变频器在空压机节能改造方案

一、空压机的分类
1、按结构型式分有回转式、活塞式、膜片式。其中，活塞式和回转式中的螺杆式为多见。国内活塞式占了产量的75%，而国外螺杆式则占90%以上，这二种空压机各有其优缺点。螺杆压缩机由于转子型线复杂，制造成本较高，但体积小、重量轻，零件小是其优点。相同排气量的情况下，螺杆式压缩机要比活塞式价格高，其维修必须要专门的知识和经验。一般来讲，由于活塞式压缩机为往复式机器，都有一定的震动。
2、根据原动机的不同分类：有电动机驱动方式，柴油机驱动方式。大型电动式配有配电柜，柴油驱动式由电瓶起动，两种压缩机均有直联、皮带传动。
3、按润滑方式分：无油式和有油润滑式。
4、按地基基础分：固定式、有基础式、无基础式、移动式。

二、空压机工作原理简述
1、螺杆式空压机工作原理
      螺杆式空压机属容积式压缩机，是通过工作容积的逐渐减少来达到气体压缩的目的。螺杆式空气压缩机的工作容积是由一对相互平行放置且相互啮合的转子的齿槽与包容这一对转子的机壳所组成。在机器运转时二转子的齿互相插入对方齿槽，且随着转子的旋转插入对方齿槽的齿向排气端移动，使被对方齿所封闭的容积逐步缩小，压力逐渐提高，直至达到所要求的压力时，此齿槽方与排气口相通，实现了排气。一个齿槽被与之相啮合的对方齿插入后，形成了二个被齿隔开的空间，靠近吸气端的齿槽为吸气容积，与排气端相近的为压缩气体的容积。随着压缩机的运转，插入齿槽的对方转子的齿向排气端移动，使吸气容积不断扩大，压缩气体的容积不断缩小，从而实现了在每个齿槽的吸气压缩过程，当压缩气体在齿槽中气体压力达到所要求的排气压力时，这齿槽正好与排气孔口相通，开始了排气过程。被对方转子的齿将齿槽分成的吸气容积和压缩容积的变化是周而复始的，就这样使压缩机能连续的吸气、压缩和排气。
2、活塞式空压机工作原理
      活塞式空压机是由电动机带动皮带轮通过联轴器直接驱动曲轴，带动连杆与活塞杆，使活塞在压缩机气缸内作往复运动，完成吸入、压缩、排出等过程,将无压或低压气体升压，并输出到储压罐内。其中，活塞组件，活塞与汽缸内壁及汽缸盖构成容积可变的工作腔，在曲柄连杆带动下，在汽缸内作往复运动以实现汽缸内气体的压缩。

三、空压机系统控制
      空压机主电机运行方式为星三角降压起动后全压运行，供气系统具体工作流程为：当按下启动按钮，控制系统接通启动器线圈并打开断油阀，空压机在卸载模式下启动，这时进气阀处于关闭位置，而放气阀打开以排放油气分离器内的压力。等降压n秒（由时间继电器控制）后空压机开始加载运行，系统压力开始上升。如果系统压力上升到压力开关上限值，即起跳压力，控制器使进气阀关闭，油气分离器放气，压缩机空载运行，直到系统压力降到压力开关下限值后，即回跳压力下，控制器使进气阀打开，油气分离器放气阀关闭，压缩机打开，油气分离器放气阀关闭，压缩机满载运行。

四、原系统工况存在的问题
      由于空压机不能排除在满负荷状态下长时间运行的可能性，所以只能按最大需要来决定电动机的容量，设计余量一般偏大。工频起动设备时的冲击大，电机轴承的磨损大，所以设备维护量大。虽然都是降压启动，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。经常卸载和加载导致整个气网压力经常变化，不能保持恒定的工作压力延长压缩机的使用寿命。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。
总结为如下：
  1、主电机虽然星-角减压起动，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。
　　2、主电机工频运行，属非经济运行，电能浪费严重。
　　3、主电机工频运行致使搅拌机运行时噪音很大。
　　4、主电机工频起动设备的冲击大，电机轴承的磨损大，所以设备维护工作繁琐。

五、变频改造方案设计
<一>根据以上特点，我公司采用以下系统方案：

变频器的主要特点有：
1．空间电压矢量控制技术。
2. 转矩自动提升功能，低频大转矩输出。
3. 载波频率可调，静音运行。
4. 控制方式多样化，通用性强，多段速和程序运行功能。
5. 内置刹车单元，快速停车。
6. 内置PID调节功能，闭环控制简单。
7. 内置RS-485接口，可计算机联网控制，也可以与DCS组成闭环控制系统。
8. 具有时间累计功能，可以显示单次通电运行时间，累计运行时间。
9. 32位电机控制专用微处理器，频率解析度高达0.01HZ。
10.内置部件大部分采用进口品牌元件。
      由变频器，压力变送器、电机、螺旋转子组成压力闭环控制系统自动调节电机转速，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比较运算，实时控制变频器的输出步，从而调节电机转速，使储气罐内空气压力稳定在设定压力上。
<二>、空压机变频改造可以达到以下要求
a、电机变频运行状态保持储气罐出口压力稳定，压力波动范围不超过0.02Mpa
b、一台变频器能控制两台空压机组，可用转换开关切换。
C、节约能源，降低运行成本降低
d、压力可以无级设定，随时可调，提高压力控制精度
e、电机实现软启动，压缩机的使用寿命及检修周期都将得到大大延长
f、降低空压机的噪音

六、系统改造后的性能：
      （1）采用变频器控制，在满足使用要求的前提下达到了最大限度的节能。
　　（2）由于降速运行和软启运，减少了振动、噪音和磨损，延长了设备维修周期和使用寿命，提高了设备的MTBF（平均故障维修时间）值，并减少了对电网冲击，提高了系统的可靠性。
　　（3）系统具有各种保护措施，使系统的运转率和安全可靠性大大提高。
　　（4）变频调速闭环控制系统与工频控制系统互为互锁，不影响原系统的运行，且在变频调速闭环控制系统检修维护或故障时，原工频控制系统照样可以正常运行。