摘要本文介紹了空壓站空氣壓縮機電控制系統由原采用空氣壓縮機恒速供熱、人工切換的形式改為用變頻器控制壓縮機手動供熱的實例，做到既能滿足生產工藝的要求，又能達到節能減排的目的。
關鍵詞變頻器；空氣壓縮機；節能減排
中圖分類號TN773文獻標示碼A文章編號1674-6708（2011）42-0149-02
0序言
變頻器就能實現對交流電動機進行無級調速，其發展趨以成熟。變頻調速的電能借助率主要是變頻器本身的轉換效率和電動機調速中的轉換率兩方面來決定的。要實現變頻調速的節能運行，就要綜合借助變頻器和電動機的各類特性，把它們有機地結合上去，以達到工作效率的最優化。變頻器傳動不但具有節能，提升生產效率及產品質量，并且能夠增加設備維護成本、改善環境，并易實現全手動化控制等優點。
1系統概況
在飲料的生產過程中，壓縮空氣的穩定與否直接影響飲料的產值和質量。空壓站有3臺22m3/min的空氣壓縮機，其馬達功率為132kW，負責飲料生產過程各生產用的儀表p儀器的用氣p麥汁過濾機出槽的用氣，飲料灌裝設備的動力用氣，在生產用氣高峰時開3臺空氣壓縮機，在用氣低峰時開二臺空氣壓縮機，由操作人員按照管線壓力顯示數字來判定開2臺或3臺空氣壓縮機，并且為保證管線和設備氣壓平穩、開或停空氣壓縮機前還必須卸負荷、使馬達處于空載狀態，因為該機只能自動調節減載閥來進行增、減載，無論是開機或死機都須要一定時間，這樣一來管線的氣壓是不斷變化的，但空氣壓縮機的開、停補救總是滯后，導致管線氣壓穩定度升高，操作難度大且馬達開、停次數多，耗能大，同時又加大了空氣壓縮機械部份銹蝕。手動化程度低，操作工人勞動硬度大，嚴重時因為氣壓的不穩定，就會使生產車間的氣動儀表形成偏差，因而影響產品的質量和產值，基于以上問題，本人決定對其系統采用變頻器技術進行整修。
2改建方案
2.1方案的確定
依照壓縮機的機械特點是恒力矩性質，故電動機的軸功率與怠速成反比的特性，將空壓站選1臺~2臺22m3/min的空氣壓縮機作恒怠速運行，而選一臺22m3的空氣壓縮機，用變頻器來控制其電動機的運行怠速，讓它手動隨供熱壓力的變化而變化，即供熱壓力升高時，電動機的運行速率上升，而壓力上升時，電動機的運行速率增長，以穩定供熱壓力節省電能。
2.2系統的結構
1）降低一臺變頻器，代替現今的交流接觸器控制；
2）現用的壓力顯示儀，改為壓力顯示調節儀（臺灣產，機型：SR63）；
3）系統方框圖：
2.3變頻器的選用
因為該技術改建是在原拖動系統基礎上進行改型設計的，因而可依照原選用電動機的容量和怠速對變頻器的機型及類型進行選擇。
1）變頻器類型的選擇
通用變頻器主要有：普通功能型U/f控制變頻器、具有扭矩控制功能的高功能型U/f控制變頻器和矢量控制高動態性能型變頻器等。按照空氣壓縮機所帶負載是恒力矩類負載，因而采用普通功能型U/f控制變頻器即可滿足使用要求，實現恒力矩調速。
2）變頻器容量的估算
連續恒載運行時所需變頻器容量PCN必須滿足以下3個條件：
（1）PCN≥（2）PCN≥（3）ICN≥kIm
取K電壓波型的修正系數為1.05，η電動機效率為0.85，cosφ功率誘因為0.8，PM為空壓機要求電動機的軸輸出功率為122kW，Um馬達電流380V，Im馬達電壓265A，代入數據算得：a、PCN≥；b、PCN≥183kW，c、ICN≥278.3A。
因為以上估算可知變頻器輸出容量必須小于，電壓ICN≥278.3A，所以必須依照廠家生產的機型進行選擇。
3）變頻器機型的選擇
按照變頻器的性能p價錢p安全性、售后服務以及各類變頻器在我廠使用療效，決定選擇日本出產的利佳牌ERIC-9001系列中的200H級泛用型IGBT靜音交流變頻器。它的輸出容量為，最大適用馬達容量為160kW，最大輸出電壓為302A。
