10个鲜为人知的VSD空气压缩机调整

由可变速度驱动器（VSD）控制的旋转螺杆空气压缩机是过去几年中为该行业引入的最佳能效创新之一。这种压缩机控制风格可以显着降低在卸载条件下运行的压缩机浪费的能量。但各种制造商提供的VSD控制类型可能会有所不同，其中一些差异可能会影响系统的效率。本文讨论了一些鲜为人知的调整到VSD压缩机控制，包括使用有时可以实现的隐藏功能来增强通过安装这种类型的压缩机获得的节省的功能。

请注意，这些措施是提交人的Manitoba水电服务领域实施的策略的例子。在进行调整的情况下，咨询了设备的供应商，以免影响设备的寿命或正常运行。

1.坐标目标和开始/停止级别。

VSD控制通常有四个主要压力设置。其中三个用于控制压缩机以低于最低转速运行时使用的启动/停止或加载/卸载压力带。另一个是设置VSD目标，即压缩机在改变速度时保持其排放压力的位置。当这些控件来自工厂时，有各种默认设置编程到这些控件中-一些导致压缩机运行不理想。

一些制造商将VSD目标锁定为“开始”设置，因此它们完全相同。其他允许VSD目标独立调整到设定限制内的任何设置。在允许独立调整的情况下，存在一些可能导致问题的条件。如果目标压力意外设置为高于启动/停止或加载/卸载设置，压缩机将始终满载运行-VSD压缩机效率低下-并将在两个设定点之间启动/停止或加载/卸载。如果无意中将目标设定点设置为低于压力带，则VSD将在高设定点和低设定点之间以最低速度运行。但是，除非压力远低于压力带（另一种不希望出现的情况），否则它不会在其可变范围内运行。

如果目标设定点在高和低设定点之间的某个位置，则非常常见地看到该设置正好在中间，然后当压缩机被要求启动时压缩机将立即倾斜到全速。它将首先尝试快速将压力推高至目标压力，然后降低速度以调节压力。这种情况会增加压缩机的启动/停止频率，并导致压力的快速变化波动，有时是不理想的情况。这种配置还经常导致目标压力高于要求，因此由于平均排放压力较高，导致压缩机消耗更多功率。在马尼托巴省水力领域，鼓励客户将目标压力设定在启动/负载点或其附近，从而降低压缩机循环速度，降低压力。

2.通过加宽压力频带来减少开始/停止频率。

稳定和恒定的压力是控制任何压缩空气系统的最终目标。熟悉加载/卸载控制的人会意识到系统压力控制在两个设定点之间：加载点和卸载点。如果在基于时间的压力数据图上查看，这种类型的控制会导致锯齿形压力波形（图1）。另一方面，VSD压缩机通过加速或减速压缩机电机，将压力保持在恒定的目标压力。

图1：典型锯齿波导致高于要求的平均压力，导致压缩机在启动增加循环频率时达到满负荷。-点击这里扩大

但压缩机只能减速这么多，而减速幅度受压缩机部件特性的限制。造成这种限制的主要原因是压缩机电机，它不能在过低的速度下充分冷却自身。第二个限制是螺钉压缩元件，它必须保持一定的最小转速，否则内部损失（通过元件的泄漏）将变得过大。为了解决这个问题，任何VSD压缩机都将具有一定的最小转速，其中变速控制由其他控制方法接管。

在流量低于最低速度时控制VSD压缩机的常用方法是启动/停止或加载/卸载压缩机。该控制模式还产生加载/卸载控制模式的典型锯齿波形。由于压缩机制造商认识到这种锯齿波会产生不希望出现的压力波动，因此一些制造商倾向于为压缩机提供非常窄的压力带，有时只有3到4 psi宽。不幸的是，如果将非常窄的压力带安装在存储容量最小的系统上，将导致压缩机过度启动和停止，有时会导致过量的润滑剂残留。

当首次引入VSD压缩机时，一些供应商正在推广“无限制的开始并停止”功能。然而，常识指示，在其生命的前几年中，将机械设备引入每年50,000至100,000开始，可以大大减少控制器的寿命和压缩机部件。

扩大开始/停止压力频带并添加显着的系统存储器将在低于最小速度时降低压缩机循环频率，并且允许运行时间足够长，以将压缩机加热到工作温度。Manitoba水电区周围使用的典型拇指尺寸为10加仑的存储器，为每个CFM安装压缩机最小速度。引入10psi的更宽压力带是指最大开始和停止频率约为每4分钟的最小速度的50％。

顺便说一下，如果您的压缩机在最低速度范围内花费太多时间，您可能需要调整压缩机的大小，否则可能会导致问题。在最低速度下，产生的热量太少。这是良好效率的直接结果，可使过量水分积聚在压缩机润滑剂中。在标准压缩机中，压缩热通常会带走水分。

3.通过减少卸载计时器设置消除卸载运行时间。

VSD压缩机的控制因制造商而异。当压力达到“停止”水平时，一些压缩机立即关闭，而另一些压缩机继续在空载状态下运行。其他人可能在控件中的某个位置仍有模式选择设置，允许您选择压缩机是否立即关闭。一个品牌计算每小时的启动次数，并允许在条件允许时关闭，从而节省电力。

当处于空载状态时，螺杆压缩机（无论是定速还是VSD）继续消耗能量，同时不产生空气，降低了机组的整体效率。通常，在遵循良好的压缩空气设计实践的情况下，运行计时器可以大大减少，甚至可以设置为零以避免这种浪费情况。此调整需要您的压缩机供应商批准，以避免保修问题。如果压缩机具有足够宽的压力设定值，并且可以限制足够大的存储空间来处理启动和停止的次数，则可以避免因过度循环而产生的问题，并且仍然允许更高效的操作。

