一、概述

    空气压缩机是一种利用电动机将气体在压缩腔内进行压缩并使压缩的气体具有一定压力的设备，主要有吸气、压缩、作功输送和排气四个主要过程。已有几百年的应用历史，在机械结构方面也经过了100年的发展，原理是成熟的，但大容量的空压机在工作过程的带载启动和泄载一直是一个难题。在结构上分常见有活塞式、螺杆式、和离心式等。它的用途广泛，可以用于冶金、机械制造、矿山、电力、纺织、石油化工等各个行业。空压机占大型工业设备(风机、水泵、锅炉、空压机等)耗电量的15%。

二、工作原理

      常见大中型空压机为螺杆式或活塞式压缩机。工作时由一台电动机带动螺杆或活塞向气罐充气，当气罐压力升至设定的最高压力时离合片动作，电机自动卸载，电机空转，螺杆或活塞停止压缩空气。压缩机的这种工作方式带来了下列问题：

1 ）现用空压机控制系统的缺陷

    空压机主电机运行方式为星型到三角降压起动后再全压运行. 加、卸载供气控制方式为进气阀开关控制方式，即压力达到上限时关阀，压缩机空载运行；压力抵达下限时开阀，压缩机加载运行。如果系统压力上升到压力上限值，控制器使进气阀关闭，压缩机空载运行，直到系统压力降到压力下限值后，控制器使进气阀重新打开，排气阀关闭，压缩机打开，压缩机满载运行,不断重复上述过程。空气压缩机的排气量和压力，在运转中也不是不变的，常因工况变化导致用气量变化，所以空气压缩机工作时总是在重复满载－卸荷工作方式。满载时的工作电流接近电动机的额定电流，卸荷时的空转电流约为30-50％电动机额定电流，这部分电流不是做有用功，而是机械在额定转速下的空转损耗.

a   浪费大量的能源,导致生产成本的增加.

b   起动瞬间电流很大，对电网的稳定及其它用电设备的产生巨大的冲击,严重时甚至可能导致同一电网设备无法正常运行.

c   起动时对设备机械同样存在巨大的冲击，后续维护工作量大,维护成本高.制约生产效率.

d   经常卸载和加载的方法来调节.这样使整个气网压力经常变化,不能保持恒定的供气压力,另外也影响压缩机的使用寿命。

f   由于气压无法恒定,波动范围大,因此在一定程度上间接的影响了产品生产质量.在某些对气源气压要求苛刻的场合尤为明显.

g   自动化程度低,系统稳定性差,不利于维护, 需要专人操作停止或者启动机组来调节需求气量,但仍然无法有效的调节到合理范围.由于没有故障报警系统,不能快速有效的找到故障源以及排除故障

三、系统配置

    本系统可选用6100-3037G型变频器，该型变频器性能优良，可靠性高，内置PID调节器，各项参数可灵活设置，能很好地满足控制要求。（压力传感器可选用美国产MSP-300-016-B-S-W型，该型传感器安装简便，线性好，信号变送精度高。）控制原理图如下：

1、系统功能描述

    该系统以压力为控制对象，压力值由变频器键盘电位器设定，可根据用气设备的实际需要，在空压机的最高允许工作压力内自由设定，调整便捷。压力传感器对供气管网压力实时检测，并通过变送器转换，输出标准的4-20mA的信号，送至变频器反馈，在变频器内进行PID闭环控制，根据系统用气量的要求实时调整变频器的输出，从而实时调整压缩机电机的转速，保证管网压力的恒定。

四、改造收益

    采用该系统改造后，压缩机组的供气量与系统所需量动态匹配，压缩机电机转速会随着系统用气量的不同而进行调节，避免了电机空转以及频繁的加卸载所带来的能量损耗，电机的输入功率大大降低，节电效果显著。对于对空气机来说，供气量Q与转速N成正比，气压F与转速N的二次方成正比，而轴功率与转速N的三次方成正比，见下表：

    一般来说，对于连续用气的空压机系统，随用气量的变化，电动机运行频率在25-50HZ之间动态调节，系统的节电率可达20%左右。

    另外系统改造所带来的间接效益也不可低估。首先，压缩机电动机实现了软启停，软加减速，对电网的冲击大大减少；其次压缩机气缸内气阀片不再反复地开启和关闭，增加了设备的寿命，减少了系统维护时间；再次系统管网气压稳定，提高了气动设备的效率。

空气压缩机组经改造后，经实测达到如下效果   

1：节省电能：

      恒压供气系统投入运行后，可使贮气罐的气压保持在设定值的2.5%范围内，将自动排空而损失的电能节省下来，经实测，节电率达到40%左右，同时功率因子提高至COSф>0.95,减少了无功损耗.

2： 降低噪音，减少环境污染：

    恒压供气系统由于实现了变频控制，基本上消除排空放气的情况，从而改善了噪音对环境的污染.

3： 延长机械部件使用寿命：

      使用JBJ空压机节电系统后，空压机大多数时间运行在工频之下，能明

显减少机械部件的磨损，延长机器寿命，减少维修费用和缩短维修时间.

4： 实现了软起动：

      减少机组起动电流对电网的冲击，同时可灵活地重复多次起动，避免了自藕降压起动在这方面的不足.

5：实现恒压供气：

      系统投入运行后，提高了供气可靠性和负载变化的调节能力，保证了恒定的供气压力，进一步保证了产品质量的稳定性.

6：运行可靠，故障率几乎为零：

    系统设有过载、失压、欠压、过流、缺相等保护功能，运行可靠.

7：操作简易，发生故障不影响生产：

    节能器发生故障后，可自动停机并发出故障信号，同时，可转换到市电使空压机正常运行，不影响生产。