改革開放以來，中國國民經濟發展迅速，但能源產業的發展遠遠不能滿足需求，能源差距的狀態在相當長的一段時間內不會發生變化。因此，該國主要關注能源政策，同時重視發展和保護。特別是，為了節省寶貴的二次能源 - 電能，中國最大的電能用戶是電動機，約占50％。而且通常在設計中，用戶的設計能力遠遠高于實際需求，因此很容易形成人們稱之為“大馬車”的現象，造成大量的電能浪費。另外，由于半導體功率電子元件的普及和應用，各種變頻變頻裝置的整流部分產生的諧波電流在注入電網后對電氣設備產生干擾影響，平均功率因數低，導致更大的電能浪費。頻率控制技術的出現給AC速度控制模式帶來了一場革命。

　　隨著變頻技術的不斷完善和發展，近十年來。變頻調速性能越來越完善，已被不同學科，不同行業的工程技術人員廣泛應用于不同領域的交流調速。它為企業帶來了可觀的經濟效益，促進了工業生產的自動化進程。
 
　　變頻調速用于交流異步電機調速，其性能遠遠超過以往的交直流調速模式。本實用新型結構簡單，調速范圍寬，調速精度高，安裝調試方便，保護功能完善，運行穩定可靠，節能效果顯著，已成為交流電機調速的最新趨勢。
 
　　空氣壓縮機廣泛用于工業生產。在各種工業中，它負責為工廠的所有氣動部件提供空氣供應，包括各種氣動閥。因此，其運作直接影響工廠的生產過程。有許多類型的空氣壓縮機，但幾乎所有的空氣供應控制方法都使用加法和卸載控制方法。盡管氣體供應方法原理簡單且操作方便，但存在諸如高功率消耗，容易損壞進氣閥和不穩定的氣體供應壓力的問題。功耗大，進氣閥容易損壞，供氣壓力不穩定等問題。隨著中國經濟的快速發展，國家越來越重視高效低耗技術，這項技術引起了人們的關注。變頻調速技術在空壓機供氣領域的應用，在提高空氣壓縮機性能，提高供氣質量的同時節約能源，已成為我們關注的課題。
 
　　根據測試，我們發現節能空間大，空氣壓縮機的空氣供應長時間為0.7MPa，一般壓力約為0.6MPa以滿足要求。
 
　　一、 行業分析
 
　　根據中國空氣壓縮機網絡調查：

　　全國有180億元/年的空壓機市場，400多萬臺空氣壓縮機正在運轉，100多萬臺空氣壓縮機功率超過22KW，22kw以下的中小型空氣壓縮機是活塞型主。每年增加數十萬個新單位。
 
　　空壓機一般根據工廠的最大負載加上10-20％的余量設計。此外，工廠的實際需求有季節性和時間的波動，這也導致燃氣消耗量大幅波動。因此，空氣壓縮機在大多數時間內沒有滿載。有很多節能空間。
 
　　空氣壓縮機約占所有工業電氣設備的9％，節約能源并降低利潤。
 
　　國家提供專項資金支持節能降耗，進一步推動空壓機等行業的升級換代。變頻空氣壓縮機也越來越被用戶所接受。變頻空氣壓縮機已成為未來的主流發展方向。
 
　　二、傳統空壓機的問題  
　　1、 權力浪費嚴重
 
　　 1）加載期間的功耗
 
　　壓力達到要求的工作壓力后，傳統的控制方法確定其壓力將繼續上升直至卸載壓力。在加壓過程中，產生更多的熱量和噪音，導致電能損失。另一方面，在高壓氣體進入氣動部件之前，其壓力需要通過減壓閥減壓，這也是耗能的。
 
　　2）卸載時的功耗
 
　　當達到卸載壓力時，空壓機自動打開卸荷閥，導致電機空轉，造成嚴重的能源浪費。當空壓機卸載時，滿負荷時的功耗約為30％至50％。可以看出，傳統的空氣壓縮機具有明顯的能量消耗。
 
　　2、電流開始很大
　　
　　雖然主電機采用Y-△減壓啟動，但啟動電流仍然很大，對電網影響很大，可能導致電網不穩定，威脅到其他電氣設備的運行安全。對于自發電設備，額定電流浪涌的幾倍可能會導致其他設備出現異常。
 
