某轮胎厂原有 132 kW 空压机 5 台、65 kW 空压机 1 台，空气压力调节范围较大、压力不稳定，且不在用气高峰时有一台空压机空转、耗能较大。因生产集中白天、晚上用气量小，晚上出现严重“大马拉小车”现象、空载时间长、造成巨大能源浪费。经技术研讨决定对空压站 5、6 两台 132 kW 空压机进行变频节能改造。

（1）系统主要参数

空压机型号：L 型两级双缸复动水冷空气压缩机 4L-20/8；主电机型号 Y315 M2-6，额定功率 132 kW、额定电压 380 V、额定电流 250 A、960 r/min；变频器采用科姆龙无感矢量变频器 KV2000-G1320-4T（额定电流 253 A）；远传压力表 VTP10-A-G10-B。

（2）原系统存在的问题

空压机不能排除满负荷长时间运行可能、只能按最大需要决定电动机容量、设计余量一般偏大；工频启动冲击大、轴承磨损大、维护量大；虽为降压启动但启动电流仍很大、影响电网稳定及其他设备运行安全；多数连续运行且拖动电动机不能调速、不能用压力流量变动实现降速调节输出功率匹配、电动机不允许频繁启动，导致用气量少时仍空载运行、电能浪费巨大；经常卸载加载使气网压力变化、不能保持恒定工作压力与延长压缩机寿命。一些调节方式（阀门或卸载）即使在需流量较小情况下因转速不变、功率下降幅度小。采用变频调速技术后，流量需要量减少时降低电动机转速、较大幅度减小运行功率、实现节能。

（3）变频改造方案设计要求

依据原工况问题结合工艺要求，空压机变频改造后应满足：①主电动机变频运行保持储气罐出口压力稳定、压力波动不超过 ±0.02 MPa；②系统具变频与工频两套控制回路，确保变频异常跳保护时不影响生产；③用电气量小时变频器低频运行应保障电动机绕组温度与噪声不超过允许范围。

（4）空压机变频改造注意事项

①空压机是大转动惯量负载、启动特点容易引起 V/f 控制变频器启动时跳闸跳过流保护，应选用具高启动转矩的无速度传感器矢量变频器，既保证恒压供气连续性又保证设备可靠运行；②空压机不允许长时间低频运行，转速过低使工作稳定性变差、缸体润滑变差、加快磨损，工作下限频率应不低于 20 Hz；③为有效滤除输出电流高次谐波、减小电磁干扰，建议选用输出交流电抗器，还可减小运行噪声与温升、提高稳定性。

（5）系统工作原理图

图8-24 空压机变频控制原理框图

如图8-24 所示，按工艺要求 #5、#6 两台空压机采用两个选择开关和两个交流接触器、可对任一台进行变频控制，同时保留原有 Y-△ 降压启动柜，变频故障时可切换工频运行。变频调速系统以输出压力作控制对象，采用科姆龙无速度传感器矢量变频器与远传压力变送器 SP 组成闭环恒压控制系统，所需压力值由变频器面板操作、现场压力由变送器检测反馈至变频器、经内置 PID 比较计算调节输出频率，达到恒压供气要求。KV2000 系列变频器是新一带多功能标准变频器，使用先进无感矢量控制技术为低速运行提供更大转矩、自动补偿高负载转速变动，动态特性良好、过载能力强；无感矢量控制可获得接近闭环性能且省去速度传感器、维护成本低。与传统 V/f 控制相比，无感矢量变频器低速启动转矩更大、动态响应更好。