压缩机的变频调速
变频调速在离心压缩机喘振控制中的应用
变频调速在离心压缩机喘振控制中的应用摘要：从喘振产生机理出发找出喘振发生的先决条件。
通过对常用喘振控制方法的分析，指出其中的不足，并提出变频调速-旁通回流的喘振控制方法。
应用流体机械相似定律及电工学原理，阐明变频调速原理，结合图形论述其控制过程，最后对变频调速—旁通回流方法进行经济性分析，指出变频调速—旁通回流喘振控制方法的科学性和经济性。
关键词：离心式压缩风机；变频调速；喘振；经济性1 喘振1.1 喘振现象当压缩机在运转过程中，流量减小到一定程度时，就会在压缩机流道中出现严重的旋转脱离，流动严重恶化，使压缩机出口压力突然严重下降。
由于压缩机总是和管网系统联合工作的，这时管网中的压力并不马上减低，这时管网中的气体压力就反大于压缩机出口处的压力，因而管网中的气体就倒流向压缩机，一直到管网中的压力下降至低于压缩机出口压力为止，这时倒流停止，压缩机又开始向管网供气，压缩机的流量又增大，压缩机又恢复正常工作。
但是当管网中的压力也恢复到原来的压力时，压缩机的流量又减小，系统中气体又产生倒流，如此周而复始，就在整个系统中产生了周期性的气流振荡现象，这种现象称为“喘振”[1]。
1.2 产生喘振的先决条件从喘振现象可知，影响喘振的因素有：(1) 流量；(2) 转速；(3) 管网特性。
其中流量是导致喘振的先决条件，因为当压缩机越过最小流量值时，就会在流道中产生严重的旋转脱流和脱流区急剧扩大的情况，进而发展到喘振状态。
对于不同的转速，压缩机的性能曲线呈现出不同的性能，转速越高，性能曲线向右上方移动，越容易发生喘振，反之亦然。
管网的容量愈大，则喘振的振幅愈大，频率愈低；管网的容量愈小，则喘振的振幅愈小，频率愈高。
2 喘振控制方法从以上分析可知，要避免压缩机进入喘振状态就必须使压缩机流量大于最小流量值。
这是从破坏产生喘振先决条件的角度出发的。
现有的喘振控制方法归纳起来主要有以下3种。
2.1 固定极限流量法其原理是：根据压缩机的运行状态按经验确定一个流量最小值，当流量减小到该值时，流量传感器就会输出启动信号，使与压缩机进出口相连的旁通阀开启工作，从而使压缩机流量不再减小，也就避免了压缩机由于流量过小而进入喘振区域。
风机水泵压缩机变频调速节能技术讲座（二）
风机水泵压缩机变频调速节能技术讲座（二）风机水泵压缩机变频调速节能技术讲座(二)第一讲风机变频调速节能技术(二)二、风机变频调速节能分析1 风机(水泵)的几何相似,运动相似和动力相似两台风机(水泵)若几何相似,就是说它们的形状完全相同,只是大小不同,其一台风机(水泵)相当于另一台风机(水泵)按一定比例的放大或缩小。
举个形象的例子:两张不同比例尺的国地图,它是几何相似的,但大小相差一定的倍数。
应该指出的是:本文所说的两台风机(水泵)几何相似,是指通流部分的几何相似,并不是要求两台风机(水泵)之间的外形轮廓也必须几何相似。
两台风机(水泵)的运动相似是指两台几何相似的风机(水泵)通流部分各对应点的速度三角形相似。
显然,只有当两台风机(水泵)的通流部分几何相似,才有可能运动相似,但满足几何相似条件的,不一定满足运动相似的条件,只有当两台几何相似的风机(水泵)都在对应的工况点运行时(例如:都运行在最高效率工况点时),才是运动相似,所以运动相似又称工况相似。
两台风机(水泵)的运动相似则是指作用于两台风机(水泵)内各对应点上力的方向相同,大小成比例。
作用于风机(水泵)内流体的力主要有惯性力、粘性力的总压力。
因此,为使风机(水泵)的动力相似,必须对应点上的惯性力与弹性力(或压力与密度)之比相等,惯性力与粘性力之比相等。
2 叶片式风机(水泵)的相似定律叶片式风机与水泵的相似定律是两台风机(水泵)在满足几何相似和运动相似的前提下导出的。
它给出几何相似的风机(水泵)在对应工况点的流量之间、扬程(或全压)之间、功率之间的相互关系为: q v/q’v=(D2/D’2)3·n/n’·ηv/η’v(1)H/H’=(D2/D’2)2·(n/n’)2·ηh/η’h(2)p/p’=(D2/D’2)2·(n/n’)2·ρ/ρ’·ηh/η’h(2a)P/P’=(D2/D’2)5·(n/n’)3·ρ/ρ’·ηm/η’m (3) 式带“'”与不带“'”分别表示两台相似的风机(水泵)各自的参数。
变频调速技术在空气压缩机系统中的应用.doc
变频调速技术在空气压缩机系统中的应用一、概述交流调速技术是电力电子技术、微电子技术、自动控制技术等多门学科相结合发展的产物，基本原理是通过大功率电子开关器件及智能控制技术将电网的工频交流电经过整流、逆变等过程，将固定频率的交流电变为频率可调的交流电，用来拖动电动机等负荷，从而可以实现对电动机的无级调速。
现在世界上许多先进国家大多采用此技术。
此技术已经成型，发展也比较快。
交流调速技术有以下显著的优点1、输出功率可以连续调节，可以实现电动机无级调速。
2、功率因数高，利用效率高，节能效果显著。
⑴有发无功功率的能力，不消耗电网上的无功。
⑵稳压性能好。
如设备在额定功率下运行，能保证电动机在额定电压下运行，从而避免了因电压高（低）对电机所造成的危害。
⑶在电动机的负荷低于额定功率时，它可以根据给定值来调整电动机的输出功率。
3、对电网电压波动有很大的适应能力，并能大大减少系统对电网的污染。
（经过尽一年来的运行，我单位的两台ME工业控制计算机从没有因为变频系统而影响本身的正常运行）。
4、可调范围（频率可在0Hz～400Hz之间进行调节）宽，可以实现大范围调速，并能保证很硬的输出特性，并且动态响应特性好，调速精度高。
适用于各种压力、温度、速度、流量的控制。
5、采用智能化控制，有完善的保护性能，使用安全可靠，操作简方便。
