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空壓機工作原理簡述：
以單螺桿空壓機為例說明空氣壓縮機工作原理，如下圖所示為單螺桿空氣壓縮機的結構原理圖。螺桿式空氣壓縮機的工作過程分為吸氣、密封及輸送、壓縮、排氣四個過程。當螺桿在殼體內轉動時，螺桿與殼體的齒溝相互嚙合，空氣由進氣口吸入，同時也吸入機油，由于齒溝嚙合面轉動將吸入的油氣密封并向排氣口輸送；在輸送過程中齒溝嚙合間隙逐漸變小，油氣受到壓縮；當齒溝嚙合面旋轉至殼體排氣口時，較高壓力的油氣混合氣體排出機體。
采用變頻器可通過改變螺桿轉子轉速的方式來改變排氣量，當用氣量發生變化時，變頻器改變轉速的方式調節空壓機的排氣量，達到排氣壓力恒定不變，并節約能源的目的。
原系統工況存在的問題：
1、主電機雖然星-角減壓起動，但起動時的電流仍然很大。
2、主電機時常空載運行，屬非經濟運行，電能浪費嚴重。
3、主電機工頻運行致使空壓機運行時噪音很大。
4、主電機工頻起動設備的沖擊大，電機軸承的磨損大。
節能原理及效果：
我們知道，用調整電機轉速的方法同樣可以調整供氣量。由于空壓機基本上屬于恒轉矩負載，用變頻調速的方法調整供氣量能使電機的輸出功率基本與轉速（供氣量）成正比關系，達到很好的節電效果。
我們采用具有矢量控制功能的AM300系列變頻器，可使電機在低速時也能提供滿足負載需要的轉矩。同時，AMB變頻器的自動節能模式，可使電機在滿足負載轉矩要求下以最小電流運行，達到更好的節電效果。
采用恒壓供氣變頻控制系統所帶來的效果如下：
（1）、出氣口釋放閥全部關閉，取消用出氣口釋放閥調節供氣量方式，以避免由此導致的電能浪費。代之以變頻器調整電機的轉速來調整氣體流量，使電機輸出的功率與流量需求基本上成正比關系（如圖1所示），始終使電機高效率工作，以達到明顯的節電效果。例如當用氣量是額定供氣量的50%時，節電率可達40%以上；
（2）、利用變頻器的節能模式，可使電機在輕載時以最高效率運行，減少不必要的電能損耗；
（3）、根據嚴格的EMS標準，高效的PWM變頻器使用高速低耗的IGBT，降低諧波失真和電機的電能損失。
（4）、可使電機起動、加載時的電流平緩上升，沒有任何沖擊；可使電機實現軟停，避免反生電流造成的危害，有利于延長設備的使用壽命；避免因電流峰值帶來的電力公司的罰款；
（5）、采用變頻控制系統后，可以實時監測供氣管路中氣體的壓力，使供氣管路中的氣體的壓力保持恒定，提高生產效率和產品質量；
（6）、由于電機在高效率狀態下運行，功率因數較高，降低了無功損耗，節約了大量電能（如圖2所示）。
（7）、保存原釋放閥系統，在必要時可參加調節，增強系統的可靠性。
總之，采用恒壓供氣智能控制系統后，不但可節約30～40%的電力費用，延長壓縮機的使用壽命，并可實現"恒壓供氣"的目的，提高生產效率和產品質量。
變頻改造方案設計原則：
其中KM1、KM3為工變頻切換接觸器，控制器選用普勒特，變頻器選用安邦信AM300系列。變頻器與控制器的鏈接：R485通訊，開關量控制變頻器啟停，模擬信號控制變頻器速度，變頻器故障信號反饋等。
根據原工況存在的問題并結合生產工藝要求，空壓機變頻改造后系統應滿足以下要求：
1、電機變頻運行狀態保持儲氣罐出口壓力穩定，壓力波動范圍不能超過±0.02Mpa。
2、系統應具有變頻和工頻兩套控制回路。
3、系統具有開環和閉環兩套控制回路。
4、根據空壓機的工況要求，系統應保障電動機具有恒轉矩運行特性一。
5、為了防止非正弦波干擾空壓機控制器，變頻器輸入端應有抑制電磁干擾的有效措施。
6、在用電氣量小的情況下，變頻器處在低頻運行時，應保障電機繞組溫度和電機的噪音不超過允許的范圍。
7、考慮到系統以后擴展問題，變頻器應滿足將來工況擴展的要求。
變頻器的選型：
根據上述原則，經過多方調研、比較，最后我們選擇安邦信公司生的AM300系列通用型變頻器，使該系統能夠滿足上述工況要求。
1、AM300變頻器的頻率精度：數字設定為±0.01%；模擬設定為±0.2%。可使壓力波動范圍滿足設計要求。
2、系統設計了變頻和工頻兩套主回路。
3、系統設計了閉環與開環兩套控制回路。
4、AM300型變頻器適用恒轉矩特性負載，該變頻器還具有轉矩補償和提升的功能。
5、在該變頻器上端加裝輸入電抗器，有效的抑制了變頻器對電網的干擾。
6、在該變頻器下端加裝輸出電抗器，保障了低頻運行時電機溫度噪音不超過允許范圍。
改造方案原理：
由變頻器，壓力變送器、電機、螺旋轉子組成壓力閉環控制系統自動調節電機轉速，使儲氣罐內空氣壓力穩定在設定范圍內，進行恒壓控制。
反饋壓力與設定壓力進行比較運算，實時控制變頻器的輸出步，從而調節電機轉速，使儲氣罐內空氣壓力穩定在設定壓力上。
空壓機變頻改造后的效益：
1、節約能源
變頻器控制壓縮機與傳統控制的壓縮機比較，能源節約是最有實際意義的，根據空氣量需求來供給的壓縮機工況是經濟的運行狀。
2、運行成本降低
傳統壓縮機的運行成本由三項組成：初始采購成本、維護成本和能源成本。其中能源成本大約占壓縮機運行成本的77%。通過能源成本降低44.3%，再加上變頻起動后對設備的沖擊減少，維護和維修量也跟隨降低，所以運行成本將大大降低。
3、提高壓力控制精度
變頻控制系統具有精確的壓力控制能力。使壓縮機的空氣壓力輸出與用戶空氣系統所需的氣量相匹配。變頻控制壓縮機的輸出氣量隨著電機轉速的改變而改變。由于變頻控制電機速度的精度提高，所以它可以使管網的系統壓力變化保持在3pisg變化范圍，也就是0.2bar范圍內，有效地提高了工況的質量。
4、延長壓縮機的使用壽命
變頻器從0HZ起動壓縮機，它的起動加速時間可以調整，從而減少起動時對壓縮機的電器部件和機械部件所造成的沖擊，增強系統的可靠性，使壓縮機的使用壽命延長。此外，變頻控制能夠減少機組起動時電流波動，這一波動電流會影響電網和其它設備的用電，變頻器能夠有效的將起動電流的峰值減少到最低程度。
5、低了空壓機的噪音
根據壓縮機的工況要求，變頻調速改造后，電機運轉速度明顯減慢，因此有效地降了空壓機運行時的噪音。現場測定表明，噪音與原系統比較下降約3至7分貝。
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