。（非常重要。切记）

8）在PID目标值时我们不用设置过高，只需比卸载压力高0.02MPa或者0.03MPa 就行。这样会更有利于节能空间。

3、下面是一些空压机进气阀图片

当在没有说明书或者找不到端子时，可以根据进气阀来找线，来确定启动信号。