变频器在活塞式空压机中的应用
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。
变频器在空压机上的应用思路研究
有一定 压力 的设 备 ， 也是 许多工 艺 的核心 ， 在变 频器 上 的应用 更是 具有 巨大作 用， 那么， 该 如何才 能让变 频器在 空压机 上做到 更好 的应用 呢？ 这 个成 了企 业改 革项 目中最主要 的问题 。 变频器 的简 述 （ 一） 变 频 器 的 含 义
我 国变频 器最 早始于 ２ ０ 世 纪８ Ｏ 年代， 随着它 的节 电效果 不 断加强 ， 越 来越 多的人 们开始 使用 ， 从 而导 致它 的使用 量迅 速增 加 ， 然而 ， 作 为发 展 中国家 ， 和 发达 国家相 比 ， 我国 变频 器的使 用量 仅达 到他们 的 四分之 一左 右。 伴 随着 经济 的发展 ， 人们 对 电气 的要 求逐渐增 高 ， 对 节能减排 、 降低成 本的意 识也变得 更加
理论 广 角
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变 频 器 在 空 压 机 上 的 应 用 思 路 研 究
闫冠宇 周文超 牛喜朋 户社广
（ 河南 省 中美铝 业有 限公 司 电仪车 间） ［ 摘 要］ 变频 技 术在企 业 中的广 泛 应用 ， 在 一 定程度 上更 好 的为 节能 减排 降低 了成 本 。变 频器 的 问世 也为 交流 电 的调 速 奠定 了有 利基 础 ， 使 它 的调速 应 用 越来 越广 泛 ， 不仅取 代 了直流 电的调 速 ， 而且还 在调 速过程 中节 省 了大量 的能源 。 但是， 由于 一系列 原 因， 大 部分空压 机 自身存 在着一 定 的弱点 。 本 文通 过对变 频器 和 空压机 的简述 ， 以及变 频器 在空 压机 上 的应用 进行 一些 简要 阐述 ， 给广 大爱好 者提 供 了借 鉴 的经验 。 ［ 关键 词］ 变 频器 ； 空压 机 ； 应用 思 路 ； 研究 ・ 中图分类 号 ： Ｕ２ ６ ０ ． １ ４ 文 献标识 码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ ９ — ９ １ ４ Ｘ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ９ — ０ ３ ２ ６ 一 Ｏ １
交流变频调速技术在活塞式空压机上的应用分析
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面 。国 内很 多 煤 炭 机 械 行 业 、 玻璃纤维 、 石 化 塑 料 行 业 都 设 有 空
压站 ， 为生产提供压缩空气 ， 是核心的动力来源。 以 ５台 １ ３ ２ ｋ Ｗ
的 活 塞式 空气 压 缩 机 组 成 的空 压 站 为 例 ， 每天 工作 ２ ０ ｈ ． 则 每 天
ＨＬ ） 得出 ， 功 率 Ｐ与排 气 压 力 Ｈ 成 正 比 。式 中 ： Ｐ为 压 缩 机 驱动 轴 上 所 需 的功 率 。在 实 际运 行 中 ， 随着 用 气 量 的变 化 ， 排 气 压 力 Ｈ 一 直 大 于 等 于 下 限 气 压 ＨＬ ，这 样 空 气 压 缩 机 就 处 于 过 载 运
，
关键词 ： 活塞 式 空气 压 缩 机 ； 交流变频调速技术 ： 节 能
０ 引 言
２ ０世 纪 ６ Ｏ年 代 中 期 ，德 国 的 Ａ ． ｓ ｃ ｈ ｏ ｍ ｌ ｎ ｇ等 人 提 出 了
