螺杆式空气压缩机变频改造方案
变频器在英格索兰和螺杆空压机改造中的应用
一、空压机工作原理简述某大型金属制品厂有上海英格索兰公司生产的单级压缩螺杆式空气压缩机（以下简称空压机）4台，因产品转型，用气量减少，经过现场观察和测试，认为存在比较大的节能空间，遂进行节能改造。
该空压机工作原理是由一对相互平行啮合的阴阳转子（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。
空压机的进气口和出气口分别位于壳体的两端，阴转子的槽与阳转子啮被主电机驱动而旋转。
原空压机的主电机功率为75kW两台，90kW两台，星-三角减压起动后全压运行，为典型的空载启动，全速运行。
原系统工况存在如下的几个典型问题：1、主电机时常空载或轻载满速运行，属非经济运行，电能浪费严重。
2、主电机虽然星-角减压起动，但起动时的电流仍然很大，会影响电网的稳定及同供电支线上它用电设备的运行安全。
3、主电机工频运行时，空压机噪音大。
二、变频改造要求根据原工况存在的问题并结合生产工艺要求，空压机变频改造后系统应满足以下要求：1、变频调速改造后应保持储气罐出口压力稳定，压力波动范围不能超过±0.02MPao2、系统应具有变频和工频两套控制回路，以保证变频回路故障时能迅速切换到工频。
3、系统具有开环和闭环两套控制回路，压力闭环PID调节由变频器自身完成。
4、一台变频器能够控制两台空压机组，可用转换开关切换。
5、根据空压机的工况要求，系统应保障电动机具有恒转矩运行特性。
6、现场的改造要满足EMC要求，不能造成自身干扰或干扰其他设备。
7、改造后电机绕组温度和电机的噪音不超过电机允许的范围。
三、变频器的选型根据上述原则，厂家经过多方调研、比较，最后选择麦格米特公司MV300G系列通用型变频器，使该系统能够满足上述工况要求。
1、MV300G为电流矢量型变频器，低频力矩大，过载能力强，在IOHz以上1.5倍的额定负载可工作2min以上。
螺杆式空气压缩机变频改造方案
螺杆式空气压缩机变频改造方案一、概述螺杆式空压机广泛地用于工业生产中，在其控制中采用加载-卸载阀来控制空压机的供气。
由于用气设备的工作周期或是生产工艺的差别，使得用气量发生波动，有时会造成空压机频繁加载、卸载。
空压机卸载后电机仍然工频运转，不仅浪费电能而且增加设备的机械磨损；空压机加载过程是突然加载，也会对设备和电网造成较大的冲击。
因此对空压机进行变频改造具有改善电机的启动和运行方式、减少设备的机械磨损、在一定范围内节约电能等效果。
二、螺杆式空压机的工作原理以单螺杆空压机为例说明空气压缩机工作原理，如图1所示为单螺杆空气压缩机的结构原理图。
螺杆式空气压缩机的工作过程分为吸气、密封及输送、压缩、排气四个过程。
当螺杆在壳体内转动时，螺杆与壳体的齿沟相互啮合，空气由进气口吸入，同时也吸入机油，由于齿沟啮合面转动将吸入的油气密封并向排气口输送；在输送过程中齿沟啮合间隙逐渐变小，油气受到压缩；当齿沟啮合面旋转至壳体排气口时，较高压力的油气混合气体排出机体。
三、压缩气供气系统组成及空压机控制原理⑴、压缩气供气系统组成工厂空气压缩气供气系统一般由空气压缩机、冷干机、过滤器、储气罐、管路、阀门和用气设备组成。
如图2所示为压缩气供气系统组成示意图。
⑵、空气压缩机的控制原理在工厂的空气压缩机控制系统中，普遍采用后端管道上安装的压力继电器来控制空气压缩机的运行。
空压机启动时，加载阀处于不工作态，加载气缸不动作，空压机头进气口关闭，电机空载启动。
