变频器在空压机上的应用
浅析变频技术在空压机系统的应用
（ ２ ） 由于压力波动 使电机易频 繁的启动 、 停止， 电能利用 率不高 ， 并 影 响电机的使 用寿命 ； （ ３ ） Ｉ频 启动 电流大 ， 耗 电量极 高 ， 且对 电网冲击大 ， 导致空压机 机 械 部分 的寿命 降低 、 维护工作量增加 ； （ ４ ） 压力 上下限不 易调节 ， 压力 下限太低 则造成不断 的起停而导 致 大电流频 繁冲击 ； 压 力上限太 高则导致管路 的高压力 、 高的传送损 失 、 漏气 、 管路破裂 的危 险。满负载时 ， 当压力达到下 限后并继续 上升到上 限时 ， 大量的电能被浪费 ； （ ５ ） 压力波 动太 大及压力过高将降低精密气动元件 的使用寿命甚至 损坏。
：
＝
由于生 产过程 中各用气点使 用压缩空气 不连续 ， 导致管 网系统的 压力非 恒定 ， 在最小 压力值 Ｐ ｍ ｉ ｎ 和最大压 力值 Ｐ ｍ ａ ｘ 之 间波动 。试 验 证 明满 负载 时 ， 当压 力达到 Ｐ ｍ ｉ ｎ 后并 继续上 升到 Ｐ ｍ ａ ｘ ， 约２ ０ ％～ ３ ０ ％ 电能被 浪费 。若减少压力波动 ， 则可节约爬升 时的能量损耗 。 空压机 在正常情 况下为恒定 转速工作 ， 其输 出的功率不能 随负荷 按 比例 变化 。当储 气罐 内压力 达到使用要 求时 ， 空压 机一般采 用空载 运行来卸压 ， 即驱 动电机正常运转但无空气排 出， 此时电机消耗功率约 为满负荷 的 ３ ０ ％～６ ０ ％， 此 时消耗的 电能不 是做有用功 ， 由于我公司生 产状况 的特殊性 ， 压缩 空气使用量和持续时 间波动很 大 ， 空压机卸压运 转时的 电能被浪费 。
２ ． 节 能分 析
图３ 空压机 系统变频 改造方案示 意图
（ ２ ） 投资分析 单 台空压机电能损耗估 算 ： ①空载电能损耗／ 年＝ 空载 时间比例 Ｘ 空载功率 Ｘ 年工作时 间
英威腾变频器在空压机上的应用
抑能在空压机上的应用
一、测试
在测试现场时除了基本参数测试外，必须要了解以下情况：
1、压力
了解空压机加载和卸载时的压力变化范围，加载压力设定值，卸载压力设定值。
特别有一些厂的设备是靠气压工作的，这就要了解其工作压力是多大，不能在卸载的时候因为压力过低而出现报警，影响生产。
2、压力传感器安装位置
在现场测试的时候要确定压力传感器的安装位置，最好是安装在空压机内部的压力传感器旁边（一般在空压机的出气口有一个放水阀，可以在这里接一个三通把压力传感器并在管道上，因为空压机内部传感器也在这个位置），这样检测到的压力参数和空压机内部压力参数比较接近，有利于我们在设定反馈值时可以与空压机更好的同步。
3、空压机的起动方式
空压机的起动方式一般有星三角和自耦变压起动，原理大致相同；我们的抑能产品起动信号取三角型或全压运行接触器上的辅助触点，值得注意的是空压机接触器上的辅助触点不一定有现成的常开触点，这就需要我们自己通过中间继电器转换来实现。
二、安装
1、节电设备端接线实物图
2、 空压机端接线（压力变送器）实物图
3、 配电柜接线图（接星三角电路）
4、 配电柜接线图（接自藕电路）。
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
Ｉ ■
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
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。
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。
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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洪博创展H380变频器对空压机的改造工程
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前言
一、空压机工作原理简述：
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。
空压机的进气口和出气口分别位于壳体的两端，阴转子的槽也阳转子齿被主电机驱动而旋转。
原空压机的主电机运行方式为星-角或自藕减压起动重于后全压运行。
具体操作程序为：按下启动按钮，控制系统接通启动器线圈并打开断油阀，空压机在卸载模式下启动，这时进气阀处于关闭位置，而放气阀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，控制器使进气阀关闭，油气分离器放气，压缩机空载运行，直到系统压力跌到压力开关下限值后，即回跳压力下，控制器使进气阀打开，油气分离器放气阀关闭，压缩机打开，油气分离器放气阀关闭，压缩机满载运行。
二、原系统工况存在的问题
1、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其它用
电设备的运行安全。
2、主电机时常空载运行，属非经济运行，电能浪费严重。
3、主电机工频运行致使空压机运行时噪音很大。
4、主电机工频起动设备的冲击大，电机轴承的磨损大，所以设备维护工作时对机械量大。
变频改造方案：
一、节能原理及效果
我们知道，用调整电机转速的方法同样可以调整供气量。
由于空压机基本上属于恒转矩负载，用变频调速的方法调整供气量能使电机的输出功率基本与转速（供气量）成正比关系，达到很好的节电效果。
