變頻空壓機(jī)

前言：
自工業(yè)革命以來(lái)，壓縮機(jī)即是工廠里面最重要的機(jī)器設(shè)備之一。隨著時(shí)代演進(jìn)，各種新型壓縮機(jī)及新應(yīng)用不斷產(chǎn)生，壓縮機(jī)的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣。至于冷媒壓縮機(jī) 對(duì)冷凍空調(diào)而言更是不可或缺。為了使壓縮機(jī)能夠提供較穩(wěn)定的壓力及運(yùn)轉(zhuǎn)模式，也為了節(jié)約能源，全世界壓縮機(jī)廠商均想辦法開(kāi)發(fā)出不同的控制方式。依照原理來(lái) 分別，主要方向大致有進(jìn)氣泄載、排氣泄放、排氣回流、進(jìn)氣節(jié)流或空重車等。
以上這幾種控制方式目前雖已可滿足壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)方面的需求，但是就使用者而言，想得到一個(gè)壓力穩(wěn)定而又能隨負(fù)載比例增減耗電量的壓縮系統(tǒng)，似乎仍然遙不可 及。然而隨著變頻應(yīng)用技術(shù)及變頻器價(jià)格的逐漸普及，完全能夠符合以上需求的變頻壓縮機(jī)已在壓縮機(jī)領(lǐng)導(dǎo)廠商的研發(fā)推廣之下逐步被導(dǎo)入市場(chǎng)。
所謂變頻式壓縮機(jī)，乃是在穩(wěn)定壓力的原則之下，視使用風(fēng)量之增減，藉由改變壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，而使消耗功率與風(fēng)量成線性比例以達(dá)到定壓及節(jié)約能源之目的之壓縮機(jī)。

1. 研發(fā)的背景
隨著全球一體化的加劇，人們已進(jìn)入了微利時(shí)代，怎樣提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力是每個(gè)企業(yè)管理者面對(duì)的最大的考驗(yàn)，而據(jù)美國(guó)《財(cái)富雜志》報(bào)道，目前電費(fèi)是制造業(yè)目前唯一未被控制的成本；而其中電費(fèi)中相當(dāng)部分是由被稱之為“幻影能源”的空氣壓縮機(jī)、中央空調(diào)及照明所產(chǎn)生的。
您考慮過(guò)壓縮空氣的成本嗎？
壓縮機(jī)作為制造廠最常用的設(shè)備之一，其所產(chǎn)生的廉價(jià)適用的壓縮空氣能源倍受許多企業(yè)家青睞，但據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)調(diào)查，空氣壓縮系統(tǒng)在五年的總成本中，運(yùn)轉(zhuǎn)能源消 耗費(fèi)用占約86%，壓縮系統(tǒng)初期購(gòu)置費(fèi)用僅占總成本的約8%，其高額的運(yùn)轉(zhuǎn)能源消耗費(fèi)用無(wú)形中增加了企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本；然而人們卻不知道這里面占近90%的 能源及保養(yǎng)修理費(fèi)用卻是有50%以上是可能不必支付的。

空壓機(jī)變頻控制器是如何節(jié)電的？
空壓機(jī)“大馬拉小車”的現(xiàn)象十分普遍，它有兩個(gè)原因造成：
其一，在選型階段，工程人員所選的空壓機(jī)往往均高于驅(qū)動(dòng)負(fù)載的最大需求。
其二，空壓機(jī)應(yīng)用的負(fù)荷本來(lái)就是變化的，而選擇的空壓機(jī)大小必須滿足最大負(fù)荷，實(shí)際上最大負(fù)荷只是間斷出現(xiàn)，而其他時(shí)間負(fù)荷要小得多。
我們?cè)賮?lái)看其導(dǎo)致的結(jié)果和表現(xiàn)：
絕大多數(shù)工廠的空氣消耗量都是一直在變化，當(dāng)消耗量降低時(shí)，空氣壓力開(kāi)始升高，反之則降低，這個(gè)現(xiàn)象反過(guò)來(lái)也證明兩件事：
第一， 空氣壓縮機(jī)容量必定是大于消耗量。
第二， 壓力開(kāi)關(guān)的低壓設(shè)定必定滿足工廠需求之壓力值。
2. 傳統(tǒng)空壓機(jī)的兩種控制方式
（1）空重車控制式空壓機(jī)
空重車控制式空壓機(jī)依據(jù)壓力開(kāi)關(guān)的高低壓力設(shè)定作空重車，重車時(shí)排氣風(fēng)量為100%，空車時(shí)排氣風(fēng)量為0%，所以存在兩方面的浪費(fèi)：
----壓縮機(jī)空車時(shí)動(dòng)力之消耗。
