三晶S350变频器在空压机节能改造的应用
*、空压机工作原理 空气压缩机是*种利用电动机将气体在压缩腔内进行压缩并使压缩的气体具有*定压力的设备。在工业生产中有着及其广泛的应用，在各种行业中它担负着为工厂中*气动元件，各种气动阀门提供气源的职责。因此，空压机运行状况的好坏直接影响工厂的生产工艺。空压机的的种类很多（主要分为螺杆式，活塞式，其中螺杆式应用*广），但其供气的控制方式都是采用加、卸载的方式。
◎活塞式空压机工作原理
活塞式空压机是由电动机带动皮带轮通过联轴器直接驱动曲轴，带动连杆与活塞杆，使活塞在压缩机气缸内作往复运动，完成吸入、压缩、排出等过程,将*压或低压气体升压，并输出到储压罐内。其中，活塞组件，活塞与汽缸内壁及汽缸盖构成容积可变的工作腔，在曲柄连杆带动下，在汽缸内作往复运动以实现汽缸内气体的压缩。
◎螺杆式空压机工作原理
螺杆式空压机是由*对相互平�*龊系囊跹糇�(或称螺杆)在气缸内转动，使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧，实现螺杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程。空压机的进气口和出气口分别位于壳体的两端，阴转子的槽和阳转子的齿被主电机驱动而旋转。
二、空压机节能改造的必然性
由于空压机不排除在满负荷状态下长时间运行的可能性，所以，选型时只能按*大需求来确定电机容量，造成空压机系统余量*般偏大。传统空压机都采用星三角降压启动，但工频启动时电流仍然能达到额定电流的2~3倍，冲击大，会影响到电网的稳定性。且大多数空压机是连续运行，由于*般空压机的电机本身不能根据压力需求的变动来实现降速，使电机输出功率与现场实际压力需求量相匹配，导致在用气量少的时候仍然要空载运行，造成巨大的电能浪费。据统计，空压机占大型工业设备(风机、水泵、锅炉等)几乎*的耗电量的15%。空压机的节能改造势在必行 。
另外，空压机还存在以下几个问题：
1、气压超过上限压力时空压机卸载及卸载后电机空转浪费大量的电能。
2、频繁加卸载造成对电网的冲击，同时也造成机械的磨损加大，缩短机械寿命。
3、气量*法保持恒压。当用气量不断变化时，供气压力不可避免产生波动，使用气精度达不到工艺要求，影响生产效率及产品品质。
综上所述：若能采用变频调速技术，当流量需要量减少时，就可以降低电动机的转速，从而较大幅度减小电动机的运行功率，实现节能的目的。
三、S350变频恒压控制系统
1、系统特点
S350变频调速系统将管网压力作为控制对象。压力值由变频器面板给定（S350有多种给定通道），可根据用气设备的实际需要，在空压机的*高允许工作压力内自由设定。装在储气罐出气口的压力变送器将储气罐的压力转变为4~20mA电流信号送给S350内置PID调节器，与压力给定值进行比较，并根据差值的大小控制变频器的输出频率，调整电动机的转速，从而使实际压力始终维持在给定压力。S350内置PID具有稳定性高、调试简单的特点。
2、节能效果
采用该系统改造后，压缩机组的供气量与系统所需量动态匹配，压缩机电机转速会随着系统用气量的不同而进行调节，避免了电机空转以及频繁的加卸载所带来的能量损耗，电机的输入功率大大降低，节电效果显著。对于对空气机来说，供气量Q 与转速N 成正比，气压F与转速N的二次方成正比，而轴功率与转速N 的三次方成正比，见下表：
频率值Hz
50
45
40
35
30
25
供气量Q%
100
90
80
70
60
50
气压F%
100
81
64
49
36
25
轴功率P%
100
73
51
34
22
13
理论节电率N%
0
27
49
66
78
87
*般来说，对于连续用气的空压机系统，随用气量的变化，电动机运行频率在25-50Hz 之间动态调节，除去电机及其它损耗，系统的节电率可达18%～35%。
