螺桿式空壓機(jī)廣泛地用于工業(yè)生產(chǎn)中，在其控制中采用加卸載閥來(lái)控制空壓機(jī)的供氣。由于用氣設(shè)備的工作周期或是生產(chǎn)工藝的差別，使得用氣量發(fā)生波動(dòng)，有時(shí)會(huì)造成空壓機(jī)頻繁加載、卸載。空壓機(jī)卸載后電機(jī)仍然工頻運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅浪費(fèi)電能而且增加設(shè)備的機(jī)械磨損；空壓機(jī)加載過(guò)程是突然加載，也會(huì)對(duì)設(shè)備和電網(wǎng)造成較大的沖擊。因此對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行變頻改造具有改善電機(jī)的啟動(dòng)和運(yùn)行方式，減少設(shè)備的機(jī)械磨損，在一定范圍內(nèi)節(jié)約電能等效果。

1、空壓機(jī)系統(tǒng)節(jié)能分析：

在管道供氣系統(tǒng)中，最基本的控制對(duì)象是流量，供氣系統(tǒng)的基本任務(wù)就是要滿足用戶對(duì)流量的需求。目前，常見(jiàn)的氣體流量控制方式有加、卸載供氣控制方式和轉(zhuǎn)速控制方式兩種。

（1）  加、卸載供氣控制：

加、卸載供氣控制方式即為進(jìn)氣閥開(kāi)關(guān)控制方式，即壓力達(dá)到上限時(shí)關(guān)閥，壓縮機(jī)進(jìn)入輕載運(yùn)行；壓力抵達(dá)下限時(shí)開(kāi)閥，壓縮機(jī)進(jìn)入滿載運(yùn)行。由于空壓機(jī)不能排除在滿負(fù)荷狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的可能性，所以只能按最大需要來(lái)決定電動(dòng)機(jī)的容量，設(shè)計(jì)余量一般偏大。工頻起動(dòng)設(shè)備時(shí)的電流沖擊大，電機(jī)軸承的磨損大，所以設(shè)備維護(hù)量大。雖然都是降壓?jiǎn)?dòng)，但起動(dòng)時(shí)的電流仍然很大，會(huì)影響電網(wǎng)的穩(wěn)定及其它用電設(shè)備的運(yùn)行安全，而且大多數(shù)是連續(xù)運(yùn)行，由于一般空氣壓縮機(jī)的拖動(dòng)電機(jī)本身不能調(diào)速，因此就不能直接使用壓力或流量的變動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)降速調(diào)節(jié)輸出功率的匹配，電機(jī)不允許頻繁啟動(dòng)，導(dǎo)致在用氣量少的時(shí)候電機(jī)仍然要空載運(yùn)行，電能浪費(fèi)巨大。經(jīng)常卸載和加載導(dǎo)致整個(gè)氣網(wǎng)壓力經(jīng)常變化，不能保持恒定的工作壓力及延長(zhǎng)壓縮機(jī)的使用壽命。空壓機(jī)的有些調(diào)節(jié)方式（如調(diào)節(jié)閥門或調(diào)節(jié)卸載等方式），即使在需要流量較小的情況下，由于電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，電機(jī)功率下降幅度比較小。

（2）  轉(zhuǎn)速控制：

即通過(guò)改變空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)流量，而閥門的開(kāi)度保持不變（一般保持最大開(kāi)度）。當(dāng)空壓機(jī)轉(zhuǎn)速改變時(shí)，供氣系統(tǒng)的揚(yáng)程特性隨之改變，而管阻特性不變。在這種控制方式下，通過(guò)變頻調(diào)速技術(shù)改變空壓機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，空壓機(jī)的供氣流量可隨著用氣流量的改變而改變，達(dá)到真正的供需平衡，在節(jié)能的同時(shí)，也可使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到最佳工作效率。變頻器基于交一直一交電源變換原理，可根據(jù)控制對(duì)象的需要輸出頻率連續(xù)可調(diào)的交流電壓。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，因此，用變頻器輸出率可調(diào)的交流電壓作為空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)的電源電壓，可方便地改變空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速。

