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空壓機系統(tǒng)節(jié)能原理 

空壓機變頻改造方案

●空壓機的注意事項 

1)空壓機是大轉(zhuǎn)動慣量負載，這種啟 動特點就很容易引起V/F控制方式的變頻器     在啟動時出現(xiàn)蹼過流保護的情況，建議選用具有高啟 動轉(zhuǎn)矩的無速度傳感器矢量變頻呂，保證即能實現(xiàn)恒壓供氣連續(xù)性，又保證設(shè)備可靠穩(wěn)定的運行; 

2)空壓機不允許長時間在低頻下運行，當空壓機的轉(zhuǎn)速 過低，一方面將使 空壓機的工作穩(wěn)定性變差，另一方面也使缸體的潤滑變差，會加快磨損，所以工作的下限步率應(yīng)不低于20HZ; 

3)為了有效濾除變頻器輸出電流中的高次諧波分理，減小因高次諧波引起的電磁干擾，建議選用輸出交流電抗器，還可以減小電機運行噪音和溫升，提高電動機的穩(wěn)定性。

空壓機變頻改造后的效益 

●節(jié)約能源  變頻器控制壓縮機與傳統(tǒng)制的壓縮機比較，能源節(jié)約是zui有實際意義的，根據(jù)空氣量需求來供給的壓縮機工況是經(jīng)濟的運持狀。 

●運行成本的降低  傳統(tǒng)壓縮機的運行成本由三項組成：初始采購成本，維護成本和能源成本。其中能源成本大約占壓縮機成本的70%。通過能源成本降低30%以上，再加上變頻起動后對設(shè)備的沖擊減少，維護和維修量也跟隨降低，所以運行成本將大大降低

●提高壓力控制精度  變頻控制系統(tǒng)具有的壓力控制能力。使壓縮機的空氣壓力輸出與用戶空氣系統(tǒng)所需的氣量相匹配。變頻控制壓縮機的輸出氣量隨著電機轉(zhuǎn)速的改變而改變。由于變頻控制機電速度的精度提高，所以它可以使管網(wǎng)的系統(tǒng)壓力變化保持在要求范圍內(nèi)，有效地提高了工況的質(zhì)量。 

●延長壓縮機的使用壽命  變頻器從OHZ起動壓縮機(軟起動)，它的起動加速時間可以調(diào)整，從而減少超導(dǎo)勸時對壓縮機的電器部件和機械部件所造成的沖擊，增強系統(tǒng)的可靠性，使壓縮機的使用壽命延長。此外，變頻控制能夠減少機組起動時電流波動，這一波動電流會影響電網(wǎng)和其它設(shè)備的用電，變頻器能夠有效的將起動電流的峰值減少到zui低程度

●低了空壓機的噪音  根據(jù)壓縮機的工況要求，變頻控制改造后，電機運轉(zhuǎn)速度明顯減慢，因此有效地降了空壓機運行時的噪音，據(jù)以往現(xiàn)場經(jīng)驗測定表明，噪音與原系統(tǒng)比較下降約６至１１分貝。2.通過改造空壓機的控制系統(tǒng)，是其節(jié)能效果可達20-50%。

■投資回收期 

1. 改造后空壓機節(jié)省電費  132KW的電機以運行頻率40Hz~45Hz為例，其工作轉(zhuǎn)速的80%~90%，電機消耗的軸功率為P%==0.512Pn~0.729Pn每年生產(chǎn)按11月計，每月按30天計，每天按24小時計，考慮各種損耗后以節(jié)電27%~37%

空氣壓縮機的工作原理 

我們知道，壓縮機在1640年由德國試制成功到目前已有幾百年歷史。壓縮機是一種將氣體壓縮從而提高氣體壓力或輸送氣體的機器，例如：活塞式空壓機是由電動機帶動皮帶輪通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動曲軸，帶動連桿與活塞桿，使活塞在壓縮機氣缸內(nèi)作往復(fù)運動，完成吸入、壓縮、排出等過程,將無壓或低壓氣體升壓，并輸出到儲壓罐內(nèi)。其中，活塞組件，活塞與汽缸內(nèi)壁及汽缸蓋構(gòu)成容積可變的工作腔，在曲柄連桿帶動下，在汽缸內(nèi)作往復(fù)運動以實現(xiàn)汽缸內(nèi)氣體的壓縮。 

