空壓機節能設（shè）備

　　空壓機節能改（gǎi）造

　　空壓機概況

　　空壓機，全名（míng）為空氣壓縮機，是一種工礦企業中最常用的空氣動力提供設備。通常，空（kōng）壓機分為螺杆式空壓機、活塞（sāi）式空壓機等。

　　● 螺杆式空壓（yā）機工（gōng）作原理

　　螺杆式空壓機是由一對相互平行齧合（hé）的陰陽轉子(或稱螺杆)在氣缸內轉動，使轉子齒槽之間的空氣不斷地產生周期性的容積變化，空氣則沿著（zhe）轉子軸線由吸（xī）入側輸送至輸出側，實現螺（luó）杆式空壓機的吸氣、壓縮和排氣的全過程。空壓機的進氣（qì）口和出氣口分別位於殼體的兩端，陰轉子的槽和陽轉子的齒被主電機驅動而旋轉。

　　● 活塞式空壓機工作原（yuán）理

　　活塞式空壓機（jī）是由電動機帶動皮帶輪通過（guò）聯軸器（qì）直接驅動曲軸，帶動連杆與活塞杆，使活塞在壓（yā）縮機氣缸內作往複運動，完91视频链接吸入、壓縮、排出等過程,將無壓或低壓氣（qì）體升壓，並輸出到儲壓（yā）罐（guàn）內。其（qí）中，活塞（sāi）組件，活塞與汽缸內壁及汽缸蓋構91视频链接容積可變的工作腔，在曲柄連杆（gǎn）帶動下，在汽缸內作往複運動以實現汽缸內氣體的壓縮。

　　空（kōng）壓機係統控製

　　空壓機主電機運行方式（shì）為星-角降壓起動後全壓運行，供氣係統具體工作流程為：當按下啟動按鈕，控製係統接通啟動器線圈並打開斷油閥，空壓機在卸載模式下啟動，這時進氣閥處於關（guān）閉位（wèi）置，而放氣閥打（dǎ）開以排（pái）放油氣分離器內的壓力。等降壓n秒（miǎo）（由時間繼電器控製）後空壓機開始加載運行，係統（tǒng）壓力（lì）開始上升。如果（guǒ）係（xì）統壓力上升到壓力（lì）開關上限值，即起跳壓力，控（kòng）製器使進氣閥（fá）關閉，油氣（qì）分離器放氣（qì），壓縮機空載運（yùn）行，直到係統壓力降到壓力開關下限值後，即回跳壓力下（xià），控製器（qì）使進氣閥打開，油氣分離器放氣閥關閉，壓縮機打開，油氣分離器放氣閥關閉，壓縮機滿載運（yùn）行。

　　空壓（yā）機係統（tǒng）節能分析

　　在管道供氣係統中，最基本的控（kòng）製對象是流量，供（gòng）氣（qì）係統的基本任務就是要滿足用戶對流量（liàng）的需求。目前，常見的氣體流量（liàng）控製方式有加、卸載供氣控製方式和轉速控（kòng）製方式兩種。

　　● 加、卸載供（gòng）氣控製

　　加、卸載供氣控製方式即（jí）為進氣閥開關控製方式，即壓力達到上限時關閥，壓縮機進人輕載運行；壓（yā）力抵達（dá）下限時開閥（fá），壓縮機進入滿載運行。

　　由於空壓機不能排（pái）除在滿（mǎn）負荷（hé）狀態下長時間運行的可能性，所以隻能按最大需要來決（jué）定電（diàn）動機的容量，設計餘量一（yī）般偏大。工頻起動設備（bèi）時的衝擊大，電機軸承的磨損大，所以設備維（wéi）護量大。雖然都是降壓啟（qǐ）動，但起動時的（de）電流仍然很大，會（huì）影響電網的（de）穩定及其它用電設備的運行安全，而（ér）且大（dà）多數是連續運行，由於一（yī）般空（kōng）氣壓縮機的拖動電機本身不能調速，因此就（jiù）不能直接使用（yòng）壓力或流量的變動來（lái）實現降速調節輸出功率的匹配，電機不允許頻繁啟動，導致在用氣量少的時候電機仍然要空載運行（háng），電能浪費巨大。

