空压机变频节能改造解决方案

一、空压机行业分析

　　据调查：全国每年有180亿元的空压机市场，有超过400万台的空压机在工作，22kW以上功率等级的空压机超过100万台，22kW以下中小空压机以活塞式为主，年新增数十万台。

　　空压机一般按工厂最大负荷加10-20%余量设计，另外工厂实际需求存在季节性及时间性波动，也导致用气量波动较大，所以空压机多数时间并非满载运行，节能空间很大。

　　空压机的用电量约占全部工业用电设备的9%，节能降耗利国利民。

　　国家提供专项资金大力扶持节能降耗，这也进一步推动了空压机等产业的升级。变频空压机也越来越为广大用户接受，已经成为未来的主流发展方向。

二、传统工频空压机的问题

　　传统空压机工作图（见图1）

　　传统空压机的问题：

　　1、电能浪费严重

　　传统的加卸载式空压机，能量主要浪费在：

　　1）加载时的电能消耗

　　在压力达到所需工作压力后，传统控制方式决定其压力会继续上升直到卸载压力。在加压过程中，一定会产生更多的热量和噪音，从而导致电能损失。另一方面，高压气体在进入气动元件前，其压力需要经过减压阀减压，这一过程同样耗能。

　　2）卸载时电能的消耗

　　当达到卸载压力时，空压机自动打开卸载阀，使电机空转，造成严重的能量浪费。空压机卸载时的功耗约占满载时的30%～50%，可见传统空压机有明显的节能空间。

　　2、工频启动冲击电流大

　　主电机虽然采用Y-△减压起动，但起动电流仍然很大，对电网冲击大，易造成电网不稳以及威胁其它用电设备的运行安全。对于自发电工厂，数倍的额定电流冲击，可能导致其它设备异常。

　　3、压力不稳，自动化程度低

　　传统空压机自动化程度低，输出压力的调节是靠对加卸载阀、调节阀的控制来实现的，调节速度慢，波动大，精度低，输出压力不稳定。

　　4、设备维护量大

　　空压机工频启动电流大，高达5～8倍额定电流，工作方式决定了加卸载阀必然反复动作，部件易老化，工频高速运行，轴承磨损大，设备维护量大。

　　5、噪音大

　　持续工频高速运行，超过所需工作压力的额外压力，反复加载、卸载，都直接导致工频运行噪音大。

　　三、变频器空压机的优点（见图2）

　　节能

　　节能原理：变频调速系统以输出压力作为控制对象，由变频器，压力传感器、电机组成闭环恒压控制系统，工作压力值可由操作面板直接设置，现场压力由传感器来检测，转换成4～20mA电流信号后反馈到变频器，变频器通过内置PID进行比较计算，从而调节其输出频率，达到空压机恒压供气和节能的目的。变频节能表现在：

　　1、变频器通过调整电机的转速来调整气体流量，使电机的输出功率与流量需求成正比，保持电机高效率工作，功率因数高，无功损耗小，节电效果明显；

　　2、按严格的EMS标准设计，高速低耗的IGBT以及采用了高效的失量控制算法，使得V&T变频器谐波失真和电机的电能损耗最小化；

　　3、自动快速休眠使得空载时间变短，电机完全停止，最大程度节能。无冲击启动及低频大转矩特性保证变频器随时带载起停。

　　节能空间

　　灰色：变频空压机功耗曲线

　　绿色：节能部分A，变频空压机比普通空压机节省的能量

　　浅蓝色：节能部分B，变频空压机可能节省的能量。B为当变频空压机已进入空久停机休眠阶段，而普通空压机没有进入休眠时，变频空压机节省的能量。如果变频空压机也没有进入休眠，则B=0。

　　刚启动或休眠后启动时，普通空压机和变频空压机均运行在额定功率附近。因此变频空压机可以保证充气的快速性(见图3)。

　　1、启动电流小，对电网无冲击

　　变频器可使电机起动、加载时的电流平缓上升，没有任何冲击；可使电机实现软停，避免发生电流造成的危害，有利于延长设备的使用寿命；

　　2、输出压力稳定

　　采用变频控制系统后，可以实时监测供气管路中气体的压力，使供气管路中的气体的压力保持恒定，提高生产效率和产品质量；

　　3、设备维护量小

　　空压机变频启动电流小，小于2倍额定电流，加卸载阀无须反复动作，变频空压机根据用气量自动调节电机转速。运行频率低，转速慢，轴承磨损小，设备使用寿命延长，维护工作量变小。

　　4、噪音低

　　变频根据用气需要提供能量，没有太多的能量损耗，电机运转频率低，机械转动噪音因此变小。由于变频以调节电机转速的方式，不用反复加载、卸载，频繁加卸载的噪音也没有了，持续加压，气压不稳产生的噪音也消失了。

　　总之，采用变频恒压控制系统后，不但可节约一笔数目可观的电力费用，延长压缩机的使用寿命，还可实现恒压供气的目的，提高生产效率和产品质量。