空压机变频节能改造

　　一、空压机的工作原理

　　空压机的工作原理是由一对相互平行齿合的阴阳转子(或称螺杆)在气缸内转动，使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧，实现螺杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程。

　　二、特点及分类

　　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P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大多有自动卸载与加载装置，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加载控制；

　　③通过改变叶片的角度来调节压力或流量等等。

　　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。

　　三、存在的主要问题

　　原系统由于电机不允许频繁启动，导致在用气量少的时候电机仍然要空载运行，浪费电能。经常卸载和加载导致整个气网压力经常变化，不能保持恒定的工作压力。

　　四、变频改造的必要性

　　1.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。

　　2.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。

　　五、系统改造基本原理：

　　压缩机的变频调速系统通常以输出压力作为控制对象，由压力传感器取出的反馈信号，接至PI调节器，与预制的压力给定信号相比较，经PID调节后控制变频器的频率输出，从而决定电动机的工作转速。因为变频调速器本身具有PID调节功能，所以可以不用外接PID调节系统，这样更能保持系统的稳定性。

　　六、改造后的效益

　　1.节能

　　变频器控制压缩机与传统控制的压缩机比较，能源节约是最有实际意义的，根据用气量需求来供给的压缩机工况是经济的运行状态。一般节能效果在15％以上，全部投资在6至18个月就能全部收回。

　　2.提高压力控制精度

　　变频控制系统具有精确的压力控制能力。使压缩机的空气压力输出与用户空气系统所需的气量相匹配。变频控制压缩机的输出气量随着电机转速的改变而改变，有效地提高了工况的质量。储气罐压力波动范围可以稳定在0.1MPa，大大提高给现场的供气质量。

　　3.延长压缩机的使用寿命

　　变频器对压缩机实行完全的软起动，且起动加速时间随时调整，大大减少起动时对压缩机的电器部件和机械部件所造成的冲击，增强系统的可靠性，使压缩机的使用寿命延长。此外，变频控制能够减少机组起动时电流波动，这一波动电流会影响电网和其它设备的用电，变频器能够有效的将起动电流的峰值减少到最低程度。