摘要：近年來，隨著國家節(jié)能減排的不斷推進(jìn)，節(jié)能技術(shù)被廣泛地應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中?？諌簷C(jī)作為工業(yè)生產(chǎn)中的供氣設(shè)備，往往存在運行效率低，系統(tǒng)熱損耗嚴(yán)重等問題，因此空壓機(jī)的節(jié)能改造有著巨大的節(jié)能潛力。目前，變頻節(jié)能技術(shù)已廣泛應(yīng)用于空壓機(jī)的研發(fā)設(shè)計，永磁變頻空壓機(jī)已受到市場的廣泛認(rèn)可。本文就空壓機(jī)系統(tǒng)運行過程，分析變頻節(jié)能技術(shù)在空壓機(jī)上的應(yīng)用。

一、空壓機(jī)系統(tǒng)運行及問題

空壓機(jī)是一種壓縮氣體，產(chǎn)出一定壓力氣體的設(shè)備，廣泛應(yīng)用于煤炭、鋼鐵紡織等行業(yè)，為設(shè)備提供動力氣源。對于螺桿式空壓機(jī)而言，典型系統(tǒng)包含空氣流程系統(tǒng)、潤滑流程系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)，其中空氣流程系統(tǒng)核心為吸氣、壓縮、排氣三個過程。空氣的壓縮過程是一種伴隨著熱交換的一個熱力學(xué)過程，伴隨著大量熱能的產(chǎn)生，實際壓縮功僅占總功耗的小部分，因此空壓機(jī)能效利用率普遍較低。在空壓機(jī)運行過程中，潤滑油冷卻、壓縮空氣冷卻、驅(qū)動電機(jī)是耗能的主要方面，在設(shè)備實際運行中，用氣系統(tǒng)用氣壓力及用氣量的波動，將導(dǎo)致空壓機(jī)的頻繁加卸載，產(chǎn)生額外損耗。空壓機(jī)運行的主要矛盾在于產(chǎn)氣壓力和氣量無法實時適配用氣網(wǎng)絡(luò)，基于實際用氣需求的控制系統(tǒng)，將減少空壓機(jī)的耗能。

二、永磁變頻技術(shù)的節(jié)能原理

傳統(tǒng)的空壓機(jī)控制方式主要以電氣聯(lián)鎖控制、自動加卸載控制為主，通過空壓機(jī)管網(wǎng)壓力監(jiān)控，判斷當(dāng)前用氣壓力及氣量實際需求，自動調(diào)節(jié)電機(jī)的啟停和加卸載。這種控制方式將將導(dǎo)致電機(jī)的頻繁啟停，負(fù)載率波動大，影響電機(jī)壽命，對電氣網(wǎng)絡(luò)造成沖擊。永磁變頻技術(shù)核心在于實現(xiàn)電機(jī)的無級調(diào)速，減小調(diào)速過程中的損耗，避免傳動過程中的剛性沖擊。

空壓機(jī)在運行過程中產(chǎn)氣量Q、產(chǎn)氣壓力H、電機(jī)功耗P與電機(jī)轉(zhuǎn)速具有如下的對應(yīng)關(guān)系。

由上式可知電機(jī)的功耗正比于轉(zhuǎn)速的立方，空壓機(jī)節(jié)能控制的核心便是在于根據(jù)官網(wǎng)的用氣情況，實時調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，減小額外功耗。永磁同步電機(jī)本身效率高，通過變頻器矢量控制，能更好地實現(xiàn)平滑調(diào)速，因此圍繞永磁同步電機(jī)變頻調(diào)速的控制系統(tǒng)是空壓機(jī)節(jié)能改造的重要方式。

三、永磁變頻空壓機(jī)的系統(tǒng)構(gòu)成

近年來，隨著空壓機(jī)行業(yè)對節(jié)能的重視，永磁變頻技術(shù)被廣泛應(yīng)用到空壓機(jī)的供氣控制系統(tǒng)中?？諌簷C(jī)的主要參數(shù)是排氣壓力P、排量Q、比功率W，永磁變頻控制系統(tǒng)由壓力傳感器、PID控制器、變頻器等模塊構(gòu)成，通過壓力傳感器將采集到的實時排氣壓力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，實現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的實時調(diào)節(jié)。典型的永磁變頻空壓機(jī)主要由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、變頻調(diào)速模塊、PID控制器組成，對比傳統(tǒng)的控制方式節(jié)能效率接近40%，因此永磁變頻技術(shù)是空壓機(jī)節(jié)能研究的重要方向。

四、總結(jié)展望

上文通過揭示空壓機(jī)運行過程中轉(zhuǎn)速與電機(jī)功耗的關(guān)系，介紹了永磁變頻節(jié)能技術(shù)在空壓機(jī)控制中的運用，具有調(diào)速平滑，節(jié)能效果顯著的特點。未來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷發(fā)展，做為傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)備的空壓機(jī)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(shù)據(jù)技術(shù)通過分析用氣端負(fù)荷，提出的基于負(fù)荷預(yù)測的空壓機(jī)節(jié)能控制方式，以及基于互聯(lián)網(wǎng)云監(jiān)控的空壓機(jī)群管理技術(shù)，將進(jìn)一步豐富空壓機(jī)的節(jié)能方式。相信隨著空壓機(jī)節(jié)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(jié)能減排的戰(zhàn)略有著重要意義。