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在當(dāng)前能效、成本為王的空壓機(jī)市場上，以永磁變頻空壓機(jī)為主打的新型產(chǎn)品廣受好評。然而，對于量大面廣的在役常規(guī)螺桿空壓機(jī)，從經(jīng)濟(jì)角度來說，并不是全部能夠被置換。因此，對于壓縮機(jī)使用變頻器進(jìn)行節(jié)能改造便較為普遍了。所以，就有必要對空壓機(jī)變頻器有一定程度的了解與掌握。
空壓機(jī)變頻器是為各類壓縮機(jī)量身定制的一種專用型變頻器。變頻器主要用來調(diào)速，因?yàn)樗茉O(shè)備使性能更穩(wěn)定、操作更便捷、節(jié)能等優(yōu)勢，應(yīng)用越來越廣泛。對于空壓機(jī)來說，采用變頻調(diào)速的意義在哪呢？
從節(jié)能的方面來說：使用了變頻調(diào)速后，一旦當(dāng)設(shè)備用氣量減小時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速可以降下來，電機(jī)功率變小，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的功能。
我們發(fā)現(xiàn)，空壓機(jī)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速與壓縮機(jī)的實(shí)際消耗功率成一次方關(guān)系，所以，要想減少空壓機(jī)的實(shí)際消耗就需要通過降低馬達(dá)轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)。其節(jié)能原理及效果如下：
① 使用變頻器后，空壓機(jī)的壓力設(shè)定可以一點(diǎn)，即可以將滿足生產(chǎn)設(shè)備要求的最低壓力作為設(shè)定壓力，變頻器將根據(jù)管網(wǎng)壓力上下波動的趨勢，調(diào)節(jié)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢，甚至消除了空壓機(jī)的卸載運(yùn)行，節(jié)約了電能。
② 由于系統(tǒng)中的變頻器使得管網(wǎng)上下壓力穩(wěn)定，可以降低甚至消除壓力的波動，從而使系統(tǒng)中所有運(yùn)行的壓縮機(jī)都在一個滿足生產(chǎn)要求的較低壓力下運(yùn)行，減少了壓力向上波動造成的功率損失。
③ 由于空壓機(jī)不能排除在滿負(fù)載狀態(tài)下長時間運(yùn)行的可能性，所以只能按更大需求來決定電動機(jī)的容量，故設(shè)計容量一般偏大。在實(shí)際運(yùn)行中，輕載運(yùn)行的時間所占的比例非常高，如果采用變頻調(diào)速，可大大提高運(yùn)行時的工作效率。
④ 有些調(diào)節(jié)方式,即使在需求量較小的情況下，也不能減小電動機(jī)的運(yùn)行功率。采用了變頻調(diào)速后，當(dāng)需求量較小的情況下，可降低電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，減小電動機(jī)的運(yùn)行功率，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
⑤ 單電動機(jī)拖動系統(tǒng)大多不能根據(jù)負(fù)載的輕重連續(xù)地調(diào)節(jié)。而采用了變頻調(diào)速后，則可以十分方便地進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)，能保持壓力、流量、溫度等參數(shù)的穩(wěn)定，從而大大提高空壓機(jī)的工作性能。
從運(yùn)行成本方面來看：變頻空壓機(jī)的運(yùn)行成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于采購成本，隨著使用的時間越來越長，運(yùn)行成本也越來越高，所以后期運(yùn)行成本的節(jié)省就成了最主要的。
使用變頻功能之后，有效的減少了設(shè)備內(nèi)的沖擊，大大降低了各部件的損壞率，維護(hù)與維修成本減少。除此之外，它本身還有節(jié)省能耗的作用，大大降低了運(yùn)行成本。