Ｐ Ｗ Ｍ 变频 的思 想 ，把 通 信 系 统 中使 用 的 调 制 技 术 应 用 于 变 频 调速 中， 为 现 代 交 流 调 速 技 术 的发 展 和工 程 化 开 发 开 辟 了 新 的 道 路 。日前 交 流 词 速 技 术 已广 泛地 应 用 于水 泵 、 风机 、 电梯 等 方
满 足 压 力 的 同时 尽 量 减 少 压 力 损 失 。本 文 采 用 的方 案 是 ： 当 用 气 量 与额 定 产 气 量 相 差 较 大 时 ，就 要 稍 调 驱 动 电机 的转 速 ． 加 大 或 减 少 排 气 的压 力 ， 进 而 改 变 气 缸 内气 体 的 压 力 ， 使 空 气 压
和浪费 。
１ ． １ 单 级压 缩的 工作 循环
变频器在空压机上的应用
变频器在空压机上的应用气动技术是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质，进行能量传递或信号传递的工程技术，是实现各种生产控制、自动控制的重要手段，在汽车制造、生产自动化、机械设备、半导体及家电制造，包装自动化方面有广阔的应用前景。
是各类工业企业的重要能源和控制设备。
空压机按压力高低可分为低压型（0.2mpa～1.0mpa）、中压型（1.0mpa～10mpa）和高压型（>10mpa）。
目前应用最多的为双螺杆型低压压缩机，其基本原理为：两个咬合的螺旋转子以相反方向转动，它们当中的自由空间的容积沿轴向逐渐减小，从而两转子间的空气逐渐被压缩。
它可连续输出无脉动的流量大的压缩空气，出口空气温度为60度左右，经后冷却系统降温去除水蒸气和变质油雾后送到用气单位。
一、空气压缩机工作过程概述空气压缩机在出厂时配套的排气压力调节装置，多数为关闭进气管式压力调节器，其工作原理是当储气罐（风包）内空气压力超过设定的压力时，压缩机进气管上碟阀自动关闭，压缩机进入空转卸荷状态，空气压缩机的排气量和压力，在运转中也不是不变的，常因工况变化导致用气量变化，所以空气压缩机工作时总是在重复满载-卸荷工作方式。
满载时的工作电流接近电动机的额定电流，卸荷时的空转电流约为30%～50%电动机额定电流，这部分电流不是做有用功，而是机械在额定转速下的空转损耗。
二、空气压缩机调速原理根据空气压缩理论，压缩机的轴功率、排气量和轴转速符合下列公式：n=mr×n/9553（kw），式中：n-压缩机的轴功率（kw），mr-压缩机输入的平均轴转矩（n.m），n-压缩机的轴转速（r/min），vd1=kr×vh1r×n2（m3/min），vd1—在n2转速下的排气量（m3/min），k—与汽缸容积、压力、温度和泄漏有关的系数。
vh1—一级缸容积（m3），n2—调节后的压缩机转速（r/min）。
根据上述理论分析，在空气压缩机的汽缸容积不能改变的条件下，只有调节压缩机的转速才能改变排气量；空气压缩机是恒转矩负载，压缩机轴功率与转速呈正比变化。
空压机变频改造节能技术的运用探究
空压机变频改造节能技术的运用探究摘要：以优化空压机功能性，提高其运行节能效果为目的，对其进行节能改造设计，对结构所存在的技术弱点进行补充完善，使其可以达到更高运行效率状态。
基于专业原则，确定改造方向与要点，基于变频节能改造技术特点，实现空压机的功能完善。
基于市场发展需求，对空压机进行变频节能改造，对进一步提高企业竞争力具有至关重要作用。
关键词：空压机；变频；节能改造；技术研究引言空压机的变频改造实践宗旨目标就是合理分配系统设备的运行能源，在引进变频自动化的系统控制模式下，确保空压机的装置设备能够达到消耗资源更少、运行效率更高以及安全性更强的改造效果。
近年来，变频改造的传统工艺技术正在与信息化的现代技术手段实现紧密的融合，客观上促进了空压机的装置系统能耗比例得到明显的控制，展现出系统变频改造的最大化实践效益。
