变频器在空压机负载上的应用方案
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变频器在空压机负载上的应用方案
引言：目前我国是世界上最大的发展中国家，自然资源的依赖程度约占60%以上，能源问题是一个严峻的挑战，尤其是近几年煤荒、电荒已严重制约着国民经济的发展，用电高峰时期许多生产企业和部门不得不拉闸限电。从根本上解决能源问题有两条途径：一是开源，二是节能。变频节能技术就是针对工频负载并非是所有用电设备的最佳工作频率及负荷，因而导致许多设备长期处于低效率，应用面广、见效快、投资回收期短的高效节能新技术，目前在冶金、矿山、石油、化工、医药、纺织、机械、电力、建材、造纸、印刷、供水、空调等各行各业已得到广泛的应用。空压机工作原理简述：　　以单螺杆空压机为例说明空气压缩机工作原理，如下图所示为单螺杆空气压缩机的结构原理图。螺杆式空气压缩机的工作过程分为吸气、密封及输送、压缩、排气四个过程。当螺杆在壳体内转动时，螺杆与壳体的齿沟相互啮合，空气由进气口吸入，同时也吸入机油，由于齿沟啮合面转动将吸入的油气密封并向排气口输送；在输送过程中齿沟啮合间隙逐渐变小，油气受到压缩；当齿沟啮合面旋转至壳体排气口时，较高压力的油气混合气体排出机体。采用变频器可通过改变螺杆转子转速的方式来改变排气量，当用气量发生变化时，变频器改变转速的方式调节空压机的排气量，达到排气压力恒定不变，并节约能源的目的。原系统工况存在的问题：1、主电机虽然星-角减压起动，但起动时的电流仍然很大。2、主电机时常空载运行，属非经济运行，电能浪费严重。3、主电机工频运行致使空压机运行时噪音很大。4、主电机工频起动设备的冲击大，电机轴承的磨损大。节能原理及效果：我们知道，用调整电机转速的方法同样可以调整供气量。由于空压机基本上属于恒转矩负载，用变频调速的方法调整供气量能使电机的输出功率基本与转速（供气量）成正比关系，达到很好的节电效果。两种调节方法用电情况如下图所示。我们采用具有矢量控制功能的AM300系列变频器，可使电机在低速时也能提供满足负载需要的转矩。同时，AMB变频器的自动节能模式，可使电机在满足负载转矩要求下以最小电流运行，达到更好的节电效果。采用恒压供气变频控制系统所带来的效果如下：（1）、出气口释放阀全部关闭，取消用出气口释放阀调节供气量方式，以避免由此导致的电能浪费。代之以变频器调整电机的转速来调整气体流量，使电机输出的功率与流量需求基本上成正比关系（如图1所示），始终使电机高效率工作，以达到明显的节电效果。例如当用气量是额定供气量的50%时，节电率可达40%以上；（2）、利用变频器的节能模式，可使电机在轻载时以最高效率运行，减少不必要的电能损耗；（3）、根据严格的EMS标准，高效的PWM变频器使用高速低耗的IGBT，降低谐波失真和电机的电能损失。（4）、可使电机起动、加载时的电流平缓上升，没有任何冲击；可使电机实现软停，避免反生电流造成的危害，有利于延长设备的使用寿命；避免因电流峰值带来的电力公司的罚款；（5）、采用变频控制系统后，可以实时监测供气管路中气体的压力，使供气管路中的气体的压力保持恒定，提高生产效率和产品质量；（6）、由于电机在高效率状态下运行，功率因数较高，降低了无功损耗，节约了大量电能（如图2所示）。（7）、保存原释放阀系统，在必要时可参加调节，增强系统的可靠性。
总之，采用恒压供气智能控制系统后，不但可节约30～40%的电力费用，延长压缩机的使用寿命，并可实现'恒压供气'的目的，提高生产效率和产品质量。变频改造方案设计原则：如图所示：
其中KM1、KM3为工变频切换接触器，控制器选用普勒特，变频器选用安邦信AM300系列。变频器与控制器的链接：R485通讯，开关量控制变频器启停，模拟信号控制变频器速度，变频器故障信号反馈等。根据原工况存在的问题并结合生产工艺要求，空压机变频改造后系统应满足以下要求：　　1、电机变频运行状态保持储气罐出口压力稳定，压力波动范围不能超过±0.02Mpa。　　2、系统应具有变频和工频两套控制回路。　　3、系统具有开环和闭环两套控制回路。　　4、根据空压机的工况要求，系统应保障电动机具有恒转矩运行特性一。5、为了防止非正弦波干扰空压机控制器，变频器输入端应有抑制电磁干扰的有效措施。　　6、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。　
