一、概述：

  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。

二、改造前的设备状况

                      传统空压机的工作图

传统空压机的问题：

1、电能浪费严重 

传统的加卸载式空压机，能量主要浪费在： 

（1）加载时的电能消耗 

    在压力达到所需工作压力后，传统控制方式决定其压力会继续上升直到卸载压力。在加压过程中，一定会产生更多的热量和噪音，

从而导致电能损失。另一方面，高压气体在进入气动元件前，其压力需要经过减压阀减压，这一过程同样耗能。 

（ 2）卸载时电能的消耗 

   当达到卸载压力时，空压机自动打开卸载阀，使电机空转，造成严重的能量浪费。空压机卸载时的功耗约占满载时的30%～50%，可

见传统空压机有明显的节能空间。 

2、工频启动冲击电流大 

    主电机虽然采用Y-△减压起动，但起动电流仍然很大，对电网冲击大，易造成电网不稳以及威胁其它用电设备的运行安全。对于自发电工厂，数倍的额定电流冲击，可能导致其他设备异常。 

3、压力不稳，自动化程度底低

   传统空压机自动化程度低，输出压力的调节是靠对加卸载阀、调节阀的控制来实现的，调节速度慢，波动大，精度低，输出压力不稳定。 

4、设备维护量大 

    空压机工频启动电流大，高达5~8倍额定电流，工作方式决定了加卸载阀必然反复动作，部件易老化，工频高速运行，轴承磨损大，设备维护量大。 

5、噪音大 

三、变频改造的优势

1、节能 

   节能原理：变频调速系统以输出压力作为控制对象，由变频器，压力传感器、电机组成闭环恒压控制系统，工作压力值可由操作面板直接设置，现场压力由传感器来检测，转换成4~20mA电流信号后反馈到变频器，变频器通过内置PID进行比较计算，从而调节其输出频率，达到空压机恒压供气和节能的目的，变频节能表现在：

（1）、变频器通过调整电机的转速来调整气体流量，使电机的输出功率与流量需求成正比，保持电机高效率工作，功率因数高，无功损耗小，节电效果明显； 

（2）、按严格的EMS标准设计，高速低耗的IGBT以及采用了高效的失量控制算法，使得变频器谐波失真和电机的电能损耗最小化；
（3）、自动快速休眠使得空载时间变短，电机完全停止，最大程度节能。无冲击启动及低频大转矩特性保证变频器随时带载起停。 

节能空间：
灰色：变频空压机功耗曲线
绿色：节能部分A，变频空压机比普通空压机节省的能量
浅蓝色：节能部分B，变频空压机可能节省的能量。B为当变频空压机已进入空久停机休眠阶段，而普通空压机没有进入休眠时，变频空压机节省的能量。如果变频空压机也没有进入休眠，则B=0。
刚启动或休眠后启动时，普通空压机和变频空压机均运行在额定功率附近。因此变频空压机可以保证充气的快速性。

2、启动电流小，对电网无冲击
变频器可使电机起动、加载时的电流平缓上升，没有任何冲击；可使电机实现软停，避免反生电流造成的危害，有利于延长设备的使用寿命
3、输出压力稳定
采用变频控制系统后，可以实时监测供气管路中气体的压力，使供气管路中的气体的压力保持恒定，提高生产效率和产品质量；

4、设备维护量小  
    空压机变频启动电流小，小于2倍额定电流，加卸载阀无须反复动作，变频空压机根据用气量自动调节电机转速，运行频率低，转速慢，轴承磨损小，设备使用寿命延长，维护工作量变小。 
    5、噪音低  
    变频根据用气需要提供能量，没有太多的能量损耗，电机运转频率低，机械转动噪音因此变小，由于变频以调节电机转速的方式，不用反复加载、卸载，频繁加卸载的噪音也没有了，持续加压，气压不稳产生的噪音也消了。  总之，采用变频恒压控制系统后，不但可节约一笔数目可观的电力费用，延长压缩机的使用寿命，还可实现恒压供气的目的，提高生产效率和产品质量。

