摘要：近年來，隨著國家節能減排的不斷推進，節能技術被廣泛地應用到工業生產中。空壓機作為工業生產中的供氣設備，往往存在運行效率低，系統熱損耗嚴重等問題，因此空壓機的節能改造有著巨大的節能潛力。目前，變頻節能技術已廣泛應用于空壓機的研發設計，永磁變頻空壓機已受到市場的廣泛認可。本文就空壓機系統運行過程，分析變頻節能技術在空壓機上的應用。

一、空壓機系統運行及問題

空壓機是一種壓縮氣體，產出一定壓力氣體的設備，廣泛應用于煤炭、鋼鐵紡織等行業，為設備提供動力氣源。對于螺桿式空壓機而言，典型系統包含空氣流程系統、潤滑流程系統、冷卻系統、電氣控制系統，其中空氣流程系統核心為吸氣、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過程，伴隨著大量熱能的產生，實際壓縮功僅占總功耗的小部分，因此空壓機能效利用率普遍較低。在空壓機運行過程中，潤滑油冷卻、壓縮空氣冷卻、驅動電機是耗能的主要方面，在設備實際運行中，用氣系統用氣壓力及用氣量的波動，將導致空壓機的頻繁加卸載，產生額外損耗。空壓機運行的主要矛盾在于產氣壓力和氣量無法實時適配用氣網絡，基于實際用氣需求的控制系統，將減少空壓機的耗能。

二、永磁變頻技術的節能原理

傳統的空壓機控制方式主要以電氣聯鎖控制、自動加卸載控制為主，通過空壓機管網壓力監控，判斷當前用氣壓力及氣量實際需求，自動調節電機的啟停和加卸載。這種控制方式將將導致電機的頻繁啟停，負載率波動大，影響電機壽命，對電氣網絡造成沖擊。永磁變頻技術核心在于實現電機的無級調速，減小調速過程中的損耗，避免傳動過程中的剛性沖擊。

空壓機在運行過程中產氣量Q、產氣壓力H、電機功耗P與電機轉速具有如下的對應關系。

由上式可知電機的功耗正比于轉速的立方，空壓機節能控制的核心便是在于根據官網的用氣情況，實時調節電機轉速，減小額外功耗。永磁同步電機本身效率高，通過變頻器矢量控制，能更好地實現平滑調速，因此圍繞永磁同步電機變頻調速的控制系統是空壓機節能改造的重要方式。

三、永磁變頻空壓機的系統構成

近年來，隨著空壓機行業對節能的重視，永磁變頻技術被廣泛應用到空壓機的供氣控制系統中。空壓機的主要參數是排氣壓力P、排量Q、比功率W，永磁變頻控制系統由壓力傳感器、PID控制器、變頻器等模塊構成，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，進而對變頻器的頻率地址進行讀寫，實現電機轉速的實時調節。典型的永磁變頻空壓機主要由數據采集系統、變頻調速模塊、PID控制器組成，對比傳統的控制方式節能效率接近40%，因此永磁變頻技術是空壓機節能研究的重要方向。

四、總結展望

上文通過揭示空壓機運行過程中轉速與電機功耗的關系，介紹了永磁變頻節能技術在空壓機控制中的運用，具有調速平滑，節能效果顯著的特點。未來，隨著互聯網技術及大數據技術的不斷發展，做為傳統工業設備的空壓機控制方式將更加智能化，能效利用率將進一步提高。目前，基于大數據技術通過分析用氣端負荷，提出的基于負荷預測的空壓機節能控制方式，以及基于互聯網云監控的空壓機群管理技術，將進一步豐富空壓機的節能方式。相信隨著空壓機節能技術的不斷深入發展，將減少諸多工業領域的能耗，對提高資源利用率，促進國家節能減排的戰略有著重要意義。