空气压缩机组是很多企业的必备设备。根据现场用气状况，需要控制空气压缩机的开、停（如定期检修、故障紧急停止等），通过变频器控制压缩速度以适应随即变化的用风情况达到节电目的。所有这些要求顺序操作相应开关、阀门和控制变频器来完成。运行中，要求经常检测机组状况，在温度、压力、电机额定电流等超过允许值时应紧急停车。压力过大要求变频器降低电机转速，必要时停止部分空压机。所有这些采用人力监视的缺陷是：24小时监视人员容易疲劳，很不安全，且浪费人力资源。因此采用工控机自动智能监测解决方案正在得到广泛应用。

不仅能够节约大量的运行费用，降低生产成本，同时还可以降低空压机运行时产生的噪音，减少设备维护费用。

节能改造应用优化分析

1、保持储气罐出口压力稳定，压力波动范围不能超过±0、2bar。

2、系统应具有变频和工频两套控制回路。

3、根据空压机的工控要求，系统应保障电动机具有恒转矩运行特性。

4、为了防止非正弦波干扰空压机控制器，变频器输出端应有抑制电磁干扰的有效措施。

5、在用电气量小的情况下，变频器处在低频运行时，保障电机绕组温度和电机的噪音不超过允许的范围。

6、考虑到系统以后扩展问题，变频器满足将来工控扩展的要求。

7、在该变频器上端加装输入电抗器，有效的抑制了变频器对电网的干扰。

改造后的优点

1

节能变频器控制压缩机与传统控制的压缩机比较，能源节约是有实际意义的。根据空气量需求来供给的压缩机工控是经济的运行状况。节省电费约20%以上，约半年即可回收投入的资金。

2

运行成本降低。传统压缩机的运行成本由三项组成：初始采购成本、维护成本和能源成本。其中能源成本大约占压缩机运行成本的77%。通过能源成本降低44、3%，再加上变频起动后对设备的冲击减少，维护和维修量也跟随降低，所以运行成本将大大降低。

3

提高压力控制精度，变频控制系统具有精确的压力控制能力，使压缩机的空气压力输出与用户空气系统所需的气量相匹配。变频控制压缩机的输出气量随着电机转速的改变而改变。由于变频控制电机速度的精度提高，所以它可以使管网的系统压力变化保持在±0、2bar范围内，有效地提高了工况的质量。

4

延长压缩机的使用寿命。变频器从0Hz起动压缩机，它的起动加速时间可以调整，从而减少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。

5

降低了空压机的噪音。根据压缩机的工况要求，变频调速改造后，电机运转速度明显减慢，因此有效地降了空压机运行时的噪音。现场测定表明，噪音与原系统比较下降约3至7分贝。

6

此外，变频控制能够减少机组起动时电流波动，这一波动电流会影响电网和其它设备的用电，变频器能够有效的将起动电流的峰值减少到低程度。

一拖五实例

某矿区有三台V-6/7电动固定水冷式空气压缩机组，要求是远程操作自动启停，参数异常自动停车，变频节能运行。由于矿区电压不稳，特别是空压机的开停对电网的干扰很大，振动强、灰尘多、环境恶劣，需要24小时不间断工作，为确保系统的安全稳定，本系统控制核心采用集控，具体情况如下：

需要检测的点

1

电量信号检测装置：检测主电机电流1点，及总电源的3相电压共3点。

2

压力信号检测装置：检测1级缸、2级缸及储风缸压力3点。

3

温度信号检测装置：检测1级缸排气温度、2级缸进气温度、2级缸排气温度、油温、曲轴轴承温度2点、电机轴承温度2点以及冷却水出口温度共9点。

共计

（1+3+9）X3+3=42点

系统框图

原系统存在的问题

1

原有空压机为五台，在生产任务多的情况下，开一组空压机不能满足使用要求，要开启第三台空压机，但是在第三台空压机开启的情况下，气压又比较富裕，只能将富裕的气压排放掉，造成能源的大大浪费。而且原有空压机为分立单台机器，开停和排放气操作都要有人工操作，一方面不方便，造成人力资源负担，另一方面，由于人工切换操作极易造成气压不稳定，影响使用和造成产品质量不稳定等现象。

