目前常見的壓縮機有活塞式、螺桿式、離心式，不論哪一種工作方式，壓縮機單位時間內產氣量是一定的，壓縮機都采用上下限控制或啟停式控制，也就是說，當氣缸內的壓力達到設定值的上限時，空壓機通過本身的壓力或油壓開關閉進氣閥，這種工作方式頻繁出現加載卸載，而且對電網、螺桿空壓機本身都有極大的破壞性。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。并且系統在設計時是針對全廠滿負荷用氣量來設計的，并考慮了富余，而現在的工況是用氣量經常變化，且經常在半載下運行，在整個系統運行時存在著嚴重的“大馬拉小車”的現象。為了解決這種現象，節約能源，有必要對現有系統進行變頻改造。

一、采用變頻調速系統必要性

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。因此,對空壓機進行變頻改造具有很高的經濟效應和社會效益。

1、 從節能的角度看：

由于壓縮機不能排除在滿負載狀態下長時間運行的可能性，所以，只能按最大需求來決定電動機的容量，故設計容量一般偏大。在實際運行中，輕載運行的時間所占的比例是非常高的。如采用變頻調速，可大大提高運行時的工作效率。有些調節方式（如調節閥門開度和改變葉片的角度等），即使在需求量較小的情況下，也不能減小電動機的運行功率。采用了變頻調速后，當需求量較小的情況下，可降低電動機的轉速，減小電動機的運行功率，從而進一步實現節能。

2、 從運行質量的角度看：

單電動機拖動系統大多不能根據負載的輕重連續地調節。而采用了變頻調速后，則可以十分方便地進行連續調節，能保持壓力、流量等參數的穩定，從而大大提高壓縮機的工作性能。

3、 從減少運行成本方面看

傳統壓縮機的運行成本由三項組成：初始采購成本、維護成本和能源成本。其中能源成本大約占壓縮機運行成本的77%。通過能源成本降低20%-40%，再加上變頻起動后對設備的沖擊減少，維護和維修量也跟隨降低，所以運行成本將大大降低。

4、 從提高壓力控制精度方面看

變頻控制系統具有精確的壓力控制能力。使壓縮機的空氣壓力輸出與用戶空氣系統所需的氣量相匹配。不再頻繁的加載和卸載，變頻控制壓縮機的輸出氣量隨著電機轉速的改變而改變。由于變頻控制電機速度的精度提高，所以它可以使管網的系統壓力變化保持恒定，有效地提高了工況的質量。

5、 從延長壓縮機的使用壽命方面看

變頻器從2HZ起動壓縮機，它的起動加速時間可以調整，從而減少起動時對壓縮機的電器部件和機械部件所造成的沖擊，增強系統的可靠性，使壓縮機的使用壽命延長。此外，變頻控制能夠減少機組起動時電流波動，這一波動電流會影響電網和其它設備的用電，變頻器能夠有效的將起動電流的峰值減少到最低程度。

6、 從降低噪音，改善工作環境來看

根據壓縮機的工況要求，變頻調速改造后，電機運轉速度明顯減慢，有效地降了空壓機運行時的噪音，提高了操作工人的工作環境。

二、GK600矢量型變頻器的在空壓機的應用優勢

吉泰科GK600矢量型變頻器適用于無需安裝編碼器的中高端傳動應用場合應用。針對空壓機傳動系統的特點，GK600變頻器都能輕松應對：

采用真正電流矢量控制變頻器；其特點是低頻啟動力矩大，運行電流小，無PG矢量1在0.5Hz可輸出180%的起動轉矩；無PG矢量2在0.25Hz可輸出180%的起動轉矩，適用空壓機飛輪力矩大，較大啟動轉矩的需要；

GK600特有的無PG矢量控制1和無PG矢量控制2兩種開環的矢量控制方式，無PG矢量控制方式，可以在電機做靜態辨識后，達到比較好的運行效果，方便客戶在無法脫開電機負載時進行電機參數的辨識并達到很好的運行性能；

當用氣量小時，可以休眠，完全停機；沒有長時間下限頻率運行的過程；既達到最大限度的節能，電機也根本沒有發熱。很好解決目前廠家頭痛的問題；

休眠后，氣壓低于喚醒值,可以直接帶載啟動不跳閘.這是利用了矢量變頻器低頻啟動特性好的優勢。

效率高。通過實測在同樣是50Hz、額定負荷的工作條件下，4極的異步電動機的實際轉速比較：工頻直接驅動時，電機轉速為1440轉/分；采用普通V/F變頻器控制時，電機轉速為1420轉/分，或更低；采用GK600矢量控制時，電機轉速為1500轉/分。空壓機機械特性具有恒轉矩性質，電機的軸功率PL與轉速n 成正比。所以，采用GK600變頻器工作在矢量模式下,比普通V/F變頻器,效率高出3%。

速度特性：速度控制精度為±0.2%，速度波動±0.3%，適應空壓機大多處于長時間連續運行狀態，但負載大小常有變動，為連續變動負載。

免跳閘運行：除對電流、電壓、溫度的抑制外，還具有對轉矩沖擊的抑制，適應空壓機在自動卸載或裝載時，負載突變。

寬電壓范圍設計：電源電壓范圍可以為：323VAC---528VAC，應對于不同地區的電壓不平衡問題。

上圖是以工頻/變頻切換的方式為例設計，也支持直接變頻控制方式，以下為具體變頻調試次序：

1、 通電后的邏輯調試：如:主要檢測相序是否正確，壓力傳感器和主變頻器通訊是否正常。

2、電機參數辨識：脫開電機的負載（采用矢量控制時最好進行電機的空載參數辨識），能達到較高的控制精度，特別是對于大功率的機器，一定要求電機參數辨識；

3、設置變頻器參數：

頻率給定方式設置為PID，設置PID參數

運行控制采用端子控制(支持總線控制)

設置加減速時間

設置下限頻率

設置故障輸出功能等

4、 試運行，確定電機運行方向：

5、 觀察運行的穩定性，特別是電流情況，壓力情況，壓力穩定性等。

四、節能效果

以一臺200KW的螺桿機組為例，平均產氣只占額定排氣量的70%，一年運行7200小時（按300天算），電費0.7元/度，與變頻機組相比，普通機組將產生兩個損耗：

A、空載損耗 B、壓差損耗

其中：A、空載損耗 = 30%卸載時間×卸載時所產生的空載電流損耗（45%×200KW/小時×0.7）×7200小時/年×0.7元/度=95256元/年

B、壓差損耗 = 70%加載時間×高出2bar壓差所帶來的損耗（14%×200KW/小時）× 7200小時/年×0.7元/度=98784元/年。

綜上所述，變頻機組交普通機組節能95256+98784=194040元/年，基本與實測結果吻合。