7、考虑到系统以后扩展问题，变频器应满足将来工况扩展的要求。变频器的选型：　　根据上述原则，经过多方调研、比较，最后我们选择安邦信公司生的AM300系列通用型变频器，使该系统能够满足上述工况要求。　　1、AM300变频器的频率精度：数字设定为±0.01%；模拟设定为±0.2%。可使压力波动范围满足设计要求。　　2、系统设计了变频和工频两套主回路。　　3、系统设计了闭环与开环两套控制回路。　　4、AM300型变频器适用恒转矩特性负载，该变频器还具有转矩补偿和提升的功能。　　5、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。　　6、在该变频器下端加装输出电抗器，保障了低频运行时电机温度噪音不超过允许范围。改造方案原理：　　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。空压机变频改造后的效益：　　1、节约能源　　变频器控制压缩机与传统控制的压缩机比较，能源节约是最有实际意义的，根据空气量需求来供给的压缩机工况是经济的运行状。　　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3pisg变化范围，也就是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。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最低程度。　　5、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。===============================——推荐给朋友微信公众号：变频器大全（↓长按复制）或搜微信号：bianpinqidaquan——内容分享点击右上角“···”标志，分享到朋友圈声明：图文来自网络，如有侵权联系删除——友情提醒变频器销售服务中心查看更多，请猛戳下面“阅读原文”↓↓↓↓↓↓
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TA的最新馆藏求变频螺杆空压机控制原理？？_变频器_百科问答
求变频螺杆空压机控制原理？？
提问者:申京琦
空压机使用场合一般有如下特点：配置容量比实际气量大、气量消耗不稳定，气压要求稳定、噪音要尽可能低（尤其夜间）。 变频式空气压是根据用气量的大小自动改变主机转速，来反应系统压力的变化，并保持稳定的系统压力； 当系统消耗风量降低时；此时压缩机提供的压缩空气量会大于系统消耗量，变频式压缩机会减低转速，同时输出压缩空气量，来保持稳定的系统压力值。 若系统消耗风是一增加时，此时压缩机提供的压缩空气量会小于系统消耗量，变频式压缩机转速会相对增加，同时输出压缩空气量，来保持稳定的系统压力值。 此种运转方式，可让变频式压缩机直接且快速的反应系统压力变化，并且提供系统消耗所需的风量变化，经由此种运转模式，变频式压缩机可在输出风量与能源消耗之间维持最佳的动转效率。
变频螺杆机的优点 1.气压稳定：由于变频螺杆空压机利用了变频器的无级调速特点，通过控制器或变频器内部的PID调节器，能对压力实现快速调 节控制；比工频运行的上下限开关控制相比，气压稳定性成指数级的提高； 2.更节能：尽管各个厂家的螺杆空压机采取了不同的节能运行模式，但由于 变频器是根据实际用量实时调整电机转速的，用气量低的时候还可以让空压机自动休眠，这样就大大新新减少了能源的损失。需要注意的是，系统控制方式的不同对节能效果有很大影响。 3.启运时无冲击：由于变频器本身是一个软启动装置，启动电流最大在额定电流的两倍左右，与工频启动一般在额定电流的6倍以上 相比，启动冲击很小。这种冲击不仅是对电网的，也有对整个机械系统的冲击，也大大减少。 4.噪音低：由于稳定运行时运行频率小于工频，机械噪音下降，机械磨损小； 5.对储气罐容量要求小。
