許多人認為，只要選用了變頻式的空壓機，雖然前期購置成本高一點，但長期使用下來肯定可以快速回本、省電減碳。也許是因為對空壓設備不了解，直接選用大馬力的機型，以應對後續事業擴張的考量。但其實，如果空壓機選型馬力太大，機器的最低負載高於用氣量需求；或者馬力選太小，使變頻機全時全速滿載，這兩種配置下都會使您使用變頻機時感受不到明顯的省電效果。本文將會說明相關主因及解決辦法。
主題一、只要選用變頻式空壓機，就一定會省電嗎？
首先，我們要先了解為什麼變頻式空壓機會比一般的空壓機來的省電，主要原因如下：
1.變頻式空壓機可根據使用情況調整流量，省下空車耗能
2.省下目標壓力至卸載壓力間的升壓耗能
3.省下加載啟動緩衝時間內的耗能
4.用電與冷卻環境的優化，降低相關設備的消耗
那麼，為什麼在安裝變頻式空壓機後，整體的省電效果沒有想像的好呢？可能會因為以下幾種狀況的影響：
1.空壓機選型錯誤
- 空壓機馬力選太小：變頻機全時全速滿載；因變頻器自耗能使總輸入耗能更高
- 空壓機馬力選太大：最低負載仍高於用氣需求，導致機器不斷空車
2.系統或控制限制
- 管路過小或洩露太多使節能不明顯
- 壓力設定錯誤
3.控制缺口(Control Gap)的產生
控制缺口意旨，空壓機系統無法有效匹配壓縮空氣供應與實際需求之間的差距，導致壓力波動過大、能源浪費和系統不穩定的現象。以下幾點為控制缺口可能產生的主因：
- 空壓機配置不當：變頻式空壓機全負載運行：並將定頻式空壓機作為調節機，失去變頻式空壓機變速調節的優勢，也會使定頻式空壓機頻繁啟停來調節負載，會導致壓力波動過大，並增加機械磨損。
- 壓縮空氣需求起伏不定：在高峰期，空氣需求驟增，而在低峰期需求驟降，若空壓機系統無法及時調整用氣變化，將導致壓力不穩定，出現控制缺口。
以上圖為例：TMV-75T的供氣範圍約為5~16 CMM，TS-75AD額定供氣量13CMM；
二機同時運作的供氣範圍則為18~29 CMM。當系統需求量落於16~18CMM範圍內時，變頻機單機運作供氣量不足而驅動定頻機加入運載，但雙機運載之供氣量又高於系統需求，此時空壓機將會產生空車卸載而違背變頻控制目的，該區域即為控制缺口。
主題二、變頻式空壓機的運作模式
變頻式空壓機的特點是利用變頻控制技術來調節馬達的運轉速度，維持空壓機對工廠需求排氣量的準確控制。而傳統定頻空壓機往往需要在滿載運行時效率才會較高，在較低負荷的情況下使用效率會明顯下降，導致能耗增加。變頻技術通過調整電動機轉速，根據實際需求動態調節空壓機的排氣量，從而改善電力的使用效率。
變頻控制器（VFD，Variable Frequency Drive）是變頻式空壓機的核心部件，它根據壓力傳感器反饋的實時數據，調整空壓機的運行頻率，使壓力盡量保持在系統設定範圍中，不僅能夠降低了能源消耗，還可以減少轉子磨損，延長整體的使用壽命。
-變頻螺旋式空壓機的運作設定
A.變頻式空壓機的操作參數中，必須設定三項壓力參數：
1.恆壓壓力值：變速控制目標壓力，變頻器將以該壓力值控制加減速
2.卸載壓力值：當壓力達到該設定值，空壓機將卸載以空車運作
3.負載壓力值：當壓力降至該設定值，空壓機將加載以重車運作
*當空氣需求高於全轉速所供給的空氣時，系統壓力將因供給不足而低於目標壓力值
*當空氣需求低於最低轉速供給空氣量時，系統壓力將自目標壓力值逐步上升
B.變頻螺旋式並非全速域控制：
不同的馬達與機體型式，變頻空壓機將依最低限制設定不同的變速區間：
- 傳統感應式馬達：變速區間常為 50~100%；
- 永磁傳動空壓機：依不同調校理念為 30~100% 或 40~100%
C.空壓機的運轉狀況分析
(a)~(b) 為理想變速控制區間，系統需求量在供給區間內，得以穩定維持目標壓力。
(b)~(c) 為最低負載仍高於系統需求區段，隨超額供給的累積，壓力逐步上升。
當以最低轉速達到卸載壓力值時，空壓機將空車以停止供應壓縮空氣。
當變頻機進入空車型態時，系統壓力需降至負載壓力(d)，空壓機方重新加載供氣。
主題三、那麼理想的變頻式空壓機運轉狀態是什麼？該如何去配置呢？
情境1. 空壓機的設定或選型有問題，造成最低供氣量大於需求風量
結果 → 因供氣量大於需求量，系統壓力會在卸載壓力與負載壓力間不斷的振盪。由卸載壓力降至負載壓力間的區段可視為無功運轉，導致能源的浪費。
情境2. 空壓機的配置有問題，讓變頻式機種全負載運轉並將定頻機種作為調整尖/離峰供氣
結果 →由於變頻式機種無法進行有效的需求調節，全負載運轉會使其無法應對需求的變化，這將導致機器出現頻繁的空車、重車，也就是讓空壓機時常處於關閉進氣閥門空轉狀態，最終無端浪費了廠內用電使得成本上升。
情境3. 理想的空壓機配置與設定情形
結果 → 系統依目標供氣運載，空壓機運作穩定，不會時常空車、重車等問題，達到完美的使用效率。
總結
變頻空壓機有節能潛力，但如果選型和配置不當，不僅無法達到預期的節能效果，還可能導致能耗增加、機器耗損以及導致生產不穩定。那麼要如何檢測、確認自家公司的空壓系統是否完善呢？SWAN天鵝牌空壓機提供空壓機專家檢測服務，幫助您精確選型並優化系統配置，確保您的空壓機系統保障長期穩定，真正實現高效節能。