由此能够判断得出，空压机的节能目标实现要建立在变频改造工艺深入施行的前提下，运用因地制宜的实践工作思路来保障空压机的系统运行良好，效能得以实现。
1空压机概述1.1空压机机械结构原理空气压缩机（空压机）的基本机械运行原理在于实现连续性的气体压缩操作，空压机的机械本体结构比较类似机械水泵。
在机械活塞的往复旋转带动作用下，旋转螺杆与叶片能够达到持续运行的效果。
在目前的现状下，使用频率较高的空压机主要为离心式压缩机。
空压机的现有机械结构逐渐趋向于精密化，达到了空压机更加优良的系统使用性能指标。
在空压机的机械系统组成结构中，压缩机能够直接被电动机驱动，导致了气缸呈现出原有容积的循环变化特征。
外部空气在全面通过机械过滤装置以后，应当能够被挤压至气缸的空间内部。
气缸容积具有反复变化的特性，排气管道与排气阀负责完成气流压缩的操作过程。
储气罐设有单向性的止回阀，因此可以达到完整储存压缩气流的效果。
通常情况下，超过额定最大限度压力的排气阀就会在控制软件系统的驱动下完成自动化的停机运行处理，确保实现了完整的空气压缩操作实施过程。
变频器的PID调节功能在空压机恒压控制中的应用
变频器的PID调节功能在空压机恒压控制中的应用摘要：随着工业自动化水平不断提高，各种类型的压缩空气源得到了广泛使用。
其中，往复式空气压缩机作为一种常用的气源设备被广泛应用于机械加工、汽车制造等领域。
然而，由于传统的空气压缩机采用手动控制方式，其稳定性和可靠性难以保证，且存在能耗高、噪音大等问题。
因此，如何实现对空气压缩机进行高效、精准地自动控制成为当前研究热点之一。
本文以某款往复式空气压缩机为对象，针对其负载特性设计了基于变频器的PID调节系统，并将其应用于空气压缩机的恒压控制当中。
关键词：变频器；PID调节功能；空压机；恒压控制引言：变频调速技术已经成为了空气压缩机控制系统中不可或缺的一部分。
通过改变电机工作电源频率来实现电动机转速的调整，从而达到节能、减排等目的。
因此，如何提高空气压缩机电动机的运行效率一直是相关领域内研究人员关注的焦点问题之一。
一、空压机恒压控制技术的发展随着工业自动化水平不断提高，对于气动设备的要求也越来越高。
而作为气动系统中最重要的组成部分之一——空气压缩机，其性能直接影响到整个生产线的效率和安全性。
因此如何实现高效、稳定地运行空压机成为了当前研究热点问题之一。
目前常用的空压机控制方式主要有机械液压控制法、电子比例阀控制法以及模糊逻辑控制法等。
其中机械液压控制法是一种传统的控制方法，具有简单可靠、成本低廉等优点；但由于其响应速度较慢且易受外界干扰，已逐渐被淘汰。
相比之下，电子比例阀控制法因其响应速度快、精度高等特点得到广泛应用。
然而，该方法存在一个无法避免的缺陷：当负载变化较大时，容易出现压力波动现象，从而降低了系统的稳定性和工作效率。
为此，近年来，模糊控制法应运而生并取得了良好的效果。
二、变频器的PID调节功能在空压机恒压控制中的应用分析（一）应用原理变频器是一种通过改变电机工作电源频率来实现调速的电气设备。
其基本结构由整流电路、滤波电路和逆变电路三部分组成，其中逆变电路是将直流电转换为交流电的重要环节。
变频器在多功能天车空压机节能改造中的应用
变频器在多功能天车空压机节能改造中的应用摘要：本文介绍了空压机作为铝电解生产中不可缺少的设备之一，它提供的风能由于没有很好的控制而造成浪费，从而导致了电能的巨大浪费。
通过采用变频调速提高了能源的利用率，从而节约了电能，是一种广泛推荐的节能改造技术。
