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一、引言

空氣壓縮機是一種利用電動機將氣體在壓縮腔內進行壓縮并使壓縮的氣體具有一定壓力的設 備，主要有吸氣、壓縮、作功輸送和排氣四個主要過程。已有幾百年的應用歷史，在機械結構方面也經過了100年的發展，原理是成熟的，但大容量的空壓機在工 作過程的帶載啟動和泄載一直是一個難題。在結構上分常見有活塞式、螺桿式、和離心式等。它的用途廣泛，可以用于冶金、機械制造、礦山、電力、紡織、石油化 工等各個行業。空壓機占大型工業設備(風機、水泵、鍋爐、空壓機等)耗電量的15%。經考察，大部分空壓機自身存在著以下幾個缺點：

(1) 當輸出壓力大于一定值時，自動打開泄載閥，使異步電動機空轉，屬非經濟運行，造成嚴重的能源浪費。

(2) 異步電動機易頻繁的啟動、停止，影響電機的使用壽命;

(3) 工作條件惡劣，自動排空放氣時噪音極大，造成環境污染。

(4) 自動化程度低，輸出壓力的調節是靠人為調節閥的開度來實現的，調節速度慢，波動大，不穩定，精度低;

(5) 空壓機工頻啟動電流大，對電網沖擊大，電機軸承磨損大，設備維護量大。

(6)上下限壓力不易調節。壓力調得太小則易造成不斷的起停而燒毀電機及電磁開關;調節的太大則易造成管路的高壓力、高的傳送損失、漏氣、管路破裂的危險，而且壓力范圍太大也無法滿足現代化工藝要求。

綜上所述，可用VVVF對現用的空壓機系統進行改造，以建立恒壓供氣系統，從而達到節電、減少噪音、降低設備磨損、減少電網沖擊、提高功率因數、起到穩定產品質量的效果。

二、空壓機變頻改造原理介紹(以螺桿機為例)

變頻調速技術近年來發展迅速，并在許多領域發揮了重要的作用。

由 于許多螺桿式空壓機運行方式是加載、減載方式。減載時電機空轉,那么能源都被白白的浪費了，而電動機轉速自身不能改變，只能通過改變電機頻率來調節轉速。 變頻控制即通過改變電動機的轉速來控制空壓機單位時間的出風量，從而達到控制管路的壓力。原理如下:通過壓力變送器測得的管網壓力值與壓力的設定值相比 較，得到偏差，經PID調節器計算出變頻器作用于異步電動機的頻率值。由變頻器輸出的相應頻率和幅值的交流電，使電動機上得到相應的轉速。那么空壓機輸出 相應的壓縮空氣至儲氣罐，使之壓力變化，直到管網壓力與給定壓力值相同。

三、空壓機變頻改造后的效益

3.1　節約能源

變頻器控制壓縮機與傳統控制的壓縮機比較，能源節約是最有實際意義的，根據空氣量需求來供給的壓縮機工況是經濟的運行狀況。

3.2　運行成本降低

傳統壓縮機的運行成本由三項組成：初始采購成本、維護成本和能源成本。其中能源成本大約占壓縮機運行成本的77%。通過能源成本降低44.3%，再加上變頻起動后對設備的沖擊減少，維護和維修量也跟隨降低，所以運行成本將大大降低。

3.3　提高壓力控制精度

變 頻控制系統具有精確的壓力控制能力。使壓縮機的空氣壓力輸出與用戶空氣系統所需的氣量相匹配。變頻控制壓縮機的輸出氣量隨著電機轉速的改變而改變。由于變 頻控制電機速度的精度提高，所以它可以使管網的系統壓力變化保持在3pisg變化范圍，也就是0.2bar范圍內，有效地提高了工況的質量。

3.4　延長壓縮機的使用壽命

變 頻器從0HZ起動壓縮機，它的起動加速時間可以調整，從而減少起動時對壓縮機的電器部件和機械部件所造成的沖擊，增強系統的可靠性，使壓縮機的使用壽命延 長。此外，變頻控制能夠減少機組起動時電流波動，這一波動電流會影響電網和其它設備的用電，變頻器能夠有效的將起動電流的峰值減少到最低程度。

3.5　低了空壓機的噪音

根據壓縮機的工況要求，變頻調速改造后，電機運轉速度明顯減慢，因此有效地降了空壓機運行時的噪音。

四、結束語

綜 上所述，由于空壓機可以在保證生產所需要的最低壓力下運行，電機輸入功率大大下降，輔以壓力閉環控制，實現空壓機的供氣壓力與轉速的動態匹配，減少了電機 的實際輸入功率，達到節能目的。即電機的轉速由供氣壓力來控制，壓縮機需要多大的功率，電機就輸出多大的功率，而不必做無用功，從而取得良好的節能效果， 節能的第二方面是空壓機停止了空轉，電機不存在輕載運行，這部分能量很可觀。相應帶來的其它好處是：供氣壓力穩定，通過壓力調節器，可使空壓機保持在設定 的壓力值下工作，壓力穩定可靠性高，而且壓力可以無級設定，隨時可調。電機實現軟啟動，壓縮機的使用壽命及檢修周期都將得到大大延長。空壓機排氣量由空壓 機的轉速來控制，氣缸內氣閥片不再反復地開啟和關閉，閥座、彈簧等工作條件大大改善，避免了高溫、高壓氣體急劇的流動與沖擊，維修工作量減少。