1 概述
空压机是一种使用电能将气体在紧缩腔内进行紧缩并使气体具有必定压力的设备。空压机作为工业基础设备，在冶金、矿山、纺织、生化等职业中有着广泛的使用，它担负着为工厂一切气动部件供给气源的责任，可是因为其本身结构的原因存在着显着的技能缺陷。传统的空压机供气操控办法简直全部是选用加载、卸载的操控办法，即当输出压力大于设定压力时，卸压阀主动翻开卸压，使电动机空载运转，形成了动力的极大糟蹋;当输出压力低于设定压力时，电动机又加载运转，因为电动机在工频发动时，发动电流大，对电网冲击比较大，电动机的轴承很简略磨损坏。此外因为频频加、减载，空压机的进气阀也极易损坏。
跟着变频器技能的不断发展和成熟，变频调速技能在各种职业中的使用越来越广泛。此外PLC 具有强壮的工业操控功用，触摸屏编程简略，可以便利的完成人机交互的功用。由变频器、PLC与触摸屏组合所构成的闭环操控节能体系，已成为一种主动操控的发展趋势。
2 传统空压机供气体系中存在的缺陷
传统空压机供气体系如图1 所示。
传统空压机供气体系的作业状况首要有两种：一种是加载状况，另一种是空载状况。其电能糟蹋首要有如下几个方面。
2.1 加载时的电能耗费
加载状况是指在压力为最小值后，将压力持续上升到最大压力值的状况。在加压进程中,必定会向外界开释更多的热量，然后导致电能丢失。另一方面，高于压力最大值的气体在进入气动元件前，其压力需求经过减压阀减压，这一进程相同也是一个耗能进程。
2.2 卸载时的电能耗费
在传统空压机供气体系中，为了不频频发动电机，所以在用气量少时依然要求电机空载运转，这种状况当然是在糟蹋电能。别的，当压力到达压力最大值时，空压机经过封闭进气阀使电机处于空转状况，一起将别离罐中剩余的紧缩空气经过放空阀放空的办法来降压卸载，显着，这种调理办法也会形成很大的能量糟蹋。据测算，依据空压机卸载时占运转时刻的份额的不同，卸载损耗约占空压机满载运转时的10%耀30%。即在空压机运转中，许多时刻是处于空载状况，在作无用功。
2.3 压力动摇的电能耗费
传统空压机的供气体系对压力的操控采纳的是对上限、下限值的操控，即首要依据出产设备所要求的最低压力，设定空压机输出压力的下限，也便是空压机开端加载的压力;再在最低压力上加0.1 MPa 左右，作为空压机输出压力的上限，即开端卸载的压力。这样，空压机的输出作业压力将在上下限之间动摇。因为空压机的功率耗费和输出压力成正比，所以输出的压力越高耗费的功率也越大。
3 空压机变频调速恒压供气原理
针对传统空压机供气体系存在的缺陷，选用PLC 与变频器调速相结合构成了主动恒压供气体系，如图2 所示。
此恒压供气体系中变频器选用ABB-ACS550变频器，依据PLC 发送过来的数据调理空压机的转速以到达调整产气量的意图，然后使供气量与用气量平衡完成恒压供气，而且还可以将变频器内部的运转参数反应到PLC。
PLC 选用西门子S7-200小型PLC。PLC 作为操控单元，是整个体系的操控中心，首要作用是：
1)完成对体系各种数据的收集以及数字量与模拟量的彼此转化;
2)完成对整个体系的逻辑操控及PID 调理的运算;
3)向触摸屏供给所收集及处理的数据，并履行触摸屏宣布的各种指令;
4)将PID运算的数据成果转化成模拟信号，作为调理变频器的输出频率的操控信号。
此外，PLC操控体系可以依据供气压力要求，操控空压机的运转台数，如图3 所示。当1裕空压机调速到50 Hz 运转后依然不能满意供气压力要求时，行将1#空压机切换为工频运转，再变频发动2#空压机，当1#、2#均在50 Hz 运转时压力依然不能满意要求时，将2#空压机也切换为工频运转，然后再去操控3# 空压机变频运转;反之当用气量削减供气压力即将变高时，便停掉1#空压机，操控3#空压机变频运转，直至到操控最终一台空压机运转。空压机切换次序可以在PLC程序中设定。
空压机恒压供气体系中的压力变送器、震动传感器
等检测到的实践参数值被转变成电信号后都会上传至PLC。
4 变频调速恒压供气特色
1)空压机归于恒转矩负载，即转矩在不同速度下坚持不变，但所需功率和速度成正比，选用变频调速使电机转速下降，因而到达了节能的意图。
2)主动恒压供气体系的压力设定可以是一点，即可以将满意出产设备要求的最低压力作为设定压力，PLC 将依据管网压力上下动摇的趋势，调理变频器输出的转速快慢，然后消除了空压机的卸载运转，节省了电能。
3)因为恒压供气使得管网压力安稳，可以下降乃至消除压力的动摇，然后使体系中一切运转的空压机都在一个满意出产要求的较低的压力下运转，这样削减了压力向上动摇形成的功率丢失。
4)因为紧缩机不能扫除在满负载状况下长时刻运转的可能性，所以只能按最大需求来决议电动机的容量，故电动机规划容量一般偏大，但在实践运转中，轻载运转的时刻所占的份额非常高。选用变频调速后，大大提高运转时的作业效率，因而节能潜力很大。
5)单电动机拖动体系大多不能依据负载的轻重接连地调理。而选用了变频调速后，则可以非常便利地进行接连调理，能坚持压力、温度等参数的安稳，然后大大提高紧缩机的作业功能。
5 改造实例
以从前进行变频节能改造的1 台110 kW 空压机为例，改造后体系运转曲线如图4所示，变频改造前后运转数据如表1 所列。
图中曲线淤为变频器运转频率曲线(0 Hz 对应0%，50 Hz对应100%)，直线于为压力设定值0.6 MPa，曲线盂为实践压力值。从图中可以看出为了保证实践值和设定值持平，变频器运转频率会随负荷的改变而改变，运转频率在35 Hz和40 Hz之间改变。
从表1 中的数据可以看出，经变频节能改造后的主动恒压供气体系，节电作用显着。
6 变频改造注意事项
1)空压机是大转动惯量负载，变频器在发动这类负载时易呈现跳闸过流维护的状况，主张选用具有高发动转矩的无速度传感器矢量变频器，这样既能保证完成恒压供气的接连性，又可保证设备牢靠安稳的运转。
2)空压机电机不允许长时刻在低频下运转，所以作业下限应不低于20 Hz。
3)主张选用比空压机功率大一等级的变频器，避免空压机发动时呈现变频器频频跳闸的状况。
4)为了有用的滤除变频器输出电流中的高次谐波重量，削减因高次谐波引起的电磁搅扰，主张选用输出沟通电抗器，这样还可以削减电机运转的噪音。
5)规划的体系应具有变频和工频两套操控回路，保证变频器呈现异常或维护动作时，将变频运转办法切换为工频运转，然后不会影响出产。
7 结语
空压机选用PLC操控的变频调速主动操控体系，完成了主动恒压供气，使用便利，作业牢靠，体系压力稳定，具有较好的操控作用。最首要的是完成了高效节能，节能作用可达30%左右，一起因为选用变频器完成了电机软起动，所以削减了设备损耗，延长了空压机的使用寿命。而触摸屏的使用使用户可以简略直观地监控整个空压机体系的运转状况，然后提高了整个被控体系以及企业的主动化程度和硬件层次。
作者简介：
姜洪松，男，工程师，现就职于希杰(聊城)生物科技有限公司，担任项意图使用。