　　經常卸載和加載導致整個氣網壓力經常變（biàn）化，不能保持恒定（dìng）的工作壓力延長壓縮機的使用壽命。空壓機的有（yǒu）些調節（jiē）方式（如調節閥門或調節卸（xiè）載等方式）即使（shǐ）在需要流量較小的情況下，由於電（diàn）機轉速不變，電機功率下降幅度比較小。

　　● 轉速控製

　　即通過改變空壓機的轉速來調節流量，而閥門的開度保持（chí）不變（一般保持最大開度（dù））。當空壓機（jī）轉速改變時，供氣係統的揚程特性隨之改變，而管阻特性不變。

　　在這種控（kòng）製方式（shì）下，通過變頻調速技術改變空壓機電（diàn）機的轉速，空壓機的供氣（qì）流（liú）量可隨著用氣（qì）流量的改變而改變，達到真正的供需平衡，在節（jiē）能（néng）的同時，也可使整個係（xì）統達到最佳（jiā）工作效率。變頻器基於交一直一交電源變換原理，可（kě）根據控製對象的需要輸出頻率連續可調的交流電（diàn）壓。電動機轉速與電源頻率91视频链接正比，因（yīn）此，用變頻器輸（shū）出頻率可調的交流電壓作為空壓機電動機的電源電壓，可方便地改變空壓機的轉速。

　　空壓機係統節能原理

　　采用變頻器控（kòng）製空壓機（jī）的轉速以達到（dào）節能是（shì）一種（zhǒng）較為（wéi）科（kē）學（xué）的控製方法。根（gēn）據空壓機運行特性知：

　　Q1 / Q2 = n1 / n2

　　H1 / H2 =（ n1 / n2）2

　　P1 / P2 =（ n1 / n2）3

　　式中 Q———空壓機（jī）供給管網風量；

　　H———管網壓力；

　　P———電機消耗功率；

　　n———空壓機轉速。

　　由上式可（kě）知，當電機轉（zhuǎn）速降至（zhì）額定轉速的80%，則空壓機供（gòng）給管網風（fēng）量降為80%，管網壓（yā）力降為（80%）2，電機消耗功率則降為（80%）3，即51.2%，去除電機機械損耗（hào）和電機（jī）銅、鐵損耗等影響，節能效率也接近40%，這就是調速節能的原理所在。

　　長期實踐證明，在供氣係統中接入變頻節能係統，利用變頻技術改變空壓機轉速來調節管道中的流量，以取代閥門調節方式，能（néng）取得明顯的節能效果，一般節電率都在30％以（yǐ）上。另外，變頻器（qì）的軟啟動功能及（jí）平（píng）滑調速的特點可實現對（duì）流（liú）量的（de）平穩調節，同時減少啟動衝擊並延長機組及管組的使（shǐ）用壽命。

　　空壓機變頻（pín）改造方案（àn）

　　● 空（kōng）壓機變頻改造注意事項

　　1)空壓機是大轉動慣量負載，這種啟動特點就很容易引起V/F控製方式的變頻器在啟動（dòng）時出現跳過（guò）流保護的（de）情況，建議（yì）選用具有高啟動轉矩（jǔ）的無速度傳感器（qì）矢量變頻器，保證即能實現（xiàn）恒壓供氣連續性，又保證設（shè）備可靠穩（wěn）定的運行；

　　2)空（kōng）壓機不允許長（zhǎng）時間在低頻下運行，當空壓機的轉速（sù）過低，一方麵將使空壓機的工作穩定性變（biàn）差，另一方麵也（yě）使缸體的潤滑變差，會（huì）加快磨損。所以工作的下限頻率應不低於20Hz；

　　3)為了有效濾除變頻器輸出電流中的高次諧波分量，減小因高次諧波（bō）引（yǐn）起的電磁幹擾，建議選用輸出交流電抗器，還可以（yǐ）減（jiǎn）小電機（jī）運行噪音和溫升，提高電動機的穩定性。