3、综合效益
①运行成本降低：空压机的运行成本由三项组成：初始采购成本、维护成本和能源成本。其�*茉闯杀敬笤颊佳顾趸诵谐杀镜�70%。通过降低能源成本30%，再加上变频起动后对设备的冲击减少，维护和维修量也跟随降低，所以运行成本将大大降低。
②提高压力控制精度：变频控制系统具有精确的压力控制能力。通过使空压机的空气压力输出与用户空气系统所需的气量相匹配，可以使管网的系统压力保持恒定，有效地提高了供气的质量。
③延长压缩机的使用寿命：变频器有软启动功能，可减少起动时对压缩机和机械部件所造成的冲击，增强系统可靠性，延长压缩机使用寿命。同时减少空压机启动对电网的冲击。
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四、变频系统设计中注意事项
1、空压机是大转动惯量负载，很容易引起V/F控制方式的变频器在启动时出现过电流，因此应选用大启动转矩、过载能力强的矢量变频器。S350系列的过载能力达到180%，启动转矩0.5HZ可输出150%，可保证设备可靠稳定地运行及恒压供气的连续性。
以江门某厂实例：该厂使用凯撤牌空压机、电机22KW，配S350 22KW通用矢量型变频器。设定加速时间为15S、减速时间为6S，在0.7Mpa时仍然能正常启动运行（上限0.8Mpa）。
启动压力
启动电流A
运行电流A
0Mpa
36
33
0.6Mpa
42
38
0.7Mpa
60
55
2、空压机不允许长时间低频运行，若空压机转速过低，*方面会使空压机的工作稳定性变差，另*方面也使缸体的润滑条件变差、磨损加大，进而导致喷油现像。所以，空压机工作的下限频率应不低于20HZ，且减速时间应尽量短。S350电压波动范围±15%、耐压高、减速时间短，可避免因减速时间过长而产生的喷油现象。
3、在满足生产工艺的要求下，压力设定越低越好。因为空压机的压力越高，所需电动机轴功率就越大，耗电量就越多。
4、出气口释放阀全部关闭，取消用出气口释放阀调节供气量的方式，以避免由此导致的电能浪费。
五、S350空压机改造功能参数表：
功能码
功能说明
设定值
功能备注
F0.00
控制模式选择
0
矢量控制
F0.01
启停信号选择
1
端子启停
F0.03
主频率源选择
8
PID
F0.11
上限频率设定
50
HZ
F0.14
下限频率设定
20
HZ
F0.15
下限频�*饔�
1
根据实际需要设定
F0.18
加速时间
依机型设定
F0.19
减速时间
依机型设定
F2.01
电机额定功率
保留
根据电机铭牌设定
F2.02
电机额定频率
保留
F2.03
电机额定转速
保留
F2.04
电机额定电压
保留
F2.05
电机额定电流
保留
F2.11
电机参数辨识
1
完整调谐
F4.10
节能运行
1
自动节能运行
F5.00
MI1端子功能选择
1
正转运行（FWD)
F5.18
CI下限对值
0.0-20ma
根据实际需要设定
F5.19
CI下限对应设定
0.0-*
F5.20
CI上限值
0.0-20ma
F5.21
CI上限对应设定
0.0-*
F5.22
CI输入滤波时间
0.00s-10.00s
F9.00
PID给定源选择
0
键盘给定
F9.01
键盘预置PID给定
0.0-*
根据实际需要设定
F9.02
PID反馈源选择
1
模拟通道CI反馈
F9.03
PID输出特性
0
根据实际需要设定
F9.04
比例增益
0.0-100
F9.05
积分时间
0.01s-10.00s
F9.06
微分时间
0.00s-10.00s
F9.07
采样周期
0.01s-10.00s
F9.08
PID控制偏差*限
0.00s-10.00s
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