一、概述：

空氣壓縮機是一種利用電動機將氣體在壓縮腔內進行壓縮并使壓縮的氣體具有一定壓力的設備，主要有吸氣、壓縮、作功輸送和排氣四個主要過程。已有幾百年的應用歷史，在機械結構方面也經過了100年的發展，原理是成熟的，但大容量的空壓機在工作過程的帶載啟動和泄載一直是一個難題。在結構上分常見有活塞式、螺桿式、和離心式等。它的用途廣泛，可以用于冶金、機械制造、礦山、電力、紡織、石油化工等各個行業。空壓機占大型工業設備(風機、水泵、鍋爐、空壓機等)耗電量的15%。

二、工作原理：

常見大中型空壓機為螺桿式或活塞式壓縮機。工作時由一臺電動機帶動螺桿或活塞向氣罐充氣，當氣罐壓力升至設定的最高壓力時離合片動作，電機自動卸載，電機空轉，螺桿或活塞停止壓縮空氣。壓縮機的這種工作方式帶來了下列問題：

1）現用空壓機控制系統的缺陷

空壓機主電機運行方式為星型到三角降壓起動后再全壓運行.加、卸載供氣控制方式為進氣閥開關控制方式，即壓力達到上限時關閥，壓縮機空載運行；壓力抵達下限時開閥，壓縮機加載運行。如果系統壓力上升到壓力上限值，控制器使進氣閥關閉，壓縮機空載運行，直到系統壓力降到壓力下限值后，控制器使進氣閥重新打開，排氣閥關閉，壓縮機打開，壓縮機滿載運行,不斷重復上述過程。空氣壓縮機的排氣量和壓力，在運轉中也不是不變的，常因工況變化導致用氣量變化，所以空氣壓縮機工作時總是在重復滿載－卸荷工作方式。滿載時的工作電流接近電動機的額定電流，卸荷時的空轉電流約為30-50％電動機額定電流，這部分電流不是做有用功，而是機械在額定轉速下的空轉損耗.

a浪費大量的能源,導致生產成本的增加.

b起動瞬間電流很大，對電網的穩定及其它用電設備的產生巨大的沖擊,嚴重時甚至可能導致同一電網設備無法正常運行.

c起動時對設備機械同樣存在巨大的沖擊，后續維護工作量大,維護成本高.制約生產效率.

d經常卸載和加載的方法來調節.這樣使整個氣網壓力經常變化,不能保持恒定的供氣壓力,另外也影響壓縮機的使用壽命。

f由于氣壓無法恒定,波動范圍大,因此在一定程度上間接的影響了產品生產質量.在某些對氣源氣壓要求苛刻的場合尤為明顯.

g自動化程度低,系統穩定性差,不利于維護,需要專人操作停止或者啟動機組來調節需求氣量,但仍然無法有效的調節到合理范圍.由于沒有故障報警系統,不能快速有效的找到故障源以及排除故障

三、系統配置：

本系統可選用ALPHA6000-3037G型變頻器，該型變頻器性能優良，可靠性高，內置PID調節器，各項參數可靈活設置，能很好地滿足控制要求。（壓力傳感器可選用美國產MSP-300-016-B-S-W型，該型傳感器安裝簡便，線性好，信號變送精度高。）控制原理圖如下：

1,系統功能描述

該系統以壓力為控制對象，壓力值由變頻器鍵盤電位器設定，可根據用氣設備的實際需要，在空壓機的最高允許工作壓力內自由設定，調整便捷。壓力傳感器對供氣管網壓力實時檢測，并通過變送器轉換，輸出標準的4-20mA的信號，送至變頻器反饋，在變頻器內進行PID閉環控制，根據系統用氣量的要求實時調整變頻器的輸出，從而實時調整壓縮機電機的轉速，保證管網壓力的恒定。

注意事項：

1,各品牌的空壓機潤滑及冷卻方式的不盡相同，故空壓機工作的下限頻率應根據實際情況進行設定。

2,由于空壓機連續工作時本身會散發大量的熱量，因此應注意變頻器箱體的溫度不要超限，確保變頻器工作場所的通風。

3,當儲氣罐內氣壓較高時，啟動變頻器時會引起堵轉過流，因此不要在儲氣罐內壓力較高時啟動變頻器，應卸放儲氣罐內的空氣后啟動。也可在空壓機出氣口加裝單向閥。

五、改造收益

采用該系統改造后，壓縮機組的供氣量與系統所需量動態匹配，壓縮機電機轉速會隨著系統用氣量的不同而進行調節，避免了電機空轉以及頻繁的加卸載所帶來的能量損耗，電機的輸入功率大大降低，節電效果顯著。對于對空氣機來說，供氣量Q與轉速N成正比，氣壓F與轉速N的二次方成正比，而軸功率與轉速N的三次方成正比，見下表：

一般來說，對于連續用氣的空壓機系統，隨用氣量的變化，電動機運行頻率在25-50HZ之間動態調節，系統的節電率可達20%左右。

另外系統改造所帶來的間接效益也不可低估。首先，壓縮機電動機實現了軟啟停，軟加減速，對電網的沖擊大大減少；其次壓縮機氣缸內氣閥片不再反復地開啟和關閉，增加了設備的壽命，減少了系統維護時間；再次系統管網氣壓穩定，提高了氣動設備的效率。

空氣壓縮機組經改造后，經實測達到如下效果

1：節省電能：

恒壓供氣系統投入運行后，可使貯氣罐的氣壓保持在設定值的2.5%范圍內，將自動排空而損失的電能節省下來，經實測，節電率達到40%左右，同時功率因子提高至COSф>0.95,減少了無功損耗.

2：降低噪音，減少環境污染：

恒壓供氣系統由于實現了變頻控制，基本上消除排空放氣的情況，從而改善了噪音對環境的污染.

3：延長機械部件使用壽命：

使用JBJ空壓機節電系統后，空壓機大多數時間運行在工頻之下，能明

顯減少機械部件的磨損，延長機器壽命，減少維修費用和縮短維修時間.

4：實現了軟起動：

減少機組起動電流對電網的沖擊，同時可靈活地重復多次起動，避免了自藕降壓起動在這方面的不足.

5：實現恒壓供氣：

系統投入運行后，提高了供氣可靠性和負載變化的調節能力，保證了恒定的供氣壓力，進一步保證了產品質量的穩定性.

6：運行可靠，故障率幾乎為零：

系統設有過載、失壓、欠壓、過流、缺相等保護功能，運行可靠.

7：操作簡易，發生故障不影響生產：

節能器發生故障后，可自動停機并發出故障信號，同時，可轉換到市電使空壓機正常運行，不影響生產。