空壓機變頻恒壓供氣節能

1　引言
空壓機在工業生產中有著廣泛地應用。它擔負著為所有氣動元件，包括各種氣動閥門，提供氣源的職責。因此它運行的好壞直接影響生產工藝。空壓機的種類主要有活塞式、螺桿式，但其供氣控制方式幾乎都是采用加、卸載控制方式。
2　電機原理及空壓機加、卸載供氣控制方式存在的電能浪費
2（1）交流異步電動機的轉速公式為:
　　　　　　　　　　　　　　　　n=60f（1-s）/p
　　　　　　　　　　　　　　　　其中 n—電機轉速　　　f—運行電頻率;
　　　　　　　　　　　　　　　　p—電機極對數　　　　 s—轉差率;
2（2） 空壓機加、卸載供氣控制方式存在的問題
2.1 能耗分析
　　加、卸載控制方式使得壓縮氣體的壓力在Pmin～Pmax之間來回變化。Pmin是最低壓力值，即能夠保證用戶正常工作的最低壓力。一般情況下，Pmax、Pmin之間關系可以用下式來表示:
　　Pmax＝（1＋δ）Pmin
δ是一個百分數，其數值大致在15%～30%之間。
在加、卸載供氣控制方式下的空壓機，所浪費的能量主要在2個部分:
（1） 加載時的電能消耗
　　在壓力達到最小值后，原控制方式決定其壓力會繼續上升直到最大壓力值。在加壓過程中,一定要向外界釋放更多的熱量，從而導致電能損失。另一方面，高于壓力最大值的氣體在進入氣動元件前，其壓力需要經過減壓閥減壓,這一過程同樣是一個耗能過程。
（2） 卸載時電能的消耗
　　當壓力達到壓力最大值時，空壓機通過如下方法來降壓卸載:關閉進氣閥使電機處于空轉狀態，同時將分離罐中多余的壓縮空氣通過放空閥放空。這種調節方法要造成很大的能量浪費。據我們測算，空壓機卸載時的能耗約占空壓機滿載運行時的10%～25%（這還是在卸載時間所占比例不大的情況下）。換言之，該空壓機20%的時間處于空載狀態，在作無用功。很明顯在加卸載供氣控制方式下，空壓機電機存在很大的節能空間。
2.2 其它不足之處
（1）靠機械方式調節進氣閥，使供氣量無法連續調節，當用氣量不斷變化時，供氣壓力不可避免地產生較大幅度的波動。用氣精度達不到工藝要求。再加上頻繁調節進氣閥，會加速進氣閥的磨損，增加維修量和維修成本。
（2） 頻繁采用打開和關閉放氣閥，放氣閥的耐用性得不到保障。

3　恒壓供氣控制方案的設計

　　針對原有供氣控制方式存在的諸多問題，可應用變頻調速技術進行恒壓供氣控制。采用這一方案時，我們可以把管網壓力作為控制對象，壓力變送器YB將儲氣罐的壓力P轉變為電信號送給PID智能調節器，與壓力設定值P0作比較，并根據差值的大小按既定的PID控制模式進行運算，產生控制信號送變頻調速器VVVF，通過變頻器控制電機的工作頻率與轉速，從而使實際壓力P始終接近設定壓力P0。同時，該方案可增加工頻與變頻切換功能，并保留原有的控制和保護系統，另外，采用該方案后，空壓機電機從靜止到旋轉工作可由變頻器來啟動，實現了軟啟動，避免了啟動沖擊電流和啟動給空壓機帶來的機械沖擊。

4　系統元器件的選配及系統的安裝與調試
（1） 安裝
　　控制柜安裝在空壓機房內，與原控制柜分離，但與壓縮機之間的主配線不要超過30m。控制回路的配線采用屏蔽雙絞線，雙絞線的節距在15m以下。另外控制柜上裝有換氣裝置，變頻器接地端子一定不能與動力接地混用，以上措施增強了系統的穩定性、可靠性。

5　結束語
經過一系列的反復調整，最終系統穩定在39.5-42.5Hz的頻率范圍，管線壓力基本保持在0.69Mpa，供氣質量得到提高。改造后空壓機的運行安全、可靠，同時達到了工廠用氣的工藝要求。