并且具备电机启动运行所需要的电气保护。
6、启动、停止平稳，极大地缓和了对电动机的冲击，使电动机能够平稳地加速或减速，从而避免了骤然启动或骤然停止所造成的损害，大大延长了电动机及整套机组的使用寿命。
除此之外，更兼其体积小、重量轻、通用性强的特点，因此，变频调速技术越来越广泛的应用于工业生产领域。
这将极大地提高工业生产领域的自动化水平，从而可以实现增产节能的目的。
二、国际变频技术的应用范围当今世界，许多先进国家都在大范围地应用变频技术，它们生产的交流接触器本身就具有变频能力。
低压电动机从0.75KW～800KW都能应用变频技术，从而达到合理控制电动机的负荷输出，达到节能的目的。
高压变频调速技术装置在压缩机系统中的应用案例分析
高压变频调速技术装置在压缩机系统中的应用案例分析随着现代工业的发展和自动化水平的提高，压缩机系统在各个行业中扮演着重要角色。
为了提高压缩机的运行效率和节能减排，近年来越来越多的压缩机系统开始采用高压变频调速技术装置。
本文将通过案例分析的方式，详细探讨高压变频调速技术装置在压缩机系统中的应用。
案例一：石油化工行业在石油化工行业，压缩机系统被广泛应用于气体输送和处理过程中。
采用高压变频调速技术装置的压缩机系统可以实现综合能源利用和节能减排的目标。
一家石油化工公司引进了一台高压变频调速技术装置，并将其应用于其压缩机系统中的离心压缩机。
通过对系统进行改造，该公司实现了压缩机的可控运行，使其能够根据实际工况灵活调整压缩机的工作频率和转速，从而提高了系统的稳定性和可靠性，并有效降低了能耗。
在实际应用中，该系统的运行效率提高了25%，并且提高了产品质量和生产效率。
案例二：制冷空调行业在制冷空调行业中，压缩机系统是实现冷热交换的核心设备。
随着能效标准的提高和环境保护意识的增强，压缩机系统的能耗和排放问题越来越受到重视。
一家制冷空调设备制造商引入了高压变频调速技术装置，将其应用于其压缩机系统中的离心压缩机。
通过对系统进行优化升级，该制造商实现了压缩机的高效运行。
高压变频调速技术装置可以根据环境温度和冷负荷的变化，智能调节压缩机的工作状态，避免能耗浪费。
在实际应用中，该系统的能效提升了30%，并且降低了噪音和振动，提高了用户的使用体验。
案例三：制造业在制造业领域，压缩机系统广泛用于机械设备的动力传动和空气供应。
一家汽车制造企业引入了高压变频调速技术装置，将其应用于其压缩机系统中的螺杆压缩机。
通过对系统进行改造，该企业实现了压缩机的智能调节和运行监控。
高压变频调速技术装置可以根据生产线的需求，自动调节压缩机的工作状态，确保系统运行的稳定和可靠，并提高了生产效率。
在实际应用中，该系统的能耗减少了20%，并且减少了维护成本和故障率，提高了生产效益。
压缩机无极调速原理
压缩机无极调速原理压缩机是工业生产中常用的设备，它的主要作用是将气体或蒸汽压缩，提高压力和温度。
为了满足不同工况下的需求，压缩机需要能够调整转速和输出功率。
传统的压缩机调速方法主要有机械调速和变频调速。
然而，这些方法存在一些局限性，为了克服这些问题，无极调速技术应运而生。
压缩机无极调速技术是指通过改变电机的转速来调节压缩机的输出功率。
这种调速方式可以实现连续无级调节，使压缩机能够根据实际需求灵活运行，提高能源利用率和工作效率。
压缩机无极调速的原理是基于电机的变频调速原理。
通过改变电机的供电频率，可以控制电机的转速。
当需要降低压缩机的输出功率时，可以降低电机的供电频率，从而降低电机的转速；当需要提高压缩机的输出功率时，可以增加电机的供电频率，从而提高电机的转速。
实现压缩机无极调速的关键是变频器。
变频器是一种能够将电源频率转换为可变频率的电气装置。
它可以根据所需的输出功率来调节电机的供电频率，从而实现压缩机无极调速。
变频器通常由整流器、中间直流环节、逆变器和控制电路等组成。
在压缩机无极调速系统中，变频器起到了关键的作用。
通过控制变频器的输出频率和电压，可以实现对压缩机转速和输出功率的精确控制。
变频器还可以根据压缩机的实时工况进行自动调节，以保证压缩机的稳定运行和高效工作。
压缩机无极调速技术相比传统的调速方法具有诸多优势。
首先，无极调速可以实现连续无级调节，适应不同工况下的需求，提高了压缩机的适应性和灵活性。
其次，无极调速可以实现能源的节约，避免了传统调速方法中频繁启停带来的能量损失。
此外，压缩机无极调速还可以提高设备的可靠性和寿命，减少维护成本和停机时间。
在实际应用中，压缩机无极调速技术已经得到了广泛的应用。
特别是在一些对能源要求较高的行业，如石化、冶金、纺织等领域，压缩机无极调速技术可以显著提高生产效率和能源利用效率，降低生产成本，具有较大的经济和社会效益。
压缩机无极调速技术是一种先进的调速方法，通过改变电机的转速来调节压缩机的输出功率。
双级压缩变频螺杆式压缩机调节范围
双级压缩变频螺杆式压缩机调节范围1.采用两级压缩结构，降低了级间压缩机，且减少内部泄露，提高了机组效率。
机组在60-变频范围内性能都优于能效标准，在40-90%负载范围节能效果明显。
和两级之见有齿轮传动，便于两级转子都调整在的线速度范围内，效率更高。
2、提高运行效率。
可实现从低速到高速（电机转速从1200--7600 r/min），从低压力到高压力(6.2-10 bar)的全工况节能。
3、能效优胜。
能满足客户多种压力需求，可以从1立方到7立方的用气范围内自由选择。
以37kW机组为例：在不同压力和排量状况下，实测比功率基本达到1级能效标准，机组能维持稳定的率和功率因素。
4、高度集成控制。
实现变频器和螺杆空气压缩机控制系统合二为一，自动化程度高，加快了控制速度，提高了控制精度。
5、运行安全平衡，噪音低。
