摘要：近年來(lái)，隨著(zhù)國家節能減排的不斷推進(jìn)，節能技術(shù)被廣泛地應用到工業(yè)生產(chǎn)中?？諌簷C作為工業(yè)生產(chǎn)中的供氣設備，往往存在運行效率低，系統熱損耗嚴重等問(wèn)題，因此空壓機的節能改造有著(zhù)巨大的節能潛力。目前，變頻節能技術(shù)已廣泛應用于空壓機的研發(fā)設計，永磁變頻空壓機已受到市場(chǎng)的廣泛認可。本文就空壓機系統運行過(guò)程，分析變頻節能技術(shù)在空壓機上的應用。

一、空壓機系統運行及問(wèn)題

空壓機是一種壓縮氣體，產(chǎn)出一定壓力氣體的設備，廣泛應用于煤炭、鋼鐵紡織等行業(yè)，為設備提供動(dòng)力氣源。對于螺桿式空壓機而言，典型系統包含空氣流程系統、潤滑流程系統、冷卻系統、電氣控制系統，其中空氣流程系統核心為吸氣、壓縮、排氣三個(gè)過(guò)程?？諝獾膲嚎s過(guò)程是一種伴隨著(zhù)熱交換的一個(gè)熱力學(xué)過(guò)程，伴隨著(zhù)大量熱能的產(chǎn)生，實(shí)際壓縮功僅占總功耗的小部分，因此空壓機能效利用率普遍較低。在空壓機運行過(guò)程中，潤滑油冷卻、壓縮空氣冷卻、驅動(dòng)電機是耗能的主要方面，在設備實(shí)際運行中，用氣系統用氣壓力及用氣量的波動(dòng)，將導致空壓機的頻繁加卸載，產(chǎn)生額外損耗?？諌簷C運行的主要矛盾在于產(chǎn)氣壓力和氣量無(wú)法實(shí)時(shí)適配用氣網(wǎng)絡(luò )，基于實(shí)際用氣需求的控制系統，將減少空壓機的耗能。

二、永磁變頻技術(shù)的節能原理

傳統的空壓機控制方式主要以電氣聯(lián)鎖控制、自動(dòng)加卸載控制為主，通過(guò)空壓機管網(wǎng)壓力監控，判斷當前用氣壓力及氣量實(shí)際需求，自動(dòng)調節電機的啟停和加卸載。這種控制方式將將導致電機的頻繁啟停，負載率波動(dòng)大，影響電機壽命，對電氣網(wǎng)絡(luò )造成沖擊。永磁變頻技術(shù)核心在于實(shí)現電機的無(wú)級調速，減小調速過(guò)程中的損耗，避免傳動(dòng)過(guò)程中的剛性沖擊。

空壓機在運行過(guò)程中產(chǎn)氣量Q、產(chǎn)氣壓力H、電機功耗P與電機轉速具有如下的對應關(guān)系。

由上式可知電機的功耗正比于轉速的立方，空壓機節能控制的核心便是在于根據官網(wǎng)的用氣情況，實(shí)時(shí)調節電機轉速，減小額外功耗。永磁同步電機本身效率高，通過(guò)變頻器矢量控制，能更好地實(shí)現平滑調速，因此圍繞永磁同步電機變頻調速的控制系統是空壓機節能改造的重要方式。

三、永磁變頻空壓機的系統構成

近年來(lái)，隨著(zhù)空壓機行業(yè)對節能的重視，永磁變頻技術(shù)被廣泛應用到空壓機的供氣控制系統中?？諌簷C的主要參數是排氣壓力P、排量Q、比功率W，永磁變頻控制系統由壓力傳感器、PID控制器、變頻器等模塊構成，通過(guò)壓力傳感器將采集到的實(shí)時(shí)排氣壓力P，反饋到PID控制器中，進(jìn)而對變頻器的頻率地址進(jìn)行讀寫(xiě)，實(shí)現電機轉速的實(shí)時(shí)調節。典型的永磁變頻空壓機主要由數據采集系統、變頻調速模塊、PID控制器組成，對比傳統的控制方式節能效率接近40%，因此永磁變頻技術(shù)是空壓機節能研究的重要方向。

四、總結展望

上文通過(guò)揭示空壓機運行過(guò)程中轉速與電機功耗的關(guān)系，介紹了永磁變頻節能技術(shù)在空壓機控制中的運用，具有調速平滑，節能效果顯著(zhù)的特點(diǎn)。未來(lái)，隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及大數據技術(shù)的不斷發(fā)展，做為傳統工業(yè)設備的空壓機控制方式將更加智能化，能效利用率將進(jìn)一步提高。目前，基于大數據技術(shù)通過(guò)分析用氣端負荷，提出的基于負荷預測的空壓機節能控制方式，以及基于互聯(lián)網(wǎng)云監控的空壓機群管理技術(shù)，將進(jìn)一步豐富空壓機的節能方式。相信隨著(zhù)空壓機節能技術(shù)的不斷深入發(fā)展，將減少諸多工業(yè)領(lǐng)域的能耗，對提高資源利用率，促進(jìn)國家節能減排的戰略有著(zhù)重要意義。