目(mu)前(qian)我國(guo)是世界上(shang)最(zui)大(da)的(de)發展(zhan)中國(guo)家，自然資(zi)源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)依賴程度約(yue)占(zhan)60%以上(shang)，能源(yuan)(yuan)(yuan)問題(ti)是一個嚴峻的(de)挑戰，尤其(qi)是近幾(ji)年煤(mei)荒、電荒已(yi)(yi)嚴重制約(yue)著國(guo)民經(jing)濟的(de)發展(zhan)，用(yong)電高(gao)峰時期(qi)(qi)許多生產企業(ye)和部門不得不拉閘限電。從根本上(shang)解決能源(yuan)(yuan)(yuan)問題(ti)有(you)兩條途徑：一是開源(yuan)(yuan)(yuan)，二是節能。變頻節能技術(shu)就是針對工(gong)(gong)頻負載并非是所有(you)用(yong)電設備(bei)的(de)最(zui)佳工(gong)(gong)作頻率(lv)及負荷，因而導(dao)致許多設備(bei)長期(qi)(qi)處于低效率(lv)，應用(yong)面(mian)廣、見效快、投(tou)資(zi)回收期(qi)(qi)短的(de)高(gao)效節能新技術(shu)，目(mu)前(qian)在冶金、礦(kuang)山(shan)、石油、化工(gong)(gong)、醫藥(yao)、紡織、機械、電力、建材、造(zao)紙(zhi)、印刷、供水(shui)、空調等各行各業(ye)已(yi)(yi)得到廣泛的(de)應用(yong)。

　　說(shuo)到(dao)(dao)變頻(pin)器在(zai)空(kong)(kong)壓(ya)(ya)機上的(de)應用，我們就(jiu)不得(de)不先(xian)對空(kong)(kong)壓(ya)(ya)機工作原(yuan)(yuan)理(li)作一個了解。我們以單螺桿空(kong)(kong)壓(ya)(ya)機為例說(shuo)明空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)縮(suo)機工作原(yuan)(yuan)理(li)，如下圖0所示為單螺桿空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)縮(suo)機的(de)結構原(yuan)(yuan)理(li)圖。螺桿式空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)縮(suo)機的(de)工作過(guo)程(cheng)分為吸(xi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)、密(mi)(mi)封(feng)及輸送(song)、壓(ya)(ya)縮(suo)、排(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)四個過(guo)程(cheng)。當螺桿在(zai)殼(ke)體(ti)(ti)內轉動(dong)時，螺桿與殼(ke)體(ti)(ti)的(de)齒(chi)(chi)溝相互嚙(nie)合，空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)由進氣(qi)(qi)(qi)(qi)口吸(xi)入(ru)，同(tong)時也吸(xi)入(ru)機油(you)，由于齒(chi)(chi)溝嚙(nie)合面轉動(dong)將吸(xi)入(ru)的(de)油(you)氣(qi)(qi)(qi)(qi)密(mi)(mi)封(feng)并向(xiang)排(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)口輸送(song);在(zai)輸送(song)過(guo)程(cheng)中齒(chi)(chi)溝嚙(nie)合間隙(xi)逐漸變小，油(you)氣(qi)(qi)(qi)(qi)受(shou)到(dao)(dao)壓(ya)(ya)縮(suo);當齒(chi)(chi)溝嚙(nie)合面旋轉至殼(ke)體(ti)(ti)排(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)口時，較高(gao)壓(ya)(ya)力(li)的(de)油(you)氣(qi)(qi)(qi)(qi)混合氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)排(pai)出機體(ti)(ti)。

　　采用變(bian)(bian)頻(pin)(pin)器可通過改(gai)變(bian)(bian)螺桿轉子轉速(su)的(de)(de)方式來(lai)改(gai)變(bian)(bian)排(pai)氣(qi)量(liang)，當用氣(qi)量(liang)發生變(bian)(bian)化時，變(bian)(bian)頻(pin)(pin)器改(gai)變(bian)(bian)轉速(su)的(de)(de)方式調節空壓(ya)機的(de)(de)排(pai)氣(qi)量(liang)，達到排(pai)氣(qi)壓(ya)力恒定(ding)不變(bian)(bian)，并節約能源的(de)(de)目的(de)(de)。

　　原工頻系統工況存在的問題：

　　1、主(zhu)電(dian)機雖然星(xing)-角(jiao)減壓(ya)起動(dong)，但起動(dong)時的電(dian)流仍然很大，對電(dian)網沖(chong)擊比較大。