转速可双倍于国内现有产品，运行噪音65分贝左右。
相对于目前的低速永磁变频。
开山高速永磁变频螺杆机还具有：1、调速范围更宽，调节精度更高，供气压力范围更广，能效更高。
2、专利设计的弱磁控制、压力控制以及简单稳定的永磁电机开环控制，适应多种恶劣工况，系统更加稳定。
3、体积更小，重量更轻，噪音更小，(高速转子泄露少）。
4、电机和螺杆主机同轴，效率更高。
5、是国内螺杆压缩机行业中实现螺杆主机、同步电机、永磁控制电控同步设计，并且实现配合等优点。
在空调行业有个针对永磁变频的能效指标叫综合能效，它计算方法是：负荷占2.3%，负荷75%占41.5%，负荷50%占46.1% 和负荷25%占10.1%。
随着我国节能事业的不断发展，相信综合能效的评定标准也将会运用到空压机行业。
用永磁变频螺杆空压机综合能效数据对比普通的螺杆空压机的能效数据，就可以清晰地看到永磁变频螺杆空压机的节能优势。
开山永磁变频螺杆机是永磁电动机、变频集成控制技术与开山的螺杆型线技术的组合！。
变频空调压缩机变频调速逆变驱动设计
主要 的 Ｐ ＷＭ调制策 略 ， 其凭借着将逆 变器 和 电机看成一个 整体［ １ 】 ， 并具有 直流 电压利用 率 高、 电机驱动转矩 脉动小 、 易于集成化 等优 点
而被广泛应用于航空 、 工业等诸 多领域 。因此 图 １逆变后线 电压波形 图 ２压缩机转速控制 波形 对 Ｓ Ｖ Ｐ ＷＭ逆 变调制策 略进行研 究具有重 大 的研 究 意 义 。 电位扰动。 中点 电位波动 的大小不能超 多直流侧 电压 的 ５ ％， 否则将 １三电平 Ｓ Ｖ Ｐ ＷＭ 算法 大大降低 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ开关 器件 的耐压裕 度 ，因此 必须 采取 有效的 中点 电 １ ． １ 扇 区判断 位平衡控制措施 。 三电平 Ｓ Ｖ Ｐ ＷＭ电压矢量分 布在 以以 ６ ０ 。为一个 扇 区的大六 ２ ． ２ 抑制 中点电位 波动 的方法 边形 中 ， 共有 ２ ７ 个 电压矢量 ， 外 围的大六边形 的 ６个顶点为大矢量 抑制 中点 电位 平衡的方法主要有 开环控制 、 闭环控 制以及直 流 所在 的位 置【 ３ 】 ， １ ２个小矢量 的末端 落在小六 边形 的顶 点上 ， 有 ３个 侧投入整流桥 。但是第一种和第 三种方法都需要额外 的硬件支撑 ， 零矢 量位 于大六边形 的中心 ， 其余 ６个为中矢 量。 增加投资成本 ， 因此从节 约成 本 、 减小设 备体积 的角度 出发 ， 选取 第 若参考电压落在 Ｉ 扇 区，则应继续判断该参 考电压位 于第 １ 扇 二种抑制 中点 电位不平衡 的控制方法 。 该方法 的主题思想是 实时检 区中的哪个区域 。Ｖ 耐为参 考电压 ， Ｖ 与Ｖ ８ 是Ｖ 耐分别在 仅、 Ｂ轴上 测 中点电位 ， 若检测到 电位 出现波 动 ， 则根据偏 差和 电流的方 向调 的 投 影 。 当 ０ ≥３ ０ 。， Ｖ 在 小 区 域 ２ 或 ４ 或 ６ 内 。 若 整相应 的小矢量 的作用 时间 ， 将 中点电位重新矫正到平衡点 。 ３ 仿 真 研 究 ４ ３ ｖ ｏ ＋ ４ ３ ／ ２ ， 则 ≥， ／ ３ ／ ４ 在小区域 ２内； 若 Ｖ， 则 为验证三 电平 Ｓ Ｖ Ｐ ＷＭ逆变控制算法 的正确性及其在 变频调速 Ｖ 在小 区域 ６内 ； 否则 ， Ｖ 在小 区域 ４内。０≥３ Ｏ 时的小 区域 判定 控 制系统 中应用 的有效性 ， 搭建 了逆变环节和调速控制 系统的仿真 方法相 同。 模 型。图 １ 为逆变器逆变后 的线 电压输 出波形 。图 ２为变频空调压 １ ． ２作用时间的求 取 缩 机转 速控 制波形 。可看 出逆变器实现 了有效 的逆变功能 ， 同时压 对参考 电压所在 区域 进行判定 后需 要选 定组成该参 考 电压 的 缩机 的转速 控制系统 也得到准确控 制 ， 转速 的超 调量小 ， 静 态精 度 三个基本 电压矢量 ｖ。 、 ｖ 、 Ｖ ， 。为 了防止波形 畸变和电压跳动 ， 参 考 高， 当额定转速变化时能快速做 出响应 。
压缩机的变频调速
空气吹入房间，加速房间内的热交换。
（2）冷却塔风机 用于降低冷却塔中的水温，加速将“回水”带回的热量散
发到大气中去。
可以看出，中央空调系统是工作过程室一个不断地进行热交换的能量转换过
程。在这里，冷冻水和冷却水循环系统是能量的主要传递者。因此，对冷冻水
和冷却水循环系统的控制便是中央空调控制系统的重要组成部份。
的。因此，单是回水温度的高低就足以反映房间内的温度。所以，冷冻泵
的变频调速系统，可以简单地根据回水温度进行如下控制：回水温度高，
说明房间温度高，应该提高冷冻泵的转速，加快冷冻水的循环速度；反之，
回水温度低，说明房间温度低，可降低冷冻泵的转速，减缓冷冻水的循环
速度，以节约能源。简言之，对于冷冻水循环系统，控制依据是回水温度，
回水的压力差 PD 来描绘：
（4）功率计算
PD=P1-P2
与电路的工作情形相类似，循环水系统中的流量大小是与压差 P 成正比的：
Q=PD/R 而水泵作功的功率可计算如下：
P=PD*R=Q2*R
所以，在循环水系统，水泵的功率是和转速的平方成正比的：
P1/P2=n12/n22 由此可见，循环水系统与供水系统相比节能效果要差一些。仍能达到 20%以
冷却泵将升了温的冷却水压入冷却塔，使之在冷却塔与大气进行热交换，然
后在将降了温的冷却水，送回到冷却机组。如此不断循环，带走了冷冻机组
释放的热量。
流进冷冻机组的冷却水简称为“进水”；从冷冻机组流回冷却塔的冷却水
简称为“回水”。
4．冷却风机有两种情况：