　　3.壓力不穩定
 
　　通過控制裝卸閥和調節閥實現傳統空壓機輸出壓力的調節。調節速度慢，波動大，精度低，輸出壓力不穩定。
 
　　4，噪音很大
 
　　連續工頻高速運轉，附加壓力超過所需工作壓力，反復裝卸，直接導致工頻運行中的高噪聲。
 
　　5，設備損耗嚴重
 
　　傳統的空壓機起動頻率大，裝卸頻繁，直接導致電機，調節閥和軸承的磨損，老化和使用壽命。
 
　　三、變頻空氣壓縮機的優點
 
　　傳統空壓機工作圖：
   
　　1，節能
 
　　1）變頻器通過調節電機的速度來調節氣體流量，使電機的輸出功率與流量需求成正比，保持電機的高效率，高功率因數，低無功功率損耗，節電效果明顯。
 
　　2）自動快速睡眠使死區時間縮短，電機完全停止，最大限度地節省能源。無沖擊啟動，低頻和大扭矩特性確保逆變器隨時啟動和停止。
 
　　2，啟動電流很小，對電網沒有影響
 
　　變頻器可以使電機啟動并平穩加載電流，不受任何影響;它可以使電機軟停，避免反向電流造成的危害，有助于延長設備的使用壽命。
 
　　3，輸出壓力穩定
 
　　使用變頻控制系統后，可實時監測供氣管路中的氣體壓力，使供氣管路中的氣體壓力保持恒定，生產效率和產品質量均為改進。
 
　　4，低噪音
 
　　變頻器根據燃氣需求需要能量，能量損失不大，電機運行頻率低，機械轉向噪聲小。由于變頻調節電機速度，不需要反復裝卸，頻繁裝卸的噪音消失了。由不穩定的氣壓引起的連續壓力和噪音也消失了。
 
　　5，設備損耗小 ，使用壽命更長
 
　　空氣壓縮機具有小的啟動電流，并且不需要重復裝載和卸載閥。變頻空氣壓縮機根據氣體消耗量自動調節電機速度。運行頻率低，速度慢，軸承磨損小，設備使用壽命延長，維護工作量減少。
 
　　6.節能空間說明：
 
　　灰色：變頻空壓機功率曲線
 
　　綠色：節能部分A，變頻空氣壓縮機比普通空壓機節省的能源
 
　　淺藍色：節能部分B，可由變頻空氣壓縮機節省的能量。 B是變頻空氣壓縮機進入空轉睡眠階段時由變頻空氣壓縮機節省的能量，普通空氣壓縮機不進入睡眠狀態。如果變頻空氣壓縮機沒有進入休眠狀態，則B=0。
 
　　在休眠狀態下啟動或啟動時，正常空氣壓縮機和變頻空氣壓縮機均在額定功率附近運行。因此，變頻空氣壓縮機可以確保充氣的快速性。

 
　　四、變頻聯動控制指令
 
　　變頻空氣壓縮機和工頻空氣壓縮機是連接和控制的，并應用于變頻帶式機器和工頻空氣壓縮機以形成供氣網絡，并且向同一個氣罐供應氣體。變頻空氣壓縮機用作控制網絡中空壓力機運行的主機。在網絡中，控制兩臺空氣壓縮機運行，變頻器設置為主機，工頻空氣壓縮機設置為從機，主機設置為控制負載壓力。 ，卸載壓力，連接單元數，在線控制延遲時間，以及主機的變頻工作壓力。主機啟動后，會自動進入聯動控制模式。將供氣壓力與設定的在線控制壓力進行比較，調整主機運行頻率或選擇網絡空心壓力機發送控制指令，控制網絡空心壓力機的啟停，自動穩定供氣壓力，平衡運行網絡中每個從站的時間。在聯動運行時間為8小時后，空氣壓縮機作為變頻主機交替旋轉。變頻空壓機與工頻空壓機聯動運行，可避免網絡空心壓力機頻繁啟停，損壞設備，減少對電網的影響，達到節能效果。