----超過(guò)低壓設(shè)定值之動(dòng)力消耗。
空重車運(yùn)轉(zhuǎn)模式的壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)在50%的空氣消耗量時(shí)，壓縮機(jī)將會(huì)經(jīng)常在重車(提供最大輸出量及使用最大電流)與空車(沒(méi)有輸出風(fēng)量但消耗約40%電流)之間切換，如此是消耗了72%的全載電力但僅提供50%的輸出風(fēng)量，結(jié)論是損失了近30%的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。（沒(méi)考慮過(guò)壓部分）
（2） 容調(diào)控制式空壓機(jī)
進(jìn)氣節(jié)流模式壓縮機(jī)的進(jìn)氣節(jié)流是限制自然空氣進(jìn)入壓縮機(jī)的量，如此來(lái)減少壓縮空氣的輸出量，當(dāng)壓縮機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)在進(jìn)氣節(jié)流模式下，在固定的流量下，節(jié)能效果是一個(gè)固定比值，而且能源消耗比值在低風(fēng)量時(shí)將無(wú)法成等比例。
我們知道：空壓機(jī)本身存在一個(gè)這樣的公式：
HP/M3/min=P1/0.45625* K/(K-1) *{ P2/ P1} (k-1)/k -1}
P1:進(jìn)氣壓力　　　P2：排氣壓力　　　K：氣體常數(shù)
由此可知P2不變，當(dāng)P1改變結(jié)果只能導(dǎo)致風(fēng)量即單位排氣量減小，也可理解為容調(diào)增加壓縮比從而導(dǎo)致功率消費(fèi)增加。
當(dāng)采用進(jìn)氣節(jié)流模式的壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)在50%的空氣消耗量時(shí)，壓縮會(huì)限制50%的空氣進(jìn)入壓縮機(jī)，如此是消耗了85%的全載電力但僅提供50%的輸出風(fēng)量，結(jié)論是損失了近40%的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。
3. 何謂壓縮機(jī)變頻控制器
變頻式壓縮機(jī)是如何控制的呢？與傳統(tǒng)式壓縮機(jī)最大的不同之處在于變頻式壓縮機(jī)的馬達(dá)是由變頻器所驅(qū)動(dòng)。不論我們所使用電源是50Hz或60Hz，變頻器均 先將其轉(zhuǎn)成直流電，轉(zhuǎn)換成直流電之后，再依指令輸出成我們所要使用的交流電頻率。此頻率可為任意頻率，而不再局限于50Hz或60Hz，至于輸出電壓則與 輸入電壓相同。目前市面上的變頻器其最高頻率少則120Hz，多則可達(dá)上千，使用于變頻式壓縮機(jī)已綽綽有余。變頻器的基本電路如圖一。

圖一

馬達(dá)轉(zhuǎn)速與頻率之關(guān)系為rpm=120 x Hz / P
HZ：頻率 P：極數(shù)
舉例來(lái)說(shuō)，假設(shè)有一2極馬達(dá)，在電源頻率為60Hz時(shí)，其同步轉(zhuǎn)速為120 x 60 / 2 = 3600 rpm，頻率為50Hz時(shí)，其同步轉(zhuǎn)速為120 x 50 / 2 = 3000 rpm。
全世界各發(fā)電廠所提供的電源只有50Hz或60Hz兩種，因此在正常情況下，2極馬達(dá)的同步轉(zhuǎn)速就只能有3000 rpm和3600 rpm兩種了。但是如果我們使用變頻器來(lái)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的話，因?yàn)檩敵鲱l率可以調(diào)變，因此就可產(chǎn)生各種不同的轉(zhuǎn)速。例如輸出為100Hz，轉(zhuǎn)速為6000 rpm，輸出為20Hz，轉(zhuǎn)速就只剩下1200 rpm，只要機(jī)組之電機(jī)及機(jī)械特性可容許，變頻式壓縮機(jī)即可在最高及最低轉(zhuǎn)速之間做運(yùn)轉(zhuǎn)，從而因轉(zhuǎn)速不同而輸出不同的風(fēng)量。
變頻器雖可改變頻率，但是應(yīng)該要運(yùn)轉(zhuǎn)在多少頻率則必須由外部下達(dá)指令。所以變頻式壓縮機(jī)除了以變頻器為馬達(dá)之驅(qū)動(dòng)器外，還要另外有一控制器以隨時(shí)調(diào)變變頻器的輸出頻率。因此控制器需具有如下之基本功能：
1.接收排氣端或系統(tǒng)之壓力信號(hào)并送至控制器之運(yùn)算單元。