（1）室内风机 安装于所有需要降温的房间内，用于将由冷冻水冷却了的冷
5．温度检测
通常使用热电阻，如图 1 中的 Rt1、Rt2、Rt3。中央空调的拖动
风机水泵压缩机变频调速节能技术讲座
风机水泵压缩机变频调速节能技术讲座第一篇：风机水泵压缩机变频调速节能技术讲座风机水泵压缩机变频调速节能技术讲座（一）国家电力公司热工研究院自动化所徐甫荣前言我国是能源消费和生产大国，一方面是资源相对不足，尤其是石油、天然气资源匮乏；另一方面是能源利用效率低，且浪费严重，因而经济增长的质量和效益不高，且环境问题日益严重。
大量的调查表明我国存在巨大的节能潜力，总节能潜力约为目前能源消费总量的30%～40%，各行各业都存在大量的技术上和企业财力上都可行的节能项目，但绝大多数至今还没有实施。
我国经济持续高速增长了30年。
经济总量已达到世界第三位，国内生产总值、工业增长速度、固定资产投资都在高速增长。
我国经济持续高速发展带动了能源工业的发展，而能源工业的发展，又成为经济发展的动力，是经济发展的基础。
但是也带来了日益严重的环境问题，在世界144个国家和地区的“环境可持续发展指数”排序中，我国被排在133位，我国以煤碳为主的能源结构问题严重。
由于向大气层中排放CO2、SO2、氮氧化物，有时阴霾，有时下些酸雨，离开了蓝天、白云、碧水、绿地的生态环境。
能源的消耗带来了严重的环境问题。
我国是“气候变化框架公约”的重要签约国，肩负着全球环境方面的责任，节能既解决能源紧张，相当于建设了能效电厂，又减少了污染，保护了环境，在降低能耗的同时，使我国的经济由粗放型向节约型转变，进而促进了经济的发展，既节能又促进、优化了经济、能源、环境。
经济（Economics）、能源（Energy）、环境（Environment）、节能（Energy Saving）是国民经济发展的四个重要的方面，称作4E。
四者之间相互依存、相互需求、相互支持、相互制约，要求一个好的平衡。
国民经济的发展要求能源相应发展，能源工业的发展促进了经济的发展，经济的发展、能源的消耗又导致大量的CO2、SO2、氮氧化物排放到大气层中，形成酸雨，温室效应。
除了建立电厂以外（热电、水电、核电、风电、太阳能等，主要是热电），节能是能源开发的最好补充，相当于建设了能效电厂。
离心压缩机变频调速系统的设计
离心压缩机变频调速系统的设计中文摘要：在国民经济许多领域，特别是在石油、化工、冶金、制冷、食品、制药、发酵、动力、空分等行业中，离心压缩机得到了广泛的应用，是生产过程中的关键设备，用来增压并输送各种工艺气体或混合气体。
随着我国石油化工工业的飞速发展，对离心压缩机组多工况、变转速控制的要求也越来越高，并且绿色节能也显得尤为重要。
关键词：离心压缩机；变转速控制1 离心式压缩机和管网的联合运行离心压缩机在使用时，总是和其他设备管道联系起来，和驱动机用传动机构连接起来，构成一个统一的系统。
通常把为输送气体连接压缩机的管道、容器等全套设备，包括进、排气管线，称为管网。
离心压缩机究竟在哪个工况下稳定运行，显然不仅取决于离心压缩机本身的性能，而且还取决于管网的特性。
压缩机入口气体压力为，经过压缩机增压至，再经过管道排出，压力又下降到。
管网设备和压缩机的联系是气体联系，压缩机和管网的关系是气体供求关系，供求要相当，即压缩机的输气量G和管网的流量相等，经过压缩机增加的气体压力恰好等于管网的阻力降，或者说压缩机的排气压力等于管网的入口压力。
满足这些条件，压缩机和管网就能稳定运行。
管网的特性曲线和压缩机的特性曲线的交点恰好能满足以下的要求，这就是压缩机和管网的联合运行点。
如图1中的A点就是管网和压缩机在n1下性能曲线的交点，相应这点的流量和压力分别为、。
如果管网流量和压力减少了，例如减少到，相应的压缩机排气压力为，则这时联合运行点为B点，压缩机的转速为n2。
正是由于联合运行点是压缩机性能和管网特性所共同决定的，所以正确设计、确定管网的性能对压缩机的运行是非常重要的。
离心压缩机防喘振控制系统研究管网的阻力特性是由管道和所连接设备的阻力特性所决定的，例如由压力容器和连接管道组成的管网，阻力特性可以用以下关系表示：式中，Pr为容器中气体压力；Q为管网的体积流量；A为管道阻力计算系数。
从此式子可以看出，如果接管很短，则管网阻力主要由容器气体压力来定，即，在图上显示一条水平线，如果容器压力低，接管长，则，如图1所示。
风机水泵压缩机变频调速控制节能与应用(含工频节流功率计算公式)
风机水泵负载变频调速节能原理相似定律：两台风机或水泵流动相似，在任一对应点上的统计和尺寸成比例，比值成相等，各对应角、叶片数相等，排挤系数、各种效率相等。
流量按照相似定律，由连续运动方程流量公式：φπηη⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=d D A vm vm vv v q流速公式： 60π⨯⨯=n D v m 式中：qv——体积流量，s m3；ηv——容积效率，实际容积效率约为0.95；A ——有效断面积（与轴面速度vm垂直的断面积），m²；D ——叶轮直径，m ； n ——叶片转速，r/mi n ； b ——叶片宽度，m ；vm——圆周速度，m/s ；φ——排挤系数，表示叶片厚度使有效面积减少的程度，约为0.75～0.95；按照电机学的基本原理，交流异步电动机转速公式： p f s n ⨯⨯-=60)1( 式中： s ——滑差； P ——电机极对数； f ——电机运行频率。
流量、转速和频率关系式：φππφππηη⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⇒d D p f s D d D n D v v v q 6060)1(60f n q v∞∞⇒ 可见流量和转速的一次方成正比，和频率的一次方成正比。
