新型变频压缩机的节能技术

王 飞 赵晓辉

(1.陕西省燃气设计院，陕西 西安 710043;2.陕西省天然气股份有限公司，陕西 西安 710016)

1 引言

目前使用中的绝大多数是传统定速压缩机结构，该结构设计是根据最大负荷参数来制定方案的，而压缩机在使用中往往承受的负荷是变化的，因此传统方案无法使压缩机功能与负荷合理配合，使得能耗增大。同时，使用间歇开机方式导致压缩机运行不稳定，电流波动大，系统容易造成损坏。

使用变频技术可使压缩机低频启动，启动电流很小，对压缩机所在的整个电网冲击很小。启动以后又以变成最大方式运行，可通过制定目标值，保证运行恒定，克服了定速压缩频繁开机现象，既保证了低能耗、高效率，又提高了压缩的使用寿命。

2 变频技术在压缩机上的应用

变频技术在压缩机上的应用大大降低了压缩机的能耗，符合国家提倡的节能降耗要求，具有深远的发展前景，其核心技术是微控制器、逆变器、变频压缩机的电机以及PWM波的生成。

2.1 微控制器

变频器常用的微控制器芯片为S87C196MH(MC)微控制器，是Intel公司出品的一项16位的微控制器，最大的特点是通用性强，内部电路结构为内部A/D转换器、算术逻辑部件(RLU)、事件处理阵列(EPA)、看门狗、寄存器、PWM发生器、三相到补SPWM输出发生器、以及时钟及中断控制电路等，具体如图1所示。

图1 微控制器示意图

图2 逆变器示意图

2.2 逆变器

逆变器将直流电能转变成交流电，是一种将直流电(DC)转化为交流电(AC)的装置，由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成，基本逆变原理如图2所示。

2.3 变频压缩机的电机

将变频技术应用到电机上，变频器与电机连用代替传统电机，该技术在国内已经广泛应用，是在保证电机在高效工作区内的情况下，利用变频技术达到所需的输出。

2.4 PWM波的生成

图3 变频压缩机电机示意图

图4 变频器原理示意图

PWM波即脉冲宽度，广泛用于科研、工业、通信等领域，是应用数字输出方式来模拟出电路并进行控制的技术。目前使用中的有PWM型以及PWM、PFM混合型。

PWM可以使信号由处理器至被控信号均数字化，因此可省去数模转换过程，达到噪声最小的目的。对普通模拟控制而言，噪声影响非常明显，而PWM对噪声的抵抗能力很强，因此，通信行业大量应用PWM。

3 变频压缩机节能分析

3.1 变频自动化控制技术的应用

变频器是利用电力半导体器件的通断作用，将工频交流电转换为频率和电压连续可调的交流电的控制装置。目前变频器的主要由电路和控制电路组成，结构如图5所示。包括整流电路、直流中间电路、逆变电路和控制电路，输入进入整流电路，输出为逆变电流。

3.2 余热回收再利用技术

目前国内外提倡环保和节能，余热回收再利用已经成为日益关注的技术问题，它是将能源利用时被浪费的能源再次利用。据调查，压缩机工作中的余热总资源约占其燃料消耗总量的17%-67%，可回收利用的余热资源约为余热总资源的60%。因此压缩机的余热回收再利用具有一定的意义。

目前国内外已经开始研究压缩机的余热回收再利用技术，初步形成了一些理论，及生产了相应设备，其中以日本较为领先，但仍处于初步阶段，因此再以后的设计中，应考虑到余热回收问题，可更加降低压缩机的能耗。

4 结论

新型变频压缩机是在定速压缩机的结构上改进而开发的节能设备，因此与传统结构工作原理相同，具有能耗低、效率高、可靠性强、振动噪音小以及结构简单等特点。此外，变频技术的应用，使其可达到以下优点:(1)电机启动为软起动，该功能可使起动电流小，降低了对系统的干扰。(2)功能强大，可连续使用，控制精度高，并且可以预设目标运行值，提高了效率，大大降低了能耗。(3)避免了开关压缩机的次数，保护系统稳定，减小了振动带来的噪音，延长了压缩机使用寿命。