2

空压机工频起动时的冲击大，电机轴承的磨损大，所以设备维护量大。虽然使用了降压启动，但起动时的电流仍然很大，会影响电网的稳定及其它用电设备的运行安全，而且大多数是连续运行，由于一般空气压缩机的拖动电机本身不能调速，因此就不能直接使用压力或流量的变动来实现降速调节输出功率的匹配，电机不允许频繁启动，导致在用气量少的时候电机仍然要空载运行，电能浪费巨大。空压机在经常卸载和加载时会导致整个气网压力经常变化，不能保持恒定的工作压力。空压机的有些调节方式（如调节阀门或调节卸载等方式）即使在需要流量较小的情况下，由于电机转速不变，电机功率下降幅度比较小。

改造方案设计目标

1

变频驱动电机运行状态下保持储气罐出口压力稳定，压力波动范围不超过±0.02Mpa

2

系统应具有变频和工频两套控制回路，确保变频出现异常跳脱保护时，不影响生产

3

控制系统应能够压力状况自动切换空压机的工变频运行状态和增减空压机的运转台数

4

在用电气量小的情况下，变频器处在低频运行时，应保障电机绕组温度和电机的噪音不超过允许的范围。

改造的注意事项

1

空压机是大转动惯量负载，这种启动特点就很容易引起集成控制方式的变频器在启动时出现跳过流保护的情况，需要选用具有高启动转矩的变频器，保证即能实现恒压供气连续性，又保证设备可靠稳定的运行。

2

空压机不允许长时间在低频下运行，当空压机的转速过低，一方面将使空压机的工作稳定性变差，另一方面也使缸体的润滑变差，会加快磨损。

3

为了有效滤除变频器输出电流中的高次谐波分量，减小因高次谐波引起的电磁干扰，建议选用输出交流电抗器，还可以减小电机运行噪音和温升，提高电动机的稳定性。

变频调速改造方案

根据贵公司目前使用情况，目前共有五台75KW空压机，型号相同。本方案选用一台变频器轮换去驱动五台空压机，这样在自动控制系统运行时，实现整个空压站的恒压自动控制，该系统可以根据储气罐压力的变化，自动调节空压机的转速和空压机的运转台数，自动控制系统可以实现五台空压机互为热备轮流使用。

自动控制系统以输出压力作为控制对象，采用标准功能矢量变频器和远传压力变送器SP，组成闭环恒压控制系统，所需压力值可由压力设置调整控制器直接操作,现场压力由变送器来检测,反馈到压力设置调整控制器，压力设置调整控制器通过PID进行比较计算，从而调节变频器的输出频率，并由控制器自动控制系统来控制空压机的工变频切换和运转台数，达到空压机恒压供气的要求。

改造后的益处

1

节约能源

变频器控制压缩机与传统控制的压缩机比较，能源节约是有实际意义的，根据空气量需求来供给的压缩机工况是经济的运行状态。

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2

运行成本降低

传统压缩机的运行成本由三项组成：初始采购成本、维护成本和能源成本。其中能源成本和维护成本大约占压缩机运行成本的主要部分。通过能源成本降低，再加上变频起动后对设备的冲击减少，维护和维修量也跟随降低，所以运行成本将大大降低。

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3

提高压力控制精度

变频控制系统具有精确的压力控制能力，使压缩机的空气压力输出与用户空气系统所需的气量相匹配。变频控制压缩机的输出气量随着电机转速的改变而改变。由于变频控制电机速度的精度提高，所以它可以使管网的系统压力变化保持在稳定的变化范围，有效地提高了工况的质量。

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4

延长压缩机的使用寿命

变频控制系统具有精确的压力控制能力，使压缩机的空气压力输出与用户空气系统所需的气量相匹配。变频控制压缩机的输出气量随着电机转速的改变而改变。由于变频控制电机速度的精度提高，所以它可以使管网的系统压力变化保持在稳定的变化范围，有效地提高了工况的质量。

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5

降低了空压机的噪音

根据压缩机的工况要求，变频调速改造后，电机运转速度明显减慢，因此有效地降低了空压机运行时的噪音，保障了现场管理人员健康。