2.輸出變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)頻率調(diào)變指令。
3.穩(wěn)定輸出壓力。(目前大都設(shè)為0.1 bar)
4.輸出變頻器起動(dòng)指令。
5.接受運(yùn)轉(zhuǎn)信息，如故障指令、警告指令，以保護(hù)機(jī)組。
以上所列五點(diǎn)僅為控制器之基本必要功能，如果要應(yīng)用于實(shí)際商品化，則最好將壓縮機(jī)之運(yùn)轉(zhuǎn)邏輯電路一并融入內(nèi)部之CPU，以簡(jiǎn)化外部配線及操作。圖2所示為 復(fù)盛變頻式壓縮機(jī)所使用之控制器外觀，除了基本功能外，其已將所有壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)電路全部寫(xiě)入CPU，因此所有控制均可在面板上進(jìn)行：設(shè)定壓力SP、實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn) 壓力P及各種運(yùn)轉(zhuǎn)、停止、故障、警告燈號(hào)等均以LED顯示于面板上。此控制器提供如下之開(kāi)放參數(shù)供客戶參考：

T1: 停止空車時(shí)間 20 sec
T2: 起動(dòng)空車時(shí)間 15 sec
T3: 空車過(guò)久自動(dòng)停車時(shí)間 9999 sec
T4: 馬達(dá)高溫跳脫作動(dòng)時(shí)間 5 sec
T5: 失水開(kāi)關(guān)作動(dòng)時(shí)間 10 sec
T6: 進(jìn)氣壓降跳脫作動(dòng)時(shí)間 5 sec
TC: 排氣高溫跳脫溫度 100℃
TCBA: 排氣溫度Offset設(shè)定 0

運(yùn)轉(zhuǎn)：
了解以上參數(shù)之后，即可利用假設(shè)之設(shè)定值做仿真運(yùn)轉(zhuǎn)，圖3為參考用方塊圖：
變頻式壓縮機(jī)控制方塊圖(壓縮機(jī)應(yīng)用范例)

圖三
一個(gè)能提供壓力穩(wěn)定又能隨之負(fù)載比例增減耗電量的壓縮系統(tǒng)。
此時(shí)下由于增加一臺(tái)用電設(shè)備，系統(tǒng)相對(duì)可能增加約占1－2%的用電量，同時(shí)低負(fù)荷會(huì)略為增加熱損耗，但我們也沒(méi)有計(jì)算提高功率因此帶來(lái)的效率，故此整體而言影響不大，所以我們?cè)谟懻摴?jié)電方面時(shí)將這一部分包括由于軟起動(dòng)而節(jié)約的啟動(dòng)大電流均忽略不計(jì)。

4. 變頻式壓縮機(jī)之特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)：
 提供穩(wěn)定之排氣壓力，有利于提高產(chǎn)品的合格率
 提高馬達(dá)功率因素
 降低啟動(dòng)電流，減少對(duì)電網(wǎng)沖擊
 壓縮機(jī)壓力精確度達(dá)0.1 kg/cm2以下。冰水機(jī)溫差精確度可達(dá)0.5度以下。 注: 精確度系指FUZZY控制精度，不包含空車上限設(shè)定值。
 利用降低壓縮機(jī)組轉(zhuǎn)速比例來(lái)降低負(fù)載，節(jié)能效果100%。
 部分負(fù)載時(shí)降低轉(zhuǎn)速使機(jī)組壽命延長(zhǎng)。
 降低運(yùn)轉(zhuǎn)噪音，提供良好的工作環(huán)境。
 適用于往復(fù)式及螺旋式等不同型式之容積型壓縮機(jī)。
 齒輪及皮帶等傳動(dòng)裝置可省略，減少機(jī)械損失并降低成本，增加機(jī)體可靠度。
 LED面板可顯示運(yùn)轉(zhuǎn)壓力，排氣溫度及設(shè)定壓力。顯示值可經(jīng)由內(nèi)部參數(shù)設(shè)定之。
 設(shè)定壓力(壓縮機(jī))或溫度(冰水機(jī))可視系統(tǒng)需求在面板上調(diào)整。
 使用變頻器固有的軟性起動(dòng)特性，無(wú)起動(dòng)大電流。
 多臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)只需裝設(shè)其中一至數(shù)臺(tái)即可完全監(jiān)控系統(tǒng)之壓力(壓縮機(jī))或溫度(冰水機(jī))。
 50Hz及60Hz共享。
 特殊降載功能，提供最具安全及彈性之運(yùn)轉(zhuǎn)模式。
 降低能源消耗和生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)提升企業(yè)形象，獲得同時(shí)也回報(bào)社會(huì)，利國(guó)利民。
