【文章內(nèi)容簡介】 多空壓機是不會運行在滿負載狀態(tài)下的，并且隨著工廠實際生產(chǎn)的需求的波動，存在較大的浮動，所以節(jié)能的空間很大！ 變頻調(diào)速節(jié)能原理裝在空壓機上的電機一般是標準的三相鼠籠式交流電動機，當(dāng)接到工頻電源時電機的轉(zhuǎn)速是改變不了的。空壓機只能工作在電機的全速狀態(tài)，加載如此，卸載也是如此。用戶的用氣量是波動的，為用戶配置的空壓機是按最大用氣量配置的，當(dāng)用氣量不是最大時，空壓機依然是按額定的排氣量排氣，系統(tǒng)壓力就會升高，這樣空壓機就會卸載，持續(xù)空載運行一段時間后停機。如果改變電機的轉(zhuǎn)速，就不同了。速度降低，排氣量就降低，在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電機的速度是和電源的頻率成正比的，改變電源的頻率就可改變電機的轉(zhuǎn)速，從而改變空壓機系統(tǒng)的排氣量，耗能降低，這樣就相當(dāng)于可以控制排氣量，用多少的氣量就生產(chǎn)多少的壓縮氣體，不像工頻控制，用不了就放空，卸載，增加了噪音，浪費了能源。變頻空壓機系統(tǒng)通過壓力閉環(huán)，根據(jù)供氣系統(tǒng)負載變化，調(diào)整空氣壓縮機電機的轉(zhuǎn)速保證系統(tǒng)壓力恒定，壓縮機電機的轉(zhuǎn)速下降，從電網(wǎng)吸收的電能就會大大下降。由流體力學(xué)可知，P（功率）=Q（流量）*H（壓力），流量Q與轉(zhuǎn)速N的一次方成正比，壓力H與轉(zhuǎn)速N的平方成正比，功率P與轉(zhuǎn)速N的立方成正比，如果機組的效率一定，當(dāng)要求調(diào)節(jié)流量下降時，轉(zhuǎn)速N可成比例的下降，而此時軸輸出功率P成立方關(guān)系下降。即機組電機的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關(guān)系。由于電機為直接啟動或Y△ 啟動，啟動電流等于57倍額定電流，這樣會對機電設(shè)備和供電電網(wǎng)造成嚴重的沖擊，而且還會對電網(wǎng)容量要求過高，啟動時產(chǎn)生的大電流和震動對設(shè)備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求，延長了設(shè)備和閥門的使用壽命，節(jié)省了設(shè)備的維護費用。 空壓機的變頻控制、圖4331空壓機的變頻控制空壓機的變頻控制如圖4331：一旦 VSD 啟動， 壓力傳感器讀數(shù)會不斷地和設(shè)定的設(shè)定值比較，如果管網(wǎng)壓力大于設(shè)定值，轉(zhuǎn)速降低；如果管網(wǎng)壓力小于設(shè)定值，轉(zhuǎn)速增加。 變頻控制中名詞解釋（1）最大轉(zhuǎn)速只要管網(wǎng)壓力低于設(shè)定值，壓縮機已經(jīng)在最大轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)： 壓縮機將會繼續(xù)以最大轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，且最大的轉(zhuǎn)速取決于壓力設(shè)定值，設(shè)定不同最大轉(zhuǎn)速不同。（2）Indirect stop level間接停機壓力點圖4341 間接停機壓力點如圖4341，如果管網(wǎng)的壓力不斷增加即使壓縮機已經(jīng)在最低轉(zhuǎn)速運行，管網(wǎng)壓力一旦到達特定壓力，壓縮機會停機，這稱作間接停機壓力水平。如果壓力在壓縮機到達最低轉(zhuǎn)速之前到達間接停機壓力點，壓縮機將會先降低轉(zhuǎn)速，然后停機。