1、空壓機在工業(yè)生產中有著廣泛的應用。

空壓機的種類有很多，有活塞式空壓機、螺桿式空壓機、離心式空壓機，但其供氣控制方式幾乎都是采用加、卸載控制方式。該供氣控制方式雖然原理簡單、操作簡便，但存在能耗高，進氣閥易損壞、供氣壓力不穩(wěn)定等諸多問題。隨著社會的發(fā)展和進步，高效低耗的技術已愈來愈受到人們的關注。在空壓機供氣領域能否應用變頻調速技術，節(jié)省電能同時改善空壓機性能，提高供氣品質就成為我們關心的一個話題。

2、空壓機工作原理目前空壓機上都采用兩點式控制(上、下限控制)或啟停式控制(小型空氣壓縮機)，也就是當壓縮氣體氣缸內壓力達到設定值上限時，空壓機通過本身氣壓或油壓關閉進氣閥，小型空氣壓縮機則停機。

當壓力下降到設定值下限時，空壓機打開進氣閥，小型空壓機則又啟動。傳統(tǒng)的控制方式容易對電網造成沖擊，對空壓機本身也有一定的損害，當用氣量頻繁波動時，尤其明顯。

正常工作情況下，空氣被壓縮到儲氣罐。空壓機各點的檢測(包括壓縮空氣溫度、壓力，鏍桿溫度、冷卻水壓力、溫度和油壓、油溫等等)和整體控制由主控制單板機控制。

當空壓機出口壓力達到設定值上限時，通過油壓分路閥關閉進氣口，同時打開內循環(huán)管路，作自循環(huán)運行。此時用氣單位繼續(xù)用氣。

當壓力下降到設定值下限時，油壓分路閥關閉循環(huán)管路，打開空氣進口，空氣又由過濾器經壓縮到儲氣罐中。在靜態(tài)，原起動方式(Y-△)，及加載、卸載時對電網供配電設備及鏍桿都會造成極大的沖擊。尤其是能源的嚴重浪費。

主電機轉速下降，軸功率將下降很多。節(jié)能潛力相當大。)變頻節(jié)能的效果是十分顯著的，特別是調節(jié)范圍大的系統(tǒng)及設備，通過實際應用可以直觀的看出在流量變化時只要對轉速(頻率)稍作改變就會使軸功率有更大程度上的改變，就因有此特點使得變頻調速(節(jié)能)方式成為一種趨勢并且不斷深入的應用于各行業(yè)及其各種調整領域。

3、加、卸載供氣控制方式存在的問題

3.1耗能分析我們知道，加、載控制方式使得壓縮氣體的壓力在Pmin～Pmax之間來回變化。Pmin是最低壓力值，即能夠保證用戶正常工作的最低壓力。一般情況下，Pmin、Pmax之間關系可以用下式來表示：CPmax=(1+δ)Pmin是一個百分數(shù)，其數(shù)值大致在10%～25%之間。而若采用變頻調速技術可連續(xù)調節(jié)供氣量的話，則可將管網壓力始終維持在能滿足供氣壓力上，即Pmin附近。由此可知，在加、卸載供氣控制方式下的空壓機較之變頻系統(tǒng)控制下的空壓機，所浪費的能量主要在2個部分：

(1)壓縮空氣壓力超過Pmin所消耗的能量在壓力達到Pmin后，原控制方式決定其壓力會繼續(xù)上升(直到Pmax)。這一過程同樣是一個耗能過程。

(2)卸載時調節(jié)方法不合理所消耗的能量通常情況下，當壓力達到Pmax時，空壓機通過如下方法來降壓卸載：關閉進氣閥使電機處于空轉狀態(tài)，同時將分離罐中多余的壓縮空氣通過放空閥放空。這種調節(jié)方法要造成很大的能量浪費。

3.2其它不足之處

(1)靠機械方式調節(jié)進氣閥，使供氣量無法連續(xù)調節(jié)，當用氣量不斷變化時，供氣壓力不可避免地產生較大幅度的波動。用氣精度達不到工藝要求。再加上頻繁調節(jié)進氣閥，會加速進氣閥的磨損，增加維修量和維修成本。

(2)頻繁采用打開和關閉放氣閥，放氣閥的耐用性得不到保障。

4、恒壓供氣控制方案的設計

針對原有供氣控制方式存在的諸多問題，經過上述分析，應用變頻調速技術進行恒壓供氣。通過壓力變送器采集實際壓力P送給PID智能調速器，與壓力設定值P0作比較，并根據(jù)差值的大小按既定的PID控制模式進行運算，產生控制信號送變頻調速器VVVF，通過變頻器控制電機的工作頻率與轉速，從而使實際壓力P始終接近設定壓力P0。

同時，該方案可增加工頻與變頻切換功能，并保留原有的控制和保護系統(tǒng)，另外，采用該方案后，空壓機電機從靜止到旋轉工作可由變頻器來啟動，實現(xiàn)了軟啟動，避免了啟動沖擊電流和啟動給空壓機帶來的機械沖擊。

5、技術指標和配置

磁場定向矢量控制，電機變量完全解耦，電流閉環(huán)。采用美國TI公司最新款高性能32位電機控制專用DSP，高速完成復雜準確的控制算法，國內首家產品化應用。

調速精度：0.01HZ

調速范圍：0.5-600.00HZ

沖擊負載：180%電機額定轉矩，2秒內不跳脫。

低頻轉矩：0.5Hz，150%額定轉矩輸出。

150%額定轉矩加速和減速。

內置多功能組合數(shù)字PID調節(jié)器。

內置標準485數(shù)據(jù)接口。

可編程開關量輸入端口：8位，輸出端口：2位，。

可編程繼電器輸出端口：1路，常開/常閉可選。

可編程模擬量輸入端口：4通道，輸出端口：1通道。

電壓可設定電源：1路。

端子控制電源：1路。

獨立風道、無觸點軟啟動開關、低電感直流母線排高可靠性設計。

6、改造效果

(1)整套改造裝置并不改變空壓機原有控制原理，也就是說原空壓機系統(tǒng)保護裝置依然有效。并且工頻/變頻切換采用了電氣及機械雙重聯(lián)鎖，從而大大的提高了系統(tǒng)的安全、可靠性。

(2)空壓機改造工程安裝完畢后，一次試車成功，運行穩(wěn)定，空壓機振動和噪聲大減低。

(3)除緩沖缸壓力在部分頻率時增大0.2公斤外，油壓、油溫及各點的檢測數(shù)據(jù)均在安全數(shù)值內被優(yōu)化。

(4)變頻改造后，起動為軟起動，運行時無卸載和加載沖擊電流現(xiàn)象，空壓機本身的機械性沖擊大大減小。

(5)在保證管網供氣的情況下，電流大大降低，基本不出現(xiàn)滿載現(xiàn)象，一般在40Hz左右，和以前相比，節(jié)電率在30%以上，約10個月可以收回投資。

(6)空壓機、供配電設備及機械設備因供氣穩(wěn)定，維修量大大減小，綜合效益明顯。

(7)改造后空壓機的運行安全、可靠，同時達到了用氣的工藝要求。