5. 變頻空壓機(jī)的原理
由于空壓機(jī)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速與空壓機(jī)的實(shí)際消耗功率成一次方關(guān)系，降低馬達(dá)轉(zhuǎn)速將減少實(shí)際消耗功率變頻式空壓機(jī)是用壓力感測(cè)器即時(shí)感應(yīng)系統(tǒng)中實(shí)際氣壓和用氣量。 通過(guò)電器控制和變頻控制的精確配合，在不改變空壓機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩(即拖動(dòng)負(fù)載的能力)的前提下來(lái)即時(shí)控制馬達(dá)轉(zhuǎn)速(即輸出功率)，經(jīng)由改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，來(lái)響應(yīng) 系統(tǒng)壓力的變化，并保持穩(wěn)定的系統(tǒng)壓力(設(shè)定值)，以實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)壓空氣的按需輸出。當(dāng)系統(tǒng)消耗風(fēng)量降低時(shí)，此時(shí)壓縮機(jī)提供的壓縮空氣大于系統(tǒng)消耗量，變頻 式壓縮機(jī)會(huì)降低轉(zhuǎn)速，同時(shí)減少輸出壓縮空氣風(fēng)量；反之則提高馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)速增加壓縮空氣風(fēng)量，以保持穩(wěn)定的系統(tǒng)壓力值。
ICU5000S和PLC控制器相比較的優(yōu)點(diǎn)：
◎成本更低
◎更加簡(jiǎn)單的操作。對(duì)PLC控制器不了解的非專業(yè)工人也能容易的操作
◎ICU5000S控制器的運(yùn)行程序燒結(jié)IC芯片中，而PLC控制器的運(yùn)行程序是固化在電擦寫(xiě)的EEPROM芯片中
◎由于ICU5000S控制器的運(yùn)行程序完全燒結(jié)在IC芯片中，那么它就不必和PLC控制器的運(yùn)行程序一樣，運(yùn)行程序要必須固化
◎PLC控制器需要D/A和A/D接口卡。ICU5000S控制器則不需要
◎由于壓縮機(jī)需要面板或H/M，那么將增加配線
◎ICU5000S控制器的維護(hù)簡(jiǎn)單。PLC控制器的維護(hù)相對(duì)復(fù)雜
◎壓力可通過(guò)ICU5000S控制器的面板直接控制
◎PLC控制器多使用PID，ICU5000S控制器可以進(jìn)行模糊控控制，因此在壓縮機(jī)控制上可以達(dá)到PID所難以完成的功能。
6. 變頻式壓縮機(jī)與傳統(tǒng)壓縮機(jī)之并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)說(shuō)明
本范例以三臺(tái)100HP 螺旋式壓縮機(jī)為標(biāo)準(zhǔn)做說(shuō)明，其中二臺(tái)為傳統(tǒng)式全自動(dòng)，另一臺(tái)為變頻式全自動(dòng)。變頻式設(shè)定壓力為7 bar，空車壓力7.5 bar，為方便說(shuō)明起見(jiàn)，此機(jī)編號(hào)設(shè)為一號(hào)機(jī)。傳統(tǒng)式一臺(tái)設(shè)定為6.8 ~ 7.6 bar 運(yùn)轉(zhuǎn)，此機(jī)設(shè)為二號(hào)機(jī)；另一臺(tái)設(shè)定為6.6 ~ 7.7 bar 運(yùn)轉(zhuǎn)，此機(jī)設(shè)為三號(hào)機(jī)。
(一) 系統(tǒng)起動(dòng)，負(fù)載逐步增加之狀態(tài)：
先激活變頻式壓縮機(jī)，如果符合系統(tǒng)供氣需求，則變頻式壓縮機(jī)將運(yùn)轉(zhuǎn)于系統(tǒng)所需求的轉(zhuǎn)速及壓力以提供各種風(fēng)量需求。如果變頻式壓縮機(jī)不夠供應(yīng)，則再激活二號(hào) 傳統(tǒng)式壓縮機(jī)(傳統(tǒng)式壓縮機(jī)如已在自動(dòng)模式之下，則可自動(dòng)起動(dòng))。設(shè)二號(hào)傳統(tǒng)式壓縮機(jī)之壓力開(kāi)關(guān)設(shè)定于6.8 bar 及7.6bar 之間，變頻式壓縮機(jī)定壓運(yùn)轉(zhuǎn)在7 bar。