扬程按照流体力学定律，扬程公式：²21v m H ⨯⨯=ρ扬程、转速和频率关系式：²²21216060)1(6022f n H H p f s D n D ∞∞⇒⨯⨯=⨯⨯=⇒⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯-⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯ππρρ 可见扬程和转速的二次方成正比，和频率的二次方成正比。
式中：H ——水泵或风机的扬程，m ；功率风机水泵的有效功率：每秒钟流体经风机水泵获得的能量。
水泵：H g q Pve⨯⨯⨯=ρ或 风机：P qP ve⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯-⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⇒⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=6060)1(6022216060)1(2160πηπηρφππρρφππρp f s D n D P d D p fs D g d D n D g vv e fnPe33∞∞⇒可见有效功率和转速的三次方成正比，和频率的三次方成正比。
压缩机无极调速原理
压缩机无极调速原理导言：随着工业技术的进步和能源的日益紧缺，压缩机作为一种重要的动力设备，其能效的提升和控制手段的改进变得尤为重要。
压缩机无极调速技术应运而生，它通过调整压缩机的运行速度，实现对压缩机的无级调节，从而提高能效和工作稳定性。
本文将介绍压缩机无极调速的原理及其应用。
一、压缩机无极调速的原理压缩机无极调速技术是通过改变压缩机的运行速度来实现对压缩机输出流量和压缩比的调节。
其原理主要包括变频调速和调节阀两种方式。
1. 变频调速原理变频调速是通过改变电源频率来控制压缩机电机的转速，从而实现无级调节。
具体来说，它利用变频器将交流电源转换为可调频的交流电源，通过控制变频器输出的频率，控制电机的转速。
当需要增加压缩机的输出流量时，通过增加频率，提高电机转速，从而实现目标；反之亦然。
2. 调节阀原理调节阀原理是通过改变压缩机进气或排气的阀门开度来实现无级调节。
具体来说，它通过调节进气阀或排气阀的开度，控制压缩机的进气量或排气量，从而调节压缩机的输出流量和压缩比。
当需要增加流量时，通过增大阀门开度，增加进气量或减少排气量，从而实现目标；反之亦然。
二、压缩机无极调速的应用压缩机无极调速技术在工业生产中有着广泛的应用，特别是对于需要变化工况的场合，它能提供更大的灵活性和能效优势。
1. 空气压缩机在空气压缩机中，压缩机无极调速技术可以根据气体需求的变化，实现对输出流量和压缩比的调节。
在高峰期，可以通过增加压缩机转速，提供更大的压缩空气流量；在低峰期，可以通过降低转速，减少能耗。
这种调节方式可以避免空气压缩机在低负荷运行时的能效低下问题，提高能源利用率。
2. 制冷压缩机在制冷系统中，压缩机无极调速技术可以根据环境温度和负荷需求的变化，实现对制冷量和压缩比的调节。
在高温环境下，可以通过增加压缩机转速，提供更大的制冷量；在低温环境下，可以通过降低转速，减少能耗。
这种调节方式可以提高制冷系统的稳定性和能效。
3. 水泵压缩机在水泵系统中，压缩机无极调速技术可以根据水流需求的变化，实现对输出流量和压缩比的调节。
变频调速技术在矿山空气压缩机中的应用
变频调速技术在矿山空气压缩机中的应用本文以两台4L-20/8型空气压缩机变频调速节能改造系统为例，阐述了利用一台变频器实现多台空气压缩机的变频节能改造的思路、运行参数微机监控功能的实现、改造后系统运行特点、节能效果计算方法等，为活塞式空气压缩机节能运行提供了新的手段。
标签：矿山4L-20/8型空气压缩机变频调速微机监控节能0 引言空气压缩机是矿山生产的重要设备之一，它生产压缩空气，用以带动风动凿岩机、风动装岩机等设备以及其它风动工具，其耗电量约占全矿总电耗的8%~11%，随着矿井的延深，耗电量还将进一步增加。
空气压缩机气量的供求关系主要表现为排气压力的变化，当排气量正好满足生产用气量要求时，储气压力保持不变，但由于矿山生产用风量的不均衡，而装机容量需根据矿井最大用风量并留有余量设计，故实际运行中空气压缩机供风量远大于实际用风量。
若空气压缩机仍恒速运转，则储气罐内的气体压力越来越大，当罐内压力上升达到设定压力时，一般采用两种办法：一种是空气压缩机卸荷运行，不产生压缩气体，电动机处于空载运转，其用电量仍为满负载的30% ~60%，这部分电能被白白浪废掉；另外一种办法是停止空气压缩机运行，但将会带来电动机的频繁启动。
空气压缩机的空载启动电流大约是额定电流的5~7倍，对电网及其它用电设备冲击较大，同时使空气压缩机的使用寿命也会缩短。
为满足生产设备用气要求，储气罐内空气运行压力通常设为0.55~0.65MPa，目前大多数空气压缩机均采用切断进气的调节方式来改变排至储气罐的气量。
随着电力电子技术的发展，目前最佳解决方案是对空气压缩机实行变频调速节能控制。
本文以两台4L-20/8型空气压缩机进行了变频调速节能技术改造，节能效果显著，为空气压缩机高效运行开辟了新途径。
1 变频调速的实现方案1.1 改造前运行现状某矿共有四台4L-20/8型空气压缩机，两用两备，其拖动电机额定功率均为132kW，额定电压380V，每台空气压缩机都有一台电机降压起动装置。
煤矿空气压缩机变频调速控制系统设计
过载保护 [６].
