空壓機變頻改造|空氣壓縮機變頻改造原理

空壓機在工業生產中有著廣泛的應用。空壓機的種類有很多，有活塞式空壓機、螺桿式空壓機、離心式空壓機，但其供氣控制方式幾乎都是採用加、解除安裝控制方式。該供氣控制方式雖然原理簡單、操作簡便，但存在能耗高，進氣閥易損壞、供氣壓力不穩定等諸多問題。隨著社會的發展和進步，高效低耗的技術已愈來愈受到人們的關注。在空壓機供氣領域能否應用空壓機變頻改造調速技術，節省電能同時改善空壓機效能，提高供氣品質就成為我們關心的一個話題。[@more@]

2、空壓機工作原理目前空壓機上都採用兩點式控制（上、下限控制）或啟停式控制（小型空氣壓縮機），也就是當壓縮氣體氣缸內壓力達到設定值上限時，空壓機透過本身氣壓或油壓關閉進氣閥，小型空氣壓縮機則停機。當壓力下降到設定值下限時，空壓機開啟進氣閥，小型空壓機則又啟動。傳統的控制方式容易對電網造成衝擊，對空壓機本身也有一定的損害，當用氣量頻繁波動時，尤其明顯。正常工作情況下，空氣被壓縮到儲氣罐。空壓機各點的檢測（包括壓縮空氣溫度、壓力，鏍杆溫度、冷卻水壓力、溫度和油壓、油溫等等）和整體控制由主控制單板機控制。當空壓機出口壓力達到設定值上限時，透過油壓分路閥關閉進氣口，同時開啟內迴圈管路，作自迴圈執行。此時用氣單位繼續用氣。當壓力下降到設定值下限時，油壓分路閥關閉迴圈管路，開啟空氣進口，空氣又由過濾器經壓縮到儲氣罐中。在靜態，原起動方式（Y-△），及載入、解除安裝時對電網供配電裝置及鏍杆都會造成極大的衝擊。尤其是能源的嚴重浪費。主電機轉速下降，軸功率將下降很多。節能潛力相當大。）變頻節能的效果是十分顯著的，特別是調節範圍大的系統及裝置，透過實際應用可以直觀的看出在流量變化時只要對轉速（頻率）稍作改變就會使軸功率有更大程度上的改變，就因有此特點使得變頻調速（節能）方式成為一種趨勢並且不斷深入的應用於各行業及其各種調整領域。

3、空壓機變頻改造：加、解除安裝供氣控制方式存在的問題 3.1耗能分析我們知道，加、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，即能夠保證使用者正常工作的最低壓力。一般情況下， Pmin、Pmax之間關係可以用下式來表示：CPmax=（1+δ）Pmin 是一個百分數，其數值大致在10%～25%之間。而若採用變頻調速技術可連續調節供氣量的話，則可將管網壓力始終維持在能滿足供氣壓力上，即Pmin附近。由此可知，在加、解除安裝供氣控制方式下的空壓機較之變頻系統控制下的空壓機，所浪費的能量主要在2個部分：（1）壓縮空氣壓力超過Pmin所消耗的能量在壓力達到Pmin後，原控制方式決定其壓力會繼續上升（直到Pmax）。這一過程同樣是一個耗能過程。（2）解除安裝時調節方法不合理所消耗的能量通常情況下，當壓力達到Pmax時，空壓機透過如下方法來降壓解除安裝：關閉進氣閥使電機處於空轉狀態，同時將分離罐中多餘的壓縮空氣透過放空閥放空。這種調節方法要造成很大的能量浪費。 3.2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）頻繁採用開啟和關閉放氣閥，放氣閥的耐用性得不到保障。

4、 空壓機變頻改造：恆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，經過上述分析，應用變頻調速技術進行恆壓供氣。透過壓力變送器採集實際壓力P送給PID智慧調速器，與壓力設定值P0作比較，並根據差值的大小按既定的PID控制模式進行運算，產生控制訊號送變頻調速器VVVF，透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，並保留原有的控制和保護系統，另外，採用該方案後，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，避免了啟動衝擊電流和啟動給空壓機帶來的機械衝擊。

5、空壓機變頻改造效果（1）整套改造裝置並不改變空壓機原有控制原理，也就是說原空壓機系統保護裝置依然有效。並且工頻/變頻切換採用了電氣及機械雙重聯鎖，從而大大的提高了系統的安全、可靠性。（2）空壓機改造工程安裝完畢後，一次試車成功，執行穩定，空壓機振動和噪聲大減低。（3）除緩衝缸壓力在部分頻率時增大0.2公斤外，油壓、油溫及各點的檢測資料均在安全數值內被最佳化。（4）變頻改造後，起動為軟起動，執行時無解除安裝和載入衝擊電流現象，空壓機本身的機械性衝擊大大減小。（5）在保證管網供氣的情況下，電流大大降低，基本不出現滿載現象，一般在40Hz左右，和以前相比，節電率在30%以上，約10個月可以收回投資。（6）空壓機、供配電裝置及機械裝置因供氣穩定，維修量大大減小，綜合效益明顯。（7）改造後空壓機的執行安全、可靠，同時達到了用氣的工藝要求。