四、宝米勒MC200K变频器的特点

针对空压机的特殊控制需求：一体化的专用变频器 + 用户可选的操作界面，对比一般采用标准变频器+专用控制器的方式。有更多优点：
变频器与空压机的运行特性紧密的结合，这是普通专用控制器无法做到的，不能专门针对空压机工况：满压启动、高环境温度设计、电压
波动能力等方面进行设计。未来向高端发展，如：网络化控制，远程智能管理上，普通控制器也很难做到。
为了将变频器更好地融入到空压机控制系统当中，采用一体化的结构设计，更紧密贴近空压机行业需求，实现了更加优异的控制性能：
1、内置的控制器完成空压机的所有控制功能。
控制器与变频器完美地结合成了一个有机整体，用户再不用配备额外的控制器，同时也大大简化了用户的安装接线和保养维护操作。
2、与变频器快速的交换数据，较传统方式快5-10倍。
变频器能根据压力传感器反馈的压力信号，经过处理后直接调整电机的输出频率，而不需要像传统方式那样，通过控制器处理后给出一个
模拟量作为变频器频率给定。这就大大降低了模拟量波动所带来的精度不稳，同时通过485通讯，数据能以更快速更准确的方式进行交换。
3、更有效的压力控制精度和响应时间
变频器的频率给定可以精确到0.01Hz，开环矢量控制稳速精度可±0.2%，甚至可以一转一转地控制电机转速，并且能自动补偿高负载时马达的转速变动。这就大大提高了系统的压力控制精度，快速精确地响应实际压力的变化

_{五、变频改造方案设}

根据对客户现场了解，我们选用内置式一体化解决方案，选配合适的MC200G2500T4K   1台，并配置相应的交流接触器、压力传感器等器件，使空压机实现变频控制。并保留原有的工频控制方式，如变频出现故障时可以采用工变频切换方式。

                                        控制原理图

六、节能率估算：

1、耗能分析：螺杆压缩机的运行原理决定了压缩机的能耗，当压缩机的产气量大于用气量时压缩机会卸载，当设备用气量大于产气量时压缩机会加载，这样不停加卸载造成管网压力很不稳定，电流波动也比较大

2、节能空间分析:

1)、压缩机卸载时压缩机做的全部是无用功

2)、当压缩机加载时上升的压力也是不必要的，因为加载压力设定就是你的最低需求压力

3)、一般的空气压缩机压缩空气的能耗就是这两部分

4）、这两部分的能耗都有计算方法。

3、能耗计算方法：

1）、卸载能耗约占压缩机功率的52% （可以测电流得到精确数据）220A/ 420A= 52%   （压缩机功率满载约250KW)  ，卸载功率=250×52% = 130KW ，加载功率在250KW. 
2）、KP 压力上升1KG，能耗约占整个系统的7% 
3）、压力设定在5.7-7.0之间，把空压机的进气门一直打开，空压机理论上是出于一直加载状态
4）、统计今年自10月21日9时至10月30日22时期间共230小时的运行记录，5号机的平均加载率是：57.7%。，平均卸载率42.3%，空压机月平均运行时间700小时。
5）、一月节约计算：月卸载时做无用功=卸载功率×卸载率×运行时间=130kw*42.3%*700=38493度
月加载时升高1公斤压力耗电量=加载功率×加载率×运行时间×KP=250*57.7%*700*7%=7068.2度=45561度
月总节电量=月卸载时做无用功+月加载时升高1公斤压力耗电量=38493+7068.2=45561度
但是压缩机改造变频后不能完全的消除卸载，因为螺杆压缩机在变频到25HZ后再不能再降低转速，降低后效率急速下降，所以卸载的20%能耗不能节约，这样每月总节约为：45561*80%=36449度电用电记录：5号每耗电量为158760度，节电率=36449/158760=23%.