　　2、主電機(ji)時(shi)常空載運(yun)行，屬(shu)非經濟運(yun)行，電能浪費嚴重。

　　3、主電機工頻運行(xing)致(zhi)使空壓機運行(xing)時噪音很大。

　　4、主電機工頻起動設備的沖(chong)擊大，電機軸(zhou)承的磨損大。

　　節能(neng)原理及效(xiao)果：

　　我們(men)知道，用調整電機轉(zhuan)速的(de)方法(fa)同樣可以(yi)調整供氣量(liang)(liang)。由于空壓(ya)機基本上屬于恒轉(zhuan)矩負(fu)載，用變(bian)頻調速的(de)方法(fa)調整供氣量(liang)(liang)能(neng)使電機的(de)輸出(chu)功率基本與轉(zhuan)速(供氣量(liang)(liang))成正比關系，達(da)到很(hen)好的(de)節電效果。

　　我們采用具(ju)有(you)矢(shi)量(liang)控制功能的(de)(de)C500系列變(bian)頻(pin)器(qi)，可(ke)使電(dian)機在(zai)低(di)速時(shi)也能提供滿(man)足負(fu)載(zai)(zai)需要的(de)(de)轉矩。同時(shi)，新(xin)科瑞變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)(de)自動節能模式，可(ke)使電(dian)機在(zai)滿(man)足負(fu)載(zai)(zai)轉矩要求(qiu)下以(yi)最小(xiao)電(dian)流運行，達到更好的(de)(de)節電(dian)效果(guo)。

　　采用恒壓供氣變頻控制系統所帶來的效果如下：

　　1、出氣(qi)(qi)口釋(shi)放閥全部(bu)關閉，取(qu)消用出氣(qi)(qi)口釋(shi)放閥調(diao)節(jie)供氣(qi)(qi)量方式，以(yi)避免(mian)由此導致的電能(neng)浪費。代之以(yi)變頻(pin)器調(diao)整電機(ji)的轉速(su)來調(diao)整氣(qi)(qi)體流量，使電機(ji)輸出的功率(lv)與(yu)流量需求基本上(shang)成(cheng)正比關系(如圖1所示)，始終使電機(ji)高效(xiao)(xiao)率(lv)工(gong)作(zuo)，以(yi)達到明顯的節(jie)電效(xiao)(xiao)果(guo)。例(li)如當用氣(qi)(qi)量是(shi)額定供氣(qi)(qi)量的50%時，節(jie)電率(lv)可達40%以(yi)上(shang);

　　2、利用變(bian)頻器的(de)節(jie)能(neng)模式(shi)，可使電機(ji)在輕載時以最高效(xiao)率運行，減(jian)少(shao)不必(bi)要的(de)電能(neng)損耗;

　　3、根據(ju)嚴格的EMS標準，高(gao)效的PWM變頻器使用高(gao)速低耗(hao)的IGBT，降低諧波失(shi)真和電機的電能損失(shi)。

　　4、可使電機起動、加(jia)載時的電流(liu)(liu)平緩上升(sheng)，沒有任何沖擊;可使電機實現軟(ruan)停(ting)，避免(mian)反生電流(liu)(liu)造成(cheng)的危(wei)害，有利于延長設備(bei)的使用壽命;避免(mian)因電流(liu)(liu)峰值(zhi)帶來(lai)的電力(li)公司的罰款;

　　5、采用變頻控制系統后(hou)，可以實時監測(ce)供(gong)氣管路(lu)中氣體的壓(ya)(ya)力(li)，使供(gong)氣管路(lu)中的氣體的壓(ya)(ya)力(li)保持恒定，提高生產效率(lv)和產品(pin)質量;

　　6、由于電機在高(gao)效(xiao)率狀態下運行，功(gong)率因數較高(gao)，降(jiang)低了無功(gong)損耗(hao)，節約了大量電能(如圖2所示(shi))。

　　7、保存(cun)原釋放閥系(xi)統，在必要時可參(can)加調節(jie)，增強系(xi)統的可靠性。

　　總之，采用(yong)(yong)恒壓供氣(qi)智能控制(zhi)系統(tong)后，不(bu)但(dan)可節約(yue)30～40%的(de)電力費(fei)用(yong)(yong)，延長壓縮(suo)機(ji)的(de)使用(yong)(yong)壽(shou)命，并可實現(xian)"恒壓供氣(qi)"的(de)目的(de)，提高(gao)生產效率(lv)和(he)產品質量。

