一、一般电动式压缩机的运行分析

   1、压缩机的动力

    压缩机动力来自交流异步电动机，电动机的能量来自电能，那就要从转动原理了解电动

机与电能的关系，其转速公式为: n=60f(1-s)/p

其中： n为电机转速；

f为供电频率；

             P为电机极对数；

s为转差率。

    在工频条件下，电动机一般是经星——三角启动开关从静态启动，十几秒后才能达到额

定转速的工作状态。在这的启动过程中，电机和启动开关及导线要承受于电动机近七倍的额

定电流。以P100的压缩机为例：其电机功率为75KW，三相380V，额定电流约为150A，四极（

极对数为2），转差率约2%，根据以上公式：

异步转速＝60×50Hz（1－2%）/ 2＝1470r/min

    从转速0r/min至额定转速1470r/min需时间约15秒,而启动电流则是额定电流的七倍（

即150×7＝1050A）逐渐降至100A（即进气阀关闭状态时，负载率约为66%），此时，表面上

看电流是减小了，这时存在一种现象就是：大马拉小车，即无功功率在增大，用电量＝有功

＋无功，即没有节电。另一方面，考虑到压缩机时常在满负荷的状态下长时间的运行，因此

，在设计电动机拖动功率时余量一般要偏大，其能耗就更不容忽视了。

  2、压缩机加、卸载方式存在的问题：

   加载、卸载控制方式即为进气开关控制方式，即达到压力上限时关闭进气阀，压缩机进入

轻载，当压力抵达下限时进气阀打开，压缩机进入满载运行。由此看来，压缩机在正常的工

作状态下，电动机的转速不会随着压力的变化而变化，也就是说，电机是在额定的最高转速

的状态下运行，其负载的轻重取决于进气阀的开闭。

    （1）电动机的能耗分析

    加、卸载控制方式使得压缩气体的压力在上限～下限之间来回变化。下限是最低压力值

，它是保证用户工作状态下的最低压力。一般情况下，Pmax与Pmin之间关系可以用下式来表

示:

            Pmax＝(1＋δ)Pmin                        

            δ是一个百分数，其数值大致在15%～30%之间。   

            在加、卸载供气控制方式下的压缩机，所浪费的能量主要在2个部分:

    a. 加载时的电能消耗

    当压力降至最小值后，由于控制方式的决定，其压力会继续上升直到最大压力值。在加

压过程中,一定要向外界释放很多的热量，从而导致电能损失。另一方面，在压力上限时的气

体在进入（用户）气动元件前，其压力需要经过减压阀减压,这一过程同样是一个耗能过程。

    b.卸载时电能的消耗

   当压力升到最大值时，压缩机通过降压来卸载:关闭进气阀使电机处于轻载状态，同时将

分离桶中多余的压缩空气通过放空阀放空。这种调节方法要造成很大的能量浪费。经估算，

在卸载时间所占比例不大的工况下，压缩机卸载时的能耗约占压缩机满载运行时的10%～25%

。换言之，压缩机20%的时间处于空载状态，是在作无用功。以此工作原理，不难看出节能的

空间较大。

    （2） 设备的损耗

    靠气缸控制蝶阀来调节进气量，使供气压力无法平稳。随着用气量不断变化时，供气压

力随之波动。因此，用气精度高的元件就达不到生产工艺要求。还会加速气缸、进气阀和放

气阀的磨损，增加维修量和维修成本，设备的安全性就得不到保障。

综上所述，压缩机在此工作过程中，除了耗能外，还会发生以下几大问题：

    1、由于启动电动机所需大量的电能，此时，对供电条件要求偏高，当电网电压不稳或

不足时，其启动电流会剧增，导致机组无法正常启动或只能放弃工作，并造成不应有的经济

损失；

    2、感性负载所产生的无功损耗使电机温升加剧，谐波干扰对电网的稳定运行会产生不

良的影响；

    3、导线在强大的电流作用下，由于过电流会产生过热，使其加速老化

    4、开关在强大的电流作用下，所产生的电弧高温，对开关触点有很强烧蚀作用，使其

熔化失去开关的持续性能，严重则使开关粘结短路造成事故的发生；

    5、在强大的电流作用下，电机所产生的冲击力对轴承造成加重磨损，定子绕组瞬时的

过电流而大  量发热，从而，降低了电机的功率和性能，严重则使其烧毁；

    6、由于启动的时产生强大的冲击力会加重压缩机偶合齿轮及其他的机械磨损，造成的

损害是不容低估的。

    综上所述，以上六大问题都是直接影响机组的性能及缩短机组使用寿命。
    二、 压缩机的运行原理与分析

    压缩机是大转动惯量的负载，其结构是由一对平行啮合的阴阳转子在气缸内转动，使转

子齿与槽之间的空间不断地产生周期性的容积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输

出侧，实现螺杆压缩机的吸气、压缩和排气的全过程。万景霖科技公司就当前改造的主要设

备，基本上都是传统的螺杆式压缩机。而主要驱动压缩机阴、阳转子转动的机型有两种：一

是来自于柴油机通过联轴器经齿轮偶合驱动，二是电动机直接通过齿轮偶合驱动。由于柴油

机的工作状态是受柴油机的转速与输出功率曲线的影响而较难实现节能的主要原因。这里着

重对电动式压缩机进行分析，柴动机的节能暂放后叙。

    三、 压缩机系统节能分析

    前面提到压缩机在系统供气中，最基本的条件是气体的流量和压力，传统工艺的压缩机

在工作中为了满足用户的供气要求，时常要调节进气阀的开闭，来达到一定压力的气体流量

，进气阀是受到压差继电器控制，而压差继电器是工作在气体压力的上限、下限之间，上限

和下限之间有几公斤压力的差值。因此，压力变化大而且频繁。在压力不断变化的气体流量

供气中，电动机始终在最高额定的异步转速中运行，在无法调节电动机的输出功率的同时，

电动机不会随着负载变小而减少相应的能耗，其能耗变化不明显，因此，基本没有节能效果

。

    而变频器则是改变了传统压缩机的工作原理，它采用的是：以软启动、消除谐波干扰、

无功补偿等功能及平滑变频调速的特点对流量压力进行平稳的调节，用改变电动机的转速来

取代阀门调节的供气方式，使其与流量、压力与其功率相匹配。同时，减少启动时的磨损及

冲击对设备的伤害。变频器不但节能卓有成效，还克服了传统压缩机所产生的以上六大问题

。当然，变频器节能是有条件的，机组运行负载率须在额定的气体流量以下，而且用气量变

化越大节能越明显。

    四、压缩机系统节能的工作原理

    采用变频器控制压缩机的转速从而达到节能是一种较为科学的节能控制方式，根据压缩

机变频运行特性，经过科学论证，现已知：

Q1/Q2=n1/n2

H1/H2=(n1/n2)2

P1/P2=(n1/n2) 3

式中：Q为压缩机供气流量；

                        H为管网压力；

                        P为电机消耗功率；

n为压缩机转速。

    由上式可知，当电机转速降至额定转速的80%时，则压缩机供给管网流量降为80%，管网

压力降为（80%）平方，电机消耗功率则降为80%的立方，即节能为51.2%，扣除电机机械损

耗和电机铜损、铁损等，其节能效率在40%左右。因此，调速是节能的所在。

    从以上分析来看，变频节能技术在压缩机领域的应用是值得深入地研究和探讨，可以做

为我司今后的一个重要的课题，可以说万景霖科技公司的在此方面是任重道远。从当今的能

源的趋势来看，变频节能技术工程的前景是相当的广阔。