傳統(tǒng)壓縮機(jī)激活之后，本來(lái)由于變頻式壓縮機(jī)供氣不足所致之壓力過(guò)低將逐步上升至7 bar，由于風(fēng)量高于需求，因此變頻壓縮機(jī)將減速至符合系統(tǒng)之精確風(fēng)量。例如系統(tǒng)需求風(fēng)量為150%，激活變頻壓縮機(jī)之后，變頻式全速運(yùn)轉(zhuǎn)可提供 100%，不足50%，因此必須再激活傳統(tǒng)式壓縮機(jī)，由于傳統(tǒng)式壓縮機(jī)為空重車運(yùn)轉(zhuǎn)，只要是重車均為100%，空車為0 %，因此變頻式壓縮機(jī)將自動(dòng)調(diào)整負(fù)載至50%。注：每臺(tái)壓縮機(jī)均設(shè)為100%，總風(fēng)量為300%。系統(tǒng)風(fēng)量如持續(xù)增加需求，變頻式壓縮機(jī)將逐步調(diào)整負(fù)載至 100%。(如機(jī)組條件許可，變頻式壓縮機(jī)可增加轉(zhuǎn)速至100%以上，相關(guān)信息請(qǐng)洽本公司) 。變頻式壓縮機(jī)滿載運(yùn)轉(zhuǎn)之后，如果風(fēng)量仍不敷需求而降至6.7 bar 以下，則可再激活三號(hào)傳統(tǒng)式壓縮機(jī)(傳統(tǒng)式壓縮機(jī)如已在自動(dòng)模式之下，則可自動(dòng)起動(dòng)。)。三號(hào)壓縮機(jī)起動(dòng)之后將仍然運(yùn)轉(zhuǎn)于100%，變頻式壓縮機(jī)將自動(dòng)調(diào) 整風(fēng)量至使系統(tǒng)壓力精確控制于7 bar。
(二) 正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)：
在正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)之下，傳統(tǒng)式壓縮機(jī)一律定速且穩(wěn)定的滿載運(yùn)轉(zhuǎn)于100%，容量調(diào)節(jié)的部分完全由變頻式壓縮機(jī)操控。由于使用精確計(jì)算機(jī)壓力控制程序，因此其 壓力可持續(xù)穩(wěn)定在7 bar，以提供系統(tǒng)最穩(wěn)定之壓力源，同時(shí)變頻式壓縮機(jī)可視需求調(diào)整風(fēng)量，并等比例降低馬達(dá)負(fù)載以大量節(jié)省能源。
(三) 系統(tǒng)需求風(fēng)量降低至250%以下?tīng)顟B(tài)：
由于最低頻率設(shè)在50%，當(dāng)需求小于250%時(shí)，變頻式即便運(yùn)轉(zhuǎn)于最低頻率，風(fēng)量亦將大于需求，因此壓力將逐漸升高。當(dāng)壓力逐漸升高至7.5bar，變頻 式進(jìn)入空車狀態(tài)，如果風(fēng)量小于240%，則變頻式將在空重車之間運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至自動(dòng)停車。變頻式自動(dòng)起動(dòng)或重車之后，為快速提供風(fēng)量，因此可能有 Overshoot 效應(yīng)，將使壓力沖高至7.5 bar，但是Fuzzy 將會(huì)自行調(diào)適，而有短暫調(diào)整期，因此變頻式的空車自動(dòng)停車時(shí)間為相當(dāng)重要之參數(shù)之一。由于變頻式在50%轉(zhuǎn)速之空車狀態(tài)下消耗電流已經(jīng)極低，因此可盡量拉 長(zhǎng)其自動(dòng)停車之時(shí)間以維持系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)之穩(wěn)定。
(四) 系統(tǒng)需求風(fēng)量降低至200%以下：
隨著風(fēng)量逐漸降低至200%，變頻式將進(jìn)入空車狀態(tài)。完全由二及三號(hào)機(jī)提供壓縮空氣。風(fēng)量降至200%以下時(shí)，隨著壓力升高二號(hào)機(jī)將空車，至使壓力回落至 7 bar 時(shí)變頻式重新激活，如果壓力下降速度不至于太快而仍能維持在6.8 bar 以上，則變頻式接手重任。如果壓力下降速度太快而到6.6 bar，三號(hào)機(jī)將再激活，但由于三臺(tái)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)壓力必然上升至7.6 bar，因此二號(hào)機(jī)將繼變頻式之后再空車，至壓力降至7 bar。由于變頻式已在空車而非停車狀態(tài)，因此壓力上升速度不致使系統(tǒng)降至6.6bar，所以三號(hào)機(jī)停機(jī)，變頻式繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