（3）Direct stop level直接停機壓力點圖4342 直接停機壓力點當(dāng)壓力增加的太快，在壓縮機到達最低轉(zhuǎn)速之前已經(jīng)突破間接停機壓力點，這里會有第二個停機壓力設(shè)定以避免壓力太高，這稱作直接停機壓力點。當(dāng)管網(wǎng)壓力到達直接停機壓力點，壓縮機會停機無論轉(zhuǎn)速是多少，都會立即停機，實現(xiàn)對機組的保護。 變頻空壓機的特點空氣壓縮機實現(xiàn)變頻控制后可以完成對產(chǎn)氣壓力的平穩(wěn)調(diào)節(jié)，并且機組啟動時沒有峰值電流不會對機組或電網(wǎng)造成影響。其較低的管網(wǎng)壓力波動能有效地滿足生產(chǎn)需求，所用較小的儲氣罐也間接的節(jié)約了車間用地及成本。 空壓機使用場合一般有如下特點：配置容量比實際氣量大、氣量消耗不穩(wěn)定、氣壓要求穩(wěn)定、噪音要盡可能低，尤其夜間 。變頻空壓機有如下幾個好處： （1）氣壓穩(wěn)定：由于變頻化的螺桿空壓機利用了變頻器的無級調(diào)速特點，通過控制器或變頻器內(nèi)部的PID調(diào)節(jié)器，能對壓力實現(xiàn)快速調(diào)節(jié)控制；比工頻運行的上 下限開關(guān)控制相比，氣壓穩(wěn)定性成指數(shù)級的提高。（2）更節(jié)能：盡管各個廠家的螺桿空壓機采取了不同的節(jié)能運行模式，但由于變頻器是根據(jù)實際用氣量實時調(diào)整電機轉(zhuǎn)速的，用氣量低的時候還可以讓空壓機自動休眠，這樣就大大減少能源的損失。需要注意的是，系統(tǒng)控制方式的不同對節(jié)能效果有很大影響。（3）啟動無沖擊：由于變頻器本身是一個軟啟動裝置，啟動電流最大在額定電流的兩倍左右，與工頻啟動一般在額定電流的6倍以上相比，啟動沖擊很小。這種沖擊不僅是對電網(wǎng)的，也有對真?zhèn)€機械系統(tǒng)的沖擊，也大大減少。（4）噪音低，由于穩(wěn)定運行時運行頻率小于工頻，機械噪音下降，機械磨損小。（5）對儲氣罐容量要求小。 空壓機變頻化的風(fēng)險變頻空壓機具有諸多優(yōu)點，然而，從系統(tǒng)可靠性的角度考慮，實現(xiàn)變頻化以后的空壓機必須考慮兩個風(fēng)險：（1） 電機散熱的風(fēng)險由于采用普通電機，轉(zhuǎn)速下降后電機散熱效果變差，因此，變頻器必須限制一定的最低運行頻率以保證足夠的散熱效果。因此，節(jié)能效果好與電機的散熱成了一個矛盾。（2） 系統(tǒng)的潤滑風(fēng)險目前，螺桿式空壓機采用的壓力式的潤滑方式跟電機轉(zhuǎn)速沒有關(guān)系，因此，變頻化的風(fēng)險不存在；而活塞式空壓機的變頻化則必須考慮這個風(fēng)險。螺桿式空氣壓縮機具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠及操作方便等一系列的優(yōu)點，而變頻空壓機又具有輸出壓力穩(wěn)定、節(jié)能、抗沖擊電流等特點，上述二者有效地結(jié)合起來，就構(gòu)成了變頻化螺桿式空壓機。 傳統(tǒng)空壓機與變頻化螺桿式空壓機的比較傳統(tǒng)空壓機采用的是Y△起動方式，電機的起動電流是其額定電流的5～7倍，一臺90KW的電動機的起動電流將達到600A。在如此大的電流沖擊下，接觸器、電機的使用壽命大大下降。同時，起動時的機械沖擊，容易對機械散件、軸承、閥門、管道等造成破壞，從而增加維修量和備品、備件費用。傳統(tǒng)空壓機靠儲氣罐對系統(tǒng)壓力進行緩沖，在用氣少時機組自動停機，待用氣量增加時機組自動啟動，因此為了避免機組頻繁啟動只能增加儲氣罐的容量。變頻化螺桿式空壓機由于采用變頻器拖動電機，變頻器具有軟啟動的作用，替代原Y△起動方式，平穩(wěn)起動，電流沖擊大大減少，并且簡化了系統(tǒng)接線。變頻空壓機的起動過程是一個斜坡加速過程，故減小了起動時的冷油粘滯阻力，對整個系統(tǒng)，特別是對螺桿壓縮機的沖擊大大減小。傳統(tǒng)空壓機為卸載壓力到時卸載，上載壓力到時上載，壓力波動范圍大。