　　五、變頻空壓機的工作原理
 
　　根據用戶的要求，首先設定壓力值，然后接通電源，壓力傳感器監測管網壓力，并成為逆變器的電信號反饋。在分析和處理反饋值和設定值之后，逆變器控制空氣。印刷機的操作最終達到反饋值和設定值的相同值。當燃氣消耗增加時，系統壓力降低，反饋值小于設定值，逆變器輸出電壓和頻率增加，空氣壓縮機轉速增加，空氣輸出增加;當氣體消耗減少時，空氣壓縮機速度降低，減少流出量使得管網壓力保持設定壓力值。當多臺空氣壓縮機并聯運行時，空氣壓縮機的加減自動完成，實現空壓機的自動恒壓運行。
 
　　六、空壓機的節能轉型后的好處
 
　　1.節省能源
 
　　HLPSK系列變頻控制壓縮機與傳統控制壓縮機相比，節能是最實用的。基于風量要求的壓縮機運行條件是經濟的。 2.降低運營成本傳統壓縮機的運行成本包括三個項目：初始采購成本，維護成本和能源成本。能源成本約占壓縮機運行成本的77％。通過降低44.3％的能源成本，加上節電啟動后對設備的影響減少，維護和維修量也將減少，因此運營成本將大大降低。 3.提高壓力控制精度HLPSK系列變頻控制系統具有精確的壓力控制能力。使壓縮機的氣壓輸出與用戶空氣系統所需的空氣量相匹配。 HLPSK031543B電機環保電源控制壓縮機輸出氣量隨電機轉速的變化而變化。由于HLPSK031543B變頻器的精度提高，可以控制電機的速度，可以使管網的系統壓力變化保持在3 psig范圍內，即0.2 bar，有效地提高了工作質量。 4.延長壓縮機的使用壽命可以調節電機的啟動加速時間，以減少啟動時對壓縮機電氣和機械部件的影響，提高系統的可靠性，延長壓縮機的使用壽命。此外，HLPSK系列變頻器可以減少設備啟動時的電流波動。這種波動電流將影響電網和其他設備的功耗。 HLPSK系列變頻器可以有效地將起動電流的峰值降至最低。 5.降低空壓機的噪音根據壓縮機的工作條件，HLPSK系列電機環保節電改造后，電機運行速度明顯減慢，有效降低了噪音。空壓機的運行。現場測量表明，與原始系統相比，噪聲降低了大約3到7分貝。
 
　　七、空壓機變頻改造方案設計
 
　　詳細的轉換計劃       

　　1）電源轉換模式   壓力傳感器用于將排氣壓力轉換為4~20mA電流信號，并反饋回變頻器端子進行恒壓閉環控制。在變頻器的輸入電源側安裝交流接觸器KM7，確保在按下緊急停止按鈕后立即切斷變頻器電源，以保護空氣壓縮機和人身安全。
 
　　由于空壓機采用變頻控制，系統可根據用戶設定的壓力和壓力反饋自動調節電機轉速，實現恒壓控制。因此，當用戶的空氣消耗量較小時，空壓機主電機可能會長期低速負載，不利于電機自冷卻風扇的散熱，導致電機溫度過高甚至升高燒壞電機線圈。   

　　有四種對策可以解決這個問題，可根據情況選擇：

　　1.合理設置HLP-SK空壓機專用變頻器的電機過載保護時間，變頻器將根據情況保護電機對電動機電流累積的影響。

　　2.設置電機傳感器保護閾值并使用電機溫度傳感器保護電機。

　　3.設置短空壓機停止（休眠）時間和短暫啟動時間。進入睡眠狀態后，電機停止運轉。    

　　4.將主電機冷卻風扇安裝在空壓機中，通過交流接觸器KM6進行控制，確保空壓機電機正常運行。    

　　2）變頻控制模式   純變頻控制模式是對傳統工頻控制模式的完全改進。由于取消了Y-△切換和工業變頻，用戶甚至不需要安裝交流接觸器，只需將電機直接連接到變頻器的輸出端即可實現變頻改造。空壓機主電機繞組采用△連接方式，壓力反饋采用4~20mA壓力傳感器，建議用戶將兩個冗余交流接觸器轉換為變頻器急停控制和風扇冷卻風扇控制，以提高氣壓。機器系統的安全性和可靠性。   
 
