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空压机变频节能改造

一、空压机的工作原理

空压机的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。

二、特点及分类

1.常见的压缩机的种类根据使用场合的不同，压缩机大致有以下几类：

①空气压缩机用于为有关的设备提供压缩空气；

②冷冻压缩机用于冷冻、冷藏及制冰等场合；

③空调压缩机用于制冷、循环及鼓风等；

④特殊气体压缩机如氧气、氮气及氨气压缩机；

⑤压缩机

2.压缩机的结构形式归纳起来，压缩机的结构形式大致有以下几种：

①单缸单电动机式

②多缸多电动机式

③单电动机涡轮式

④单电动机透平式

3.拖动系统的特点：

①机械特性具有恒转矩性质，故电动机的轴功率P与转速n 成正比。

②大多处于长时间连续运行状态，但负载大小常有变动，为连续变动负载。

③飞轮力矩大，故要求有较大的启动转矩。

④启动次数少，对升、降速时间无要求。

⑤大多有自动卸载与加载装置，在自动卸载或装载时，负载将突变。

4.压缩机的主要控制对象是空气的压力，在冷冻或冷却系统中，常常以温度作为控制参量。常见的控制方式有：

  ①手动调节输入或输出口的阀门开度；

  ②用机械方式进行自动卸载与加载控制；

  ③通过改变叶片的角度来调节压力或流量等等。

5.压缩机的原拖动系统大多采用单电动机拖动，电动机本身不调速。

三、存在的主要问题

原系统由于电机不允许频繁启动，导致在用气量少的时候电机仍然要空载运行，浪费电能。经常卸载和加载导致整个气网压力经常变化，不能保持恒定的工作压力。

四、变频改造的必要性

1.从节能的角度看：

①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。因此，节能潜力很大。

②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，当需求量较小的情况下，可降低电动机的转速，减小电动机的运行功率，从而进一步实现节能。

2.从运行质量的角度看：

单电动机拖动系统大多不能根据负载的轻重连续地调节。而采用了变频调速后，则可以十分方便地进行连续调节，能保持压力、流量、温度等参数的稳定，从而大大提高压缩机的工作性能。

五、系统改造基本原理：

压缩机的变频调速系统通常以输出压力作为控制对象，由压力传感器取出的反馈信号，接至PI调节器，与预制的压力给定信号相比较，经PID调节后控制变频器的频率输出，从而决定电动机的工作转速。因为变频调速器本身具有PID调节功能，所以可以不用外接PID调节系统，这样更能保持系统的稳定性。

六、改造后的效益

1.节能

变频器控制压缩机与传统控制的压缩机比较，能源节约是有实际意义的，根据用气量需求来供给的压缩机工况是经济的运行状态。一般节能效果在15％以上，全部投资在6至18个月就能全部收回。

2.提高压力控制精度

变频控制系统具有准确的压力控制能力。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，有效地提高了工况的质量。储气罐压力波动范围可以稳定在0.1MPa，大大提高给现场的供气质量。

3.延长压缩机的使用寿命

变频器对压缩机实行完全的软起动，且起动加速时间随时调整，大大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程度。

VVC的控制原理

由于在变频器计算的输出电压时考虑了电机的常数（定子电阻和电感），所以可得到的电机励磁。因为变频器连续的检测负载电流，变频器就能调节输出电压与负载相匹配，所以电机电压可适应电机的类型，跟随负载的变化。VVC+的控制原理是将矢量调制的原理应用于固定电压源PWM逆变器，这一控制建立在一个改善了的电机模型上，该电机模型较好的对负载和转差进行了补偿。因为有功和无功电流成分对于控制系统来说都是很重要的，控制电压矢量的角度可显著的改善0-12HZ范围内的动态性能，而在标准的PWM U/F驱动中0-10HZ范围一般都存在着问题。利用SFAVM或60°AVM原理来计算逆变器的开关模式，台达VFD-V变频器维修公司，可使气隙转矩的脉动很小（与使用同步PWM的变频器相比）。用户可以选择自己喜爱的工作原理，或者由逆变器依据散热器的温度来自动选择控制原理。如果温度低于75°C采用SFAVM原理来控制，当温度高于75℃时就应用60°AVM原理。

变频器市场竞争激烈化的诱因

 变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流、滤波、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。

   从我国制造出一台变频器到现在，已经经过了30多年的科技研发与应用实践，伴随着电子技术水平的和市场需要的提高，变频器的种类越来越多，功能也越来越完善。各种变频器生产厂家纷纷展开了价格和质量上的双重竞争，在这种竞争的氛围中，变频器将会进入到一个怎样的发展轨迹中去？行业的发展又会有怎样的崭新局面？

   变频器的常规用途就是为了调速，同时降低启动电流达到节能减耗，设备工作电压的不同对变频器的需求也不同。目前市场上的变频器大体分为高、中、低压三种。而不管是哪一种变频器，生产厂家都在向着同样的目标前进，即、多功能、小体积，这同样也是变频器使用者的需求，由此，各变频器生产企业便对今后各自的变频器研发与生产提出了新的要求。

   对于变频器来说，其性能的优劣主要是看三方面，是其输出交流电压谐波对电机的影响，第二是看对电网产生的谐波污染和输入功率，第三则是看变频器本身的能量消耗如何。这几点的评判依据，便是要求变频器不仅要达到智能化和集成模块化，还要求进一步的降低变频器使用过程及设备开关过程中所带来的损耗。这些方面不仅成为了判定变频器好坏的主要体现点，也是变频器生产厂家需要不断研发以及改进的重中之重。

   现在社会对产品的功能性要求越来越高，单一的应用领域早已满足不了广泛的用户需求，所以，为了应对不同应用领域所带来的挑战，变频器不仅需要不间断进行更新换代，还需要*大程度的提高产品的多样化，满足不同应用领域需求。现在变频器应用的领域包括各种工业生产、城市供水供电系统以及家庭用电中。在这些领域，不仅要求变频器性能稳定，更需要全数字化、系统化、网络化功能的产品，这类产品的研发和生产不仅仅代表了变频技术的进步，也可以为生产生活带来更多的便宜、拉动更多产业的进一步发展。

   变频器行业在水泥、电梯、印刷、电力等现代化以及医学、通讯、交通、运输、电力、电子、环保等领域得到的发展和应用，几乎国民经济各行各业都与变频器密不可分。从整体看，目前我国变频器行业的竞争日趋激烈。