你好，欢迎来到中国自动控制网，今天是2012年12月25日，星期四
咨询热线：023-67605105
您现在的位置：首页 ->
变频调速技术在空压机中的应用
作者：施生才 浏览量：944
1 变频调速技术
变频器是一种技术先进和性能优良的节能装置，在发达国家的三相交流异步电动机调速中占据主导地位。为使各种工业机械更具有先进性、合理性、节能性和自动化，越来越多的工业用电动机采用变频器来进行调速。
在异步电动机调速时，总希望保持主磁通量φm为恒定值不变。异步电动机的气隙磁通（主磁通）是定、转子合成磁电动势产生的。三相异步电动定子每相电动势的有效值，即定子每相由气隙磁通感应的电动势的方均根值
E1=4.44f1N1φm
式中，f1为定子频率，Hz；N1为定子相绕组有效匝数；Φm为每极磁通量，Wb。
因此，只要控制E1和f1，便可达到控制磁通的目的。
2 空压机变频节能原理
由变频器、压力传感器（压力变送器或远传压力表）、电机、螺旋转子组成压力闭环控制系统，使储气罐内空气压力稳定在设定范围内，进行恒压控制。反馈压力与设定压力进行PID比较运算，实时控制变频器的输出，使储气罐内空气压力稳定在设定压力上。
一般传统空压机的控制为空、重载控制或进气节流模式控制，当在空、重载运转模式下的空压机的空气消耗量为50%时，空压机会经常在重车（提供最大输出风量及使用最大电流）与空车（没有输出风量，但消耗约45%的电流）之间切换，如此虽然消耗了72.5%的全载电力，但仅提供50%的输出风量，结论是损失22.5%的运转效率。
进气节流模式（压缩机的进气节流）是限制自然空气进入压缩机的量，减少压缩空气的输出量。当空气采用进气节流模式的压缩机运转在50%的空气消耗量时，空压机会限制50%的空气量进入空压机，如此虽然消耗85%的全载电力，但仅提供50%的输出风量，运转效率损失达35%。 变频式空压机是通过改变空压机转速，来反应系统压力的变化，并保持稳定的系统压力。当系统消耗风量降低时，空压机提供的压缩空气量会大于系统消耗量，变频式空压机会减低转速，同时输出压缩空气量，来保持稳定的系统压力值；当系统消耗风量增加时，空压机提供的压缩空气量会小于系统消耗量，变频式空压机转速会相应增加，同时输出压缩空气量，来保持稳定的系统压力值。
这样的运转方式，可让变频式空压机直接且快速地反应系统压力变化，并且提供系统消耗所需的风量变化，维持最佳的运转效率。
变频空压机的优点除了省电外，还能提供稳定的排气压力，提高马达功率因数，消除星三角切换之高电压，并延长空压机的使用寿命。
3 变频后空压机的优点
（1）供气压力稳定。变频化的螺杆空压机利用了变频器的无级调速特点，通过控制器或变频器内部的PID调节器，能使供气稳定；对用气量波动比较大的场合，能实现快速调节响应。上海施耐德日盛变频空压机工频和变频供气压力对比如图1所示。
（2）提高压力控制精度。变频闭环控制系统实现了精确的压力控制，使压缩机的空气输出与用户空气系统所需的气量相匹配。变频控制电机速度的精度较高，所以它可以使管网的系统压力变化保持在0.2bar以内，有效地提高了工况的质量。
（3） 空压机启动无冲击，保护电气设备。变频器具有软启动器的功能，启动电流最大在额定电流的1.2倍以内，与工频启动一般在额定电流的6倍以上相比，启动冲击很小对整个机械系统的冲击也大大减少。
（4） 更好地适应交流电源的电压。变频器采用过调制技术，在交流电源电压稍低时仍可输出足够的力矩，驱动电动机工作；电压稍高时，也不会导致输出到电动机的电压偏高。
（5） 降低空压机的噪音。变频调速改造后，电机运转速度明显减慢，有效地降低了空压机运行时的噪音。
（6） 延长压缩机的使用寿命。变频器从OHz起动压缩机，起动加速时间可以调整，可减轻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。
4 节能经济效益
例如，一台110kW的普通机组，平均产气只占额定排气量的70%，一年运行2000h，电费以每度0.65元计，与变频机组相比，普通机组多产生两个损耗：
（1）空载损耗：30%卸载时间×卸载时所产生的空载电流损耗（45%×11）×2000×0.65 =64350（元/年）。
（2）压差损耗：70%加载时间×高出2bar压差所带来的损耗（14%×110）×2000×0.65=20020（元/年）。
因此，变频机组较普通机组节能：64350+20020=84370元/年。变频与工频模式的能耗对比如图2所示。
图2能耗对比图
收稿日期：2013-09-08
参考文献
[1]秦曾煌.电工学[M].北京：高等教育出版社，1998：94-198
[2]丑幸荣.固态继电器及其应用[J].电工技术，1999，（3）：11-13