2.4控制訊號參數的確定
1）控制參數
（1）A1-O2控制模式選擇：V/f控制；
（2）B1-03停止方法選擇：自由停車；
（3）C1-01加速時間：120s；
（4）D2-01頻度指令上限：50Hz；
（5）D2-02頻度指令下限：30Hz；
（6）E1-01輸入電流：380V；
（7）E1-02電動機額定電壓：265A。
2）主速頻度訊號：由供熱壓力顯示調節儀給出訊號：4mA~20mA。
3線路修改
用作技改的22m3/min空氣壓縮機的馬達功率為132kW，主線路及控制線路為380V，采用交流接觸器自藕降糖起動，兩地控制，其保護有液壓保護，冷卻水的水壓保護、二級排氣壓力保護、過載保護。
為了節省家電材料及減短施工時間，本人只拆除空氣壓縮機的控制柜的自藕變壓器，交流接觸器及其控制線路，保留原先線路的報案系統，將運行輸出訊號改在變頻器5、6兩點取出，開機訊號由水壓正常后供給，因為該生產正常用氣要保證在0.65MPa以上，于是決定“主速頻度指令”信號在壓力顯示儀取，因為該壓力顯示儀不能進行調節，于是將該壓力顯示儀改換為壓力調節顯示儀，由該壓力調節顯示儀調節并取出后輸送一個4-20mA的模擬訊號給變頻器進行閉環控制，當壓力低于0.65MPa時，變頻器輸出頻度增長，而當壓力高于0.65MPa時，變頻器輸出頻度上升。因為運轉指示由變頻器輸出控制，受變頻器輸出端子電流的限制需接220V電源，及壓力調節顯示儀也須接220V電源，所以在它們一端需接中線N。其它控制線路電源電流不變。
4系統調試
按變頻器使用說明書設定有關參數后，先設定變頻器最低頻率為10Hz進行調試，當變頻器在即將投入運行前，應先驅動馬達空載運行幾分鐘，可在15Hz、20Hz、30Hz、40Hz、50Hz等幾個頻度點進行，在試運行時應注意馬達旋轉方向是否正確，震動和噪音的大小，馬達升溫情況等，結果觀察到在開機調速中，當輸出頻度高于20Hz時，而馬達運轉時間超過3min時，馬達會手動停機。經檢測，發覺因為該空氣壓縮機是活塞式壓縮機，怠速太慢時，不但會影響其工作效率，也會因馬達怠速慢導致液壓過高而導致液壓報案及合閘停機，為使其不會因為油抬高報案，因而變頻器參數中“最低輸出頻度”值的設置非常重要變頻空壓機電流過大原因，設置過高會影響其正常工作，設置偏低又會影響省電療效。經過反復的試驗，總結出其最低怠速在額定怠速的60%最為理想。因而將“最低輸出頻度”設置在30Hz，達到了保證供熱穩定，又實現了省電的療效。
5改建后的療效
1）穩定供熱壓力。采用變頻器調速后，能非常便捷地進行連續調節，保持壓力、流量等參數的穩定；
2）延長了設備使用壽命。馬達起動平穩，去除起動時的機械沖擊，減少了銹蝕，延長機械設備使用壽命；
3）變頻器自我監測、故障確診、保護功能齊全，有效地避免車禍擴大化。縮小了故障程度和車禍影響面；
4）手動化程度高，大大減少了操作工人的勞動硬度；
5）節省電能：
（1）因為壓縮機的起動轉矩要求較大，及按最大要求量來選定馬達的功率，所以設計的余量偏大，當采用變頻器調速后，可大大提升輕載運行的工作效率變頻空壓機電流過大原因，因而節能的潛力很大。
（2）調速后，當須要量減少時，可手動增加馬達的怠速，因而較大幅度地減少電動機的運行頻度，進一步實現節能的目的。
（3）經過3個月的觀察，該空氣壓縮機改建后運行較為理想，對比改建前后用電量，每位月節省用電接近8000kW?h，大概1年可收回投資費用。
參考文獻
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[4]利佳牌ERIC-9001系列使用說明書.