当空气压缩机启动运行后，如果后端设备用气量较大，储气罐和后端管路中压缩气压力未达到压力上限值，则控制器动作加载阀，打开进气口，电机负载运行，不断地向后端管路产生压缩气。
如果后端用气设备停止用气，后端管路和储气罐中压缩气压力渐渐升高，当达到压力上限设定值时，压力控制器发出卸载信号，加载阀停止工作，进气口关闭，电机空载运行。
图3为某品牌空气压缩机的系统原理图。
四、螺杆式空气压缩机变频改造⑴、空压机工频运行和变频运行的比较空压机电机功率一般较大，启动方式多采用空载（卸载）星-三角启动，加载和卸载方式都为瞬时。
空压机节能改造方案【多电厂版本】(4)
空压机节能方案 (1)空压机节能改造方案 (5)空压机节能改造方案 (7)空压机节能改造方案 (16)空压机节能改造方案 (21)螺杆空压机变频节能改造原理与应用 (31)空压机节能方案引言空压机在工业生产中有着广泛的应用。
空压机的种类有很多，有活塞式空压机、螺杆式空压机、离心式空压机，但其供气控制方式几乎都是采用加、卸载控制方式。
该供气控制方式虽然原理简单、操作简便，但存在能耗高，进气阀易损坏、供气压力不稳定等诸多问题。
随着社会的发展和进步，高效低耗的技术已愈来愈受到人们的关注。
在空压机供气领域能否应用变频调速技术，节省电能同时改善空压机性能，提高供气品质就成为我们关心的一个话题。
此方案针对三门峡明珠电冶有限公司的空压机进行节能分析：二、空压机工作原理目前空压机上都采用两点式控制（上、下限控制）或启停式控制（小型空气压缩机），也就是当压缩气体气缸内压力达到设定值上限时，空压机通过本身气压或油压关闭进气阀，小型空气压缩机则停机。
当压力下降到设定值下限时，空压机打开进气阀，小型空压机则又启动。
传统的控制方式容易对电网造成冲击，对空压机本身也有一定的损害，当用气量频繁波动时，尤其明显。
正常工作情况下，空气被压缩到储气罐。
空压机各点的检测（包括压缩空气温度、压力，镙杆温度、冷却水压力、温度和油压、油温等等）和整体控制由主控制单板机控制。
当空压机出口压力达到设定值上限时，通过油压分路阀关闭进气口，同时打开内循环管路，作自循环运行。
此时用气单位继续用气。
当压力下降到设定值下限时，油压分路阀关闭循环管路，打开空气进口，空气又由过滤器经压缩到储气罐中。
在静态，原起动方式（Y-△），及加载、卸载时对电网供配电设备及镙杆都会造成极大的冲击。
尤其是能源的严重浪费。
主电机转速下降，轴功率将下降很多。
节能潜力相当大。
)三、加、卸载供气控制方式存在的问题1、耗能分析我们知道，加、载控制方式使得压缩气体的压力在Pmin～Pmax之间来回变化。
螺杆式空气压缩机变频改造方案
螺杆式空气压缩机变频改造方案1、空气压缩机系统的一般控制过程：按下启动按钮，控制系统接通启动器线圈并打开断油阀，空气压缩机在卸载模式下启动，这时进气阀处于关闭位置，而放气阀则打开以排放油气分离器内的压力。
等降压2秒后空压机开始加载运行，系统压力开始上升。
如果系统压力上升到压力开关上限值，即起跳压力时，控制器使进气阀关闭，油气分离器放气，压缩机空载运行。
当系统压力下降至压力开关下限值，即回跳压力时，控制器使进气阀打开，油气分离器放气阀关闭，压缩机满载运行。
2、加装变频器进行节能改造方法：2.1、空压机的改造主要是电路的改造，通过替代原工频供电方式，同时备用工频供电方式。
空压机主电路采用星三角降压启动方式，将变频输出直接串接入星三角输入回路上端，注意空压机压缩机散热风机输入电源及控制器回路电源的此时应与变频器的输入电源向并联。
