一、概述：

空氣壓縮機是一種利用電動機將氣體在壓縮腔內(nèi)進行壓縮并使壓縮的氣體具有一定壓力的設(shè)備，主要有吸氣、壓縮、作功輸送和排氣四個主要過程。已有幾百年的應用歷史，在機械結(jié)構(gòu)方面也經(jīng)過了100年的發(fā)展，原理是成熟的，但大容量的空壓機在工作過程的帶載啟動和泄載一直是一個難題。在結(jié)構(gòu)上分常見有活塞式、螺桿式、和離心式等。它的用途廣泛，可以用于冶金、機械制造、礦山、電力、紡織、石油化工等各個行業(yè)?？諌簷C占大型工業(yè)設(shè)備(風機、水泵、鍋爐、空壓機等)耗電量的15%。

二、工作原理：

常見大中型空壓機為螺桿式或活塞式壓縮機。工作時由一臺電動機帶動螺桿或活塞向氣罐充氣，當氣罐壓力升至設(shè)定的最高壓力時離合片動作，電機自動卸載，電機空轉(zhuǎn)，螺桿或活塞停止壓縮空氣。壓縮機的這種工作方式帶來了下列問題：

1 ）現(xiàn)用空壓機控制系統(tǒng)的缺陷

空壓機主電機運行方式為星型到三角降壓起動后再全壓運行. 加、卸載供氣控制方式為進氣閥開關(guān)控制方式，即壓力達到上限時關(guān)閥，壓縮機空載運行；壓力抵達下限時開閥，壓縮機加載運行。如果系統(tǒng)壓力上升到壓力上限值，控制器使進氣閥關(guān)閉，壓縮機空載運行，直到系統(tǒng)壓力降到壓力下限值后，控制器使進氣閥重新打開，排氣閥關(guān)閉，壓縮機打開，壓縮機滿載運行,不斷重復上述過程。空氣壓縮機的排氣量和壓力，在運轉(zhuǎn)中也不是不變的，常因工況變化導致用氣量變化，所以空氣壓縮機工作時總是在重復滿載－卸荷工作方式。滿載時的工作電流接近電動機的額定電流，卸荷時的空轉(zhuǎn)電流約為30-50％電動機額定電流，這部分電流不是做有用功，而是機械在額定轉(zhuǎn)速下的空轉(zhuǎn)損耗.

a  浪費大量的能源,導致生產(chǎn)成本的增加.

b  起動瞬間電流很大，對電網(wǎng)的穩(wěn)定及其它用電設(shè)備的產(chǎn)生巨大的沖擊,嚴重時甚至可能導致同一電網(wǎng)設(shè)備無法正常運行.

c  起動時對設(shè)備機械同樣存在巨大的沖擊，后續(xù)維護工作量大,維護成本高.制約生產(chǎn)效率.

d  經(jīng)常卸載和加載的方法來調(diào)節(jié).這樣使整個氣網(wǎng)壓力經(jīng)常變化,不能保持恒定的供氣壓力,另外也影響壓縮機的使用壽命。

f  由于氣壓無法恒定,波動范圍大,因此在一定程度上間接的影響了產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量.在某些對氣源氣壓要求苛刻的場合尤為明顯.

g  自動化程度低,系統(tǒng)穩(wěn)定性差,不利于維護, 需要專人操作停止或者啟動機組來調(diào)節(jié)需求氣量,但仍然無法有效的調(diào)節(jié)到合理范圍.由于沒有故障報警系統(tǒng),不能快速有效的找到故障源以及排除故障

三、系統(tǒng)配置：

本系統(tǒng)可選用ALPHA6100-3037G型變頻器，該型變頻器性能優(yōu)良，可靠性高，內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器，各項參數(shù)可靈活設(shè)置，能很好地滿足控制要求。（壓力傳感器可選用美國產(chǎn)MSP-300-016-B-S-W型，該型傳感器安裝簡便，線性好，信號變送精度高。）控制原理圖如下：

1, 系統(tǒng)功能描述

該系統(tǒng)以壓力為控制對象，壓力值由變頻器鍵盤電位器設(shè)定，可根據(jù)用氣設(shè)備的實際需要，在空壓機的最高允許工作壓力內(nèi)自由設(shè)定，調(diào)整便捷。壓力傳感器對供氣管網(wǎng)壓力實時檢測，并通過變送器轉(zhuǎn)換，輸出標準的4-20mA的信號，送至變頻器反饋，在變頻器內(nèi)進行PID閉環(huán)控制，根據(jù)系統(tǒng)用氣量的要求實時調(diào)整變頻器的輸出，從而實時調(diào)整壓縮機電機的轉(zhuǎn)速，保證管網(wǎng)壓力的恒定。

四、注意事項：

1, 各品牌的空壓機潤滑及冷卻方式的不盡相同，故空壓機工作的下限頻率應根據(jù)實際情況進行設(shè)定。

2, 由于空壓機連續(xù)工作時本身會散發(fā)大量的熱量，因此應注意變頻器箱體的溫度不要超限，確保變頻器工作場所的通風。

3, 當儲氣罐內(nèi)氣壓較高時，啟動變頻器時會引起堵轉(zhuǎn)過流，因此不要在儲氣罐內(nèi)壓力較高時啟動變頻器，應卸放儲氣罐內(nèi)的空氣后啟動。也可在空壓機出氣口加裝單向閥。

五、改造收益

采用該系統(tǒng)改造后，壓縮機組的供氣量與系統(tǒng)所需量動態(tài)匹配，壓縮機電機轉(zhuǎn)速會隨著系統(tǒng)用氣量的不同而進行調(diào)節(jié)，避免了電機空轉(zhuǎn)以及頻繁的加卸載所帶來的能量損耗，電機的輸入功率大大降低，節(jié)電效果顯著。對于對空氣機來說，供氣量Q與轉(zhuǎn)速N成正比，氣壓F與轉(zhuǎn)速N的二次方成正比，而軸功率與轉(zhuǎn)速N的三次方成正比，見下表：