從螺桿空壓機(jī)使用時限來看：螺桿空壓機(jī)使用了變頻功能后，在機(jī)器運(yùn)行時可以有效的減少電器部件與機(jī)械零件產(chǎn)生的沖擊。除此之外，還有效的減少了電流波動等，有效的延長的使用時限。
從噪音方面來看：變頻空壓機(jī)通過使用變頻調(diào)速后，電機(jī)的轉(zhuǎn)速明顯減慢，從而降低噪音。
變頻改造成敗與改造工程師的水平息息相關(guān)，也會在不少問題：
1.變頻器的選擇與匹配負(fù)載特性不同變頻器的選配不同，壓縮機(jī)是恒扭矩負(fù)載，是否選擇了合適的變頻器。
2.變頻器電纜會產(chǎn)生對地耦合電容，造成變頻器出力不夠。
3.影響防護(hù)等級。
4.變頻器輸出含有高次諧波，會造成電動機(jī)的功率因數(shù)和效率變壞。
5.變頻器供電，電動機(jī)電流增加10%溫升增加20%。
6.普通電動機(jī)在低轉(zhuǎn)速下發(fā)熱量增加，自冷卻風(fēng)扇風(fēng)量劇烈減小。
7.軸承電流，軸承中的高頻電流是通過開關(guān)的高速開/關(guān)來產(chǎn)生的, 這樣會引起轉(zhuǎn)動部件的波動, 進(jìn)而影響軸承的潤滑。同時會產(chǎn)生電火花導(dǎo)致的彈坑, 如果不加保護(hù), 軸承就很容易損壞。
8.有電磁兼容性問題，干擾周圍的電氣設(shè)備，也易受周圍的干擾。
9.絕緣失效，變頻器中的開關(guān)頻率會導(dǎo)致峰值電壓達(dá)到名義電壓的3.5倍。
10.在低轉(zhuǎn)速下，噴油螺桿壓縮機(jī)主機(jī)中容易產(chǎn)生冷凝水，從而造成油乳化，導(dǎo)致潤滑失效，轉(zhuǎn)子咬死。
11.固定轉(zhuǎn)速的壓縮機(jī)仍存在加卸載閥，啟動時需要油/氣分離器放空，有卸載時的浪費(fèi)。
除此之外，變頻器使用不當(dāng)，不但不能很好的發(fā)揮其優(yōu)良的功能，而且還可能損壞變頻器及其設(shè)備，或造成干擾影響等，因此在使用過程中應(yīng)該注意以下事項：
必須正確選用變頻器；
● 認(rèn)真閱讀產(chǎn)品說明書，并按照說明書的要求接線、安裝和使用；
● 變頻器裝置應(yīng)可靠接地，抑制射頻干擾，防止變頻器因漏電而引起電擊；
● 用變頻器控制電動機(jī)轉(zhuǎn)速時，電動機(jī)的溫升及噪聲會比用網(wǎng)電（工頻）時高；在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時，因電動機(jī)風(fēng)葉轉(zhuǎn)速低，應(yīng)注意通風(fēng)冷卻以及適當(dāng)減輕負(fù)載，以免電動機(jī)溫升超過允許值；
● 供電線路的阻抗不能太小。變頻器接入電壓電網(wǎng)，當(dāng)配電變壓器的容量大于500kVA或配電變壓器的容量大于變頻器的容量的10倍時，或變頻器接在離配電變壓器很近的地方時，由于回路阻抗小，投入瞬間對變頻器產(chǎn)生很大的浪涌，會損壞變頻器的整流元件等。當(dāng)線路阻抗過小時，應(yīng)在電網(wǎng)與變頻器之間加裝交流電抗器；
● 當(dāng)電網(wǎng)三相電壓不平衡率大于3%時，變頻器輸入電流的峰值就很大，會造成變頻器及連接過熱或損壞電子元件，這時也需加裝交流電抗器。特別是變壓器為V形接法時更為嚴(yán)重，除在交流側(cè)加裝電抗器外，還需要在直流側(cè)加裝直流電抗器；
● 不能因?yàn)樘岣吖β室驍?shù)而在進(jìn)線側(cè)裝設(shè)過大的電容器，也不能在電動機(jī)與變頻器之間裝設(shè)電容器，否則會使線路阻抗下降，產(chǎn)生過流而損壞變頻器；
● 變頻器出線側(cè)不能并聯(lián)補(bǔ)償電容，也不能為了減少變頻器輸出電壓的高次諧波而并聯(lián)電容器，否則可能損壞變頻器。為了減少諧波，可以串聯(lián)電抗器；
● 用變頻器調(diào)速的電動機(jī)的起動和停止，不能用斷路器及接觸器直接操作，而應(yīng)用變頻器的控制端子來操作，否則會造成變頻器失控，并可能造成嚴(yán)重的后果；
● 變頻器與電動機(jī)之間一般不宜加裝交流接觸器，以免斷流間產(chǎn)生過電壓而損壞逆變器。若需要加裝，在變頻器運(yùn)行前，輸出接觸器應(yīng)先閉合；