4.安装远程压力传感器。

常见的情况是，VSD压缩机在其排放口处保持非常精确的压力，而工厂压力由于管道、过滤器和空气干燥器之间的压差而下降。当流量较低时，这些压差可能较小，但在电厂峰值需求期间，压差较大。由于稳定的工厂压力是最终目标，因此最好将压缩机的压力传感设置为远程，这样可以在不超过压缩机压力能力的情况下安全地进行。添加远程压力传感器可使VSD“看到”压缩机房内的任何压降，并精确调节设备压力。

该措施还节省了能量，因为目标压力可以精确地设置需要，而不是在人工高水平以补偿最坏情况的压差。当流量低时，清理组件上存在最小的压差：因此，压缩机使其放电低。在更高的流动期间，压缩机将自动增加其放电压力以补偿压差，而是仅在这些条件下进行补偿。

5.调整PID控制设置。

有时，当实施遥感时，或当压缩空气需求的特征包含广泛变化的负载时，压缩机将不断超调和低于目标压力。在某些情况下，这种不稳定会导致压缩机控制不稳定，当压缩机试图达到目标压力失败时，会导致有规律的正弦压力输出。由于压缩空气的性质，它就像弹簧一样，具有动量，并在管道内反弹。因此，有时很难精确控制压力。由于这些原因，VSD压缩机制造商在压缩机中采用PID控制算法，以帮助调整这些问题并稳定压力。但制造商只需将默认设置调整为平均条件，您的系统可能具有不同的特性（图2）。

图2：该压缩机（橙色线）不稳定，需要调整PID参数。-点击这里扩大

当VSD压缩机不断出现下冲和过冲时，机械和电气应力会对压缩机产生负面影响。如果您发现您的系统上发生了这种情况，您应该让您的供应商来仔细调整。很少有系统无法通过调整PID回路和/或增加存储接收器容量进行调整。

6.设置定时压力水平。

一些VSD压缩机控制具有内部调度功能，可在一周或一天的不同时间对不同压力进行编程。除此之外，一些控制装置允许对不同的压力水平进行编程，以响应外部开关的位置。通过这种方式，压缩机可以编程为在低压下运行（比如在夜间和周末），但在主换班时增加压力。此外，外部开关可用于在需要更高压力的偶然事件（如110 psi轮胎充气）期间触发更高的短期压力水平，但允许系统在平均条件下恢复到正常的90 psi操作。这通过减少人工需求和平均压缩机排放压力来节约能源。

7.消除最小速度调制。

一些VSD压缩机还具有入口调节控制装置，用于获得非常低的关断能力（在满负荷的12%范围内），以便在整个压缩机运行范围内获得更好的压力控制。不幸的是，与定速压缩机一样，在VSD压缩机上应用调制会导致低于最佳效率水平。在某些情况下，无意中调整了这些调节控制装置，以将入口流量限制在压缩机运行的可变范围内。

在Manitoba Hydro领土中，我们鼓励客户通过将调制设置远离目标和开始/停止压力带来消除VSD压缩机的调制。这需要通过压缩机供应商进行调整，有时可以更具系统存储来降低启动/停止频率，但它通常会提高系统效率。

8.增加最低速度设置。

如果检查某些压缩机的Cagi曲线，您将看到大多数VSD压缩机的效率（KW / 100 CFM）随着压缩机接近最小速度而下降。这种效率降低随着压缩机的制造和型号而变化，并且对于75 HP或更小的较小压缩机似乎更加明显。通常制造商将限制其品牌的压缩机的最低速度，以使单位远离低效范围。在未完成这方面，压缩机控制可以具有隐藏在可以调节的控制参数中的最小速度设置，以使压缩机更有效，更高的最小速度。此调整具有折衷，减少可变频带。

在马尼托巴水力发电领域，我们要求我们的客户在适用的情况下提高其最低速度设置，并增加更大的存储空间，以补偿这一变化，从而提高压缩机的效率。最低速度的调整由压缩机供应商完成。

9降低最大速度设置。

有时，一个过大的压缩机是由公司购买的，以期待未来的未来生产水平。如果大型压缩机安装在具有高峰负载的系统中，则压缩机可能有助于设施峰值需求费用，耗费额外的电力成本。

一些VSD压缩机具有最大RPM设置，其中压缩机的最大KW可以暂时降低。在与额外的存储容量结合完成时，该调整可以降低电力成本。

10.对具有较小压缩机的VSD压缩机。

通常，当安装的VSD压缩机对于负载来说太大时，机组的大部分运行时间将花费在低于可变范围的启动/停止模式下。大多数制造商会告诉您，由于前面提到的原因，在这种模式下长期运行是不可取的。这通常发生在为汽车修理厂或类似场所供电的系统中，其中平均负载可能很轻（10%至20%），但在大型气动工具运行期间会出现峰值流量。在这些情况下，如果无法调整压缩机的尺寸，则最好安装一个更小的压缩机，该压缩机也可以通过VSD控制，以供给非常轻的负载，但在高负载期间运行大型压缩机。这样，每台运行的压缩机，无论大小，都将与运行条件相匹配，并在最佳负载范围内运行，从而节省昂贵的未来维修成本。

有关更多信息，请访问压缩空气挑战®网站或联系马歇尔压缩空气咨询公司Ron Marshall，电话：204-806-2085，电子邮件：ronm@mts.net.

了解更多压缩机控制，请浏览m.ghtac.com/technology/compressor-controls.