　　許多空壓機用戶已經適應了傳統的工頻控制模式，對純變頻控制方法存在一些疑問。因此，當改造空壓機變頻器時，希望保留傳統的工頻控制模式，以確保當變頻器控制失效時，空壓機仍然可以切換到工頻模式繼續運行。事實上，隨著工業控制領域的不斷發展，逆變器控制技術日趨完善，逆變器的穩定性和可靠性也達到了很高的要求。變頻器已廣泛應用于機械，紡織，風機，水泵等各種場合，實現了相當穩定的控制效果。因此，逆變器也可以完美地適應空氣壓縮機的控制需求。每臺Hailip HLP-SK系列變頻器在出廠前都經過嚴格測試，以確保產品的質量和可靠性。
 
　　八、變頻改造投資效益分析
 
　　1，設備清單
 
　　所需修改設備清單：1個HLPSK004543B逆變器，1個PLC，1個觸摸屏，2個塑料外殼開關，4個交流接觸器，1個壓力傳感器，1個電線，1個控制柜
 
　　具體修改成本根據用戶的空壓機功率水平和每個附件的實際售價確定。如果用戶的空壓機主電機功率為45kW，估計為600元/kW，則用戶要求的改造成本為45 * 600=27000（元）。
 
　　2.直接經濟效益
 
　　空氣壓縮機采用傳統工頻控制方式，當壓力低于設定壓力時負載運行，當壓力高于設定壓力時無負載運行。但無論是裝載還是卸載，電機始終保持高速運轉，空載損耗非常大。
 
　　1）工頻控制下的空載損耗
 
　　眾所周知，空壓機的總運行時間為5215小時X，裝載運行時間為1678小時Y，
 
　　然后空壓機空載率=（X-Y）/X=（5215-1678）/5215 =0.678
 
　　假設電源電壓為Ue，取380V;空載電流為I0;功率因數為COSφ，為0.8;每年空壓機的總運行時間為小時，每年的空載損耗為W：
　
　　W=√3×Ue×I0×COSφ×年總運行時間×空載比=（1.732×380×60×0.8）/1000×4992×0.678=106924度
　　
　　工業用電費1元/千瓦時，則每年的空載損耗費用為：
 
　　F=W×1元/度=89103×1=106924元
 
　　2）變頻控制下的節能分析
 
　　采用變頻器控制方式。空載壓縮機卸載時，主電機降至20Hz。
 
　　電機20Hz空載運行和50Hz空載運行的電流基本相同，定子繞組的相電壓與工作頻率成正比，即U=Ue×（f set/f work）=152V。
 
　　電機功耗P=√3×U×I0×COSφ，因此，我們可以估算電機功率與工作頻率成正比，電機空載損耗也與工作頻率成正比。使用變頻器控制方式時，每年的空載損耗W1
　
　　W1=W×（f set/f work）=106924×（20/50）=42769
 
　　變頻控制模式下年空載損耗成本F1
 
　　F1=W1×1元/度=42769×1=42769元
　　
　　通過上述計算，當空壓機從工頻控制變為變頻控制時，只有空載損耗才能節省成本F-F1=53462元/年。當空壓機采用變頻控制方式時，系統可根據用戶設定工作壓力和當前壓力反饋信號自動進行閉環調節，實現恒壓控制。這樣，當用戶的燃氣消耗減少時，空氣壓縮機自動降低輸出功率，而不必像傳統的控制模式那樣加載滿負荷，從而大大降低了空氣壓縮機的能源成本，提高了供氣質量。

　　綜上所述，空壓機從工頻控制模式轉換到變頻控制模式后，空壓機的功率損耗大大降低，直接經濟效益十分客觀。對于大多數用戶來說，在空壓機變頻節能改造后一年內，投資成本可以完全恢復，達到良好的節能效果。
 
　　2、 間接經濟效益
 
　　3、 通過節能改造，既節約能源，又在以下幾個方面帶來更大的效益：
 
　　1）由于總功耗下降很多，整個電力系統的溫升大大降低，設備故障率線性下降，設備和開關觸點的使用壽命增加一倍，維護成本和設備續期費用相應減少;/P>
 
　　2）采取有效的節電措施后，不僅節約了能源，而且降低了變壓器的容量，保證了用戶變壓器的安全運行，為新的電力設備提供了空間;
 
　　3）設備具有軟啟動功能，啟動時的瞬時電流控制為額定電流的1~1.5倍，大大降低了對電力系統的影響。