３．
３ 压力变送器选型
压力变送器主要用于检测排气口的风压大小,以模
拟量的形式输入到 PLC 控制系统中,为 PLC 智能调节
变频器频率提供一个反馈信息,最终使空压机输出的风
压信号变为可 调.根 据 该 系 统 的 设 计 需 求,选 用 HX
kW,并采用“一拖多”运行方式,该变频器适用于空气压
缩机这种重载启动的装置,安全可靠性高,易于控制.
为避免短路或过 载 现 象 对 变 频 器 造 成 损 坏,采 用
RS３ 系列熔断器作为短路保护.RS３ 系列熔断器适用
于交流 电 路,要 求 额 定 电 压 不 超 过 ７５０ V,频 率 为 ５０
四通道模拟输入.为 增 强 输 入 信 号 的 抗 干 扰 能 力,采
用差分和隔离式,同 时 该 模 块 分 辨 率 为 １２ 位,模 数 转
换速率为 ５μA[５],测试精度上完全能够满足控制系统
对空压机排气压力和温度的检测需求.
３．
２ 变频控制系统选型与设计
本文将高压变频调速技术引入了空压机控制系统
收稿日期:２０１９
Ｇ０２
Ｇ１５;修订日期:２０１９
Ｇ１０
Ｇ１５
整个系统由地面监控单元、变频调速控制单元、温度预
警单元三大部分组成.
图 １ 空压机变频调速控制系统总体方案
其中,变频调速控制单元是系统的核心部分,由变
频器、压力变送器、
PLC 组成,可实时检测供风出口的压
力参数并传输给 PLC 控制系统,经 PLC 控制系统分析
３．
１ PLC 控制系统选型
PLC 控 制 系 统 需 要 同 时 对 模 拟 量 和 数 字 量 进 行
变频空调压缩机及变频调速
变频空调压缩机及变频调速变频空调压缩机及变频调速系统一、引言由于传统的制冷系统采用定速压缩机，因此人们对制冷系统及压缩机的重点一直是在名义工况和额定转速下稳态工作时的效率和其它工作特性上。
传统的制冷系统采用定转速压缩机，实行开关控制，利用压缩机上附带的鼠笼式电动机驱动压缩机，从而调节蒸发温度。
这种控制方式使蒸发温度波动较大，容易被冷却环境的温度。
压缩机电机在工作过程中要不断克服转子从静止到额定转速变化过程中所产生的巨大转动惯量，尤其是带着负荷启动时，启动力矩要高出运行力矩许多倍，其结果不仅要额外耗费电能，而且会加剧压缩机运动部件的磨损。
另外这种运行方式在启动过程中还会产生较大的振动、噪声以及冲击电流，引起电源电压的波动，因此应采用变频压缩机替代定转速压缩机，从而避免这种频繁的起停过程。
而变频调速技术主要由以下4个方面的关键技术组成：逆变器，微控制器，PWM 波的生成以及变频压缩机的电机选择。
二、三种变频压缩机的研究状况1往复式活塞压缩机日本东芝公司在1980年开发了往复式变频压缩机，又在1981年开发了转子式变频压缩机，[1]给出这两种机器的制冷量和总效率随频率变化的实验数据，从中可以看出往复式在频率为25~75Hz时，效率高；而转子式在30~90Hz时，效率高。
并且两种机型均存在效率最高频率。
在大于此频率时效率缓慢降低，小于此频率时，效率则下降很快。
另外，Scalabrin测量一台可变速的开启式往复压缩机在不同转速下的制冷量和输入功率，他指出这台压缩机的容积效率在转速为1000rpm时最高，而等熵效率和制冷系数随转速的降低而增高[2]。
Krueger讨论了BPM电机及变频器的设计，对转速在2000~5000rpm的冰箱和往复式压缩机进行了实验研究，得到压缩机的转速为3000~5000rpm时制冷系数最高；而文献[3]则给出了其对冰箱用往复式压缩机的性能试验和模拟结果，在其研究的转速范围内2000~4000rpm，制冷系数随转速的增加而降低。
空气压缩机变频调速机理
空气压缩机变频调速机理
空气压缩机在工矿企业生产中有着广泛的应用，它担负着为各种气动元件和气动设备提供气源的重任。
因此空气压缩机运行的好坏直接影响生产工艺和产品质量。
空气压缩机是一种把空气压入储气罐中，使之保持一定压力的机械设备，属于恒转矩负载，其运行功率与转速成正比：
(11-4)
式中，PL为空气压缩机的功率；
TL为空气压缩机的转矩；
nL为空气压缩机的转速。
所以单就运行功率而言，采用变频调速控制，其节能效果远不如风机、泵类等二次方律负载显著，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，压缩机进入轻载运行；压力抵达下限时开阀，压缩机进入满载运行。
这种频繁地加减负荷过程，不仅使供气压力波动，而且使空气压缩机的负荷状态频繁地变换。
由于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，故选择的电动机容量一般较大。
在实际运行中，轻载运行的时间往往所占的比例是非常高的，这就造成巨大的能源浪费。
值得指出的是，供气压力的稳定性对产品质量的影响是很大的。
通常生产工艺对供气压力有一定要求，若供气压力偏低，不能满足工艺要求，就可能出现废品，所以为了避免气压不足，一般供气压力较要求值要偏高些，从而造成供气
成本高、能耗大，同时造成一定的不安全因素。
压缩机无极调速原理
压缩机无极调速原理一、引言压缩机是工业生产中常用的设备之一，用于将气体或蒸汽压缩成高压状态。
在许多应用中，压缩机的运行速度对于工艺的稳定性和能源消耗起着重要的影响。
为了满足不同工作条件下的需求，压缩机需要具备调速功能。
压缩机无极调速技术应运而生，它可以实现对压缩机的平稳无级调速，有效提高其运行效率。
二、压缩机无极调速原理压缩机的无极调速原理基于电机的变频调速技术。
通过改变电机的运行频率，可以调整电机的转速，从而实现对压缩机的调速控制。
1. 变频器压缩机无极调速的核心设备是变频器。
变频器是一种用于调节电机运行频率和电压的装置，通过改变输入电源的频率和电压，可以控制电机的转速。
