一、引言

空氣壓縮機是一種利用電動機將氣體在壓縮腔內(nèi)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(jié)構(gòu)方面也經(jīng)過了100年的發(fā)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(jié)構(gòu)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(yè)?？諌簷C占大型工業(yè)設備(風機、水泵、鍋爐、空壓機等)耗電量的15%。經(jīng)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(zhuǎn)，屬非經(jīng)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(huán)境污染。

(4) 自動化程度低，輸出壓力的調(diào)節(jié)是靠人為調(diào)節(jié)閥的開度來實現(xiàn)的，調(diào)節(jié)速度慢，波動大，不穩(wěn)定，精度低;

(5) 空壓機工頻啟動電流大，對電網(wǎng)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(diào)節(jié)。壓力調(diào)得太小則易造成不斷的起停而燒毀電機及電磁開關;調(diào)節(jié)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(xiàn)代化工藝要求。

綜上所述，可用VVVF對現(xiàn)用的空壓機系統(tǒng)進行改造，以建立恒壓供氣系統(tǒng)，從而達到節(jié)電、減少噪音、降低設備磨損、減少電網(wǎng)沖擊、提高功率因數(shù)、起到穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)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(diào)速技術(shù)近年來發(fā)展迅速，并在許多領域發(fā)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(zhuǎn),那么能源都被白白的浪費了，而電動機轉(zhuǎn)速自身不能改變，只能通過改變電機頻率來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。 變頻控制即通過改變電動機的轉(zhuǎn)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(wǎng)壓力值與壓力的設定值相比 較，得到偏差，經(jīng)PID調(diào)節(jié)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(zhuǎn)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(wǎng)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(jié)約能源

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

3.2　運行成本降低

傳統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(zhuǎn)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(wǎng)的系統(tǒng)壓力變化保持在3pisg變化范圍，也就是0.2bar范圍內(nèi)，有效地提高了工況的質(zhì)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(diào)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(tǒng)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(wǎng)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(jù)壓縮機的工況要求，變頻調(diào)速改造后，電機運轉(zhuǎn)速度明顯減慢，因此有效地降了空壓機運行時的噪音。

四、結(jié)束語

綜 上所述，由于空壓機可以在保證生產(chǎn)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(huán)控制，實現(xiàn)空壓機的供氣壓力與轉(zhuǎn)速的動態(tài)匹配，減少了電機 的實際輸入功率，達到節(jié)能目的。即電機的轉(zhuǎn)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(jié)能效果， 節(jié)能的第二方面是空壓機停止了空轉(zhuǎn)，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(wěn)定，通過壓力調(diào)節(jié)器，可使空壓機保持在設定 的壓力值下工作，壓力穩(wěn)定可靠性高，而且壓力可以無級設定，隨時可調(diào)。電機實現(xiàn)軟啟動，壓縮機的使用壽命及檢修周期都將得到大大延長?？諌簷C排氣量由空壓 機的轉(zhuǎn)速來控制，氣缸內(nèi)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。