變頻化螺桿式空壓機系統(tǒng)通過PID調(diào)節(jié)器實現(xiàn)壓力閉環(huán)，系統(tǒng)在設(shè)定的壓力點工作時，保持壓縮空氣系統(tǒng)的壓力恒定。當(dāng)用戶用氣量增加時，壓力的輕微降低通過PID調(diào)節(jié)器的作用使變頻器的輸出頻率升高，從而使壓力上升；當(dāng)系統(tǒng)用氣量減小時壓力的輕微上升同樣通過PID調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)作用使變頻器的輸出頻率降低，從而使實際壓力降低，由此實現(xiàn)系統(tǒng)壓力保持恒定，穩(wěn)定的壓力對壓力敏感的工藝過程是非常重要的，對后處理設(shè)備也是有影響的。為了獲得穩(wěn)定的壓力，要有一個大的儲氣罐。用了變頻控制系統(tǒng)的話，就不需要大的儲氣罐了。如果空壓機輸出的壓力穩(wěn)定的話，能更經(jīng)濟的配置干燥機。當(dāng)空壓機的壓力輸出波動大，空壓機的壓力低的話，而干燥機的容量是按照額定的壓力配置的話，干燥機就會過載，就有水分通過干燥機，或者干燥機高壓保護開關(guān)動作。過濾器也是一樣，在額定的流量的情況下，過濾效果最好。5 變頻化螺桿式空壓機在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用 空壓機應(yīng)用背景空氣壓縮機，顧名思義，是生產(chǎn)壓縮空氣的?？諝饩哂锌蓧嚎s性，經(jīng)空氣壓縮機做機械功使本身體積縮小，壓力提高后的空氣叫壓縮空氣。壓縮空氣是一種重要的動力源。與其它能源比，它具有清晰透明，輸送方便，沒有特殊的有害性能，不存在起火危險，不怕超負荷，能在許多不利環(huán)境下工作的特點，并且空氣在地面上到處都有，取之不盡，用之不竭。壓縮空氣是僅次于電力的第二大動力能源，其應(yīng)用很廣。比如驅(qū)動氣缸，產(chǎn)生直線運動；驅(qū)動氣動馬達，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動；驅(qū)動射流元件，進行運算和控制。利用壓縮空氣攜帶某些物質(zhì)也可以完成某些特殊工作，例如噴砂清理；噴藥；噴水清洗；噴漆等等。 壓縮空氣又是具有多種用途的工藝氣源，其應(yīng)用范圍遍及石油、化工、冶金、電力、機械、輕工、紡織、汽車制造、電子、食品、醫(yī)藥、生化、國防、科研等行業(yè)和部門。不理想的壓縮空氣中含有相當(dāng)數(shù)量的雜質(zhì)，主要有固體微粒在一個典型的大城市環(huán)境中每立方米大氣中約含有1億4千萬個微粒，其中大約80%在尺寸上小于2μm，空壓機吸氣過濾器無力消除。此外，空壓機系統(tǒng)內(nèi)部也會不斷產(chǎn)生磨屑、銹渣和油的碳化物，它們將加速用氣設(shè)備的磨損，導(dǎo)致密封失效；含水量也是判斷壓縮空氣是否理想的一個重要指標。大氣中相對濕度一般高達65%以上，經(jīng)壓縮冷凝后，即成為濕飽和空氣，并夾帶大量的液態(tài)水滴，它們是設(shè)備、管道和閥門銹蝕的根本原因，冬天結(jié)冰還會阻塞氣動系統(tǒng)中的小孔通道。即使是分離于凈的純飽和空氣，隨著溫度的降低，仍會有冷凝水析岀，大約每降低10℃，其飽和含水量將下降50%，即有一半的水蒸氣轉(zhuǎn)化為液態(tài)水滴。所以在壓縮空氣系統(tǒng)中采用多級分離過濾裝置或?qū)嚎s空氣預(yù)處理成具有一定相對濕度的干燥氣體是很必要的；此外，如果壓縮空氣中含有油份將使其質(zhì)量大打折扣。高速、高溫運轉(zhuǎn)的空壓機采用潤滑油可起到潤滑、密封及冷卻作用，但污染了壓縮空氣。采用自潤滑材料發(fā)展的少油機、半無油機和全無油機雖然降低了壓縮空氣中的含油量，但也隨之產(chǎn)生了易損件壽命降低，機器內(nèi)部和管路系統(tǒng)銹蝕以及空壓機在磨合期、磨損期及減荷期含油量