两种调节方法用电情况如图1所示。
我们采用具有矢量控制功能的H380变频器，可使电机在低速时也能提供满足负载需要的转矩。
同时，H380变频器的自动节能模式，可使电机在满足负载转矩要求下以最小电流运行，达到更好的节电效果。
采用恒压供气变频控制系统所带来的效果如下：
（1）、出气口释放阀全部关闭，取消用出气口释放阀调节供气量方式，以避免由此导致的电能浪费。
代之以变频器调整电机的转速来调整气体流量，使电机输出的功率与流量需求基本上成正比关系（如图1所示），始终使电机高效率工作，以达到明显的节电效果。
例如当用气量是额定供气量的50%时，节电率可达40%以上；
（2）、利用变频器的节能模式，可使电机在轻载时以最高效率运行，减少不必要的电能损耗；（3）、根据严格的EMS标准，高效的H380变频器使用高速低耗的IGBT，降低谐波失真和电机的电能损失。
（4）、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，避免反生电流造成的危害，有利于延长设备的使用寿命；避免因电流峰值带来的电力公司的罚款；（5）、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；
（6）、由于电机在高效率状态下运行，功率因数较高，降低了无功损耗，节约了大量电能（如图2所示）。
（7）、保存原释放阀系统，在必要时可参加调节，增强系统的可靠性。
总之，采用恒压供气智能控制系统后，不但可节约30～40%的电力费用，延长压缩机的使用寿命，并可实现"恒压供气"的目的，提高生产效率和产品质量。
三、变频改造方案设计原则
如图所示：
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、电机变频运行状态保持储气罐出口压力稳定，压力波动范围不能超过±0.02Mpa。
2、系统应具有变频和工频两套控制回路。
3、系统具有开环和闭环两套控制回路。
4、一台变频器能控制两台空压机组，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一。
6、为了防止非正弦波干扰空压机控制器，变频器输入端应有抑制电磁干扰的有效措施。
7、在用电气量小的情况下，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。
8、考虑到系统以后扩展问题，变频器应满足将来工况扩展的要求。
四、变频器的选型
根据上述原则，经过多方调研、比较，最后我们选择洪博创展自动化有限公司生产的H380系列通用型变频器，使该系统能够满足上述工况要求。
1、洪博创展H380变频器的频率精度：数字设定为±0.01%；模拟设定为±0.2%。
可使压力波动范围满足设计要求。
2、系统设计了变频和工频两套主回路。
3、系统设计了闭环与开环两套控制回路。
4、使用转换开关可使变频器任意控制两台空压机组中的一台。
5、H380型变频器适用恒转矩特性负载，该变频器还具有转矩补偿和提升的功能。
6、在该变频器上端加装输入电抗器，有效的抑制了变频器对电网的干扰。
7、在该变频器下端加装输出电抗器，保障了低频运行时电机温度噪音不超过允许范围。
五、改造方案原理
由变频器，压力变送器、电机、螺旋转子组成压力闭环控制系统自动调节电机
转速，使储气罐内空气压力稳定在设定范围内，进行恒压控制。
反馈压力与设定压力进行比较运算，实时控制变频器的输出步，从而调节电机转速，使储气罐内空气压力稳定在设定压力上。
六、空压机变频改造后的效益
1、节约能源
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，根据空气量需求来供给的压缩机工况是经济的运行状。
2、运行成本降低
传统压缩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运行成本的77%。
通过能源成本降低44.3%，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、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。
由于变频控制电机速度的精度提高，所以它可以使管网的系统压力变化保持在3pisg变化范围，也就是0.2bar 范围内，有效地提高了工况的质量。
4、延长压缩机的使用寿命
变频器从0HZ起动压缩机，它的起动加速时间可以调整，从而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。
5、低了空压机的噪音
根据压缩机的工况要求，变频调速改造后，电机运转速度明显减慢，因此有效地降了空压机运行时的噪音。
现场测定表明，噪音与原系统比较下降约3至7分贝。
投资分析
1、项目费用
空压机节电改造费用为：XXXXXX元
2、投资回报分析
制瓶车间单台空压机改造前每月用电约为：
160KW×24小时/天×30天/月×0.8=XXXXKWH
空压机机节电率可达:20-30%之间波动，月均值在：25%；电费价格为0.52元XXX/KWH 则: 空压机每月节电电费：XXXXWH×25%×XX元/KWH=XXX元
投资回报期=投资总额/每月节约金额=XXXX≈21个月
节电改造投资在XXXX个月内收回全部收回。
结束语
随着变频器应用普及时代的来临，将变频器的应用扩展到传统空压机改造的领域，不仅扩大了变频器的应用市场，而且为空压机的制造业也提出了新的课题。
预计在不远的将来，由于变频调速技术的介入，空压机将真正地进入经济运行时代。