　　變頻改造方案設計原理，如圖3：

　　由變頻器(qi)，壓(ya)(ya)力變送器(qi)、電(dian)機、螺(luo)旋轉子(zi)組(zu)成壓(ya)(ya)力閉環(huan)控(kong)制(zhi)系統自動調節電(dian)機轉速，使儲氣罐內(nei)(nei)空氣壓(ya)(ya)力穩(wen)定(ding)在設定(ding)范圍內(nei)(nei)，進(jin)行(xing)恒(heng)壓(ya)(ya)控(kong)制(zhi)。

　　反饋壓力與設定壓力進行比較運(yun)算，實時控制變(bian)頻器(qi)的輸出步，從而調節電(dian)機轉(zhuan)速，使(shi)儲氣罐內空(kong)氣壓力穩定在設定壓力上(shang)。

　　根(gen)據原工況存在的(de)問題并結合(he)生產工藝要(yao)求(qiu)，空(kong)壓機(ji)變頻改造后(hou)系統應滿足以下要(yao)求(qiu)：

　　1、電機(ji)變頻運行(xing)狀態(tai)保持儲氣罐出口壓力穩定，壓力波動范圍不能超過±0.02Mpa。

　　2、根據空(kong)壓機(ji)的工況要求，系統應保障電動機(ji)具有(you)恒轉矩運行特性(xing)一(yi)。

　　3、為了防止非正弦(xian)波干擾空壓機系統(tong)其它設備的(de)正常工作(zuo)，變頻器輸入(ru)端應有抑制電磁干擾的(de)有效措施。

　　4、在用電氣量(liang)小的情況下，變頻器處在低頻運行時，應保(bao)障電機繞組溫度和電機的噪音不超過允許的范(fan)圍。

　　5、考(kao)慮(lv)到系統以后擴(kuo)展問(wen)題(ti)，變頻器應滿足將來(lai)工(gong)況擴(kuo)展的(de)要(yao)求(qiu)。

　　變頻器的選型：

　　根(gen)據上述(shu)原則(ze)，我(wo)們(men)新科(ke)瑞公(gong)司生產的(de)C500系列(lie)通用型變頻器能夠滿足上述(shu)工況(kuang)要求(qiu)。

　　1、C500變(bian)頻(pin)器的頻(pin)率(lv)精度：數字設(she)定(ding)為±0.01%;模擬設(she)定(ding)為±0.2%。可(ke)使壓力波動范圍滿(man)足設(she)計要求(qiu)。

　　2、系統設計了(le)閉環與開(kai)環兩套控(kong)制回路。

　　3、C500型變頻器(qi)適用恒轉(zhuan)矩(ju)特性負(fu)載，該變頻器(qi)還具有轉(zhuan)矩(ju)補償和(he)提升的功能。

　　4、在該(gai)變(bian)頻器上端加裝輸入電抗(kang)器，有效的抑制了變(bian)頻器對電網(wang)的干擾。

　　5、在(zai)該(gai)變頻器(qi)下端加(jia)裝輸(shu)出電抗器(qi)，保障了低(di)頻運行時電機溫度噪音不超過(guo)允(yun)許范圍。

　　新(xin)科瑞(rui)C500系列變頻器應用(yong)于空壓機(ji)的(de)參數設定：

　　代碼參(can)數名稱(cheng)參(can)數設置說明

　　F0.00控制(zhi)方式(shi)0無速度傳感器矢量控制(zhi)

　　F0.01運(yun)行命令通道(dao)選擇1端子(zi)控制

　　F0.02頻率(lv)源A選擇(ze)6PID控制

　　F0.09運行頻率下限25

　　F0.11加速時間(jian)30　根據現(xian)場調整(zheng)

　　F0.12減速時間(jian)50　根據現(xian)場調(diao)整

　　F2.01電機(ji)額定功率根據現場(chang)電機(ji)名牌設置

　　F2.02電機額定(ding)頻率

　　F2.03電機額定轉速

　　F2.04電機額定電壓

　　F2.05電機額定(ding)電流

　　F4.12振(zhen)蕩抑制增益

　　F5.11AI1下限2電流4-20mA對(dui)應(ying)(ying)電壓，4mA對(dui)應(ying)(ying)2V，20mA對(dui)應(ying)(ying)10V

　　F9.01鍵盤設定壓力　根據現場(chang)需求(qiu)設定

　　F9.05積(ji)分時間　2根據(ju)現(xian)場(chang)壓力環(huan)境進(jin)行微調(diao)

　　使用電(dian)流傳感器：

　　1. 需要調整控(kong)制(zhi)板(ban)J4端(duan)子跳線跳I腳(jiao)上，I電(dian)流標示(shi)。

　　2. 需(xu)要調整F5.11設定最小值為2.

