变频调速技术是对交流电动机进行智能控制的技术措施，是变频技术在实际中的一种应用形式。分析了变频改造的可行性以及变频调速技术在空压机改造中的应用，提出了变频节能技术的改造方法，并评价了该方法的经济性。

本文对空压机变频节能改造进行分析，提出空压机变频节能改造方法。

变频改造的可行性分析

根据流体力学的相关知识，压缩机、风机和泵都是变转矩负载，它们的压力、功率和流量满足以下关系：流量和速度成正比，压力和速度的平方成正比，轴功率与速度的立方成正比，因此，如果电机的速度下降，其轴功率将显着下降。

例如当流量为负载流量的75%时，轴功率将下降到额定功率的49%。从以上原理我们可以得出空压机变频控制设计的思路，即在空压机出口安装压力传感器，获取所需的电流信号。

如果系统耗气量减少，空压机出口压力会增加，压力传感器的电阻会降低。该值被转换成相应的电流信号，从而增加其对逆变器的输入信号。最后通过与预设值比较得到偏差，降低逆变器的频率来调整输出电源。这时，可以减小电机和电机。压缩机速度，同时减少排量。

当系统用气量增加时，其整体压力会逐渐降低，变频器输出的工频会逐渐增加，从而提高电机转速和排气量。此时可使用变频器进行调速，以满足系统的用气要求。当调整后的用气量和供气量平衡时，此时变频器会稳定运行，从而实现系统的恒压运行。同时可以保证系统一直运行在最经济的状态。整个控制系统的原理如图1所示：

图1控制系统原理框图

变频调速技术对空压机的应用影响很大 空压机改造

1 空压机变频控制改造要求

通常空压机的负载很大，其启动方式多为星三角启动，启动完成后应迅速加载负载，使空压机的启动电流达到4瞬间达到其额定工作电流的7倍，对供电造成严重冲击，加速设备老化，影响正常生产。降低相关设备的使用寿命[3]。由于普通空压机无法调速，因此无法利用压力或流量来达到减速的目的。同时，空压机在正常运行时不能频繁启动，导致空压机无法使用。需要长时间保持高损耗运行，造成资源严重浪费。

由于变频调速技术节电效果好，调速适应性强，平滑的变速性能和软启动方式可以减少启动和变速时对机械的冲击，减少设备损耗，延长设备使用寿命。同时变频器能耗管理，由于在运行过程中可以改变电机的频率，所以在风量较小的情况下可以降低电机的转速，从而实现对空压机输出功率的调节，而无需通过加载和卸载空气压缩机。进而大大提高了电机的运行功率，使气动供气系统保持在相对稳定的工作状态，达到节能目的。

通过以上分析可以发现，空压机变频改造可以节约能源，降低运行成本，延长设备使用寿命，提高控制精度，可以从根本上提升空压机。操作条件和成本。

2 空压机变频调速改造要求

空压机进行变频改造时，应保证储气罐出口压力稳定，其波动范围在生产要求之内。在该范围内，系统应同时具有工频和变频两个控制回路。工频控制在变频控制失效时作为备用控制。加载一些抗干烧电磁干扰元件，增强空压机对外界干扰的抵抗能力。如果生产工艺发生变化，应保证改造后的变频控制系统采用横向气压和变流量来调节送风压力。

空压机变频调速节能改造实例分析

1 空压站改造

如果空压机改造时空压站的设备型号统一，那么此时只需要一台变频空压机，即只需要改造一台设备，其他设备只需要配合，就可以实现转型的目标。如果空压站产生的耗气量小于一台空压机，可采用变频空压机完成供气。否则需要启动普通空压机完成补偿，使其处于加载状态，才能实现与变频设备联动的工作状态。该方法是利用变频空压机保持供气系统平衡，降低能耗。

2 具体控制措施

启动空压机时，内部仍有少量气压，需要变频器快速响应。更多LG逆变器的选择。采用闭环自动调节方式，根据压力传感器检测到的空压机出口信号的变换来调节单台压缩机的转速，由PLC控制保证电机的最小输出功率和逆变器。它不仅实现了精确的压力控制，而且通过电机的软启动延长了相关设备的使用寿命，当PLC和变频器出现故障时，运行方式可以自动切换到原软启动柜工频运行，确保压缩机能正常工作，相关改造方案如图2所示：

图2 改造方案示意图

3 经济效益分析

用这种方法改造空压机变频节能，其经济效益如下：

(1)年平均总电量=总电量×实际用电量比例×平均每天运行时间×平均每年运行天数=97kW×0.75×20小时/天×300天/年=度/年；

(2)年平均用电成本=年总用电量×电价=千瓦时/年×0.79元/千瓦时=元/年；

(3)节电设备年折旧费=节电设备总价/10年=9万元/10年=9000元/年；电费-节电年折旧费用设备=元/年×15%-9000元/年=65475元/年-9000元/年=56475元/年；

(5)投资成本（合计）：9万元；

(6)投资回收期=投资成本÷年节电效益=90000元÷56475元/年=1.59（约18个月）预期总收益=有效使用寿命产品×年节电效益=10年×56475元/年=元。

因为节电产品的使用寿命可以达到10年以上，所以会带来很大的经济效益。

结论

通过改变电机的输入电流频率，实现变频调速，达到控制电机转矩的目的。采用该技术可以解决空压机在启动、装卸过程中耗电量大的现象，不仅减少了工况变化带来的能源浪费，而且带来了可观的经济效益。

本文编译自《电气技术》，原标题为《空压机变频节能改造新方法分析》，作者是王冠宇。