学习心得之电气能效管理措施讨论------变频器在空压机行业的节能

经过施耐德电气能源大学的学习，学到很多的能效管理措施，现在根据自己的熟悉的行业，浅谈一下“变频器在空压机行业的节能”。

1、空压机使用变频器的迫切性

在工业生产中，电能的70％左右是被各行各业中广泛使用的各类电机所消耗，而空压机就占了70％中的20％左右，由此可以推算出其年耗电量有多大。

我们知道空压机不能排除在满负荷状态下长时间运行的可能性，设计师只能按最大需要来决定电机容童，这样造成设计冗余量一般偏大。实际运行过程中，空载或者轻载运行时间所占的比例是很高的。大家知道空压机是结构复杂的通用设备，工作时间长，配备电机功率较大，尽管我们加强日常运行管理如减少泄漏、合理润滑、定期维护，但是其节能方面的潜力远未被挖掘出来。

如果采用变频调速，可大大提高轻载运行时的工作效率，降低空压机的功耗。

2、空压机使用变频器的必要性

空压机为满足用气量随时变化的要求，储气罐内气体必须保持一定的压力，对于空压机气量的供求关系表现为排气压力的变化。空压机排气量正好满足生产用气量要求时，储气压力保持不变，若能维持这种状态当然最佳，但实际上用气量是随时变化的，而且设计选型中空压机排气量都要偏大于用气量，如果空压机仍恒速运转，则储气罐内气体越积越多，当罐内压力上升达到设定压力时，一般采用两种办法：一种是空压机卸荷运行，不产生压缩气体，电动机处于空载运行，其用电量仍为满负载的30%~60%之间，这时候电能被白白浪费掉；另外一种办法是停止空压机运行，这样看起来空压机空转或不断放空所浪费的电能被消除了，但是若无容积较大的储气罐，将会带来电动机的频繁启动，空压机的空载启动电流大约是额定电流的5~7倍，对电网及其他用电设备冲击较大，同时电机的频繁气停，会造成电机线圈温升比较高，使用寿命也会大大缩短。

空压机采用变频调速后，当用气量减小时，就可降低电动机的转速，从而较大幅度减小电动运行功率，进一步实现节能的目的，同时还能十分方便地进行连续调节，能保持压力、流量、温度等参数的稳定，从而大幅度提升了机组部品的控制效率，提高了机组零件的寿命。

3、变频器在其应用中的节能原理

交流异步电动机的基本原理可知，转差功率Ps=SPM，与转差率S成正比。从能量转换的角度看，通用变频器的调速类型属于转差功率不变型，因此在种类繁多的调速类型中它的效率最高。

流体力学的基本定律可知：电机属平方转矩负载，其转速n与流量Q、压力H以及轴功率P具有如下关系：Q∝n,H∝n2,P∝n3，即，流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。可见变频节能的核心就是变频控制能根据被控制对象的实际需要，实现一种动态的匹配，并达到最高的功率转换效率。

4、变频器在其应用中的实现方案

变频调速系统以输出压力作为控制对象。由压力传感器取出的反馈信号，接到PID调节器，与预置的压力给定信号相比较，经PID调节后的综合信号接到变频器的输入给定端，从而按压力的变动量决定电动机的工作频率和转速的大小，进而实现自动调节方式。就目前来看，螺杆式空压机在整个市场中占有量很大，而其启动运行及保护基本都是采用PLC智能控制，PLC本事可以实现自己的PID调节功能，因此不需要变频器本身PID调节功能。智能控制器根据闭环控制的压力反馈，实现PID调节，从而根据压力变化，实现一种动态的高品质控制，实现上述的节能。

5、变频器在其应用中的效果

空压机可以在保证生产所需要的最低压力下运行，电机输入功率大大下降，辅以压力闭环控制，实现空压机的供气压力-转速的动态匹配，即电机的转速由供气压力来控制，压缩机需要多大的功率，电机就输出多大的功率，而不必做无用功，减少了电机的实际输入功率，达到节能目的。节能的第二个体现，就是空压机基本可以实现停止空转，这样电机不存在轻载运行，这部分节能非常可观。根据自己掌握的资料，变频器在机组中的节电率可达15％~30%。

其他优点是：通过压力调节器可使空压机保持在设定的压力值工作，压力稳定可靠性高。电机实现软启动，压缩机的使用寿命及检修周期都将得到大大延长。空压机排气量由空压机的转速来控制，空压机的吸调阀不再反复地开启和关闭，避免了高温、高压气体急剧的流动与冲击，维修工作量减少。

总结一下：变频器在空压机这个行业已经实现了强大的节能方案，并且在加大力度推广，国家出台了很多节能优惠政策，比如：购买变频机组，可以退税等。推而广之，其他行业，比如泵类等设备，都可以采用变频调整技术实现节能。变频器的使用既提高了效率，又满足了生产工艺要求，并且因此而大大减少了设备维护、维修费用，还降低了停产周期，直接和间接经济效益十分明显，设备一次性投资通常可以在10个月到15个月的生产中全部收回。因此，各位老板，如果条件允许的情况下，购买节能产品，对于长期效益更好。