Только при правильном согласовании производительности компрессора с изменяющейся потребностью в сжатом воздухе возможно избежать энергоемких и дорогостоящих фаз частичной нагрузки.
Важнейшую роль в вопросе энергетической эффективности играет управление компрессором .
Если степень загрузки компрессора составляет менее 50%, это означает высочайшую потерю энергии при частичном режиме работы.
Многие потребители даже не осознают этого, поскольку их компрессоры оснащены счетчиками рабочих часов, которые не учитывают часы работы с полной нагрузкой.
Действенную помощь могут оказать правильно настроенные системы управления: путем увеличения загрузки компрессоров до 90% и более, они способны сэкономить 20% электроэнергии, а в некоторых случаях значительно больше.
1. Внутренне управление
а) Регулирование нагрузки и холостого хода
В большинстве компрессоров в качестве приводных агрегатов используются трехфазные асинхронные двигатели.
С увеличением мощности снижается частота включений таких двигателей.
Она не соответствует требуемой частоте включений, необходимой для включения и выключения компрессоров с малой разностью давлении в соответствии с действительным потреблением сжатого воздуха. В результате такого переключения обеспечивается разгрузка узлов компрессора, находящихся под дав- лением. Двигатель же некоторое время продолжает работать (рис.1).
Затрачиваемую на работу двигателя энергию следует рассматривать как потери. У подключенных таким образом компрессоров потребление электроэнергии во время холостого хода составляет все еще 20% от полной мощности.
Современные электронные системы управления как Quadro-регулирова- ние с автоматическим выбором опти- мального режима работы (рис. 2), Dynamic-регулирование c умень- шением времени холостого хода в зависимости от температуры приводного двигателя (рис. 3) и Vario - регулирование с изменяемым расчетным временем холостого хода (рис. 4) – все это помогает избежать дорогостоящего времени холостого хода в совокупности с защитой двигателя.
Fig. 2: Полная нагрузка/холостой ход/останов с автоматическим выбором оптимального режима работы, так называемое, Quadro-регулирование рис. 3: Регулирование Dynamiс (основано на Dual) c уменьшением времени холостого хода в зави- симости от температуры приводного двигателя 
Fig. 4: Регулирование Vario с изменяемым расчетным временем холостого хода
Пропорциональное регулирование компрессора дросселированием всасывания не рекомендуется, поскольку, например, при 50%-ой производительности он потребляет до 90% от электроэнергии, потребляемой при 100% производительности.
б) Частотное преобразование
Компрессоры с регулировкой оборотов при помощи частотного преобразователя (рис. 5) не имеютпостоянного КПД в диапазоне регулирования. Так, например, в диапазоне от 30 до 100% КПД двигателя мощностью 90 кВт уменьшается с 94 до 86%. Сюда же следует добавить потери на частотном преоб- разователе и нелинейное изменение мощности компрессоров.
Компрессоры с частотным преобразователем должны работать в диапазоне регулирования 40-70%, поскольку в этом промежутке они наиболее экономичны. Данные компрессоры должны быть расчитаны для 100%-ой нагрузки.
Неправильное использование систем частотного преобразования может незаметно для пользователя сделать их «пожирателями энергии».
Частотный преобразователь – это не универсальное средство для возможной энергосберегающей эксплуатации компрессора.
2. Классификация потребности в сжатом воздухе
Как правило, компрессоры классифицируются как установка базовой нагрузки, средней нагрузки, пиковой нагрузки или резервная установка.
а) Потребность в воздухе при базовой нагрузке
Под потребностью воздуха при базовой нагрузке понимается количество потребляемого предприятием воздуха.
б) Потребность в воздухе при пиковой нагрузке
Потребность воздуха при пиковой нагрузке – это количество воздуха, необходимое в часы пикового потребления. Оно может отличаться в зависимости от потребностей пользо- вателя.
Для того, чтобы компрессоры могли работать с максимальной отдачей, они должны оснащаться различными системами управления.
Данные системы управления должны обеспечивать работу компрессора, а следовательно и надежное снаб- жение сжатым воздухом, даже в случае выхода из строя центральной системы управления.
3. Центральная система управления
Controlerele centrale moderne, echipate cu software bazat pe web, sunt capabile atât să coordoneze funcționarea compresorului într-o stație de aer comprimat, pentru a asigura o eficiență energetică optimă, cât și să asigure posibilitatea de a aduna date de performanță și documente doveditoare ale eficienței sistemului de alimentare cu aer comprimat.
а) Разделение установок
Разделение установок представляет собой распределение компрессоров одинаковой или различной производительности с одинаковым или разным типом управления в зависимости от потребности предприятия (базовой и пиковой нагрузках) в сжатом воздухе (рис. 6).
б) Задачи центральной системы управления
Координация работы компрессоров является сложной и комплексной задачей. Системы управления должны не только включать ком- прессоры различных моделей и типоразмеров в нужный момент времени.
Помимо этого они должны контролировать техническое состояние установок, уравнивать время работы компрессоров, регистрировать сбои в целях снижения затрат на обслуживание компрессорной станции и повышения эксплуатационной надежности.
в) Правильное распределение по ступеням
Важным условием эффективности работы (экономии энергии) центральная система управления является правильное распределение компрессоров по ступеням.
При этом сумма производительностей установок пиковой нагрузки должна быть больше, чем у последующей включаемой установки базовой нагрузки.
Если для пиковых нагрузок используется компрессор с регулируемым числом оборотов, диапазон регулирования должен быть соответственно больше производительности последующего включаемого компрессора. В противном случае невозможно гарантировать экономичное снаб- жение сжатым воздухом.
г) Надежная передача данных
Еще одним важным условием безупречной и эффективной работы центральной системы управления является надежная передача данных.
Для этого необходимо обеспечить передачу сигнала не только внутри отдельных компрессорных установок, но и между компрес- сорами и центральной системой управления. Кроме того, необходимконтроль прохождения сигнала для своевременного определения неисправностей, например, обрыв соединительного кабеля.
Обычные способы передачи данных:
- Беспотенциальные контакты
- Аналоговый сигнал 4-20мA
- Интерфейсы RS 232, RS 485, Profibus DP или Ethernet.
Для организации современных сетей передачи данных используются полевые шины Profibus. Они обеспечивают высокоскоростную передачу данных больших объемов на большие расстояния.
Комбинация современных телекоммуникационных и Ethernet-технологий позволяет подключение к компьютерным системам и приборам контроля. Поэтому нет необходимости установки центральной системы управления непосредственно в помещении компрессорной станции (рис. 7).
