摘要：随着社会的不断进步和科技的发展，高效率、低能耗的技术越来越受到从政府机关到企业的重视，空压机的变频改造技术在企业中也已经渐渐普及。通过利用变频改造技术，为空压机构建一个平稳的空压机供气系统，降低其无效损耗，使得空压机既能改善性能表现、又能提高供气效率的，最终实现节约能耗。
关键词：空压机；变频改造；应用；探究
1、空压机变频改造技术使用背景及原理简介
空压机的供气系统受各用气单元用气量的影响较大，车间及用户的用气情况和用气时间的不同会造成空压机的频繁加载和卸载，由此会产生不同程度的浪费现象：首先，空压机处于卸载状态的时侯，其电机仍然处于工频状态下运转，随时待命，这不仅会造成电能浪费，也增加了设备的机械磨损；其次，空压机加载时是即时加载，突然动作会造成电网产生较大的冲击波，对其他设备安全用电造成极大的隐患；最后，空压机的频繁启停也会导致整个供气系统压力的波动，给用气单位的设备造成冲击，影响设备的使用寿命。随着科技的进步，变频器设备的也越来越广泛应用在电气系统中，它具有操作便利、性能稳定、节能明显等优点，愈来愈受到各企业的使用。空压机的变频改造，是通过对空压机负载进行信号采集、实时监控，从而控制前端输入的频率，使其能保持稳定的转速、排气压力、出口流量等指标，极大地提高空气压缩机的工作效率，降低总能耗。
某公司空压站共十台空压机分别由T11、T11-1两台变压器供电，为了保障整个供气系统的稳定，从每台变压器供电网下各选取一台40立方米空压机（主电机250KW）——两台寿力空压机（LS25S-350H WC SULL）进行变频改造，改造后一台空压机变频运行，另一台工频运行，且在停机状态下可实现安全自由切换。变频器的调速机构，始终以空压机的输出压力作为监控对象，由变频器、压力传感器、电动机组成闭环恒压控制系统，通过空压机的操作面板直接设置输出压力值，由传感器来检测实际的压缩空气压力，将输入信号转换成控制信号后反馈到变频器，变频器通过内置 PID 进行比较计算，从而调节其输出频率，达到调节电动机转速和输出功率的目的，使空压机的最终制风量与用户用风量相匹配，达到恒压供风和节能的效果。
2、空压机变频改造技术在企业中的应用与探究
2.1变频器选择：选用ACS580-04 系列变频器。硬件方面：该变频器的控制模块在各个行业中可应用的范围很广泛，因其传动单元的辅助控制模块具有直观、清晰的用户界面及多种辅助功能，其设置和使用简单易操作，大大减少了调试和学习的时间，ACS580内置的PID功能和PID独立过程控制亦使其成为一个自动调节单元，控制室内不需要外部逻辑输入，只需要一个外部过程测量值即可完成相应的调节功能，使得整个过程更加简单准确，亦减少了人为误差。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而且ACS580传动单元具有管理和节约能源的功能，此功能在标量控制模式和矢量控制模式下均可使用，为现场提供了先进的过程控制方式，确保每安培电机处于最大转矩状态，降低了能源消耗，此传动单元可与多种电机（包括感应电机和永磁电机）相匹配，还提供了许多嵌入式保护等功能，提高了电机和过程控制的性能。软件方面：ACS580的负载曲线功能能实时采集传动的信号，并将采集到的信号的大小（例如电流大小）记录到日志中来显示传动的工作过程，这可用于变频改造效果分析及应用的改进，与此同时ACS580具有基于热测量使实际使用的开关频率最大化的功能，通过扩展开关频率的限定范围，为其定义一个允许的范围来减小低负载时电机噪音。实际改造时，通过增加变频器驱动柜，来显示实时电压、电流以及运行状态等信息，运用操作转换开关进行1#或2#空压机模式的选择。
2.2电气设计
本次变频改造采用电源切换方式以防止工频回路和变频回路同时通电，并且采用控制电源单独供电的方式，将控制器与电机驱动回路隔离开来，同时通过检测两个回路的电源情况进行安全的控制并互锁。变频器驱动柜部分采用两种控制模式，PID过程控制模式和定速控制模式：PID过程控制模式可以通过控制器给定的压力值和实时反馈的压力值进行比较计算，控制电机的转速，从而达到理想的气压输出效果；定速控制模式是通过一个恒定的速度进行控制电机恒速运转，达到一定的控制要求。限定最低转速，因为现有的两台压缩机的驱动电机都是普通电机而非变频电机，所以在调试时需要限制电机的最低转速，来保证电机的冷却风扇能起到冷却电机发热造成的温升，同时也能保证更快得响应气压突然降低而引起的压力调整。
2.3操作说明
2.3.1 在1#和2#空压机同时停止的情况下，在变频器驱动柜上进行模式选择：选择1#空压机变频，则2#空压机工频运行；选择2#空压机变频，则1#空压机工频运行。被选为变频模式的空压机电机，固定为三角形接法，等待启动运行信号，工频运行的空压机与以往一样，采用星三角转换降压启动。
2.3.2 频率设定与反馈，被选为变频运行的空压机，通过控制部分，给到变频器的运行频率和反馈值，从而控制变频器的运行速度。工频运行的空压机发出的运行频率和反馈值不被变频器所接受；启停控制，根据以往的启停操作方式来执行本操作。被选为变频模式的空压机，电机通过变频器连接运行。工频运行的空压机仍采用星三角降压启动方式运行。
通过加装变频驱动柜的方式，将现有的两台工频压缩机改造成变频压缩机，从而实现资源的充分利用和气源的稳定输出。并且在设备投运后，确保改造后的变频装置对电网谐波无影响，未降低原电网的功率因数。
3、空压机变频改造技术应用后产生的效果
3.1投资估算：变频器采用国内或国际品牌，敷设电缆、线槽、配电柜、施工等费用，改造两台合计32万元。
3.2经济效益（效果）分析：螺杆式空压机的空载率一般为15%，空载时的功率为额定功率的30%，变频改造后空载率几乎为0，两台40立方米的空压机改造后节约电能W=2*250*30%*（365*24*15%）=197100 KW·h。大工业用电每度电按0.8元计算，年可节约电费15.8万元，两年可基本收回成本。
4、结论
经过实际使用，对空压机进行变频改造是可以改善电机的启动和运行方式、减少传动机构的机械磨损、达到对空压机无极调速、并节约能耗等效果。并且减少空压机运行与维修人员不断调整、启停空压机的频率，提高供气管网压力控制精度，减小工人劳动强度。因此，该方案的经济与社会效益是显而易见的。
参考文献
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论文作者:陈娜,李青
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/20
标签：空压机论文; 变频器论文; 电机论文; 模式论文; 压力论文; 频率论文; 两台论文; 《建筑学研究前沿》2018年第29期论文;