　　● 恒（héng）壓供（gòng）氣節能原理

　　如上所述，流量是供氣係統的基本控製對象，供氣流量需要隨時滿足用（yòng）氣流量。在供氣係統中，儲（chǔ）氣管中的氣壓能夠充（chōng）分反映供氣能力與用氣需求之間的關係：

　　若 供氣流量 > 用氣流量 → 儲（chǔ）氣管氣壓上升

　　若 供氣流（liú）量 < 用氣流量 → 儲氣管氣壓下降

　　若 供（gòng）氣流量 = 用氣流量 → 儲氣管氣（qì）壓不變

　　所以,保持管道中的氣壓（yā）恒定，就可保證該處供氣能力恰好滿（mǎn）足用氣需求，這就是恒壓供氣係統所要達到（dào）的目的。

　　空氣壓縮機采用變頻調速技術進行恒（héng）壓供氣控製時，係統原（yuán）理框圖如圖1所（suǒ）示。

　　變頻調速係統（tǒng）將管網壓力作為控製對象（xiàng），裝在儲（chǔ）氣管出氣口的壓（yā）力變送器將儲氣罐（guàn）的（de）壓力轉變為電信號送給變頻器內部的PID調節器，與壓力給定值進行比較（jiào），並根據差（chà）值（zhí）的大小按（àn）既定的（de）PID控製模式進行運算，產生控（kòng）製信號去控製變頻器的輸出電壓和逆變（biàn）頻率（lǜ），調整電動機的轉速（sù），從而使實際壓力始終維持在給定壓力（lì）。另外，采用該方案（àn）後，空氣壓縮（suō）機（jī）電動機從靜止（zhǐ）到穩定轉速可由變頻器實現軟（ruǎn）啟動，避免了啟動時的大電（diàn）流和啟動給空氣壓（yā）縮機帶來的機械（xiè）衝擊。正常情況下，空（kōng）氣壓縮機在變頻器（qì）調速控製方式（shì）下工作。變頻器一旦出現故障，生產工藝（yì）不（bú）允許空氣壓縮機停機，因此，係統設（shè）置了工頻與變頻切換功能（néng），這樣當變頻器出現故障時，可由工頻電源通過接觸器直接供電，使空（kōng）氣壓縮機照常工作。

　　整（zhěng）個控製（zhì）過程如下（xià）：

　　用氣需求↑ —— 管路氣壓↓—— 壓力設定值與返（fǎn）饋值的差值↑ —— PID輸出（chū）↑ —— 變頻器（qì）輸出頻率↑ —— 空壓機電機轉速↑ —— 供氣（qì）流量↑—— 管路氣壓趨於穩定

　　特別注意，在（zài）壓力容差範圍內，變頻器的PID不調節，即保持輸出頻率不變（biàn）。

　　圖3 空壓機變頻電氣控製圖

　　如圖3,空壓（yā）機電機的電路上安裝了（le）“市（shì）電”、“節（jiē）電”接觸器，這（zhè）樣可以有“市電運行”與“節電運行”兩（liǎng）種（zhǒng）工作模式選擇：市電運行模式下（xià），變頻器不工作，整套係統按（àn）原有（yǒu）方式手動（dòng）起停、工頻運行；節電（diàn）運（yùn）行模式下（xià），空（kōng）壓機由變頻器直接拖動，係統根據用氣（qì）量的變化，自（zì）動調節空壓機（jī）的（de）電機轉速（sù），使得儲氣罐始終保持恒定壓力的氣壓輸出。

　　總結

　　將變（biàn）頻調速技術（shù）引入（rù）空氣壓縮機領域，是近幾年來各空壓機廠家研究的重要（yào）課題。各（gè）大牌專業空（kōng）壓機供應商都推出了自己變頻空壓機產品，並迅速在其高端（duān）市場具有很不錯的表現。但目前（qián），大量的工頻空壓機的應用非常普遍，因此，空壓機的改造市場非（fēi）常（cháng）巨大。衷心希望此空壓機變頻改造方案能給廣大係統（tǒng）集91视频链接商（shāng）、空壓機最終用戶、電氣自動化愛好者以幫助，或者是為其提供一種新（xīn）的思路。