空压机变频恒压供气节能

1　引言
空压机在工业生产中有着广泛地应用。它担负着为所有气动元件，包括各种气动阀门，提供气源的职责。因此它运行的好坏直接影响生产工艺。空压机的种类主要有活塞式、螺杆式，但其供气控制方式几乎都是采用加、卸载控制方式。
2　电机原理及空压机加、卸载供气控制方式存在的电能浪费
2（1）交流异步电动机的转速公式为:
　　　　　　　　　　　　　　　　n=60f（1-s）/p
　　　　　　　　　　　　　　　　其中 n—电机转速　　　f—运行电频率;
　　　　　　　　　　　　　　　　p—电机极对数　　　　 s—转差率;
2（2） 空压机加、卸载供气控制方式存在的问题
2.1 能耗分析
　　加、卸载控制方式使得压缩气体的压力在Pmin～Pmax之间来回变化。Pmin是最低压力值，即能够保证用户正常工作的最低压力。一般情况下，Pmax、Pmin之间关系可以用下式来表示:
　　Pmax＝（1＋δ）Pmin
δ是一个百分数，其数值大致在15%～30%之间。
在加、卸载供气控制方式下的空压机，所浪费的能量主要在2个部分:
（1） 加载时的电能消耗
　　在压力达到最小值后，原控制方式决定其压力会继续上升直到最大压力值。在加压过程中,一定要向外界释放更多的热量，从而导致电能损失。另一方面，高于压力最大值的气体在进入气动元件前，其压力需要经过减压阀减压,这一过程同样是一个耗能过程。
（2） 卸载时电能的消耗
　　当压力达到压力最大值时，空压机通过如下方法来降压卸载:关闭进气阀使电机处于空转状态，同时将分离罐中多余的压缩空气通过放空阀放空。这种调节方法要造成很大的能量浪费。据我们测算，空压机卸载时的能耗约占空压机满载运行时的10%～25%（这还是在卸载时间所占比例不大的情况下）。换言之，该空压机20%的时间处于空载状态，在作无用功。很明显在加卸载供气控制方式下，空压机电机存在很大的节能空间。
2.2 其它不足之处
（1）靠机械方式调节进气阀，使供气量无法连续调节，当用气量不断变化时，供气压力不可避免地产生较大幅度的波动。用气精度达不到工艺要求。再加上频繁调节进气阀，会加速进气阀的磨损，增加维修量和维修成本。
（2） 频繁采用打开和关闭放气阀，放气阀的耐用性得不到保障。

3　恒压供气控制方案的设计

　　针对原有供气控制方式存在的诸多问题，可应用变频调速技术进行恒压供气控制。采用这一方案时，我们可以把管网压力作为控制对象，压力变送器YB将储气罐的压力P转变为电信号送给PID智能调节器，与压力设定值P0作比较，并根据差值的大小按既定的PID控制模式进行运算，产生控制信号送变频调速器VVVF，通过变频器控制电机的工作频率与转速，从而使实际压力P始终接近设定压力P0。同时，该方案可增加工频与变频切换功能，并保留原有的控制和保护系统，另外，采用该方案后，空压机电机从静止到旋转工作可由变频器来启动，实现了软启动，避免了启动冲击电流和启动给空压机带来的机械冲击。

4　系统元器件的选配及系统的安装与调试
（1） 安装
　　控制柜安装在空压机房内，与原控制柜分离，但与压缩机之间的主配线不要超过30m。控制回路的配线采用屏蔽双绞线，双绞线的节距在15m以下。另外控制柜上装有换气装置，变频器接地端子一定不能与动力接地混用，以上措施增强了系统的稳定性、可靠性。

5　结束语
经过一系列的反复调整，最终系统稳定在39.5-42.5Hz的频率范围，管线压力基本保持在0.69Mpa，供气质量得到提高。改造后空压机的运行安全、可靠，同时达到了工厂用气的工艺要求。