加装变频器后工变频回路同时存在，应做工变频电气互锁控制，避免误操作情况下损坏变频器。
2.2、根据不同的控制要求，控制方式介绍以下2种。
2.2.1、变频恒压供气模式实现方式：取系统压力信号，由储气罐压力值作为恒压供气系统参考值，通过加装压力变送器将气压值转化为电信号传送至变频器，设置变频器PID控制数据，变频器根据压力变化自动调节电动机转速实现节能运行。
特点：控制容易实现，变频调节范围窄系统响应快；空压机主要运行在加载状态，电磁阀开关频率低，调度平滑，系统噪音小。
2.2.2、变频器上下限运行模式实现方式：变频器根据空压机进气电磁阀状态设置上限和下限运行频率状态。
或者是加装压力检测控制器，根据所需压力大小设置上下限关断点，控制变频器的运行频率。
空压机启动及系统压力达上限值时为空压机空载状态，电磁阀状态为关断，对应变频器下限频率运行；系统压力达下限值时空压机加载状态，电机满载运行，电磁阀状态为打开，对应变频器上限频率运行。
特点：实为段速调节，调节范围宽，系统响应慢。
且加载前期电机处于低速重载状态，电流偏大，影响实际调节范围，电磁阀开关频率高，系统噪音大。
高压螺杆式空压机变频节能改造
一 ．
过 压 ： 装 置输 入端 电压 超过 ＋ ０ ｅ 立 即保 护 ； 至 １ ％Ｕ ． 欠压 ： 至 装置输 入端 电压 低于 一 ５ ｅ 立 即保护 ； １％Ｕ 。 过温 （ ）装 置 内部 温 热 ：
过电流、 载、 路、 过 短 接地 、 输入 断相 、 出 断相 、 电压 、 电 输 过 欠 域能否应用变频调速技术 ， 节省 电能的 同时改善 空压机性 能 ， 过温 提 高供 气品 质 就 成 为 一 个 广 受社 会 各 界 关 注 的 问题 。 对 设 备 压 、 等保 护。 过 电流 ： ０ ％ｌ 续运 行 ； ５ ％１ 分钟 ； ０ ％１ 即保 １ ０ ｅ连 １ ０ ｅ一 ２ ０ ｅ立 进行技 术提 升后 ， 可以大大降低企业的生产成本 ， 降低 生产设 护 ； 路 ： 入 、 出侧三相 电压任 两相 短路 ， 短 输 输 整机 立 即保 护 停机 。 备的故障率 ， 长设备 的使 用寿命 ， 延 产生较 大的经济效益和社 会 、 境 效 益 。我 们 进行 技 术 变频调 速 后 ， 电 率在 １ 一３％ 环 节 ５ ０ 接地 ： 入 、 出侧三 相 电压 任一相 接地 ， 输 输 整机 立 即保 护 停机 。输 输 整机 范 围 内 ，通 常 １年 到 ２年 左 右 内可 收 回 变频 器 的设 备 和 其 他 入 电源 断相 ： 入Ｎ －相 电压任 一相 断电 ， 立 即保护停 机。输 出断相 ： 出侧三相 电压任一相 断 电， 输 整机 立即保 护停机 。 安装等附加 费用等投资。
科 学 时代
２１・ ０ ０ ５⑦
高压螺杆式空压机变频节能改造
田
（ 尔滨汽轮 机厂 有限责任 公 司 黑龙 江哈 尔滨 哈
螺杆压缩机改装方案
螺杆压缩机改装方案
概述
螺杆压缩机是一种常见的空气压缩机，广泛应用于工业生产领域。
但在某些情况下，传统螺杆压缩机无法满足特定需求，需要进行改装。
本文将提供一种基于变频控制的螺杆压缩机改装方案。
变频控制原理
变频控制是通过改变电机转速的方式来实现对压缩机输出气流的
控制。
传统的压缩机通常使用电阻或者切换电容来调节电机转速，但
这种方式效率低下、精度不高。
而变频控制器可以通过改变电压频率，实现对电机转速的精确控制，提高了电机的运行效率和使用寿命。
改装步骤
步骤一：安装变频控制器
