变频器在空气压缩机上的应用

1、变频器在空气压缩机上的应用、空气压缩机系统概述：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，当储气罐内的空气压力低于设 定压力时，压缩机进气管碟阀自动开启，压缩机又进入到满载工作状态。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。这

2、种机械式调节装置虽然也 能起到压力调节作用，但是压力调节精度低，压力波动大。压缩机总是在额定转 速下工作，机械磨损大，电耗高。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 衣 n/9553 (KW)Vd1 = K 衣 Vh1 衣 n2 (m3/min)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 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

3、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。在压缩机总排气量大于总用气量时，通过降低压缩机转速调节供风 压力，是达到压缩机经济运行的有效方法。在可以选用的压缩机变极电动机、改 变皮带轮传动比、串极调速等调速方法中，变频调速与其他调速方法相比，具有 无极调速、容易实现自动控制，不用改变设备结构和安装量小的特点。变频调速的优点是压力给定方便，根据用气量的变化随时调整设定值，能够实 现压力闭环运行，实现压缩机的恒压供应。二、空气压缩机选用变频器时的有关要求： 空气压缩机属于恒转矩负载，应选用通用型变频器，压缩机选用变频器托动的 主要目的是按需要的用风量，

4、合理调节供气压力的设定值，实现稳压节能运行。 按配套电动机额定功率选用相同容量的恒转矩变频器。变频器要有内置 PID 调节 功能和4-20Ma,或0-10V模拟信号接口；使用地点的电压变动率要在变频器允许输 入电压范围内。QZKM2KM1控制电源开关电源指示灯三段开关KM2_ KM1L1EA ECl2变频运行指示灯KM1KM2L3工频运 行指示灯L4 指 M10三、改造后的运行及效果：压力传感器安装在总排风管上，反馈输出的压力信号转换成变频器可以识别的 模拟电压信号或电流信号(0-5V, 0-10V,4-20mA)，如果是一台式运行可以直接使 用变频器的内置PID功能，如果是多台式运行，需要增

5、加一个外置的控制器以达 到使用目的。在设计施工中，应保证保留工频备用装置，一旦变频器出现故障， 可以使用工频系统，保证生产的继续。压缩机变频改造后运行平稳，工作压力保持恒定，由变频器控制压缩机的自动 运行。设备改造后可以实现供风压力闭环控制，减少了压缩机的启停次数，减轻 了操作人员的劳动强度；降低了耗电量和机械磨损，延长了机械的使用寿命，提 高了经济效益。四、空压机变频改造后的效益 4.1 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况。4.2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

6、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。4.3 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。4.4 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

7、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。4.5 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。、结束语 综上所述，由于空压机可以在保证生产所需要的最低压力下运行，电机输入功率大大下降， 辅以压力闭环控制，实现空压机的供气压力与转速的动态匹配，减少了电机的实际输入功率， 达到节能目的。即电机的转速由供气压力来控制，压缩机需要多大的功率，电机就输出多大 的功率，而不必做无用功，从而取得良好的节能效果，节能的第二方面是空压机停止了空转， 电机不存在轻载运行，这部分能量很可观。相应带来的其它好处是：供气压力稳定，通过压 力调节器，可使空压机保持在设定的压力值下工作，压力稳定可靠性高，而且压力可以无级