压缩机外挂变频系统改造分析

于洪福（嘉吉生化有限公司，吉林 松原 138000）

压缩机外挂变频系统改造分析

于洪福
（嘉吉生化有限公司，吉林 松原 138000）

主要介绍变频技术在空压机行业的应用及分析，论证变频在空压机使用上的节能空间及优点。

空压机；变频；节能

1 关于空压机

在自动化领域日益发展的今天，压缩空气以其清洁、安全、应用方便等独特的优势，被广泛应用于工业领域的各个环节，成为名副其实的第二大动力源，几乎所有的制造型工厂都或多或少的在使用着这一动力源。作为生产压缩空气的主要设备，各种形式的空气压缩机被应用到各个工厂，使用了巨大的能。在全世界能源使用量持续增长而可以提供的能源量正在不断下降的严峻态势下，节约能耗减少排量已势在必行，大部分工厂使用者也已在不断探索特有的可节能空间，而高压空气系统内正是蕴含了庞大的能源可节省的空间。

空压机在煤炭行业的平均用能量占整个行业的30%以上，部分行业的压缩机用电能量占总耗电能量的比例高达70%。从使用回报周期上看，空压机的可实现节能重心在耗费电能上，针对于电机驱动类型的压缩机，能耗无限约等于电耗。相对于电机提供驱动动力的空压机而言，可近似把它看成是一台电加热器，因为其在压缩空气的过程中，几乎将所有的电能将转换成热能，这些热能的产生将影响空压机的正常运行，所以，为确保空压机的正常运行，必须给空压机安装良好的散热系统，来确保空压机的正常、安全运行。这些热能非但没有被利用，而且还需要消耗额外的能源来帮助冷却。

可以提供完整而成熟的热回收系统，通过对压缩机的改造，以热水的形式回收利用压缩热。对空压机的热能进行回收，将大大提高能源的综合利用，可实现热/气联产。

2 空压机节能意义简述

经过连续近二十年的经济高速增长，中国已经成为全球制造业的中心，大规模的产量提升，造成巨大的资源消耗和能量需求，过快的发展正逐步制约国家经济实力的进一步提升，因此，2005年《国务院关于加强节能工作的决定》明确目标指出：到“十一五”期末（2010年），万元GDP能耗比“十五”期末降低 20% 左右，平均年节能率为 4.4%。重点行业主要产品单位能耗总体达到或接近本世纪初国际先进水平。

空压机房需要消耗大量电力，所以也是可以改进的环节。根据我们的专业评估，可以对空压机及相关设备进行节能改造，帮助您降低运行成本，并同时提高您的生产效率和产品竞争力。空压机作为制造行业的能耗大户，受到越来越多的关注，节能潜力巨大。

3 外挂变频系统节能原理

外挂变频系统是由压力调节器、电动机、控制调节变频装置、空压机转子组成的环型控制单元。变频调节装置按照压力感应感应装置反馈的压力电源信号，将系统内实际电源信号与设定的基准电源压力信号进行对比，PID控制电动机的运转速度，保证压力控制在所需要的特定数值，当客户的使用气量变大时，当前压力低于设定的基准压力时，变频器输出频率升高，电机的转速提高；当用气量减小时，实际压力高于设定的基准压力，变频器输出频率下降，电动机的运转速度也会调整下降。由于外挂变频装置的额定输出频率是根据实际负荷的调节而调节的，这样可以减少空压机装置的空载时间，降低电动机的空转耗能，达到提高空压机性价比节能的效果。

图1 变频器工作原理图

4 外挂变频系统节能预期和功能

节能预期如图1。

节能预期：一台90千瓦空压机每年预计电费21.06万，一台90千瓦空压机每年预计电费21.06万，共计节省费用8.17万。预计回收周期为18个月。可以在控制供气压力平稳的情况下改变空压机的产

图2 节能分析图1

图3 节能分析图2

气量，避免频繁加卸载导致的能源浪费，提高空压机零部件的寿命，根据经验和现场工况得出的节能预期在20～30%。

图4

人机界面和LED显示：空压机变频节能控制柜面板上设置各种指示灯（如电源指示、报警指示、运行指示、工频指示等），人机界面上可进行实时电流、电压、频率及电机功率的显示，同时也可以接入变频器的信息，实现对变频器输入电压、输出电流，输出频率和各种工作状态的监视。

工频变频切换：当变频器出现故障停机时，可直接切换到工频状态下运行，避免给生产带来不利影响。

一套变频系统对二台空压机配置：单台变频系统可对二台空压机一拖二配置，客户可任意指定其中一台机组变频运行，另外一台则工频运行，二台机组的切换快速而方便，从而保证客户机组最大限度的平均运行状态。

变频电机：变频电机可避免低速变频造成的电机过热现象，从而使设备处于良好的安全状态。

5 工作内容

空压机变频系统的提供; 压力变送器的安装（需要在管道/储气罐预留接口）; 与空压机之间的电缆及控制线的连接（现场施工完成）;系统调试 （1～2天）.

6 外挂变频的设备明细（如图4）

7 主要参数

图5

8 结束语

使用变频器对压风机进行节能改造，技术上安全可行，节能方面效果明显，也减少了设备磨损，延长了设备的使用寿命，具有一定的推广应用价值。同时本变频控制装置，再设一套带闭锁功能的切换电路，即可实现1台变频主机带2台压风机（1台工作，1台备用），这样减少了1台变频器投入，节省了经济成本、管理维护成本，经济效益将会更加显著。

于洪福（1972-），男，吉林白山人，大专，中级工程师，研究方向：机械工程。