关键词：变频器；空压机；节能一、概述多功能天车是铝电解生产关键辅助设备，空压机作为多功能天车的一部分，是为天车进行出铝、阳极壳面边部加工和轨道清扫作业提供风源的设备。
目前空压机主机都是以定速运转，通过改变空压机入口的蝶阀开度来调节风量，通过改变空压机出风口管路上的调节阀开度来调节给风量。
空压机的最大特点是负载转矩与转速的平方成正比，而轴功率与转速的立方成正比，因此如将电机的定速运转改为根据需要的流量来调节电机的转速就可节约大量的电能。
二、空压机工作原理空压机主要由一对阴阳转子及壳体组成，属于容积式。
如果把阴转子齿槽与壳体的构成的腔比做活塞式压缩机的气缸，那么阳转子的螺旋形齿在阴转子齿槽中的滑动就相当于活塞的往复运动。
主机的工作过程分为三个阶段：吸气阶段、压缩阶段、排气阶段。
当干净的空气在齿槽的啮合点进入吸气口，然后经过封闭腔随转子的连续转动向排气端移动，其容积不断缩小，因而气体受压缩。
最后被压缩的油气混合物排到油气分离器中分离后给生产工艺提供风源。
在生产过程中所需要的空压机是经常随工艺及操作的需要不同程度来调节的，传统的调节方案是通过放空阀来调节的，因为用来带动空压机的电动机本身转速是不可调节的，因此大量的风量通过放空阀放掉，间接造成电能的大量浪费。
根据研究发现空压机技术参数与主轴输出转速有如下关系：（1）空压机的风量和转速成正比关系Q1/Q2=N1/N2式中：Q1、Q2为转速快和慢的风量；（2）空压机的风压和转速的平方成正比关系P1/P2=（N1/N2）2式中：P1、P2为转速快和慢的风压；（3）空压机所需的功率与转速的立方成正比W1/W2=（N1/N2）3式中：W1、W2为转速快和慢所需功率KW。
浅谈变频器在空气压缩机中的节能改造应用
浅谈变频器在空气压缩机中的节能改造应用摘要:详细介绍了大功率变频器在化纤纺织厂的空压机上的成功应用,并取得的良好节能效果。
关键词:空压机变频器空压机在化纤纺织企业中应用十分普遍,它作为化纤纺织企业的核心设备,为企业的自动化生产所需的压缩空气提供足够的供气压力,是保证生产流程顺畅的重要因素。
由于化纤企业的生产是连续性不间断的生产线,因此要求空压机常年连续运转,如果间断运行或是停止运行,将直接影响生产的正常运行和产品的质量。
即便是瞬间的压降,也会直接影响到最终产品的品质。
随着变频技术的成熟,变频器在电气传动领域中应用越来越广泛。
其控制方式的多样性、完善的电机保护功能以及其特有的优点是目前在工控领域其它无可比拟的,关键是它能达到较好的节能效果。
化纤纺织企业常常使用的空压机一般有两种,螺杆式空压机和活塞式空压机。
1 螺杆式空压机的工作原理: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。
2 活塞式空压机的工作原理活塞式空压机主要有气缸、活塞、曲轴—连杆机构以及进、排气阀等组成。
活塞是由外力(内燃机或电动机通过空压机的曲轴—连杆机构传来)驱使在气缸内做往复运动。
当它下行时,气缸上部容积变大,缸内形成部分真空,于是在缸内外压力差的作用下,进气阀被打开,空气被吸入气缸内,此为吸气过程。
当活塞上行时,进气阀关闭,此时由于气缸内容积逐渐由大变小,缸内空气被压缩,压力上升,此为压缩过程。
当缸内空气压力升高到足以克服排气阀的背压(包括弹簧力)时,排气阀便打开,排出压缩空气。
由此可知,活塞在气缸内往返两个行程即构成了一个工作循环,活塞式空压机就是按这样的工作循环周而复始地工作的。
吉泰科GK600矢量型变频器在螺杆空压
吉泰科ＧＫ６００矢量型变频器在螺杆空压机上的应用Gtake GK600 vector inverter used in the screw compressor文章编号：１５０８０９江苏吉泰科电气股份有限公司摘要：本文介绍了空气压缩机的应用优势，提出电气控制系统的控制策略，设计变频器控制方案。