将变频控制器安装在原压缩机的主控板上，并连接电源和传感器。
步骤二：调整参数
调整变频控制器的参数，包括最大转速、最小转速、启动延时等。
步骤三：测试压缩机运行效果
将压缩机运行一段时间，观察其气流输出、能耗等指标，进行调整。
改装效果分析
使用变频控制器改装后，螺杆压缩机的运行效率和能耗指标都有
明显的改善。
例如，在低空载时，传统的螺杆压缩机运行效率较低，
而使用变频控制器能够根据需要自动调整转速，提高运行效率，从而
节省能源；而在高负载时，传统的螺杆压缩机可能需要不断切换电容
以增加运行力度，而这种方式往往会导致电机过热、寿命缩短。
而使
用变频控制器，则可以通过精确控制电机转速，实现高负载时的稳定
运行，延长电机使用寿命。
结论
在特殊场合下，采用变频控制器改装螺杆压缩机可以提高运行效率，节省能源，延长电机寿命。
但需要注意的是，在改装前需要充分
评估压缩机使用环境和运行需求，并选择适合的变频控制器进行改装。
螺杆式空气压缩机变频改造
１ ）节约能源 。变频 器控 制压 缩机 与传 统 制 的压 缩机 比 较， 能源节约是最有实 际意义 的， 根据 空气量需求 来供 给的压 缩机 工况是经济的运持状。 ２ ）运行成本 的降低 。传统 空压机 的运行 成本 由三项 组 成： 初始采购成本 、 维护成本和能源成 本。其 中能源成本 大约 占压 缩机成本 的 ７ ０ ％。通过能 源成本 降低 ３ ０ ％ 以上 ， 再 加上 变频起动后对设备 的冲击减少 ， 维护和维修 量也 跟随 降低 ， 所 以运行成本将大大降低 。 ３ ） 降低 了空压机 的噪音 。根据压缩 机 的工况要 求 ， 变频 调整改造后 ， 电机运转 速度明显减慢 ， 因此有效 地降低 了空 压 机运行时 的噪音 ， 据以往现场经验测定 表明 ， 噪音与原 系统 比 较下降约 ３ ～７ ｄ Ｂ 。 ２ 空压 机变频改造方案
２ ． ２ 恒 压 供 气 节 能原 理
如上所述 ， 流量是供气系统 的基本 控制 对象 ， 供气流量 需 要随 时满 足用 气流 量。在供气 系统 中， 储气 管 中的气 压能 够 充分反 映供气 能力 与用气需求之间的关系 ： 若供 气流量 ＞用气流量一储气管气压上升 ； 若供 气流量 ＜用气流量一储气管气压下降 ； 若供 气流量 ＝用气流量一储气管气压不变 。 所以， 保持管道 中的气压恒定 ， 就可保 证该处 供气 能力恰 好满 足用气需 求 ， 这就是恒压供气 系统 所要 达到的 目的。
为（ ８ ０ ％） ， 即５ １ ． ２ ％。去除电机机械损耗和 电机铜 、 铁损耗等影 响， 节能效率也接近 ４ ０ ％， 这就是调速节能的原理所在。
１ ． ４ 空压 机 系统 节 能效 益
基本任务就是要满足用户对流量的需求 。目 前， 常见的气体流量
空压机的变频节能改造应用的方案
空压机的变频节能改造应用的方案一、空压机工作原理工况简述空压机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。
使转子与齿槽之间的空气不断地产生周期性的空积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧输送到输出侧，实现螺杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程。
空压机的进气口和出气口分别位于壳体的两端，阴转子的槽和阳转子齿被主电机驱动而旋转，常见大中型空压机为螺杆式或活塞式压缩机。
