【摘 要】本文结合本单位对空气压缩机进行节能改造的工程实践，介绍了传统空气压缩机的工作原理以及能耗大的原因，阐述了对传统空气压缩机进行节能改造的必要性与可行性。同时，介绍了采用成熟的变频技术，通过恒压供气的方式，对传统空气压缩机进行控制的方案设
计与实践，并对改造前后的能耗进行了比较，说明改造后达到的节能效果及收到的良好经济效益。
【关键词】空气压缩机；变频器；节能改造
0.前言
空气压缩机具有配用动力大、运行时间长、耗电量多、冷却用水量大等特点，在生产能源/压缩空气的同时，本身也在大量的消耗能源，是企业电力消耗较大的设备之一。据统计资料显示，100PSIG（7kg/cm2G）压缩空气系统，每生产100ICFM的压缩空气大约需要消耗20HP的能源。如何对现有的空气压缩系统进行节能改造，有效地节约能源，降低空压机运行成本，已越来越受到各企业的重视。以下是我公司对原空气压缩机系统进行节能改造的工程实践。
1.节能改造的可行性分析
1.1空气压缩机的实际使用情况
我公司现有 M132型空气压缩机 2台，白天运转的两台设备中，有一台处于满负荷运转状态，一台则经常处于卸载、空转状态；晚上只需要一台设备的一小部分负荷则可以满足生产需要了。由于设备一旦启动即在额定功率下运行，无论外界负荷怎么变化，都是以额定功率运行。这样的运行方式，既造成了电能的大量浪费，增加生产成本，又加速了设备的磨损，增加了维护成本。
1.2耗能原因分析
在管道供气系统中，最基本的控制对象是流量，供气系统的基本任务就是要满足用户对流量的需求，常见的气体流量控制方式有加、卸载供气控制方式和转速控制方式两种。
我们公司的空气压缩机改造前是采用加、卸载的方式来控制气体流量的，以下就此控制方式耗能原因分析如下：加、卸载供气控制方式即为进气阀开关控制方式。当供气压力达到设定上限时关阀，因电机不允许频繁启动，压缩机需要卸载运行，向外排除多余的压缩空气，以保持管道的压力。因此，此时压缩机做的是无用功，从而造成电能的巨大浪费。
1.4采用变频技术对空气压缩机进行节能改造的可行性
1.4.1变频调速技术可实现节能
根据电磁感应原理，在变频调速时，只要磁通Φ保持不变，电机定子电压就与电源频率成正比，电机的输出功率也就随着电源频率的变化而变化，能耗也就跟着变化。
而且，由于供气阀门的开度一般保持不变，当空压机转速改变时，供气系统的扬程特性随之改变，而管阻特性不变。因此，变频器可根据控制对象的需要输出频率连续可调的交流电压，调整压缩机转速改变流量，从而调节空气压缩机的负荷实时地随用气量的变化而变化，使设备耗用功率与负荷需求达到良好的匹配，实现能源节省。
2.节能改造方案设计
2.1方案要求
（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±0.04Mpa。
（2）改造后的系统应具有具有开环和闭环两套控制回路。即变频和工频两套控制回路，一台变频器能控制两台空压机组，使用转换开关可使变频器任意控制两台空气压缩机机组中的一台。
（3）在用电气量小的情况下，变频器处在低频运行时，保障电机绕组温度和电机的噪音不超过允许的范围。
2.2方案设计
（1）压力控制方案。通过压力变送器测得的管网压力值与压力的设定值相比较后得到偏差，经PID调节器计算出变频器作用于异步电动机的频率值后，由变频器输出相应频率和幅值的交流电，使电动机上得到相应的转速。于是空压机输出相应的压缩空气至储气罐，使之压力变化，直到管网压力与给定压力值相同。
（2）工频与变频相互切换控制方案设计根据我公司的实际使用工况要求，设计了一套工频与变频手动切换的控制回路。
（3）危害因素的控制方案。
①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。
②变频器下端加装输出电抗器，有效滤除变频器输出电流中的高次谐波分量，减小因高次谐波引起的电磁干扰，以及电机运行噪音和温升，保障低频运行时电机温度噪音不超过允许范围，提高电动机的稳定性。
2.3变频器的选型与参数设定
（1）空气压缩机是大转动惯量负载，容易引起 V/F控制方式的变频器在启动时出现跳过流保护的情况。因此，选用具有高启动转矩的无速度传感器矢量变频器，既能实现恒压供气连续性，又能保证设备可靠稳定的运行。在改造中，我们选用了国内的著名品牌森兰 SB61G+矢量变频器。
2.5设备改造后的节能效果
在对改造设备进行一段时间的运行与监测后，把改造前后的能耗情况进行了比较。经测算，改造后的设备节能效率超过18%，好于节能15%的预期目标，效果良好。
3.结束语
在本次应用变频器对空气压缩机进行节能改造的工程实践中，我们公司投入改造成本 15万元人民币，估算仅需 14个月即可收回投入的成本。
由此可见，空气压缩机作为工矿企业的生产动力源之一，在在各行各业使用普遍，且还有相当一部分压缩机的技术比较落后，能耗较大。经过本次改造实践可知，变频器在空压设备的应用中取得良好的节能效果。如能把变频节能技术推广应用到其它类似工况的设备上，将能节省更多的能源，创造出更大的经济效益。 [科]
【参考文献】
[1]森兰SB61+系列变频器用户手册.