系统采用极简化的控制方式，取得满意的运行效果。
１ 引言目前常见的压缩机有活塞式、螺杆式、离心式，不论哪一种工作方式，压缩机单位时间内产气量是一定的，压缩机都采用上下限控制或启停式控制，也就是说，当气缸内的压力达到设定值的上限时，空压机通过本身的压力或油压开关闭进气阀，这种工作方式频繁出现加载卸载，而且对电网、螺杆空压机本身都有极大的破坏性。
空压机卸荷运行时，不产生压缩空气，电动机处于空载状态，其用电量为满负载的６０％左右，这部分电能被白白的浪费。
并且系统在设计时是针对全厂满负荷用气量来设计的，并考虑了富余，而现在的工况是用气量经常变化，且经常在半载下运行，在整个系统运行时存在着严重的“大马拉小车”的现象。
为了解决这种现象，节约能源，有必要对现有系统进行变频改造。
如图１所示。
２ 采用变频调速系统必要性随着电力电子技术的发展，变频器在调速领域中的应用越来越广泛。
它具有性能稳定，操作方便，节能效果明显等优点。
它是一种较为成熟的高科技产品，越来越受到国内外工程技术人员和管理人员的关注和重视。
因此，对空压机进行变频改造具有很高的经济效应和社会效益。
２．１ 从节能的角度看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。
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，当需图１图２时的噪音，提高了操作工人的工作环境。
化工企业中空压机对变频器的应用
化工企业中空压机对变频器的应用【摘要】交流变频调速技术作为高新技术和电动机控制技术，其应用已渗透到化工行业的各个技术部门，应用技术已非常成熟，并取得了良好的经济效益和社会效益。
在化工行业进一步推广普及变频调速技术，将会为加快我国的节能事业做出更多地贡献。
【关键词】化工企业；空压机；交流变频调速技术1.变频器的优势及特点我国正处在工业化阶段，有一部分工业生产设备陈旧、生产工艺落后、产品品质不佳，国内及国际市场竞争力不强。
使用变频器进行交流变频调速，取代了原有的变极调速、滑差调速、整流子电机调速、液力偶合调速、串极调速及直流调速等落后的调速方式，并且与plc、dcs等进行配合，可以实现生产的高精度控制。
在生产中提高了生产效率，使产品品质明显改善；使设备运行更加稳定可靠，提高产量，大幅度减少设备维护费用，降低生产成本；同时提高了生产自动化水平，改善了生产环境，减少了工人的劳动强度。
使用变频器是企业设备改造、产品更新换代、节能减排的重要途径。
2.化工行业中的变频器在化工行业中，设计部门在计算泵的功率时按工艺装置所需额定扬程值的1.1倍以上选取。
况且在化工企业中机泵所带负载大部分为轻载。
所以绝大多数电动机都运行在额定功率之下，存在利用率低、耗电大等诸多不足之处。
变频器是通过调整输出频率来改变电机转速，以达到交流电机调速的目的。
采用变频器进行变频调速，可使电动机回到高效的运行状态，是最佳的调速和节能方式。
变频器通过降低电机转速减少输出功耗，实现“按需供能”。
用于风机、泵类等平方律特性负载，可达到50%的节能率；用于其他工艺要求调速的负载，也可获得10%～40%的节能效果。
设备的转速降低后，可以减少磨损，延长使用寿命，获得可观的直接或间接的经济效益。
以下举出变频器在化工行业中的一个应用例子。
3.应用在空气压缩机现在空气压缩机的应用非常普遍。
但部分化工企业在空压机的使用方面有一定的特殊性：输送管路长、气源分散、所需气量频繁变化。