● 對于變頻器驅(qū)動普通電動機(jī)作恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行的場合，應(yīng)盡量避免長期低速運(yùn)行，否則電動機(jī)散熱效果變差，發(fā)熱嚴(yán)重。如果需要以低速恒轉(zhuǎn)矩長期運(yùn)行，就必須選用變頻電動機(jī)；
● 對于提升負(fù)載、頻繁起停的場合，會有大轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生，需要選配適當(dāng)?shù)闹苿与娮�，否則變頻器將常因過電流或過電壓故障而跳閘；
● 當(dāng)電動機(jī)另有制動器時，變頻器應(yīng)工作于自由停機(jī)方式，且制動的動作信號在變頻器發(fā)出停車指令后才發(fā)出；
● 變頻器外接的制動電阻的阻止不能小于變頻器允許所帶制動電阻的要求。在滿足制動要求的前提下，制動電阻宜取大些。切不可將應(yīng)接制動電阻的端子直接短接，否則，在制動時會通過開關(guān)管發(fā)生短路事故；
● 變頻器與電動機(jī)相連時，不允許用兆歐表去測量電動機(jī)的絕緣電阻，否則，兆歐表輸出的高壓會損壞逆變器；
● 正確處理好升速與減速問題。變頻器設(shè)定的加、減速時間過短，容易受到“電沖擊”而有可能損壞變頻器。因此使用變頻器時，在負(fù)載設(shè)備允許的前提下，應(yīng)盡量延長加、減速時間。
● 如果負(fù)載重，則應(yīng)增加加、減速時間；反之，可適當(dāng)減少加、減速時間。如果負(fù)載設(shè)備需要短時間內(nèi)加、減速，則必須考慮增大變頻器的容量，以免出現(xiàn)太大的電流，超過變頻器的額定電流。如果負(fù)載設(shè)備需要很短的加、減速時間（如1s以內(nèi)），則應(yīng)考慮在變頻器上采用剎車系統(tǒng)。一般較大容量的變頻器都配有剎車系統(tǒng)；
● 避開負(fù)載設(shè)備的機(jī)械共振點(diǎn)。因?yàn)殡妱訖C(jī)在一定的頻率范圍內(nèi)，可能會遇到設(shè)備的機(jī)械共振點(diǎn)，產(chǎn)生機(jī)械的諧振，影響系統(tǒng)的運(yùn)行。為此，需要對變頻器設(shè)置跳躍頻率（或稱回避頻率），把該頻率跳過去（回避掉）以避開共振點(diǎn)；
● 電動機(jī)首次使用或長時間放置后再接入變頻器使用之前，必須對電動機(jī)進(jìn)行絕緣電阻測量（用500V或1000V兆歐表，測量值應(yīng)不小于5M歐）。如果絕緣電阻過低，則會損壞變頻器；
● 變頻器應(yīng)垂直安裝，留有通風(fēng)空間，并控制環(huán)境溫度不超過40℃；
● 必須采取抗干擾措施，以免變頻器受干擾而影響其正常工作，或變頻器產(chǎn)生的高次諧波干擾其他電子設(shè)備的正常工作；
● 注意電動機(jī)的熱保護(hù)。如果電動機(jī)與變頻器容量適配，則變頻器內(nèi)部的熱保護(hù)能有效的保護(hù)電動機(jī)。如果兩者容量不匹配，須調(diào)整其保護(hù)值或采取其他保護(hù)措施以保證電動機(jī)的安全運(yùn)行。
● 變頻器電子熱保護(hù)值（電動機(jī)過載檢測），可在變頻器額定電流的25%-105%范圍內(nèi)設(shè)定。
空壓機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能改造，技術(shù)可靠，安裝簡單，操作方便，故障率低，經(jīng)濟(jì)效益可觀，值得大力推廣應(yīng)用，但我們也應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注壓縮機(jī)變頻器技改和使用中的相關(guān)知識掌握，以避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失。
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作者:德耐爾@德耐爾空壓機(jī) 空壓機(jī)修訂日期：2017-09-20
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