压缩机无极调速系统中的变频器通常由一个整流器和一个逆变器组成。
整流器将交流电源转换为直流电源，逆变器则将直流电源转换为可调频率和可调电压的交流电源。
2. 无极调速压缩机无极调速技术实现了对压缩机转速的无级调整。
传统的压缩机调速方式通常采用机械变速或阀门控制，调速范围有限且容易产生能量损耗。
而无极调速技术可以实现对压缩机的平稳调速，避免了频繁启停带来的能耗损失。
通过变频器控制电机的输出频率，可以精确控制压缩机的运行速度，满足不同工况下的需求。
3. 控制策略压缩机无极调速系统通常采用PID控制策略。
PID控制是一种常用的控制方法，通过对控制对象的反馈信号进行比例、积分和微分处理，实现对控制对象的精确控制。
在压缩机无极调速系统中，通过对压缩机的运行状态进行监测和反馈，可以实时调整变频器的输出频率，使压缩机保持在设定的转速范围内。
三、优势和应用压缩机无极调速技术具有以下优势：1. 节能降耗：压缩机无极调速技术可以精确控制压缩机的转速，根据实际需求调整运行状态，避免了传统调速方式中频繁启停带来的能耗损失，有效降低了能源消耗。
2. 提高稳定性：无极调速技术使压缩机的运行速度平稳可调，可以适应不同工况下的需求，提高了工艺的稳定性和可靠性。
3. 延长寿命：压缩机无极调速技术可以减少压缩机的启停次数，降低了设备的磨损和损坏风险，延长了设备的使用寿命。
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中 央 空 调 的 变 频 调 速
（一）
一、概述
1．中央空调系统的构成；
如图 1，中央空调系统主要由以下几部份组成：
时，只有 1 号泵处于变频调速状态。 设置步骤分两种情况：一种是外置 PID 调节器，一种是内置 PID 调节器。与 恒压供水系统相似。
图 2 变频调速系统框图
频启动 2 号泵；1 号泵仍变频运行，进行恒温度（差）控制； C、当 1 号泵的工作频率上升到 50HZ 或上限切换频率（如 48HZ）时，将工
频启动 3 号泵；1 号泵仍变频运行，进行恒温度（差）控制； D、当 1 号泵的工作频率下降至设定的下限切换频率时，则 2 号泵停机。 E、当 1 号泵的工作频率下降至设定的下限切换频率时，将 3 号泵停机。这
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压缩机的变频调速
一、概述 压缩机在工矿企业中应用十分普遍。配套电动机的容量一般较大，且大多是
常年连续运行的，故节能的潜力很大。 1、 常见的压缩机的种类根据使用场合的不同，压缩机大致有以下几类： ① 空气压缩机用于为有关的设备提供压缩空气； ② 冷冻压缩机用于冷冻、冷藏及制冰等场合； ③ 空调压缩机用于制冷、循环及鼓风等； ④ 特殊气体压缩机如氧气、氮气及氨气压缩机； ⑤ 专用压缩机 2、 压缩机的结构形式归纳起来，压缩机的结构形式大致有以下几种： ① 单缸单电动机式 ② 多缸多电动机式 ③ 单电动机涡轮式 ④ 单电动机透平式 3、 拖动系统的特点： ① 机械特性具有恒转矩性质，故电动机的轴功率 PL与转速 n 成正比。 ② 大多处于长时间连续运行状态，但负载大小常有变动，为连续变动 负载。 ③ 飞轮力矩大，故要求有较大的启动转矩； ④ 启动次数少，对升、降速时间无要求； ⑤ 大多有自动卸载与装载装置，在自动卸载或装载时，负载将突变。 4、 压缩机的主要控制对象是空气的压力，在冷冻或冷却系统中，常常 以温度作为控制参量。常见的控制方式有： ① 手动调节输入或输出口的阀门开度； ② 用机械方式进行自动卸载与装载控制； ③ 通过改变叶片的角度来调节压力或流量，等。 5、 压缩机的原拖动系统大多采用单电动机拖动，电动机本身不调速。
② 频率下限，转速过低，一方面将使压缩机的工作稳定性差；另一方 面，缸体的润滑变差，导致缸体加速磨损。所以，2007 最小输出频 率不宜低于压缩机额定频率的 80%；
4、 根据需要设置 2202、2203 的加减速时间，由于压缩机不经常启动， 且飞轮力矩大，2202、2203 时间宜选长一点；
5、 加减速方式，将 2206 设置为 S1 方式为宜； 6、 压缩机使用变频调速主要是为了节能和实现自动化，所以宜将 2606
即通过变频调速，实现水的恒温度控制。
（2）冷却水循环系统的控制
由于冷却塔的水温是随环境温度而变的其单侧水温度不能准确地反
映冷冻机组内产生热量的多少。所以，对于冷却泵，以进水和回水间的温
差作为控制依据，宙实现进水和回水的恒温差控制是比较合理的。温差大，
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说明冷冻机组产生的热量大，应提高冷却泵的转速，增大冷却水的循环速 度；温差小，说明冷冻机组产生的热量小，可以降低冷却泵的转速，减缓 冷却水的循环速度，以节约能源。 4．中央空调变频调速系统的控制方式 中央空调的水循环都由若干台水泵组成，其系统框图如图 2。采用变频调速 时，可以有两种方案：（1）一台变频器方案。（2）全变频方案。现以一台变频控 制三台冷冻泵或三台冷却泵的各泵切换方法如下： A、先启动 1 号泵，进行恒温度（差）控制； B、当 1 号泵的工作频率上升到 50HZ 或上限切换频率（如 48HZ）时，将工
空气吹入房间，加速房间内的热交换。
（2）冷却塔风机 用于降低冷却塔中的水温，加速将“回水”带回的热量散
发到大气中去。
可以看出，中央空调系统是工作过程室一个不断地进行热交换的能量转换过
程。在这里，冷冻水和冷却水循环系统是能量的主要传递者。因此，对冷冻水
和冷却水循环系统的控制便是中央空调控制系统的重要组成部份。
