变频器在工厂空气压缩机上的应用

最近对变频驱动（VFD） 功能集的改进意味着它们现在不仅提供众所周知的节能功能，特别是与电机/压缩机系统配合使用时。变频器在工厂空气压缩机上的应用

以下是您可能要考虑在压缩器应用过程中使用变频器的五个原因：

1.能源效率

VFD最明显的优势是显着的能效。

典型的压缩机应用设置使用直接电源为电动机供电，然后电动机运行压缩机。无论压缩机对电机的要求如何，电机都以连续的速度运行，因为电源是恒定的。压缩机使用电机所需的能量输出; 其余的都浪费了。

如果电动机由VFD控制，则可以根据应用的要求调节为电动机供电的电力频率，从而调节电动机的速度。如果在过程中的某些点需要较少的电机功率，则驱动器会调整电气频率，从而减慢电机的速度。目的是确保电动机仅产生足够的能量来为压缩机提供动力而不再消耗能量浪费。研究表明，电机速度降低20％可节省50％的能源。

无论工业如何，基于压缩机的系统（例如制冷或气动电源应用）的操作员都可以通过使用变速驱动器来控制其压缩机来实现能效并降低成本。

虽然节能可以说是投资VFD的关键因素，但在考虑将其构建到系统中时还需要考虑其他一些优势。

2.高级功能

驱动器正在变得越来越先进，现在提供卓越的反馈和监控功能。用于检测各种变量（如压力，温度或运动）的传感器可以输入驱动控制模块，以准确确定最佳输出频率和电机速度。如果给定的变量发生变化，则可以设置驱动器以自动调整频率，从而改变电机的速度。一旦传感器指示已达到所需状态，则驱动器可将其频率标准化。

这种适应的一个很好的例子是温度监测。可以设置VFD来监控电机温度。为确保不会过热，它可以自动降低电机速度，发送错误信号或完全停止电机。驱动器还可以监控压缩机油压，无需手动执行此操作。

此高级功能可以提高应用程序的性能，允许您根据需要添加对变量的其他监视。

3.减少组分降解

优化电机和压缩机性能可以减少系统机械和电气部件的压力，从而限制因磨损导致的部件故障。通过降低电动机在该过程中的某些点运行的速度，各个部件处于较小的机械应力下。这种变化还可以减少其他组件（如电缆和连接器）的 压力。

4.系统可靠性

现在，许多驱动器都提供安全功能，例如短路保护和安全力矩关闭（STO）功能。选择具有这些功能的驱动器可以消除对电气部件（例如电动机断路器和接触器）的需求，从而减少部件数量并因此降低成本。减少电气元件的数量还可以提高系统可靠性并降低系统停机的风险。

5.降低启动电流

与直接启动的主电源电机相比，VFD可以在不影响启动转矩的情况下将启动电流降低多达80％。通过降低启动电流，当电机通电时，能量网可以承受较小的压力，从而减少对其他本地电网能源消费者的影响。由此产生的较低能量频率波动也意味着可以减少电气设备的故障。

随着驱动器功能变得越来越先进，制造商正在采取措施实际简化可用性和调试过程，以使更多VFD的优势更容易被更广泛的工业制造商所接受。

调试过程可以在很大程度上消除复杂的设置和调整。在大多数情况下，制造商或机械师可以安全，成功地进行调试，而无需特殊的电气知识。设置应用程序以控制VFD也比以前更容易实现。更简单的软件工具和复杂的数据库包含有关各种电机，压缩机和其他系统组件的预加载信息，这使得以前复杂的应用程序的设置变得更加容易。

更重要的是，只要考虑到易于测量的节能方面，VFD通常会在八个月内收回成本，从而消除投资风险。

因此，改进和简化变频器的可用性，结合用于动力压缩机的优势，以及节省成本的可能性，使VFD成为任何压缩机应用的可靠和明显的补充。

本文就重庆某项目对变频器在制冷压缩机上的应用进行了讨论。

本应用为2台开利水源热泵机组，共4台SINAMICS变频器带动4台莱富康压缩机。

调试时需要注意的问题：
a. 转矩特性选为“压缩机特性”
b. 最低频率为30Hz以上，启动时间也要控制在较短时间内(该应用为5s)
c. 压缩机自带的保护模块或许会在压缩机启动起来之前发出保护而停机，所以需要将温度保护和油压保护接入变频器
d. 压缩机的正反转可以通过排气压力表和吸气压力表来进行判断
从运行结果来看，变频器运行良好，启动电流和运行电流完全满足业主要求。
3. 关于变频控制压缩机节能分析
就节能空间来讲，变频器一方面会提高压缩机的有效功率因素使其运行在最佳工作点另外一方面就要从压缩机的部分负荷的节能原理来说：
压缩机提升力（Lift）是指饱和冷凝温度与饱和蒸发温度的差值，它是压缩机节能的依据，有一些冷水机组厂家就根据这个来变频。


大部分冷水机组在满负荷的工况为7℃/12℃和32℃/37℃，在部分负荷的时候，冷凝水温度会低于37℃, 这样压缩机的提升力(Lift) 就会降低，这样才有了节能的空间和可能性，但是这往往是很小的一部分，这也是为什么很多人说用压缩机控制变频器并不节能的原因。

从此得知，压缩机要想节能有2种途径：要么提高蒸发温度 (可以提高冷冻水供水温度来实现，也可以通过出水温度重置实现)， 要么降低冷凝温度 (可以通过降低冷却水供水温度实现)
这样当冷却水温度低于28℃的时候变频器就有了较大的节能空间。
4．关于螺杆压缩机变频需要关注的问题

a. 防止油压过低造成轴承润滑问题和散热问题
b. 和能量滑阀（Slider）的配合问题
c. 特定频率下发生的机械共振问题需要设置
5. 关于离心压缩机变频需要关注的问题

a. 离心机在部分负荷下的的喘振(Surge)问题需要考虑
b. 变频器与吸气导向阀(Inlet Guide Vane)的配合，通常来讲两者不同时动作