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空壓機系統節能原理 

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     在啟動時出現蹼過流保護的情況，建議選用具有高啟 動轉矩的無速度傳感器矢量變頻呂，保證即能實現恒壓供氣連續性，又保證設備可靠穩定的運行; 

2)空壓機不允許長時間在低頻下運行，當空壓機的轉速 過低，一方面將使 空壓機的工作穩定性變差，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，提高電動機的穩定性。

空壓機變頻改造后的效益 

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

●運行成本的降低  傳統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，所以它可以使管網的系統壓力變化保持在要求范圍內，有效地提高了工況的質量。 

●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整，從而減少超導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和其它設備的用電，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  根據壓縮機的工況要求，變頻控制改造后，電機運轉速度明顯減慢，因此有效地降了空壓機運行時的噪音，據以往現場經驗測定表明，噪音與原系統比較下降約６至１１分貝。2.通過改造空壓機的控制系統，是其節能效果可達20-50%。

■投資回收期 

1. 改造后空壓機節省電費  132KW的電機以運行頻率40Hz~45Hz為例，其工作轉速的80%~90%，電機消耗的軸功率為P%==0.512Pn~0.729Pn每年生產按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軸器直接驅動曲軸，帶動連桿與活塞桿，使活塞在壓縮機氣缸內作往復運動，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。其中，活塞組件，活塞與汽缸內壁及汽缸蓋構成容積可變的工作腔，在曲柄連桿帶動下，在汽缸內作往復運動以實現汽缸內氣體的壓縮。 

空氣壓縮機在國民經濟和國防建設的許多部門中應用極廣，特別是在石油、化工、動力等工業領域中已成為*的關鍵設備，是許多工業部門工藝流程中的核心設備。提供自動化生產所需的壓縮空氣足夠的供氣壓力，是生產流程順暢之要素，瞬間的壓降，即會影響產品品質。 原系統存在的問題  由于空壓機不能排除在滿負荷狀態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，設計余量一般偏大。工頻起動設備時的沖擊大，電機軸承的磨損大，所以設備維護量大。雖然都是降壓啟動，但起動時的電流仍然很大，會影響電網的穩定及其它用電設備的運行安全，而且大多數是連續運行，由于一般空氣壓縮機的拖動電機本身不能調速，因此就不能直接使用壓力或流量的變動來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，電能浪費巨大。 

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

綜上所述，若能采用變頻調速技術，當流量需要量減少時，就可降低電動機的轉速，從而較大幅度減小電動機的運行功率，便可以實現節能的目的變頻改造方案設計要求  根據原工況存在的問題并結合生產工藝要求，空壓機變頻改造后系統應滿足以下要求： 1) 主電機變頻運行狀態保持儲氣罐出口壓力穩定，壓力波動范圍不超過±0.02Mpa； 2) 系統應具有變頻和工頻兩套控制回路，確保變頻出現異常跳保護時，不影響生產；  3) 在用電氣量小的情況下，變頻器處在低頻運行時，應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跳過流保護的情況，建議選用具有高啟動轉矩的無速度傳感器矢量變頻器，保證即能實現恒壓供氣連續性，又保證設備可靠穩定的運行；

2)  空壓機不允許長時間在低頻下運行，當空壓機的轉速過低，一方面將使空壓機的工作穩定性變差，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，提高電動機的穩定性。

變頻器在空壓機改造應用原理

1、空壓機在工業生產中有著廣泛的應用。         

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、供氣壓力不穩定等諸多問題。隨著社會的發展和進步，低耗的技術已愈來愈受到人們的關注。在空壓機供氣領域能否應用變頻調速技術，節省電能同時改善空壓機性能，提高供氣品質就成為我們關心的一個話題。   

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壓力達到設定值上*，空壓機通過本身氣壓或油壓關閉進氣閥，小型空氣壓縮機則停機。         

當壓力下降到設定值下*，空壓機打開進氣閥，小型空壓機則又啟動。傳統的控制方式容易對電網造成沖擊，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。空壓機各點的檢測（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定值上*，通過油壓分路閥關閉進氣口，同時打開內循環管路，作自循環運行。此時用氣單位繼續用氣。當壓力下降到設定值下*，油壓分路閥關閉循環管路，打開空氣進口，空氣又由過濾器經壓縮到儲氣罐中。在靜態，原起動方式（Y-△），及加載、卸載時對電網供配電設備及鏍桿都會造成*的沖擊。尤其是能源的嚴重浪費。         

主電機轉速下降，軸功率將下降很多。節能潛力相當大。）變頻節能的效果是十分顯著的，特別是調節范圍大的系統及設備，通過實際應用可以直觀的看出在流量變化時只要對轉速（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速（節能）方式成為一種趨勢并且不斷深入的應用于各行業及其各種調整領域。    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，之間關系可以用下式來表示：是一個百分數，其數值大致在10%～25%之間。而若采用變頻調速技術可連續調節供氣量的話，則可將管網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，原控制方式決定其壓力會繼續上升（直到Pmax）。這一過程同樣是一個耗能過程。         

（2）卸載時調節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：關閉進氣閥使電機處于空轉狀態，同時將分離罐中多余的壓縮空氣通過放空閥放空。這種調節方法要造成很大的能量浪費。  

其它不足之處         

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

為寒冷地區起動專門設計的進氣加熱裝置，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，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，降低設備故障率。 

●所以液體的排放，包括：發動機冷卻液、發動機機油、壓縮機潤滑油、燃油都可以通過單獨的球閥非常快速容易的進行排放。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控。儀表板上還應裝有照明燈，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，是一種工礦業中zui常用的空氣動力提供設備。通常空壓機分為螺桿式空壓、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子（或稱桿）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，空氣則沿著轉子軸線由吸入側輸送至輸出側，實現螺桿式空壓機的氣、壓縮和排氣的全過程。空壓機的進氣口和出氣口分別位于殼體的兩端，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軸呂直接驅動曲軸，帶動邊桿與活塞桿，使活塞 在壓縮機氣缸內作往復運動，完成入、壓縮、排出等過程，將無壓或低壓氣體升壓，并輸到儲壓罐內。其中，活塞組件，活塞組件，活塞與汽缸內壁及汽缸蓋構成容積可變的工作腔，在曲柄連桿帶動下，在汽缸內作往復運動以實現汽缸內氣體的壓縮。

空壓機系統控制    

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

■空壓機系統節能分析 

在管道供氣系統中，zui基本的制對象是流量，供氣充的基本任務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控制方式，即壓力達到上*關閥，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，設計余量一般偏大。工頻起動設備時的沖擊大，電機軸承的磨損大，所以設備維護量大。雖然都是降壓啟動，但起動時的電流仍然很大，會影響電網的穩定及其它用電設備的運行安全，而且大多數是連續運行，由于一般空氣壓縮機的拖動電機本身不能調速，因此就不能直接使用壓力或流量的變動來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，電能浪費巨大。  經常卸載和加載導致整個氣網壓力經常變化，不能保持恒定的工作壓力延長壓縮機的使 用壽命。空壓機的有些調節方式（如調節閥門或調節卸載等方式）即使在需要流量較小的情況下，由于電機轉速不變，電機功率下降幅度比較小。

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