回水的压力差 PD 来描绘：
（4）功率计算
PD=P1-P2
与电路的工作情形相类似，循环水系统中的流量大小是与压差 P 成正比的：
Q=PD/R 而水泵作功的功率可计算如下：
P=PD*R=Q2*R
所以，在循环水系统，水泵的功率是和转速的平方成正比的：
P1/P2=n12/n22 由此可见，循环水系统与供水系统相比节能效果要差一些。仍能达到 20%以
中央空调的变频调速（二）
二、中央空调变频调节系统的基本考虑 下面就冷冻水泵的冷却水泵变频调速进行分析（冷冻机组和冷却塔风机也可
进行变频调速，可以参见风机和压缩机的变频调速），由于冷冻水泵和冷却水泵 都是循环水，这就和供水系统有所区别。
1、供水系统 (1)用水特点
在供水系统中，用户抽用的水是消耗掉的。它并不回到水泵的进水口，对拖 动系统毫无反馈作用。 (2)调速特点
从运行质量的角度看： 单电动机拖动系统大多不能根据负载的轻重连续地调节。而采用了变频调速
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后，则可以十分方便地进行连续调节，能保持压力、流量、温度等参数的稳定， 从而大大提高压缩机的工作性能。
2、 系统框图 压缩机的变频调速系统通常以输出压力作为控制对象，如图 1 所示。由压力 传感器取出的反馈信号，接至 PID 调节器，与预制的压力给定信号相比较，经 PID 调节后的综合信号接至变频器的给定端，从而决定电动机的工作频率和转 速。
（1） 冷冻机组
这是中央空调的“制冷源”，通往各个房间的循环水由冷冻机组进行“内
部热交换”，降温为“冷冻水”。
2．冷却水塔用于为冷冻机组提供“冷却水”；
3．“外部热交换”系统由两个循环水系统组成；
（1） 冷冻水循环系统
（图 1）
由冷冻泵及冷冻水管道组成。从冷冻机组流出的冷冻水由冷冻泵加压送
入冷冻水管道，在各房间内进行热交换，带走房间热量，使房间内的温度下
上的节能效果。
3．中央空调变频调速系统的控制依据
中央空调系统的外部热交换两个循环系统来完成。循环水系统的回水与进
（出）水温度之差，反映了需要进行热交换的热量。因此，根据回水与进水（出）
水温度之差来控制循环水的流动速度，从而控制了进行热交换的速度，是比较合
理的控制方法。
（1）冷冻水循环系统的控制
由于冷冻水的回水温度是冷冻机组“冷冻”的结果，常常是比较稳定
(1)用水特点
在循环水系统中，所用的水是并不消耗的。从水泵流出的水又将流回水泵的
进口处，并且，回水本身具有一定的动能和位能，将反馈到水泵的进水口。
（2）调速特点
在通过改变转速来调节流量时，扬程并无变化。更准确地说在循环水系统中，
用扬程来描述水泵的作功情形是不够 准确的。
（3）压差的概念
循环水系统的工作情况与电路十分类似，水泵的作功情形也通过水泵出水与
降。
从冷冻机组流出、进入房间的冷冻水简称为“出水”：流经所有的房间后
回到冷冻机组的冷冻水简称为“回水”。
（2）冷却水循环系统
由冷冻泵、冷却水管道及冷却塔组成。冷冻机组进行热交换，使水温冷
却的同时，必将释放大量的热量。该热量被冷却水吸收，使冷却水温度升高。
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冷却泵将升了温的冷却水压入冷却塔，使之在冷却塔与大气进行热交换，然
后在将降了温的冷却水，送回到冷却机组。如此不断循环，带走了冷冻机组
释放的热量。
流进冷冻机组的冷却水简称为“进水”；从冷冻机组流回冷却塔的冷却水
简称为“回水”。
4．冷却风机有两种情况：
（1）室内风机 安装于所有需要降温的房间内，用于将由冷冻水冷却了的冷
图 1 压缩机变频调速系统框图
如果变频调速器本身具有 PID 调节功能时，则可以不用外置 PID 调节器。 四、2000 变频器的设置步骤
1、 根据控制端子的定义设置 9902 的应用宏代码。 2、 根据压缩机电机参数设置 9908、9909。 3、 确定频率范围：
① 频率上限，将 2008 最大输出频率设定为压缩机的额定输入电流的 频率；
二、变频调速拖动系统 1、 采用变频调速的必要性：
从节能的角度看： ① 由于压缩机不能排除在满负载状态下长时间运行的可能性，所以， 只能按最大需求来决定电动机的容量，故设计容量一般偏大。在实 际运行中，轻载运行的时间所占的比例是非常高的。如采用变频调 速，可大大提高运行时的工作效率。因此，节能潜力很大。 ② 有些调节方式（如调节阀门开度和改变叶片的角度等），即使在需求 量较小的情况下，也不能减小电动机的运行功率。采用了变频调速 后，当需求量较小的情况下，可降低电动机的转速，减小电动机的 运行功率，从而进一步实现节能。
的。因此，单是回水温度的高低就足以反映房间内的温度。所以，冷冻泵
的变频调速系统，可以简单地根据回水温度进行如下控制：回水温度高，
说明房间温度高，应该提高冷冻泵的转速，加快冷冻水的循环速度；反之，
回水温度低，说明房间温度低，可降低冷冻泵的转速，减缓冷冻水的循环
速度，以节约能源。简言之，对于冷冻水循环系统，控制依据是回水温度，
在供水系统中，当通过改变转速来调节流量时，扬程也虽之改变，并且，扬 程是和转速的平方成正比的：
H1/H2=nI2/n22 (3)功率计算
功率与扬程的流量的乘积成正比,而流量和转速成正比,因而功率与转速的
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三次方成正比：
2、循环系统
Q1/Q2=n1/n2 P1/P2=n13/n23
5．温度检测
通常使用热电阻，如图 1 中的 Rt1、Rt2、Rt3。中央空调的拖动
系统通常由以下部份组成：