(五) 系統(tǒng)需求風(fēng)量降低至150%以下：
如上所述，由于變頻式最低頻率為50%，因此系統(tǒng)壓力將逐漸升高至7.5 bar 而使變頻式在7 bar 至7.5 bar 之間空重車交替運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至自停車。
(六) 系統(tǒng)需求風(fēng)量降低至100%以下：
隨著風(fēng)量降至100%，系統(tǒng)將完全由二號(hào)機(jī)供氣。如果風(fēng)量降低至100%以下而使二號(hào)機(jī)達(dá)到空車壓力7.7 bar，二號(hào)機(jī)將空車，而當(dāng)壓力降至7 bar 時(shí)，由于已達(dá)變頻式自動(dòng)起動(dòng)之壓力，變頻式將自動(dòng)起動(dòng)。如果因壓力下降太快而發(fā)生二號(hào)甚至三號(hào)機(jī)亦起動(dòng)之現(xiàn)象，系統(tǒng)亦將會(huì)如前所述自行調(diào)適至只有變頻式供 氣之狀態(tài)。
依以上說(shuō)明，裝設(shè)變頻式壓縮機(jī)之后，只要系統(tǒng)中有任一壓縮機(jī)不是在滿載運(yùn)轉(zhuǎn)，變化需求的部份將可完全變頻式壓縮機(jī)擔(dān)綱，而使系統(tǒng)發(fā)揮最佳節(jié)約能源效果。即 使是原有的傳統(tǒng)壓縮機(jī)系統(tǒng)亦可改裝。壓縮機(jī)系統(tǒng)在安裝時(shí)，為考慮各種使用狀況，因此一般都會(huì)預(yù)留余裕，為使系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，節(jié)約能源，延長(zhǎng)機(jī)組壽命，裝設(shè)變 頻式壓縮機(jī)組乃是最佳的選擇，本公司之專業(yè)人員可為客戶提供各種裝設(shè)變頻式控制單元、壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之詢問(wèn)及安裝指導(dǎo)。
7．裝設(shè)變頻式控制對(duì)壓縮機(jī)之省電效益分析（以50HP壓縮機(jī)為例）
一、 只使用一臺(tái)50HP壓縮機(jī)的情況
假設(shè)壓縮機(jī)為50HP，裝置時(shí)預(yù)留20 %裕度，如果未裝設(shè)變頻器控制模塊，則在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將有80 %時(shí)間重車，20 %時(shí)間空車。
(一) 使用傳統(tǒng)空重車控制：
由于使用壓力開(kāi)關(guān)做空重車控制，其壓力上下限一般為1 kg/cm2 ，因此其運(yùn)轉(zhuǎn)壓力假設(shè)為介于6 kg/cm2G與7 kg/cm2G之間。7 kg/cm2G時(shí)，耗用馬力為滿載50HP。在6 kg/cm2G時(shí)耗用馬力約為46HP，平均消耗馬力為48HP，假設(shè)空車時(shí)消耗馬力為20HP(空車消耗功率設(shè)約為滿載之40 %)，因此在20 %空車，80 %重車的情況下，總平均消耗馬力為48 HP x 80% + 20HP x 20% = 42.4HP。
(二) 使用變頻器控制模塊控制（此范例假設(shè)變頻最低轉(zhuǎn)速可以低至40%）：
變頻器控制模塊之精確壓力控制可將系統(tǒng)壓力準(zhǔn)確維持在約6 kg/cm2G±0.1 kg/cm2 ，系統(tǒng)風(fēng)量如有任何變化，變頻器控制模塊將可隨時(shí)調(diào)整壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速以符合最佳需求。
因此在運(yùn)轉(zhuǎn)具有20%預(yù)設(shè)裕度之壓縮機(jī)時(shí)，變頻控制模塊將使系統(tǒng)恒定在輸出80%之風(fēng)量，其馬力消耗則為穩(wěn)定之46HP x 80% = 36.8HP。兩者之馬力差異為5.6HP。
如果是在70%重車，30%空車的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，則傳統(tǒng)空重車控制之平均消耗馬力為48HP x 70% + 20HP x 30% = 39.6HP，使用變頻器控制模塊之消耗馬力為46HP x 70% = 32.2HP。兩者之馬力差異為7.4HP。
