螺杆式空压机广泛地用于工业生产中，在其控制中采用加卸载阀来控制空压机的供气。由于用气设备的工作周期或是生产工艺的差别，使得用气量发生波动，有时会造成空压机频繁加载、卸载。空压机卸载后电机仍然工频运转，不仅浪费电能而且增加设备的机械磨损；空压机加载过程是突然加载，也会对设备和电网造成较大的冲击。因此对空压机进行变频改造具有改善电机的启动和运行方式，减少设备的机械磨损，在一定范围内节约电能等效果。

1、空压机系统节能分析：

在管道供气系统中，最基本的控制对象是流量，供气系统的基本任务就是要满足用户对流量的需求。目前，常见的气体流量控制方式有加、卸载供气控制方式和转速控制方式两种。

（1）  加、卸载供气控制：

加、卸载供气控制方式即为进气阀开关控制方式，即压力达到上限时关阀，压缩机进入轻载运行；压力抵达下限时开阀，压缩机进入满载运行。由于空压机不能排除在满负荷状态下长时间运行的可能性，所以只能按最大需要来决定电动机的容量，设计余量一般偏大。工频起动设备时的电流冲击大，电机轴承的磨损大，所以设备维护量大。虽然都是降压启动，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，而且大多数是连续运行，由于一般空气压缩机的拖动电机本身不能调速，因此就不能直接使用压力或流量的变动来实现降速调节输出功率的匹配，电机不允许频繁启动，导致在用气量少的时候电机仍然要空载运行，电能浪费巨大。经常卸载和加载导致整个气网压力经常变化，不能保持恒定的工作压力及延长压缩机的使用寿命。空压机的有些调节方式（如调节阀门或调节卸载等方式），即使在需要流量较小的情况下，由于电机转速不变，电机功率下降幅度比较小。

（2）  转速控制：

即通过改变空压机的转速来调节流量，而阀门的开度保持不变（一般保持最大开度）。当空压机转速改变时，供气系统的扬程特性随之改变，而管阻特性不变。在这种控制方式下，通过变频调速技术改变空压机电机的转速，空压机的供气流量可随着用气流量的改变而改变，达到真正的供需平衡，在节能的同时，也可使整个系统达到最佳工作效率。变频器基于交一直一交电源变换原理，可根据控制对象的需要输出频率连续可调的交流电压。电动机转速与电源频率成正比，因此，用变频器输出率可调的交流电压作为空压机电动机的电源电压，可方便地改变空压机的转速。

2、空压机系统节能原理：

采用变频器控制空压机的转速以达到节能是一种较为科学的控制方法。根椐空压机运行特性知：

l  Q1/Q2=n1/n2

l  H1/H2=( n1/n2)²

l  P1/P2=(n1/n2)³

l  式中Q——空压机供给管网风量；

l  H——管网压力；

l  P——电机消耗功率；

l  n ——空压机转速。

由上式可知，当电机转速降到额定转速的80％，则空压机供给管网风量降为80％，管网压力降为（80％）²，电机消耗功率则降为（80％），即51.2％。去除电机机械损耗和电机铜、铁损耗等影响，节能效率也接近40％，这就是调速节能的原理所在。

长期实践证明，在供气系统中接入变频节能系统，利用变频技术改变空压机转速调节管道中的流量，以取代阀门调节方式，能取得明显的节能效果，一般节电率都在30％以上。另外，变频器的软启动功能及平滑调节的特点可实现对流量的平稳调节，同时减少启动冲击并延长机级及管级使用寿命。

3、变频空压机变注意事项及恒压PID调节原理：

（1）空压机变频注意事项：

1）空压机是转动惯量负载，这种启动特点就很容易引起V/F控制方式的变频器在启动时出现跳过流保护的情况，建议选用具有高启动转矩的无速度传感器矢量变频器，保证即能实现恒压供气连续性，又保证设备可靠稳定的运行；

2）空压机不允许长时间在低频下运行，当空压机的转速过低，一方面将使空压机的工作稳定性变差，另一方面也使螺杆机头的润滑变差，会加快磨损。所以工作的下限频率应不低于20Hz；

3）为了有效滤除变频器输出电流中的高次谐波分量，减少因高次谐波引起的电磁干扰，建议选用输出交流电抗器，还可以减小电机运行噪音和温升，提高电动机的稳定性。

（2）恒压供气节能原理：

如上所述，流量是供气系统的基本控制对象，供气流量需要随时满足用气流量。在供气系统中，储气管中的气压能够充分反映供气能力与用气需求之间的关系：

若 供气流量>用气流量 → 储气管气压上升

若 供气流量<用气流量 → 储气管气压下降

若 供气流量=用气流量 → 储气管气压不变

所以，保持管道中的气压恒定，就可保证该处供气能力恰好满足用气需求，这就是恒压供气系统所要达到的目的。变频调速系统将管网压力作为控制对象，装在储气管出气口的压力变送器将储气罐的压力转变为电信号送给控制器，与压力给定值进行比较，并根据差值的大小按既定的PID控制模式进行运算，产生控制信号去控制变频器频率指令，调整电动机的转速，从而使实际压力始终维持在给定压力。另外，采用该方案后，空气压缩机电动机从静止到稳定转速可由变频器实现软启动，避免了启动时的大电流和启动给空气压缩机带来的机械冲击。整个控制过程如下：

用气需求↑——管路气压↓——压力设定值与反馈值的差值↑——PID输出↑——变频器输出频率↑——空压机电机转速↑——供气流量↑——管路气压趋于稳定。

4、我公司变频压缩机的变频器选用：

  7.5—110KW变频压缩机我公司首选ABB的ACS510-01系列变频器，132—220KW变频压缩机我公司首选SanKen-SHF系列变频器，250KW以上的变频压缩机的变频器选型未定，上述变频压缩机的变频器选型也可由用户自行选定。