空氣壓縮機(jī)是利用電能將空氣壓縮使之作為一種動(dòng)力源的設(shè)備,在工礦企業(yè)中應(yīng)用十分普遍, 配套電動(dòng)機(jī)的容量一般較大，且大多是常年連續(xù)運(yùn)行的，故節(jié)能的潛力很大。

目前常見(jiàn)的壓縮機(jī)有活塞式、螺桿式、離心式，不論哪一種工作方式，壓縮機(jī)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)氣量是一定的，目前壓縮機(jī)都采用上下限控制或啟停式控制，也就是說(shuō)，當(dāng)氣缸內(nèi)的壓力達(dá)到設(shè)定值的上限時(shí)，空壓機(jī)通過(guò)本身的壓力或油壓開(kāi)關(guān)閉進(jìn)氣閥，這種工作方式頻繁出現(xiàn)加載卸載，而且對(duì)電網(wǎng)、螺桿空壓機(jī)本身都有極大的破壞性。

原空壓機(jī)的運(yùn)行方式為工頻狀態(tài)。壓力采用兩點(diǎn)式控制（上、下限控制），也就是當(dāng)空壓機(jī)氣缸內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定值上限時(shí)，空壓機(jī)通過(guò)本身的油壓關(guān)閉進(jìn)氣閥，當(dāng)壓力下降到設(shè)定值下限時(shí)，空壓機(jī)打開(kāi)進(jìn)氣閥。生產(chǎn)的工作狀況決定了用氣量的時(shí)常變化，這樣就導(dǎo)致了空壓機(jī)在半載或輕載下運(yùn)行，或者經(jīng)常是加載幾分鐘，卸載幾分鐘，頻繁的卸載和加 載，對(duì)電動(dòng)機(jī)、空壓機(jī)和電網(wǎng)造成很大的沖擊。再說(shuō)，空壓機(jī)卸荷運(yùn)行時(shí)，不產(chǎn)生壓縮空氣，電動(dòng)機(jī)處于空載狀態(tài)，其用電量為滿負(fù)載的60%左右，這部分電能被白白的浪費(fèi)。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)是針對(duì)全廠滿負(fù)荷用氣量來(lái)設(shè)計(jì)的，并考慮了富余，是按最大量來(lái)設(shè)計(jì)的的，而現(xiàn)在的工況是用氣量經(jīng)常變化，且經(jīng)常在半載下運(yùn)行，在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)存在著嚴(yán)重的“大馬拉小車”的現(xiàn)象。為了解決這種現(xiàn)象，節(jié)約能源，提高經(jīng)濟(jì)效益，有必要對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造。

1）主電機(jī)全壓起動(dòng)，起動(dòng)時(shí)的電流很大,會(huì)影響電網(wǎng)的穩(wěn)定及其它用電設(shè)備的運(yùn)行安全，對(duì)機(jī)械設(shè)備的沖擊大，電機(jī)軸承的磨損大，所以設(shè)備維護(hù)工作量大。

2）主電機(jī)時(shí)常輕載運(yùn)行，屬非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，電能浪費(fèi)嚴(yán)重。

3）主電機(jī)工頻運(yùn)行致使空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)噪音很大。

4）經(jīng)常卸載和加載導(dǎo)致整個(gè)氣網(wǎng)壓力經(jīng)常變化，不能保持恒定的工作壓力。

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻器在調(diào)速領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。它具有性能穩(wěn)定，操作方便，節(jié)能效果明顯等優(yōu)點(diǎn)。它是一種較為成熟的高科技產(chǎn)品，越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外工程技術(shù)人員和管理人員的關(guān)注和重視。因此,對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行變頻改造具有很高的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和社會(huì)效益。

4.1、從節(jié)能的角度看：

由于壓縮機(jī)不能排除在滿負(fù)載狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的可能性，所以，只能按最大需求來(lái)決定電動(dòng)機(jī)的容量，故設(shè)計(jì)容量一般偏大。在實(shí)際運(yùn)行中，輕載運(yùn)行的時(shí)間所占的比例是非常高的。如采用遞恩DRINO變頻調(diào)速，可大大提高運(yùn)行時(shí)的工作效率。因此，節(jié)能率可達(dá)40%。