2、空壓機(jī)系統(tǒng)節(jié)能原理：

采用變頻器控制空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速以達(dá)到節(jié)能是一種較為科學(xué)的控制方法。根椐空壓機(jī)運(yùn)行特性知：

l  Q1/Q2=n1/n2

l  H1/H2=( n1/n2)²

l  P1/P2=(n1/n2)³

l  式中Q——空壓機(jī)供給管網(wǎng)風(fēng)量；

l  H——管網(wǎng)壓力；

l  P——電機(jī)消耗功率；

l  n ——空壓機(jī)轉(zhuǎn)速。

由上式可知，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速降到額定轉(zhuǎn)速的80％，則空壓機(jī)供給管網(wǎng)風(fēng)量降為80％，管網(wǎng)壓力降為（80％）²，電機(jī)消耗功率則降為（80％），即51.2％。去除電機(jī)機(jī)械損耗和電機(jī)銅、鐵損耗等影響，節(jié)能效率也接近40％，這就是調(diào)速節(jié)能的原理所在。

長(zhǎng)期實(shí)踐證明，在供氣系統(tǒng)中接入變頻節(jié)能系統(tǒng)，利用變頻技術(shù)改變空壓機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)管道中的流量，以取代閥門調(diào)節(jié)方式，能取得明顯的節(jié)能效果，一般節(jié)電率都在30％以上。另外，變頻器的軟啟動(dòng)功能及平滑調(diào)節(jié)的特點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的平穩(wěn)調(diào)節(jié)，同時(shí)減少啟動(dòng)沖擊并延長(zhǎng)機(jī)級(jí)及管級(jí)使用壽命。

3、變頻空壓機(jī)變注意事項(xiàng)及恒壓PID調(diào)節(jié)原理：

（1）空壓機(jī)變頻注意事項(xiàng)：

1）空壓機(jī)是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量負(fù)載，這種啟動(dòng)特點(diǎn)就很容易引起V/F控制方式的變頻器在啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)跳過(guò)流保護(hù)的情況，建議選用具有高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的無(wú)速度傳感器矢量變頻器，保證即能實(shí)現(xiàn)恒壓供氣連續(xù)性，又保證設(shè)備可靠穩(wěn)定的運(yùn)行；

2）空壓機(jī)不允許長(zhǎng)時(shí)間在低頻下運(yùn)行，當(dāng)空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速過(guò)低，一方面將使空壓機(jī)的工作穩(wěn)定性變差，另一方面也使螺桿機(jī)頭的潤(rùn)滑變差，會(huì)加快磨損。所以工作的下限頻率應(yīng)不低于20Hz；

3）為了有效濾除變頻器輸出電流中的高次諧波分量，減少因高次諧波引起的電磁干擾，建議選用輸出交流電抗器，還可以減小電機(jī)運(yùn)行噪音和溫升，提高電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定性。

（2）恒壓供氣節(jié)能原理：

如上所述，流量是供氣系統(tǒng)的基本控制對(duì)象，供氣流量需要隨時(shí)滿足用氣流量。在供氣系統(tǒng)中，儲(chǔ)氣管中的氣壓能夠充分反映供氣能力與用氣需求之間的關(guān)系：

若 供氣流量>用氣流量 → 儲(chǔ)氣管氣壓上升

若 供氣流量<用氣流量 → 儲(chǔ)氣管氣壓下降

若 供氣流量=用氣流量 → 儲(chǔ)氣管氣壓不變

所以，保持管道中的氣壓恒定，就可保證該處供氣能力恰好滿足用氣需求，這就是恒壓供氣系統(tǒng)所要達(dá)到的目的。變頻調(diào)速系統(tǒng)將管網(wǎng)壓力作為控制對(duì)象，裝在儲(chǔ)氣管出氣口的壓力變送器將儲(chǔ)氣罐的壓力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)送給控制器，與壓力給定值進(jìn)行比較，并根據(jù)差值的大小按既定的PID控制模式進(jìn)行運(yùn)算，產(chǎn)生控制信號(hào)去控制變頻器頻率指令，調(diào)整電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而使實(shí)際壓力始終維持在給定壓力。另外，采用該方案后，空氣壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)從靜止到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速可由變頻器實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，避免了啟動(dòng)時(shí)的大電流和啟動(dòng)給空氣壓縮機(jī)帶來(lái)的機(jī)械沖擊。整個(gè)控制過(guò)程如下：

用氣需求↑——管路氣壓↓——壓力設(shè)定值與反饋值的差值↑——PID輸出↑——變頻器輸出頻率↑——空壓機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速↑——供氣流量↑——管路氣壓趨于穩(wěn)定。

4、我公司變頻壓縮機(jī)的變頻器選用：

  7.5—110KW變頻壓縮機(jī)我公司首選ABB的ACS510-01系列變頻器，132—220KW變頻壓縮機(jī)我公司首選SanKen-SHF系列變頻器，250KW以上的變頻壓縮機(jī)的變頻器選型未定，上述變頻壓縮機(jī)的變頻器選型也可由用戶自行選定。