目前常見的壓縮機(jī)有活塞式、螺桿式、離心式，不論哪一種工作方式，壓縮機(jī)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)氣量是一定的，壓縮機(jī)都采用上下限控制或啟停式控制，也就是說，當(dāng)氣缸內(nèi)的壓力達(dá)到設(shè)定值的上限時(shí)，空壓機(jī)通過本身的壓力或油壓開關(guān)閉進(jìn)氣閥，這種工作方式頻繁出現(xiàn)加載卸載，而且對(duì)電網(wǎng)、螺桿空壓機(jī)本身都有極大的破壞性?？諌簷C(jī)卸荷運(yùn)行時(shí)，不產(chǎn)生壓縮空氣，電動(dòng)機(jī)處于空載狀態(tài)，其用電量為滿負(fù)載的60%左右，這部分電能被白白的浪費(fèi)。并且系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)是針對(duì)全廠滿負(fù)荷用氣量來設(shè)計(jì)的，并考慮了富余，而現(xiàn)在的工況是用氣量經(jīng)常變化，且經(jīng)常在半載下運(yùn)行，在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)存在著嚴(yán)重的“大馬拉小車”的現(xiàn)象。為了解決這種現(xiàn)象，節(jié)約能源，有必要對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造。

一、采用變頻調(diào)速系統(tǒng)必要性

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻器在調(diào)速領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛。它具有性能穩(wěn)定，操作方便，節(jié)能效果明顯等優(yōu)點(diǎn)。它是一種較為成熟的高科技產(chǎn)品，越來越受到國(guó)內(nèi)外工程技術(shù)人員和管理人員的關(guān)注和重視。因此,對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行變頻改造具有很高的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和社會(huì)效益。

1、 從節(jié)能的角度看：

由于壓縮機(jī)不能排除在滿負(fù)載狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的可能性，所以，只能按最大需求來決定電動(dòng)機(jī)的容量，故設(shè)計(jì)容量一般偏大。在實(shí)際運(yùn)行中，輕載運(yùn)行的時(shí)間所占的比例是非常高的。如采用變頻調(diào)速，可大大提高運(yùn)行時(shí)的工作效率。有些調(diào)節(jié)方式（如調(diào)節(jié)閥門開度和改變?nèi)~片的角度等），即使在需求量較小的情況下，也不能減小電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率。采用了變頻調(diào)速后，當(dāng)需求量較小的情況下，可降低電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，減小電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

2、 從運(yùn)行質(zhì)量的角度看：

單電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)大多不能根據(jù)負(fù)載的輕重連續(xù)地調(diào)節(jié)。而采用了變頻調(diào)速后，則可以十分方便地進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)，能保持壓力、流量等參數(shù)的穩(wěn)定，從而大大提高壓縮機(jī)的工作性能。

3、 從減少運(yùn)行成本方面看

傳統(tǒng)壓縮機(jī)的運(yùn)行成本由三項(xiàng)組成：初始采購(gòu)成本、維護(hù)成本和能源成本。其中能源成本大約占?jí)嚎s機(jī)運(yùn)行成本的77%。通過能源成本降低20%-40%，再加上變頻起動(dòng)后對(duì)設(shè)備的沖擊減少，維護(hù)和維修量也跟隨降低，所以運(yùn)行成本將大大降低。

4、 從提高壓力控制精度方面看

變頻控制系統(tǒng)具有精確的壓力控制能力。使壓縮機(jī)的空氣壓力輸出與用戶空氣系統(tǒng)所需的氣量相匹配。不再頻繁的加載和卸載，變頻控制壓縮機(jī)的輸出氣量隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變而改變。由于變頻控制電機(jī)速度的精度提高，所以它可以使管網(wǎng)的系統(tǒng)壓力變化保持恒定，有效地提高了工況的質(zhì)量。

5、 從延長(zhǎng)壓縮機(jī)的使用壽命方面看

變頻器從2HZ起動(dòng)壓縮機(jī)，它的起動(dòng)加速時(shí)間可以調(diào)整，從而減少起動(dòng)時(shí)對(duì)壓縮機(jī)的電器部件和機(jī)械部件所造成的沖擊，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，使壓縮機(jī)的使用壽命延長(zhǎng)。此外，變頻控制能夠減少機(jī)組起動(dòng)時(shí)電流波動(dòng)，這一波動(dòng)電流會(huì)影響電網(wǎng)和其它設(shè)備的用電，變頻器能夠有效的將起動(dòng)電流的峰值減少到最低程度。

6、 從降低噪音，改善工作環(huán)境來看

根據(jù)壓縮機(jī)的工況要求，變頻調(diào)速改造后，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度明顯減慢，有效地降了空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)的噪音，提高了操作工人的工作環(huán)境。

