空气压缩机变频改造

为进一步做好节能降耗工作、降低生产成本、提高企业经济效益, 针对空气压缩机的工作特点, 武汉武新新型建材股份有限公司对空压机控制系统进行了变频改造, 有效地实现了节能, 并降低了生产成本, 具有一定的推广价值。

武汉武新新型建材股份公司是一家以磨细高炉矿渣粉、矿渣水泥的开发、生产、加工的绿色环保企业。空气压缩机是武汉武新新型建材股份公司重要设备之一, 它生产压缩空气, 用以矿粉生产、收集、发货。全公司共有空压机5 台，每台功率为200kw，平时至少开3 台备用2 台，为24 小时不间断运转，因此是“用电大户”。空压机的加、卸载供气控制方式为进气阀开关控制方式; 采用“星—三角”降压启动, 起动时对设备的冲击大，所以设备维护量大；起动时的电流也很大，影响其它用电设备的运行安全；而且空压机是连续运行，电机本身不能调速, 电能浪费巨大。

空压机变频节能原理

由流体力学三定律可知，流量与转速成正比，压力与转速平方成正比，功率与转速立方成正比。通过改空压机的转速来调节压缩空气流量，而阀门的开度保持最大开度。Q1/Q2=n1/n2 H1/H2=(n1/n2)^2 P1/P2=(N1/N2)^3式中： Q—风量; H—压力; P—电机功率;n—电机转速。由上式可知，当电机转速 降至额定转速的80％，则空压机供给管网风量降为80％，管网压力降为（64％），电消耗功率则降为（51.2％），去除电机机械损耗和电机铜、铁损耗等影响，节能效率也接近40％，这就是调速节能的原理所在。因为交流电动机的转速n 与供电频率f有以下关系:n=60f(1-s)/p 式中　n—电动机的转速,r/min;f—电动机的频率,Hz;p—电动机磁极对数;S—电动机转差率。

改变电机频率f 即可改变电机的转速n。变频器就是通过改变电动机电源频率实现电机转速调节, 并达到高效率、高性能的节能目的。空压机变频改造方式针对空压机原有运行方式的缺点, 武新公司对空压机控制系统进行了变频改造，如图所示：为达到最佳的性价比，降低改造费用，采用一台变频器控制一台空压机的方案, 压力变送器反馈压力至变频器，与压力给定值进行比较，并根据差值的大小按既定的PID控制模式进行运算，产生控制信号调节变频器的输出频率，从而调节电动机的转速，使实际压力始终维持在给定压力，以达到节能的目的。整个控制过程如下：

用气需求↑——管路气压↓——压力设定值与返馈值的差值↑——PID 输出↑——变频器输出频率↑——空压机电机转速↑——供气量↑——管路气压趋于稳定具体改造方式为：改造前空压机全部是采用“星—三角”降压启动，工频50hz 运行；正好公司有三台闲置的国产200kw 的AMB 变频器，不用花费太大的代价就可以对空压机进行变频改造。正常情况下，空压机在变频调速方式下工作；变频器一旦出现故障，由于正常生产是不允许空气压缩机停机的，因此，系统设置了工频与变频切换功能，这样当变频器出现障时，可由工频电源通过接触器直接供电，使空气压缩机照常工作。

另外，采用变频控制方案后，空压机实现了软启动，避免了启动时的大电流给电网产生冲击和对空压机产生的机械冲击，增强系统的可靠性，使压缩机的使用寿命延长及检修周期都得到了大大延长, 运行成本将大大降低。由于空压机转速降低，使得产生的噪音也有所降低。节约电费收益：改造前空压机工作电流为325A 左右；改造后空压机平均电流为265A 左右。3 台空压机每月用电量计算如下:W=3UIcosΦW 前=3×(3×220×325×0.85)×24×30÷1000=393822(kWh)W 后=3×(3×220×265×0.85)×24×30÷1000=321116.4(kWh)每月节省电量=W 前-W 后=72705.6(kWh)电费按0.7 元/kWh 计算, 则每月可节省电费=72705.6×0.7=50893.92( 元)， 由于不需要另外购买变频器，一个月就可收回改造的费用。改造后，3 台空压机一年即可节省电费约60 万元，效益十分可观。（作者单位：武汉武新新型建材股份有限公司）