捷豹变频螺杆空压机的优点 1.采用真正电流矢量控制变频器；其特点是低频启动力矩大，运行电流小（同术负载与V/F控制的变频器比）； 2.当用气量小时，可以休眠，既完全停机；没有长时间下限频率运行的过程；既达到最大限度的节能，电机也根本没有发热； 3.当气压低于下限值后，可以直接带载启动不跳闸，这是利用了矢量变频器低频启动特性好的优势； 4.更节能，没有长时间最低频率运行过程； 5.有自动休眠和休眠唤醒功能； 6.噪音和机械磨损大幅度减少，电机寿命延长； 7.具有输出力矩限制功能，当螺杆遇到外力堵转时，变频器会自动报警并停止输出，以免造成事故大引起更大损失。V/F的变频器则容易引起事故扩大。
根据变频空压机的启动、运行和恒压力状态下的节能表现，现以37KW变频空压机为例，在70%负荷状态下的省电测算： A：非变频空压机 重车消耗（37KW*70%实际用量）+空车功耗（37KW*45%损耗功率*30%的零供气待机时间）=30.9KW/小时*8000小时/年*0.9/度（电费）=222480元/年（电费）
B：变频空压机 37KW*89.5%（恒压供气隆低了10.5%的功耗）*70%实际用量=23.2KW/小时 23.2KW/小时*8000小时/年*0.9元/度（电费）=167040元/年（电费） 计37KW变频空压机省电为55440元/年
回答者:朱依琪
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变频技术在空气压缩机中的应用研究
变频调速具有易操作、免维护、控制精度高等优点.普通电动机采用变频调速后,在其拖动负载无需做任何改动的情况下,可以按照生产工艺要求调整转速输出.因此,空气压缩机完全可以采用变频器驱动的方案取代加、卸载供气控制方案,从而实现电机根据用气量的大小自动调整转速保证供气压力恒定,使电机在低于额定转速下连续运转,达到系统高效节能运行的目的.
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河南工业职业技术学院
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《变频空气压缩机用变频器》行业标准
（征求意见稿）
一、概述 本标准是根据空气压缩机行业发展需要而列项制定的。近年来国内生产与销售的变频空压机越来越多，变频空气压缩机在变工况场合使用，具有明显的节能优势，符合国家倡导的节能政策。但作为变频空气压缩机所用的关键部件---变频器，却缺少相应的技术标准来规范，导致各变频空压机生产厂所选择的配套变频器技术指标参差不齐。为了使变频空气压缩机更好的发展，制订统一的变频空气压缩机用变频器行业标准势在必行。 压标委根据上述现实情况，于2008年底提出计划项目并列项。国家工业 和信息化部科技司2009年5月正式批准并下达了变频空气压缩机用变频器行业标准的制订任务。标准计划序号为“T-JB”，完成时间为2010年。 据此，在压标委的领导下，经过与有关单位协调结果，本标准由压缩机行业技术归口单位合肥通用机械研究院、变频螺杆空压机主要生产厂宁波德曼压缩机有限公司和变频器主要生产厂台达电子集团下属中达光电 吴江 有限公司三家组成工作组，共同负责起草。
二、起草过程 本标准制订计划确定后，起草小组立即开始起草制订工作。行业各有关厂对此给予了极大的关注。 起草小组分别在合肥、宁波和苏州举行关于变频空气压缩机用变频器的规格性能指标的讨论会议，各有关厂家也提供了所用变频器相应的产品规格参数及性能数据。台达电子集团下属中达光电 吴江 有限公司也对变频空气压缩机用变频器的功能特性、电气安全和电磁兼容等方面给予了技术支持，这些均使本标准的起草有了充分的技术依据。
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