一、 前言
隨著電力電子技術的發展，變頻器在調速領域中的應用越來越廣泛。它具有性能穩定，操作方便，節能效果明顯等優點。它是一種較為成熟的高科技產品，越來越受到國內外工程技術人員和管理人員的關注和重視。上海日搏電氣有限公司經過多方考察和論證，對上海施耐德公司兩臺75KW的空壓機進行了技術改造，取得了顯著的經濟效益和綜合效益。
二、空壓機改造前運行情況
設備改造前，兩臺空壓機一用一備，全部工作在工頻狀態。壓力采用兩點式控制（上、下限控制），也就是當空壓機氣缸內壓力達到設定值上限時，空壓機通過本身的油壓關閉進氣閥，當壓力下降到設定值下限時，空壓機打開進氣閥。鋼筋焊網生產的工作狀況決定了用氣量的時常變化，這樣就導致了空壓機頻繁的卸載和加載，經常是加載1分鐘，卸載2分鐘，對電動機、空壓機和電網造成很大的沖擊。再說，空壓機卸荷運行時，不產生壓縮空氣，電動機處于空載狀態，其用電量為滿負載的60%左右，這部分電能被白白的浪費。在這種情況下，對其進行變頻改造是非常必要的。
三、 空壓機變頻改造實施方案
根據現場實際情況，我們用一臺變頻器來控制兩臺空壓機，通過電氣控制相互轉換兩臺空壓機的變頻運行；當一臺空壓機出現故障時，可以轉換到另一臺空壓機上運行，不會影響生產的正常進行。這樣，即節省了設備投資，又能滿足生產工藝的需要。
如下圖所示，系統改造時，在保留原工頻系統情況下，增加變頻系統，做到了工頻/變頻互鎖切換。通過外部控制電路，使空壓機起停操作步驟仍然如前，操作簡單，安全可靠。本系統采用壓力閉環調節方式，在原來的壓力罐上加裝一個壓力傳感器，將壓力信號轉換成0-5V的電信號，送到變頻器內部的PID調節器，調節器將信號與壓力設定值進行比較運算后輸出控制信號，變頻器根據該信號輸出頻率，改變電動機的轉速，調節供氣壓力，保持壓力的恒定，使空壓機始終處于節電運行狀態。
四、系統改造中應注意的問題
1：電動機的散熱問題 電動機經過變頻器變頻后，轉速降低，其電機風扇的散熱效果也要降低。
2：空壓機的潤滑問題 空壓機的轉速越低，潤滑油的耗量也就越小，其潤滑效果越差。
3：系統壓力設定問題 在滿足生產工藝的要求下，壓力設定越低越好，因為空壓機的排氣壓力越高，所需的電機軸功率越大，電機耗電也就越多。
針對以上問題，我們綜合節能效果和空壓機的機械特性，考慮了多種方案，最后把系統壓力設定為0.6MPa,把變頻器運行頻率下限設定為26HZ，這樣，即能滿足空壓機散熱和潤滑的需要，又能最大限度的降低電能損耗。空壓機系統變頻器改造完成后，一次試車成功，運行穩定，效果明顯。
五、 節能效果及綜合效益分析
改造前，空壓機工頻滿載運行電流為140A，運行時間1分鐘；空載運行電流為90A，運行時間2分鐘，頻繁的加載和卸載。改造后，空壓機運行頻率經常在30HZ-40HZ，運行電流平均為70A，基本上沒有卸載時間。空壓機平均每天工作16小時，每月工作25天。空壓機每月用電量計算如下：
W前=√3（ I×U）×12×25÷1000
=1.73×(140×1/3+90×2/3)×380×16×25÷1000
=28057.8(度)
W后=1.73×70×380×16×25÷1000
=18407.2（度）
每月節省電量= W前－W后
=28057.8－18407.2
=9650.6（度）
按每度電0.6元計算，每月可節省電費=9650.6×0.6=5790.36（元）
整套空壓機系統改造費用5萬元左右，約10個月就能收回設備投資。
誠然，節能是變頻改造帶來的一大好處，但并不是唯一的，空壓機變頻改造后，還有以下優點：
1：電動機從2HZ開始軟起動，對電機、空壓機、電網的沖擊大為減小。
2：延長了設備的使用壽命，減少了設備的維修量和維護費用。
3：進一步完善了保護功能，如熱保護，過電流、過電壓、欠電壓、短路、缺相保護等功能。
4：操作簡單方便，運行平穩，電極、空壓機溫升正常，噪音、振動減小。
5：不再頻繁的加載和卸載，供氣壓力穩定，提高了產品質量