工作时由一台电动机带动螺杆或活塞向气罐充气，当气罐压力升至设定的最高压力时离合片动作，电机自动卸载，电机空转，螺杆或活塞停止压缩空气。
压缩机的这种工作方式带来了下列问题：1、气压最高时电机卸载空转造成电能的大量的浪费。
2、出口压力随着用气量的大小而出现正弦波式的变化，影响气动设备的性能及工作效率。
3、工作时，压缩机频繁的加卸载使设备的检修时间加长，使用寿命缩短。
4、大功率压缩机电机的频繁加卸载造成对电网的冲击。
根据以上空压机的工作特点，我们选用AC60 空压机专用一体化变频调速器对空压机进行节电改造。
二、变频改造设计要求：针对空压机系统压力控制方式不能跟随负荷变化而调节系统运行参数和能量供应，造成系统效率降低、能源浪费大、机械磨损严重等问题，以变频调速控制，对空压机的压力系统和实行变频恒压节能控制，大大降低系统能耗。
根据贵单位提供的能耗数据及现场采集数据,根据空压机现行压力值0.6Mpa-0.8Mpa，采用计算机技术和变频技术实现恒压控制，使压力恒定，同时优化主机运行环境，大幅度降低能源消耗,以节省电费开支。
根据原工况存在的问题并结合生产工艺要求，空压机变频改造后系统应满足以下要求：1) 主电机变频运行状态保持储气罐出口压力稳定，压力波动范围不超过±0.02Mpa；2) 系统应具有变频和工频两套控制回路，确保变频出现异常跳保护时，不影响生产；3) 在用气量小的情况下，变频器处在低频运行时，应保障电机绕组温度和电机的噪音不超过允许的范围。
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螺杆式空气压缩机变频改造方案
一、概述
螺杆式空压机广泛地用于工业生产中，在其控制中采用加载-卸载阀来控制空压机的供气。
由于用气设备的工作周期或是生产工艺的差别，使得用气量发生波动，有时会造成空压机频繁加载、卸载。
空压机卸载后电机仍然工频运转，不仅浪费电能而且增加设备的机械磨损；空压机加载过程是突然加载，也会对设备和电网造成较大的冲击。
因此对空压机进行变频改造具有改善电机的启动和运行方式、减少设备的机械磨损、在一定范围内节约电能等效果。
二、螺杆式空压机的工作原理
以单螺杆空压机为例说明空气压缩机工作原理，如图1所示为单螺杆空气压缩机的结构原理图。
螺杆式空气压缩机的工作过程分为吸气、密封及输送、压缩、排气四个过程。
当螺杆在壳体内转动时，螺杆与壳体的齿沟相互啮合，空气由进气口吸入，同时也吸入机油，由于齿沟啮合面转动将吸入的油气密封并向排气口输送；在输送过程中齿沟啮合间隙逐渐变小，油气受到压缩；当齿沟啮合面旋转至壳体排气口时，较高压力的油气混合气体排出机体。
三、压缩气供气系统组成及空压机控制原理
⑴、压缩气供气系统组成
工厂空气压缩气供气系统一般由空气压缩机、冷干机、过滤器、储气罐、管路、阀门和用气设备组成。
如图2所示为压缩气供气系统组成示意图。
⑵、空气压缩机的控制原理
在工厂的空气压缩机控制系统中，普遍采用后端管道上安装的压力继电器来控制空气压缩机的运行。
空压机启动时，加载阀处于不工作态，加载气缸不动作，空压机头进气口关闭，电机空载启动。
当空气压缩机启动运行后，如果后端设备用气量较大，储气罐和后端管路中压缩气压力未达到压力上限值，则控制器动作加载阀，打开进气口，电机负载运行，不断地向后端管路产生压缩气。
如果后端用气设备停止用气，后端管路和储气罐中压缩气压力渐渐升高，当达到压力上限设定值时，压力控制器发出卸载信号，加载阀停止工作，进气口关闭，电机空载运行。
图3为某品牌空气压缩机的系统原理图。
四、螺杆式空气压缩机变频改造