空氣壓縮機在國民經(jīng)濟和國防建設(shè)的許多部門中應(yīng)用極廣，特別是在石油、化工、動力等工業(yè)領(lǐng)域中已成為*的關(guān)鍵設(shè)備，是許多工業(yè)部門工藝流程中的核心設(shè)備。提供自動化生產(chǎn)所需的壓縮空氣足夠的供氣壓力，是生產(chǎn)流程順暢之要素，瞬間的壓降，即會影響產(chǎn)品品質(zhì)。 原系統(tǒng)存在的問題  由于空壓機不能排除在滿負荷狀態(tài)下長時間運行的可能性，所以只能按zui大需要來決定電動機的容量，設(shè)計余量一般偏大。工頻起動設(shè)備時的沖擊大，電機軸承的磨損大，所以設(shè)備維護量大。雖然都是降壓啟動，但起動時的電流仍然很大，會影響電網(wǎng)的穩(wěn)定及其它用電設(shè)備的運行安全，而且大多數(shù)是連續(xù)運行，由于一般空氣壓縮機的拖動電機本身不能調(diào)速，因此就不能直接使用壓力或流量的變動來實現(xiàn)降速調(diào)節(jié)輸出功率的匹配，電機不允許頻繁啟動，導(dǎo)致在用氣量少的時候電機仍然要空載運行，電能浪費巨大。 

經(jīng)常卸載和加載導(dǎo)致整個氣網(wǎng)壓力經(jīng)常變化，不能保持恒定的工作壓力延長壓縮機的使用壽命。空壓機的有些調(diào)節(jié)方式（如調(diào)節(jié)閥門或調(diào)節(jié)卸載等方式）即使在需要流量較小的情況下，由于電機轉(zhuǎn)速不變，電機功率下降幅度比較小。 

綜上所述，若能采用變頻調(diào)速技術(shù)，當流量需要量減少時，就可降低電動機的轉(zhuǎn)速，從而較大幅度減小電動機的運行功率，便可以實現(xiàn)節(jié)能的目的變頻改造方案設(shè)計要求  根據(jù)原工況存在的問題并結(jié)合生產(chǎn)工藝要求，空壓機變頻改造后系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求： 1) 主電機變頻運行狀態(tài)保持儲氣罐出口壓力穩(wěn)定，壓力波動范圍不超過±0.02Mpa； 2) 系統(tǒng)應(yīng)具有變頻和工頻兩套控制回路，確保變頻出現(xiàn)異常跳保護時，不影響生產(chǎn)；  3) 在用電氣量小的情況下，變頻器處在低頻運行時，應(yīng)保障電機繞組溫度和電機的噪音不超過允許的范圍。

2. 空壓機變頻改造的注意事項 

1)  空壓機是大轉(zhuǎn)動慣量負載，這種啟動特點就很容易引起V/F控制方式的變頻器在啟動時出現(xiàn)跳過流保護的情況，建議選用具有高啟動轉(zhuǎn)矩的無速度傳感器矢量變頻器，保證即能實現(xiàn)恒壓供氣連續(xù)性，又保證設(shè)備可靠穩(wěn)定的運行；

2)  空壓機不允許長時間在低頻下運行，當空壓機的轉(zhuǎn)速過低，一方面將使空壓機的工作穩(wěn)定性變差，另一方面也使缸體的潤滑變差，會加快磨損。所以工作的下限頻率應(yīng)不低于20Hz；

3)  為了有效濾除變頻器輸出電流中的高次諧波分量，減小因高次諧波引起的電磁干擾，建議選用輸出交流電抗器，還可以減小電機運行噪音和溫升，提高電動機的穩(wěn)定性。

變頻器在空壓機改造應(yīng)用原理

1、空壓機在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。         

空壓機的種類有很多，有活塞式空壓機、螺桿式空壓機、離心式空壓機，但其供氣控制方式幾乎都是采用加、卸載控制方式。該供氣控制方式雖然原理簡單、操作簡便，但存在能耗高，進氣閥易損壞、供氣壓力不穩(wěn)定等諸多問題。隨著社會的發(fā)展和進步，低耗的技術(shù)已愈來愈受到人們的關(guān)注。在空壓機供氣領(lǐng)域能否應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，節(jié)省電能同時改善空壓機性能，提高供氣品質(zhì)就成為我們關(guān)心的一個話題。   

2、空壓機工作原理目前空壓機上都采用兩點式控制（上、下限控制）或啟停式控制（小型空氣壓縮機），也就是當壓縮氣體氣缸內(nèi)壓力達到設(shè)定值上*，空壓機通過本身氣壓或油壓關(guān)閉進氣閥，小型空氣壓縮機則停機。         