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＝ 1.73 ×380 ×(×0.5 ＋ 110× 0.5)× 0.85× 16× 26／1000
＝ 379 98（度） W后＝ 1.73 × 380 × 120× 0.85 × 16 ×26／1000 ＝ 278 95（度） 每月节省电量＝ W 前－ W后
2 空压机运行工况分析
人们通常用的都是活塞式空压机，活塞在气缸内作往复运 行，从而使气缸内气体容积发生变化，并与气缸内气阀作相 应的开闭动作配合，通过吸气、压缩、排气等动作，将无 压或低压气体升压，输出到储压罐内。压力控制采用上、下 限控制方式，就是当空压机气缸内压力达到设定值上限 H H 时，空压机通过本身的油压关闭进气阀，电动机卸荷运行， 此时不产生压缩空气，电机处于空载状态；当压力下降到设 定值下限 H L 时，空压机打开进气阀，产生压缩空气。这种 运行方式存在极大的能量浪费：
· 快速的阶跃转矩上升，上升时间小于 5m s； · 通过磁通优化，可使变频器和电动机总效率提高 1%～ 1 0% ，同时还可降低电动机噪声； · 内置 PID 控制器，且 PID 参数可自调整，节约了用于 闭环控制的附加成本； · 方便灵活的软件组态功能，通过调用预置的应用宏， 完成标准变频器功能的设定。 由ABB ACS800-210变频器组成的闭环控制系统电气原理 图如图 2 所示。 制作控制柜时，要把变频器控制盘安装到控制柜的面板 上，既可以方便地设定送气压力，又可以观察变频器输出频率、 电流和送气管网实际压力等信息。
1 引言
张家口煤矿机械厂是我国煤炭机械行业中的一类大型骨干 企业，其空压机站由 3 台 132kW 的活塞式空压机组成，为全 厂提供压缩空气，其地位非常重要，同时能耗巨大。因此在 2005 年 5 月，该厂对原系统的一台空压机进行了变频改造，引 入闭环控制和变频调节，使节电率达到了 29%，同时也提高 了控制系统精度，并使该空压机站的控制系统达到先进水平。
针对以上问题，笔者综合节能效果和空压机的机械特性， 考虑了多种方案，最后把系统压力设定为 0.6MPa，把变频器 运行频率下限设定为 28Hz，这样，既能满足空压机散热和润 滑的需要，又能最大限度的降低电能损耗。
6 节能效果及综合效益分析
改造前，空压机经常是加载 2min，卸载 2min，加载运 行时电流为 230A，卸载运行时电流为 110A。改造后，空压 机运行频率经常在 30Hz～40Hz 之间，运行电流平均为 120A， 基本上没有卸载时间。空压机平均每天工作 16 小时，每月工 作 26 天。假定电机功率因数为 0.85，空压机每月用电量 W 计 算如下：
首先，这种控制方式存在压力波动，要使压力波动不影 响使用，就得把压力低限设为用气设备可正常使用的最低压力 HL，假设在此压力下空压机满负载消耗的功率为 PL。试验证 明，当空压机满负载运行、排气压力在某一范围内波动时， 其输入功率 P 与排气压力 H 满足如下关系：
P = PL ×（H / HL） 即空压机驱动轴上所需要的轴功率 P 与排气压力 H 成正
由以上分析可以看出，当用气量与额定产气量相差较大 时，如果用变频器控制电机的转速，把排气压力设为 HL，使 空压机产气量随用气量的变化而变化，既维持了排气压力的稳 定，又避开了电机的空载运行，节能潜力非常可观。
3 空压机闭环控制方案
笔者采用以空压机输出压力为控制对象的闭环控制方案。 经压力传感器取出的反馈信号，送至 PID 调节器，与预置的 压力给定信号相比较，经 PID 调节后的 4～20mA 信号接至变 频器的给定端，调节空压机的工作频率和转速。当送气管网 压力低于压力给定时，PID 输出控制信号将提高变频器输出频 率，否则将降低变频器输出频率，直至送气管网压力与设定 的压力给定值相等。其系统框图如图 1 所示。