⑴、空压机工频运行和变频运行的比较
空压机电机功率一般较大，启动方式多采用空载（卸载）星-三角启动，加载和卸载方式都为瞬时。
这使得空压机在启动不加载和卸载时对设备机械冲击较大；时会有较大的启动电流，
光引起电源电压波动，也会使压缩气源产生较大的波动；同时这种运行方式还会加速设备的磨损，降低设备的使用年限。
对空压机进行变频改造，能够使电机实现软起软停，减小启动冲击，延长设备使用年限；同时由于电机运行频率可变，实现了空压机根据用气量的大小自动调节电机转速，减少了电机频繁的加载和卸载，使得供气系统气压维持恒定，在一定程度上节约了电能。
⑵、空压机主电路和控制电路的变频改造
以某品牌空压机为例，图4是其电路原理图。
可以看出该品牌型号的空压机采用星-三角启动方式，在其控制电路上有加载继电器。
在主电路改造时，将变频器串接进原有的电源进线中；并适当修改控制回路，实现变频器的启停。
⑶、空压机变频改造后的启动和运行方式
空压机变频改造后，电机启动时原有的交流接触器仍然由其控制PLC按星-三角方式动作，但在交流接触器连接为星型时，角形交流接触器的常开触点没有闭合，变频器不启动、无输出；当PLC控制交流接触器转换为三角形接法后，变频器开始空载变频
启动电机。
当变频器启动电机完成后，变频器自动变频运行。
五、螺杆式空气压缩机变频改造后的工频运行
在考虑变频器发生故障或是检修时，空压机能按原有的工频控制方式运行，这保证了空压机在变频和工频状态下都可以运行，也使得改造时可以不用重新编写PLC程序，为此增加了一套工频、变频自由切换电路，以方便系统的切换。
六、螺杆式空气压缩机变频改造节能分析
如式1所示拉力F与摩擦力F'大小相等、方向相反，拉力F在时间T内拉动物体做直线运动，移动位移S。
拉力F在时间T内作的功率P为
由数学知识可知线速度v和旋转角速度ω之间的关系如式2所示,式中f为旋转体的旋转频率。
将式2代入式1可以求得旋转物体摩擦阻力功率如式3所示
由式3可以知道,克服旋转体的摩擦阻力使旋转体匀速转动,需
要向旋转体提供的功率按式3公式计算（忽略机械效率损失，认为η为1）。
式3中F'为旋转体的旋转摩擦阻力，r为旋转体的旋转半径，f为旋转体的旋转频率。
所以我们可以在忽略空气压
缩机机械效率损失，同时忽略空压机机械效率因为电机转速，可1为η变化而变化的情况下，即始终认为空压机机械效率．
以近似地认为变频器的输出功率与空压机电机的转速成正比，即成一次方正比例关系。
如图7所示是螺杆式空压机工频运行时的转速/功率-周期示意图。
t1是空压机加栽运行时间，t2是空压机卸栽运行时间，加栽/卸栽时的转速和功率分别为P1/n1和P2/n2。
忽略空压机机械效率η的变化，W1和W2分别为空压机加栽运行时间t1和卸栽运行时间t2中由电源输送给空压机电机的能量。
其中W1转换为压缩空气势能、动能和热能等形式的能量，供设备使用。
而W2则转换为机械的摩擦热能和声音、震动等形式的能量损失掉。
所以螺杆式空压机经过变频改造后，由于电机处于变速运行情况下，而通过式3的推导知道电机的平均功率与电机的平均转速成一次方正比例关系。
空压机变频改造后，是根据用气系统的用气量恒压变流供气；所以变频改造后，空压机在周期T（t1+
t2）内所作的功W，等于同等工况下，空压机工频运行时，加载运行时间t1内所作的功W1。
如图8所示。
通过以上分析，可知只要知道螺杆式空压机工频改造前卸载运行时间和卸载电流，就可以大致计算出，相同工况下变频改造后的节能功率和节能电量（忽略机械效率η的变化）。