空氣壓縮機是一種利用電動機將氣體在壓縮腔內(nèi)進行壓縮并使壓縮的氣體具有一定壓力的設備，主要有吸氣、壓縮、作功輸送和排氣四個主要過程。
一、概述
空氣壓縮機是一種利用電動機將氣體在壓縮腔內(nèi)進行壓縮并使壓縮的氣體具有一定壓力的設備，主要有吸氣、壓縮、作功輸送和排氣四個主要過程。已有幾百年的應用歷史，在機械結構方面也經(jīng)過了100年的發(fā)展，原理是成熟的，但大容量的空壓機在工作過程的帶載啟動和泄載一直是一個難題。在結構上分常見有活塞式、螺桿式、和離心式等。它的用途廣泛，可以用于冶金、機械制造、礦山、電力、紡織、石油化工等各個行業(yè)?？諌簷C占大型工業(yè)設備(風機、水泵、鍋爐、空壓機等)耗電量的15%。
二、工作原理
常見大中型空壓機為螺桿式或活塞式壓縮機。工作時由一臺電動機帶動螺桿或活塞向氣罐充氣，當氣罐壓力升至設定的最高壓力時離合片動作，電機自動卸載，電機空轉，螺桿或活塞停止壓縮空氣。壓縮機的這種工作方式帶來了下列問題：
1 ）現(xiàn)用空壓機控制系統(tǒng)的缺陷
空壓機主電機運行方式為星型到三角降壓起動后再全壓運行. 加、卸載供氣控制方式為進氣閥開關控制方式，即壓力達到上限時關閥，壓縮機空載運行；壓力抵達下限時開閥，壓縮機加載運行。如果系統(tǒng)壓力上升到壓力上限值，控制器使進氣閥關閉，壓縮機空載運行，直到系統(tǒng)壓力降到壓力下限值后，控制器使進氣閥重新打開，排氣閥關閉，壓縮機打開，壓縮機滿載運行,不斷重復上述過程?？諝鈮嚎s機的排氣量和壓力，在運轉中也不是不變的，常因工況變化導致用氣量變化，所以空氣壓縮機工作時總是在重復滿載－卸荷工作方式。滿載時的工作電流接近電動機的額定電流，卸荷時的空轉電流約為30-50％電動機額定電流，這部分電流不是做有用功，而是機械在額定轉速下的空轉損耗.
a 浪費大量的能源,導致生產(chǎn)成本的增加.
b 起動瞬間電流很大，對電網(wǎng)的穩(wěn)定及其它用電設備的產(chǎn)生巨大的沖擊,嚴重時甚至可能導致同一電網(wǎng)設備無法正常運行.
c 起動時對設備機械同樣存在巨大的沖擊，后續(xù)維護工作量大,維護成本高.制約生產(chǎn)效率.
d 經(jīng)常卸載和加載的方法來調(diào)節(jié).這樣使整個氣網(wǎng)壓力經(jīng)常變化,不能保持恒定的供氣壓力,另外也影響壓縮機的使用壽命。
f 由于氣壓無法恒定,波動范圍大,因此在一定程度上間接的影響了產(chǎn)品生產(chǎn)質量.在某些對氣源氣壓要求苛刻的場合尤為明顯.
g 自動化程度低,系統(tǒng)穩(wěn)定性差,不利于維護, 需要專人操作停止或者啟動機組來調(diào)節(jié)需求氣量,但仍然無法有效的調(diào)節(jié)到合理范圍.由于沒有故障報警系統(tǒng),不能快速有效的找到故障源以及排除故障
三、系統(tǒng)配置
本系統(tǒng)可選用6100-3037G型變頻器，該型變頻器性能優(yōu)良，可靠性高，內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器，各項參數(shù)可靈活設置，能很好地滿足控制要求。（壓力傳感器可選用美國產(chǎn)MSP-300-016-B-S-W型，該型傳感器安裝簡便，線性好，信號變送精度高。）控制原理圖如下：
1、系統(tǒng)功能描述
該系統(tǒng)以壓力為控制對象，壓力值由變頻器鍵盤電位器設定，可根據(jù)用氣設備的實際需要，在空壓機的最高允許工作壓力內(nèi)自由設定，調(diào)整便捷。壓力傳感器對供氣管網(wǎng)壓力實時檢測，并通過變送器轉換，輸出標準的4-20mA的信號，送至變頻器反饋，在變頻器內(nèi)進行PID閉環(huán)控制，根據(jù)系統(tǒng)用氣量的要求實時調(diào)整變頻器的輸出，從而實時調(diào)整壓縮機電機的轉速，保證管網(wǎng)壓力的恒定。
四、改造收益
采用該系統(tǒng)改造后，壓縮機組的供氣量與系統(tǒng)所需量動態(tài)匹配，壓縮機電機轉速會隨著系統(tǒng)用氣量的不同而進行調(diào)節(jié)，避免了電機空轉以及頻繁的加卸載所帶來的能量損耗，電機的輸入功率大大降低，節(jié)電效果顯著。對于對空氣機來說，供氣量Q與轉速N成正比，氣壓F與轉速N的二次方成正比，而軸功率與轉速N的三次方成正比，見下表：
一般來說，對于連續(xù)用氣的空壓機系統(tǒng)，隨用氣量的變化，電動機運行頻率在25-50HZ之間動態(tài)調(diào)節(jié)，系統(tǒng)的節(jié)電率可達20%左右。
另外系統(tǒng)改造所帶來的間接效益也不可低估。首先，壓縮機電動機實現(xiàn)了軟啟停，軟加減速，對電網(wǎng)的沖擊大大減少；其次壓縮機氣缸內(nèi)氣閥片不再反復地開啟和關閉，增加了設備的壽命，減少了系統(tǒng)維護時間；再次系統(tǒng)管網(wǎng)氣壓穩(wěn)定，提高了氣動設備的效率。
空氣壓縮機組經(jīng)改造后，經(jīng)實測達到如下效果
1：節(jié)省電能：
恒壓供氣系統(tǒng)投入運行后，可使貯氣罐的氣壓保持在設定值的2.5%范圍內(nèi)，將自動排空而損失的電能節(jié)省下來，經(jīng)實測，節(jié)電率達到40%左右，同時功率因子提高至COSф>0.95,減少了無功損耗.
2： 降低噪音，減少環(huán)境污染：
恒壓供氣系統(tǒng)由于實現(xiàn)了變頻控制，基本上消除排空放氣的情況，從而改善了噪音對環(huán)境的污染.
3： 延長機械部件使用壽命：
使用JBJ空壓機節(jié)電系統(tǒng)后，空壓機大多數(shù)時間運行在工頻之下，能明
顯減少機械部件的磨損，延長機器壽命，減少維修費用和縮短維修時間.
4： 實現(xiàn)了軟起動：
減少機組起動電流對電網(wǎng)的沖擊，同時可靈活地重復多次起動，避免了自藕降壓起動在這方面的不足.
5：實現(xiàn)恒壓供氣：
系統(tǒng)投入運行后，提高了供氣可靠性和負載變化的調(diào)節(jié)能力，保證了恒定的供氣壓力，進一步保證了產(chǎn)品質量的穩(wěn)定性.
6：運行可靠，故障率幾乎為零：
系統(tǒng)設有過載、失壓、欠壓、過流、缺相等保護功能，運行可靠.
7：操作簡易，發(fā)生故障不影響生產(chǎn)：
節(jié)能器發(fā)生故障后，可自動停機并發(fā)出故障信號，同時，可轉換到市電使空壓機正常運行，不影響生產(chǎn)。