傳統(tǒng)控制之螺旋式壓縮機(jī)除了空重車控制之外，亦可使用進(jìn)氣節(jié)流之容量控制方式，但是進(jìn)氣節(jié)流之控制方式雖可使壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)壓力較為隱定，不至于一直徘徊于空 重車之間，但是在節(jié)流狀態(tài)時(shí)并不會(huì)比較省電，其平均耗電量比空重車控制之方式還要高。空重車時(shí)所排放的氣體能量亦頗為可觀。假設(shè)油氣桶有100公升之氣體 空間，壓縮機(jī)每三分鐘空車一次，則其所消耗之氣體為0.1m3 x 6 ÷3min = 0.2 m3 /min，大約相等于1.5HP，即3%。
二、 使用二臺(tái)50HP壓縮機(jī)的情況
假設(shè)二臺(tái)壓縮機(jī)均為50HP，裝置時(shí)預(yù)留20 %裕度。
(一) 使用傳統(tǒng)空重車控制：
依前例，每臺(tái)壓縮機(jī)之平均消耗馬力為42.4HP，如將其中一臺(tái)固定在滿載，另一臺(tái)執(zhí)行空重車運(yùn)轉(zhuǎn)，則第一臺(tái)消耗馬力為48HP，第二臺(tái)將有60%為重 車，40%為空車，第二臺(tái)之平均消耗馬力為48HP x 60% + 20HP x 40% = 36.8HP，與第一臺(tái)合計(jì)，總平均消耗馬力為(48 + 36.8)÷2 = 42.4HP，因此不管其中一臺(tái)是否設(shè)為滿載，其總馬力均約為84.8HP。
(二) 使用變頻器控制模塊控制：
在此種情況時(shí)，僅需將一臺(tái)壓縮機(jī)更改為變頻器控制模塊控制，另一臺(tái)依舊使用傳統(tǒng)壓力開(kāi)關(guān)做空重車控制。其運(yùn)轉(zhuǎn)方式如下：
傳統(tǒng)空重車控制之壓縮機(jī)仍將壓力開(kāi)關(guān)設(shè)定在6 kg/cm2G至7 kg/cm2G之間，變頻壓縮機(jī)之運(yùn)轉(zhuǎn)壓力設(shè)定在比6 kg/cm2G略高一點(diǎn)點(diǎn)。在此情況下，第一臺(tái)傳統(tǒng)控制的壓縮機(jī)將持續(xù)于6 kg/cm2G做100%運(yùn)轉(zhuǎn)，其消耗馬力為46HP。至于第二臺(tái)變頻壓縮機(jī)則用于補(bǔ)充不足之60%，其消耗馬力為46 x 60% = 27.6HP，總馬力為46 + 27.6 = 73.6HP。與傳統(tǒng)方式控制之兩臺(tái)壓縮機(jī)馬力相差11.2HP。
三、 使用三臺(tái)50HP壓縮機(jī)之情況
假設(shè)三臺(tái)壓縮機(jī)均為50HP，裝置時(shí)預(yù)留20 %之裕度。
(一) 使用傳統(tǒng)空重車控制：
依前例，每臺(tái)壓縮機(jī)之平均消耗馬力為42.4HP，總消耗馬力約為127.2HP。(注：未加上空車時(shí)所排放之氣體能量)
(二) 使用變頻器控制模塊控制：
在此種情況時(shí)，僅需將一臺(tái)壓縮機(jī)更改為變頻式控制，另兩臺(tái)可維持使用傳統(tǒng)壓力開(kāi)關(guān)控制。依二所述由開(kāi)關(guān)控制之兩臺(tái)壓縮機(jī)均運(yùn)轉(zhuǎn)于6 kg/cm2G，100 %，其消耗馬力均為46HP，至于變頻壓縮機(jī)則用于補(bǔ)充不足之40%，其消耗馬力為46HP x 40% = 18.4HP，總馬力為46HP x 2 + 18.4HP = 110.4HP，與傳統(tǒng)控制之三臺(tái)壓縮機(jī)馬力差為127.2HP - 110.4HP = 16.8HP。

★省電效益運(yùn)轉(zhuǎn)分析表★
略……
2、兩臺(tái)變頻控制后的耗費(fèi)
(1)變頻90KW的分析結(jié)果是:
負(fù)載時(shí)的功率：
90KW×40%（注1）×84%（注2）＝30.24KW
160KW×100%（注3）×80%（注4）＝128.00KW
卸載時(shí)的功率：控制后無(wú)卸載過(guò)程，所以卸載的功率應(yīng)為零
一年的耗費(fèi)為：158.24KW×24h/d×360d/y =1367193.60KW-hr
注1: 由于變頻控制后使其160KW的一臺(tái)滿載,90KW的一臺(tái)做補(bǔ)充,所以變頻控制的一臺(tái)負(fù)載比即是22%，計(jì)算公式如下：（90KW的排氣量乘以負(fù)載比例+ 160KW的排氣量乘以負(fù)載比例＝現(xiàn)場(chǎng)所用的排氣量，再用現(xiàn)場(chǎng)所用的排氣量-160満載的排氣量＝變頻控制的90KW排氣量，再用變頻控制的90KW排氣 量比上額定的排氣量即是變頻后的90KW負(fù)載比。）但保守起見(jiàn),我們以40%計(jì)算.