(2) 变频器要有 PID 调节功能，否则就必须加外置 PID 调 节器，不但会增加投资成本，还会降低系统可靠性。
由此，笔者选择了 ABB ACS800 变频器，该系列变频器 具有以下突出特点：
· 采用了直接转矩控制技术（D T C ），自起动快，起 动转矩大，最大起动转矩可达到 200% 的额定转矩；
其 他 作 者 ： 张刚（１ ９ ７ ２ － ），男，讲师，研究方向为 Ｆ Ｃ Ｓ 、自动测控 技术等。
参考文献 [1] 韩安荣. 通用变频器及应用[M]. 北京: 机械工业出版社. [2] 宛如意, 等. 空气压缩机系统的变频调速节能改造[J]. 变频器世界, 2001-4. [3] ABB. ACS800固件手册[Z].
＝37998-27895 ＝ 10103（度） 按每度电0.6元计，每月可节省电费＝10103×0.6＝6061.8（元） 整套空压机系统改造费用 10 万元左右，约一年半就能收 回设备投资。 空压机变频改造后，还具有以下优点： (1) 电动机软启软停，对电机、空压机、电网的冲击大 为减小，延长了设备的使用寿命，减少了设备的维修量和维护 费用； (2) 进一步完善了保护功能，如热保护，过电流、过电 压、欠电压、短路、缺相保护等功能； (3) 操作简单方便，运行平稳，电机、空压机温升正常， 噪音、振动减小； (4) 空压机不再频繁的加载和卸载，供气压力稳定，提 高了产品质量。
图1 空压机闭环控制系统图
4 设备选型及电气实现
空压机的械特性有些特殊，选择变频器应基于以下两 点：
(1) 空压机的机械特性具有恒转矩性质，且其飞轮力矩
3 6 自动化博览 2006 年 5 月刊
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大，需要有较大的起动转矩，所以选择变频器不能选择一般 风机泵类变频器，必须选择恒转矩类变频器。
图2 空压机闭环控制电气原理图
3 8 自动化博览 2006 年 5 月刊
编号：0 6 0 3 0 7
5 变频改造中应注意的问题
(1) 电机的散热问题。电机变频运行后，转速降低，装 在电机轴上的散热风扇转速同样降低，电机的散热效果变差。
(2) 空压机的润滑问题。空压机的转速越低，润滑油的 耗量也就越小，其润滑效果越差。
(3) 系统压力设定问题。由运行工况分析可知，空压机 的排气压力越高，所需的电机轴功率越大，电机耗电也就越多， 所以在满足生产工艺的要求下，压力设定值要尽可能的低一些。
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变 频 器 与节能
变频器在活塞式空压机中的应用
The Application of Inverter in the Compressor
（河北科技大学，河北 石家庄 050054） 安军强，张 刚
安军强（1 9 7 2 －）
男，高级程序员，工程师，研究方向为 P L C 、变频器及工业控制。
比。这样，在实际运行中，由于用气量的变化，空压机排 气压力始终高于等于 HL，导致空压机在带载运行时，其消耗 功率都高于等于 PL。
其次，当空压机气缸内压力达到设定值上限 HH 时，电机 卸荷，转为空载运行，此时其用电量为满负载的 30%～60% 左右，这部分电能被白白的浪费。
也正是由于这种上、下限位式两点控制，导致当用气量 与额定产气量相差较大时，空压机会频繁的卸载和加载，对 电动机、空压机和电网造成很大的冲击。