當壓力下降到設(shè)定值下*，空壓機打開進氣閥，小型空壓機則又啟動。傳統(tǒng)的控制方式容易對電網(wǎng)造成沖擊，對空壓機本身也有一定的損害，當用氣量頻繁波動時，尤其明顯。        

正常工作情況下，空氣被壓縮到儲氣罐?？諌簷C各點的檢測（包括壓縮空氣溫度、壓力，鏍桿溫度、冷卻水壓力、溫度和油壓、油溫等等）和整體控制由主控制單板機控制。        

當空壓機出口壓力達到設(shè)定值上*，通過油壓分路閥關(guān)閉進氣口，同時打開內(nèi)循環(huán)管路，作自循環(huán)運行。此時用氣單位繼續(xù)用氣。當壓力下降到設(shè)定值下*，油壓分路閥關(guān)閉循環(huán)管路，打開空氣進口，空氣又由過濾器經(jīng)壓縮到儲氣罐中。在靜態(tài)，原起動方式（Y-△），及加載、卸載時對電網(wǎng)供配電設(shè)備及鏍桿都會造成*的沖擊。尤其是能源的嚴重浪費。         

主電機轉(zhuǎn)速下降，軸功率將下降很多。節(jié)能潛力相當大。）變頻節(jié)能的效果是十分顯著的，特別是調(diào)節(jié)范圍大的系統(tǒng)及設(shè)備，通過實際應(yīng)用可以直觀的看出在流量變化時只要對轉(zhuǎn)速（頻率）稍作改變就會使軸功率有更大程度上的改變，就因有此特點使得變頻調(diào)速（節(jié)能）方式成為一種趨勢并且不斷深入的應(yīng)用于各行業(yè)及其各種調(diào)整領(lǐng)域。    3、加、卸載供氣控制方式存在的問題          

3.1耗能分析我們知道，加、載控制方式使得壓縮氣體的壓力在之間來回變化。是zui低壓力值，即能夠保證用戶正常工作的zui低壓力。一般情況下，之間關(guān)系可以用下式來表示：是一個百分數(shù)，其數(shù)值大致在10%～25%之間。而若采用變頻調(diào)速技術(shù)可連續(xù)調(diào)節(jié)供氣量的話，則可將管網(wǎng)壓力始終維持在能滿足供氣壓力上，即附近。由此可知，在加、卸載供氣控制方式下的空壓機較之變頻系統(tǒng)控制下的空壓機，

浪費的能量主要在2個部分：

（1）壓縮空氣壓力超過Pmin所消耗的能量在壓力達到Pmin后，原控制方式?jīng)Q定其壓力會繼續(xù)上升（直到Pmax）。這一過程同樣是一個耗能過程。         

（2）卸載時調(diào)節(jié)方法不合理所消耗的能量通常情況下，當壓力達到Pmax時，空壓機通過如下方法來降壓卸載：關(guān)閉進氣閥使電機處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，同時將分離罐中多余的壓縮空氣通過放空閥放空。這種調(diào)節(jié)方法要造成很大的能量浪費。  

其它不足之處         

（1）靠機械方式調(diào)節(jié)進氣閥，使供氣量無法連續(xù)調(diào)節(jié)，當用氣量不斷變化時，供氣壓力不可避免地產(chǎn)生較大幅度的波動。用氣精度達不到工藝要求。再加上頻繁調(diào)節(jié)進氣閥，會加速進氣閥的磨損，增加維修量和維修成本。

為寒冷地區(qū)起動專門設(shè)計的進氣加熱裝置，確保啟動前柴油機進氣溫度在35℃左右。  ●采用以前只在高壓機組上才使用的壓力機，在啟動瞬間強行關(guān)閉進氣閥門，以達到輕載啟動的目的。

●整機四周寬敞的維護邊門，更方便日常的檢修與保養(yǎng)，減少了維護時間并降低了操作維護成本。

●儀表板上可全面顯示運行和故障信息，便于操作和維修，降低設(shè)備故障率。 

●所以液體的排放，包括：發(fā)動機冷卻液、發(fā)動機機油、壓縮機潤滑油、燃油都可以通過單獨的球閥非?？焖偃菀椎倪M行排放。球閥帶有安全塞，防止液體的意外排放。  ●儀表板位于機組前方，有獨立的保護面板，無需打開主維修門就能進行操作與監(jiān)控。儀表板上還應(yīng)裝有照明燈，利于夜間操作。 