注2:排氣壓力每降低1kg功率降低8%，當(dāng)機(jī)器在額定壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的功率為100％，由此可知在壓力恒定在5.5公斤輸出時(shí)候的功率系數(shù)為: 100%-(7.5-5.5)×8%]=84%
注3:由于變頻控制后無(wú)卸載所以此時(shí)的應(yīng)乘以100%
注4:排氣壓力每降低1kg功率降低8%，當(dāng)機(jī)器在額定壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的功率為100％，由此可知在壓力恒定在6.0公斤輸出時(shí)候的功率系數(shù)為: 100%-(8.5-6.0)×8%]=80%
變頻控制后兩臺(tái)一年的耗費(fèi)為: 1367193.60KW-hr
通過(guò)以上分析結(jié)果，變頻控制后兩臺(tái)一年節(jié)約電約為：1592352.00KW-hr-1367193.60KW-hr=225158.40KW-hr
通過(guò)以上分析方法,我們可得到如下結(jié)論,即使是在最保守的狀態(tài)下,貴公司一年也可節(jié)省225158.40KW-hr電,如電費(fèi)平均為：0.7元/度，貴公司一年的節(jié)能即是157610.88元
五、投資回報(bào)結(jié)論
貴公司空壓機(jī)使用變頻控制，在 時(shí)間內(nèi)即可收回成本，以十年計(jì)算則可為貴司創(chuàng)造近 萬(wàn)的高額利潤(rùn),而今后數(shù)年將為貴公司節(jié)約更多費(fèi)用，提高成本競(jìng)爭(zhēng)力；而且因?yàn)樽冾l控制后空壓機(jī)和馬達(dá)維修維護(hù)費(fèi)用也可有節(jié)約。而且能大大提高產(chǎn)品質(zhì)量.
六、政策理念
空壓機(jī)變頻調(diào)速控制作為國(guó)家經(jīng)貿(mào)委節(jié)能信息傳播中心重點(diǎn)推薦40項(xiàng)節(jié)能新技術(shù)之一（代號(hào)：JS034），已得到社會(huì)廣泛的認(rèn)可及有遠(yuǎn)見(jiàn)的企業(yè)初步的應(yīng)用。 復(fù)盛公司致力于空壓機(jī)變頻控制項(xiàng)目，以提供“節(jié)能負(fù)載管理”為公司的發(fā)展方向，以“節(jié)約能源保護(hù)環(huán)境，節(jié)省能耗提高顧客競(jìng)爭(zhēng)力”的服務(wù)理念，為您的企業(yè)能 贏在起跑點(diǎn)并自始自終保持競(jìng)爭(zhēng)力而不懈努力。我們?cè)诳諌簷C(jī)變頻控制方面有豐富的經(jīng)驗(yàn)，將竭誠(chéng)為貴公司提供專業(yè)的咨詢，設(shè)計(jì)出最適合貴公司空氣壓縮系統(tǒng)的控 制方案，在為社會(huì)做出一份貢獻(xiàn)的同時(shí)，也為貴公司節(jié)約大量能源、資金，提高競(jìng)爭(zhēng)力！
進(jìn)入微利時(shí)代，您有多余的錢(qián)可以燒嗎？
我們有能力協(xié)助您進(jìn)一步提高競(jìng)爭(zhēng)力！

空壓機(jī)變頻節(jié)能