二、GK600矢量型變頻器的在空壓機(jī)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

吉泰科GK600矢量型變頻器適用于無需安裝編碼器的中高端傳動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)合應(yīng)用。針對(duì)空壓機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，GK600變頻器都能輕松應(yīng)對(duì)：

采用真正電流矢量控制變頻器；其特點(diǎn)是低頻啟動(dòng)力矩大，運(yùn)行電流小，無PG矢量1在0.5Hz可輸出180%的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；無PG矢量2在0.25Hz可輸出180%的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，適用空壓機(jī)飛輪力矩大，較大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的需要；

GK600特有的無PG矢量控制1和無PG矢量控制2兩種開環(huán)的矢量控制方式，無PG矢量控制方式，可以在電機(jī)做靜態(tài)辨識(shí)后，達(dá)到比較好的運(yùn)行效果，方便客戶在無法脫開電機(jī)負(fù)載時(shí)進(jìn)行電機(jī)參數(shù)的辨識(shí)并達(dá)到很好的運(yùn)行性能；

當(dāng)用氣量小時(shí)，可以休眠，完全停機(jī)；沒有長(zhǎng)時(shí)間下限頻率運(yùn)行的過程；既達(dá)到最大限度的節(jié)能，電機(jī)也根本沒有發(fā)熱。很好解決目前廠家頭痛的問題；

休眠后，氣壓低于喚醒值,可以直接帶載啟動(dòng)不跳閘.這是利用了矢量變頻器低頻啟動(dòng)特性好的優(yōu)勢(shì)。

效率高。通過實(shí)測(cè)在同樣是50Hz、額定負(fù)荷的工作條件下，4極的異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速比較：工頻直接驅(qū)動(dòng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速為1440轉(zhuǎn)/分；采用普通V/F變頻器控制時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速為1420轉(zhuǎn)/分，或更低；采用GK600矢量控制時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分?？諌簷C(jī)機(jī)械特性具有恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)，電機(jī)的軸功率PL與轉(zhuǎn)速n 成正比。所以，采用GK600變頻器工作在矢量模式下,比普通V/F變頻器,效率高出3%。

速度特性：速度控制精度為±0.2%，速度波動(dòng)±0.3%，適應(yīng)空壓機(jī)大多處于長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，但負(fù)載大小常有變動(dòng)，為連續(xù)變動(dòng)負(fù)載。

免跳閘運(yùn)行：除對(duì)電流、電壓、溫度的抑制外，還具有對(duì)轉(zhuǎn)矩沖擊的抑制，適應(yīng)空壓機(jī)在自動(dòng)卸載或裝載時(shí)，負(fù)載突變。

寬電壓范圍設(shè)計(jì)：電源電壓范圍可以為：323VAC---528VAC，應(yīng)對(duì)于不同地區(qū)的電壓不平衡問題。

上圖是以工頻/變頻切換的方式為例設(shè)計(jì)，也支持直接變頻控制方式，以下為具體變頻調(diào)試次序：

1、 通電后的邏輯調(diào)試：如:主要檢測(cè)相序是否正確，壓力傳感器和主變頻器通訊是否正常。

2、電機(jī)參數(shù)辨識(shí)：脫開電機(jī)的負(fù)載（采用矢量控制時(shí)最好進(jìn)行電機(jī)的空載參數(shù)辨識(shí)），能達(dá)到較高的控制精度，特別是對(duì)于大功率的機(jī)器，一定要求電機(jī)參數(shù)辨識(shí)；

3、設(shè)置變頻器參數(shù)：

頻率給定方式設(shè)置為PID，設(shè)置PID參數(shù)

運(yùn)行控制采用端子控制(支持總線控制)

設(shè)置加減速時(shí)間

設(shè)置下限頻率

設(shè)置故障輸出功能等

4、 試運(yùn)行，確定電機(jī)運(yùn)行方向：

5、 觀察運(yùn)行的穩(wěn)定性，特別是電流情況，壓力情況，壓力穩(wěn)定性等。

四、節(jié)能效果

以一臺(tái)200KW的螺桿機(jī)組為例，平均產(chǎn)氣只占額定排氣量的70%，一年運(yùn)行7200小時(shí)（按300天算），電費(fèi)0.7元/度，與變頻機(jī)組相比，普通機(jī)組將產(chǎn)生兩個(gè)損耗：

A、空載損耗 B、壓差損耗

其中：A、空載損耗 = 30%卸載時(shí)間×卸載時(shí)所產(chǎn)生的空載電流損耗（45%×200KW/小時(shí)×0.7）×7200小時(shí)/年×0.7元/度=95256元/年

B、壓差損耗 = 70%加載時(shí)間×高出2bar壓差所帶來的損耗（14%×200KW/小時(shí)）× 7200小時(shí)/年×0.7元/度=98784元/年。

綜上所述，變頻機(jī)組交普通機(jī)組節(jié)能95256+98784=194040元/年，基本與實(shí)測(cè)結(jié)果吻合。