●壓縮機排氣溫度高、柴油機機油壓力低、柴油機冷卻水溫高、冷卻水位低和燃油油位低停機保護裝置。

空壓機

全名為空氣壓約定宿機，是一種工礦業(yè)中zui常用的空氣動力提供設(shè)備。通?？諌簷C分為螺桿式空壓、活賽式空壓機等。

●螺桿式空壓機工作原理  

螺桿式空壓機是由一對相互平行嚙合的陰陽轉(zhuǎn)子（或稱桿）在氣缸內(nèi)轉(zhuǎn)動使轉(zhuǎn)子齒槽之間的空氣不斷地產(chǎn)生周期性的容積變化，空氣則沿著轉(zhuǎn)子軸線由吸入側(cè)輸送至輸出側(cè)，實現(xiàn)螺桿式空壓機的氣、壓縮和排氣的全過程?？諌簷C的進氣口和出氣口分別位于殼體的兩端，陰轉(zhuǎn)子的槽和陽轉(zhuǎn)子的齒被主電機驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)。

●活賽式空壓機工作原理  

活賽式空壓機是由電動機帶動皮帶輪通過聯(lián)軸呂直接驅(qū)動曲軸，帶動邊桿與活塞桿，使活塞 在壓縮機氣缸內(nèi)作往復(fù)運動，完成入、壓縮、排出等過程，將無壓或低壓氣體升壓，并輸?shù)絻汗迌?nèi)。其中，活塞組件，活塞組件，活塞與汽缸內(nèi)壁及汽缸蓋構(gòu)成容積可變的工作腔，在曲柄連桿帶動下，在汽缸內(nèi)作往復(fù)運動以實現(xiàn)汽缸內(nèi)氣體的壓縮。

空壓機系統(tǒng)控制    

空壓機主電機運行方式為星三角降壓起動后全壓運行，供氣系統(tǒng)具體工作流具體工作流程為：當按下啟動按鈕，控制系統(tǒng)掃通啟動器線圈并打開斷油閥，空壓機在卸載模式下啟動，這時進氣閥處于關(guān)閉位置，而放氣閥打開以排放油氣分離器內(nèi)的壓力。等 降壓N秒（由時間繼電器控制）后空壓機開始加載運行，系統(tǒng)壓力開始上。如果系統(tǒng)壓力上升到壓力開關(guān)上限值，即起跳壓力，控制器使 進氣閥關(guān)閉，油氣分離器放氣，壓縮機空載運行，直到系統(tǒng)壓力降到壓力開關(guān)下限值后，即回跳壓力下，控制呂使進氣閥打開，油氣分離呂放氣閥關(guān)閉，壓縮機打開，壓縮機打開，油氣分離器放氣閥關(guān)閉，壓縮機滿載運行。

■空壓機系統(tǒng)節(jié)能分析 

在管道供氣系統(tǒng)中，zui基本的制對象是流量，供氣充的基本任務(wù)就是要滿足用戶對流量的需求。目前，常見的氣體流理控制方式有加、卸載供氣控制方式和轉(zhuǎn)速控制方式兩種。

●加、卸載供氣控制  加、卸載供氣控制方式即為進氣閥開關(guān)控制方式，即壓力達到上*關(guān)閥，壓縮機進人輕載運行壓力抵達下*開閥，壓縮機進入滿載運行。  由于空壓機不能排除在滿負荷狀態(tài)下長時間運行的可能性，所以只能按zui大需要來決定電動機的容量，設(shè)計余量一般偏大。工頻起動設(shè)備時的沖擊大，電機軸承的磨損大，所以設(shè)備維護量大。雖然都是降壓啟動，但起動時的電流仍然很大，會影響電網(wǎng)的穩(wěn)定及其它用電設(shè)備的運行安全，而且大多數(shù)是連續(xù)運行，由于一般空氣壓縮機的拖動電機本身不能調(diào)速，因此就不能直接使用壓力或流量的變動來實現(xiàn)降速調(diào)節(jié)輸出功率的匹配，電機不允許頻繁啟動，導(dǎo)致在用氣量少的時候電機仍然要空載運行，電能浪費巨大。  經(jīng)常卸載和加載導(dǎo)致整個氣網(wǎng)壓力經(jīng)常變化，不能保持恒定的工作壓力延長壓縮機的使 用壽命?？諌簷C的有些調(diào)節(jié)方式（如調(diào)節(jié)閥門或調(diào)節(jié)卸載等方式）即使在需要流量較小的情況下，由于電機轉(zhuǎn)速不變，電機功率下降幅度比較小。

●轉(zhuǎn)速控制  即通過改空壓機的圍 速 來市井 節(jié)流量，而閥門的開度保持不變（一般保持zui大開度）。當空壓機轉(zhuǎn)速 改時，供氣系統(tǒng)的揚程 特性隨之改變，而管阻特性不變。