　　3. 需要注意壓力傳感(gan)器信號(hao)接法(如圖3)

　　變頻(pin)改(gai)造后的(de)現(xian)場圖(tu)片：

　　空壓機變頻改造后的(de)效益(yi)：

　　1、節約能源

　　變頻器控制壓縮機(ji)與傳統控制的(de)壓縮機(ji)比較，能(neng)源節約是最有實際意義的(de)，根(gen)據空氣量需(xu)求來(lai)供給的(de)壓縮機(ji)工況是經濟的(de)運行狀。

　　2、運行成(cheng)本降低

　　傳統壓(ya)縮機的(de)運(yun)行成(cheng)本(ben)(ben)由三(san)組成(cheng)：初始采購成(cheng)本(ben)(ben)、維護成(cheng)本(ben)(ben)和能源成(cheng)本(ben)(ben)。其(qi)中能源成(cheng)本(ben)(ben)大約占壓(ya)縮機運(yun)行成(cheng)本(ben)(ben)的(de)77%。通過能源成(cheng)本(ben)(ben)降低44.3%，再加上變頻起動后對設備的(de)沖擊減少，維護和維修(xiu)量也跟隨降低，所以運(yun)行成(cheng)本(ben)(ben)將大大降低。

　　3、提高壓力(li)控制(zhi)精(jing)度

　　變(bian)頻(pin)控(kong)制系(xi)統具有(you)精確的(de)壓(ya)力控(kong)制能力。使壓(ya)縮(suo)機(ji)(ji)的(de)空氣壓(ya)力輸出(chu)與用戶空氣系(xi)統所需的(de)氣量相匹配。變(bian)頻(pin)控(kong)制壓(ya)縮(suo)機(ji)(ji)的(de)輸出(chu)氣量隨著電機(ji)(ji)轉速(su)的(de)改變(bian)而改變(bian)。由于(yu)變(bian)頻(pin)控(kong)制電機(ji)(ji)速(su)度的(de)精度提高，所以它(ta)可(ke)以使管網(wang)的(de)系(xi)統壓(ya)力變(bian)化保持在3pisg變(bian)化范圍，也就是0.2bar范圍內，有(you)效地(di)提高了工況(kuang)的(de)質量。

　　4、延(yan)長壓縮機(ji)的使(shi)用壽(shou)命

　　變頻(pin)器從0HZ起(qi)(qi)動(dong)壓(ya)縮(suo)機(ji)，它的(de)(de)(de)起(qi)(qi)動(dong)加速時間可以(yi)調整，從而減少(shao)起(qi)(qi)動(dong)時對(dui)壓(ya)縮(suo)機(ji)的(de)(de)(de)電氣部件和機(ji)械部件所(suo)造(zao)成的(de)(de)(de)沖擊(ji)，增(zeng)強系統的(de)(de)(de)可靠性，使壓(ya)縮(suo)機(ji)的(de)(de)(de)使用壽命延長。此外，變頻(pin)控(kong)制能(neng)夠(gou)減少(shao)機(ji)組起(qi)(qi)動(dong)時電流(liu)波(bo)動(dong)，這一波(bo)動(dong)電流(liu)會影響電網和其(qi)它設(she)備的(de)(de)(de)用電，變頻(pin)器能(neng)夠(gou)有效的(de)(de)(de)將起(qi)(qi)動(dong)電流(liu)的(de)(de)(de)峰(feng)值減少(shao)到最低程度。

　　5、降低(di)了(le)空壓機的噪音

　　根據(ju)壓縮機(ji)的(de)工況要求，變(bian)頻調(diao)速改造(zao)后，電(dian)機(ji)運(yun)轉速度明顯(xian)減(jian)慢，因(yin)此有效地降了(le)空(kong)壓機(ji)運(yun)行時的(de)噪(zao)(zao)音。現場測定表明，噪(zao)(zao)音與原(yuan)系統比較(jiao)下(xia)降約(yue)3至7分(fen)貝。