    有些調(diào)節(jié)方式（如調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度和改變?nèi)~片的角度等），即使在需求量較小的情況下，也不能減小電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率。采用了變頻調(diào)速后，當(dāng)需求量較小的情況下，可降低電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，減小電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

4.2、從運(yùn)行質(zhì)量的角度看：

電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)大多不能根據(jù)負(fù)載的輕重連續(xù)地調(diào)節(jié)。而采用了變頻調(diào)速后，則可以十分方便地進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)，能保持壓力、流量等參數(shù)的穩(wěn)定，從而大大提高壓縮機(jī)的工作性能。

傳統(tǒng)壓縮機(jī)的運(yùn)行成本由三項(xiàng)組成：初始采購(gòu)成本、維護(hù)成本和能源成本。其中能源成本大約占?jí)嚎s機(jī)運(yùn)行成本的77%。通過(guò)能源成本降低20%-40%，再加上變頻起動(dòng)后對(duì)設(shè)備的沖擊減少，維護(hù)和維修量也跟隨降低，所以運(yùn)行成本將大大降低。

變頻控制系統(tǒng)具有精確的壓力控制能力。使壓縮機(jī)的空氣壓力輸出與用戶空氣系統(tǒng)所需的氣量相匹配。不再頻繁的加載和卸載，變頻控制壓縮機(jī)的輸出氣量隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變而改變。由于變頻控制電機(jī)速度的精度提高，所以它可以使管網(wǎng)的系統(tǒng)壓力變化保持恒定，有效地提高了工況的質(zhì)量。

變頻器從2HZ起動(dòng)壓縮機(jī)，它的起動(dòng)加速時(shí)間可以調(diào)整，從而減少起動(dòng)時(shí)對(duì)壓縮機(jī)的電器部件和機(jī)械部件所造成的沖擊，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，使壓縮機(jī)的使用壽命延長(zhǎng)。此外，變頻控制能夠減少機(jī)組起動(dòng)時(shí)電流波動(dòng)，這一波動(dòng)電流會(huì)影響電網(wǎng)和其它設(shè)備的用電，變頻器能夠有效的將起動(dòng)電流的峰值減少到最低程度。

根據(jù)壓縮機(jī)的工況要求，變頻調(diào)速改造后，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度明顯減慢，有效地降了空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)的噪音，提高了操作工人的工作環(huán)境。

1、 系統(tǒng)控制原理

    本系統(tǒng)采用壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)方式，在原來(lái)的壓力罐（或輸氣管道）上加裝一個(gè)壓力傳感器，通過(guò)壓力來(lái)控制變頻器的轉(zhuǎn)速。其控制原理為：將供氣管道壓力作為調(diào)控參數(shù)，通過(guò)壓力變送器（或遠(yuǎn)傳壓力表）將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為4- 20mA（或0-5V）直流信號(hào)，送入變頻器內(nèi)的PID調(diào)節(jié)器，與壓力設(shè)定信號(hào)比較，其差值由調(diào)節(jié)器作PI運(yùn)算，輸出信號(hào)送給變頻器，隨時(shí)調(diào)整變頻器的輸出頻率，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，維持管道壓力穩(wěn)定在設(shè)定的壓力值上。若管道壓力發(fā)生變化將自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于其調(diào)控過(guò)程較快，短時(shí)間內(nèi)，變換器信號(hào)和壓 力給定信號(hào)便處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，從而維持了變頻器輸出頻率穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了恒壓供氣，使空壓機(jī)始終處于節(jié)電運(yùn)行狀態(tài)。其控制系統(tǒng)原理框圖如左：

2、改造方案

采用PID調(diào)節(jié)母管定壓控制方式。從安全角度考慮，在保留原工頻系統(tǒng)情況下，增加變頻系統(tǒng)，做到了工頻變頻互鎖切換。

通過(guò)外部控制電路，使空壓機(jī)起停操作步驟仍然如前，操作簡(jiǎn)單，安全可靠。在供氣管道上安裝壓力傳感器，通過(guò)壓力來(lái)控制變頻器的轉(zhuǎn)速。