一、空压机工作大原理工况简述

  空压机工作原理是由一对相互平行啮合的阴阳转子（或称螺杆）在气缸内转动。使转子

齿槽之间的空气不断地产生周期性的空积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧到输出侧，

实现螺杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程。空压机的进气口和出气口分别位于壳

体的两端，阴转子的槽和阳转子齿被主电机驱动而旋转。

  原空压机的主电机功率为45KW，共三台。运行方式为星一角减压起动于后全压运行

体。具体操作程序为：按下启动按钮，控制系统接通启动器线圈并打开断油阀，空压机

在卸载模式下启动，这时进气阀处于关闭位置，而放气阀打开以排放油气分离器内的压

力。等降压2秒后空压机开始加载运行，系统压力开始上升。若一台气压不够启动第二

台，再不够启动第三台。如果系统压力上升到压力开关上限值，即起跳压力，控制器使

气阀关闭，油气分离放气，压缩机空载运行，直到系统压力跌到压力开关下限值后，即

回跳压力下，控制器使进气阀打开，油气分离器放气阀关闭，压缩机打开，油气分离器

放气阀关闭压关闭，压缩机满载运行。

二、原系统工况存在的问题

  1.主电机虽然星一角减压起动，但起动时的电流仍然很大，会影响电网的稳定及其它

用电设备的运行安全。

  2.主电机时常空载运行，属非经济运行，电能浪费严重。

  3.主电机工频运行致使空压机运行时噪音很大。

  4.主电机工频起动设备的冲击大，电机轴承的磨损大，所以设备维护工作时对机械

量大。

三、变频改造方案

（一）、改造方案原理

  由变频器，压力变送器、电机、螺旋转子组成压力闭环控制系统自动调节电机转速，

使储气罐内空气压力稳定在设定范围内，进行恒压控制。反馈压力与设定压力进行比较

运算，实时控制变频器的输出步，从而调节电机转速，使储气罐内空气压力稳定在设定

压力上。

（二）、变频改造方案设计原则

  根据原工况存在的问题并结合生产工艺要求，空压机变频改造后系统有如下功能：

  1.电机变频运行状态保持储气罐出口稳定，压力波动范围不能超过±0.02Mpa；

  2.系统应具有变频和工频两套控制回路；

  3.系统具有开环和闭环两套控制回路；

  4.一台变频器能控制三台空压机组；

  5.根据空压机的工况要求，系统应保障电动机具有恒转矩运行特性一；
 

  6.为了防止非正弦波干扰空压机控制器，变频器输入端应有抑制电磁干扰的有

效措施；

  7.在用电气量小的情况下，变频器处在低频运行时，应保障电机绕组温度和电

机的噪音不超过允许的范围；

  8.考虑到系统以后扩展问题，变频器选55KW以满足将来工况扩展的要求；

（三）、系统调试

调试工作分成两部分：

  第一、先根据工艺要求、电机参数、负载特性预调变频器参数。

  第二、系统联动调试。

  在完成变频器设定参数调数及空载运行后，进行系统联动调试 。调试的主要步骤：

  1.将变频器接入系统。

  2.进行工频旁路的运行。

  3.进行变频回路的运行，其中包括开环与闭环控制两部分调试：

  开环：些时主要观

察变频器频率上升的情况，设备的运持声音是否正常，空压机的压力上升是否稳定，压力变

器显示是否正常，设备停机是否正常等。如一切正常，则可进行闭环的调试。

  闭环：主要依据变频器频率上升与下降的速度和空压机压力的升降相匹配，不要产生压力

振荡，还要注意观察机械共振点，将共振点附近的频率跳过去。

四、空压机变频改造的效益

1.节约能源

  变频器控制压缩机与传统制的压缩机比较，能源节约是最有实际意义的，根据空气量需求

来供给的压缩机工况是经济的运持状。

  2.运行成本的降低

  传统压缩机的运行成本由三项组成：初始采购成本，维护成本和能源成本。其中能源成本大

约占压缩机成本的70%。通过能源成本降低30%以上，再加上变频起动后对设备的冲击减少，

维护和维修量也跟随降低，所以运行成本将大大降低。

  3.提高压力控制精度

变频控制系统具有精确的压力控制能力。使压缩机的空气压力输出与用户空气系统所需的气

量相匹配。变频控制压缩机的输出气量随着电机转速的改变而改变。由于变频控制机电速

度的精度提高，所以它可以使管网的系统压力变化保持在要求范围内，有效地提高了工况的

质量。

  4.延长压缩机的使用寿命

  变频器从OHZ起动压缩机，它的起动加速时间可以调整，从而减少超导劝时对压缩机的电

器部件和机械部件所造成的冲击，增强系统的可靠性，使压缩机的使用寿命延长。此外，变

频控制能够减少机组起动时电流波动，这一波动电流会影响电网和其它设备的用电，变频器

能够有效的将起动电流的峰值减少到最低程度。

  5.低了空压机的噪音

  根据压缩机的工况要求，变频调整改造后，电机运转速度明显减慢，因此有效地降了空压

机运行时的噪音，据以往现场经验测定表明，噪音与原系统比较下降约3至7分贝。

五、设备投资

  序号 设备名称 规格型号 产地 单位 数量 单价（元） 合价（元）
 

  1 变频系统柜 2200*1200*600GGD 长沙 台套 1  

  总计 

  特别说明：

  1.该控制柜内有一台伟创AC60-T3-55KW变频器；

  2.该控制系统为空压机的核心控制系统，其采用伟创AC60系列变频器一拖三控制大大节

约一次投资成本，投资实惠、收效大。该系统在各类调速系统中使用时，是其节能效果可达

20-50%，在未受到其他因素的影响下一般可取上限。

六、投资回收期

  1.空压机节省电费

  45KW的风机以运行频率40Hz为例，其工作转速的80%，电机消耗的轴功率为：

  Pz=0.83Pn=0.512Pn

  每年按12月计，每月按30天计，每天按24小时计，考虑各种损耗后以节电30%

计算：

W=45×12×30×24×30%=116640千瓦时以每千瓦时0.5元电价计算，每年可省电费

116640×0.5=58320元

2.节约维修费用若干；

3.投资回报周期=12（月）*41500/58320=12÷152%=8.5（月）

  变频器的使用寿命可达10年以上，仅算电机节电部分，8个月左右可收回全部投资，一次

投入，长期受益。变频调速技术是一项新的技术，在电机拖动方面有非常好的节能效果，

采用变频调速技术，可以大力推动企业的技术进步，全方位地提高企业的综合效益。