空壓機概況

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

 

● 螺杆式空壓機工作原理

螺杆式空壓機是由一對相互平行齧合的陰陽轉子(或稱螺杆)在zai氣qi缸gang內nei轉zhuan動dong，使shi轉zhuan子zi齒chi槽cao之zhi間jian的de空kong氣qi不bu斷duan地di產chan生sheng周zhou期qi性xing的de容rong積ji變bian化hua，空kong氣qi則ze沿yan著zhe轉zhuan子zi軸zhou線xian由you吸xi入ru側ce輸shu送song至zhi輸shu出chu側ce，實shi現xian螺luo杆gan式shi空kong壓ya機ji的de吸xi氣qi、壓縮和排氣的全過程。空壓機的進氣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理

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，帶動連杆與活塞杆，使活塞在壓縮機氣缸內作往複運動
，完成吸入、壓縮
、排出等過程,將(jiang)無(wu)壓(ya)或(huo)低(di)壓(ya)氣(qi)體(ti)升(sheng)壓(ya)，並(bing)輸(shu)出(chu)到(dao)儲(chu)壓(ya)罐(guan)內(nei)。其(qi)中(zhong)，活(huo)塞(sai)組(zu)件(jian)，活(huo)塞(sai)與(yu)汽(qi)缸(gang)內(nei)壁(bi)及(ji)汽(qi)缸(gang)蓋(gai)構(gou)成(cheng)容(rong)積(ji)可(ke)變(bian)的(de)工(gong)作(zuo)腔(qiang)，在(zai)曲(qu)柄(bing)連(lian)杆(gan)帶(dai)動(dong)下(xia)，在(zai)汽(qi)缸(gang)內(nei)作(zuo)往(wang)複(fu)運(yun)動(dong)以(yi)實(shi)現(xian)汽(qi)缸(gang)內(nei)氣(qi)體(ti)的(de)壓(ya)縮(suo)。

 

   空壓機係統控製

空壓機主電機運行方式為星-角降壓起動後全壓運行，供氣係統具體工作流程為：當(dang)按(an)下(xia)啟(qi)動(dong)按(an)鈕(niu)，控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)接(jie)通(tong)啟(qi)動(dong)器(qi)線(xian)圈(quan)並(bing)打(da)開(kai)斷(duan)油(you)閥(fa)，空(kong)壓(ya)機(ji)在(zai)卸(xie)載(zai)模(mo)式(shi)下(xia)啟(qi)動(dong)，這(zhe)時(shi)進(jin)氣(qi)閥(fa)處(chu)於(yu)關(guan)閉(bi)位(wei)置(zhi)，而(er)放(fang)氣(qi)閥(fa)打(da)開(kai)以(yi)排(pai)放(fang)油(you)氣(qi)分(fen)離(li)器(qi)內(nei)的(de)壓(ya)力(li)。等(deng)降(jiang)壓(ya)n秒（由時間繼電器控製）後hou空kong壓ya機ji開kai始shi加jia載zai運yun行xing，係xi統tong壓ya力li開kai始shi上shang升sheng。如ru果guo係xi統tong壓ya力li上shang升sheng到dao壓ya力li開kai關guan上shang限xian值zhi

，即ji起qi跳tiao壓ya力li，控kong製zhi器qi使shi進jin氣qi閥fa關guan閉bi，油you氣qi分fen離li器qi放fang氣qi，壓ya縮suo機ji空kong載zai運yun行xing，直zhi到dao係xi統tong壓ya力li降jiang到dao壓ya力li開kai關guan下xia限xian值zhi後hou，即ji回hui跳tiao壓ya力li下xia，控kong製zhi器qi使shi進jin氣qi閥fa打da開kai
，油you氣qi分fen離li器qi放fang氣qi閥fa關guan閉bi，壓ya縮suo機ji打da開kai，油you氣qi分fen離li器qi放fang氣qi閥fa關guan閉bi，壓ya縮suo機ji滿man載zai運yun行xing。  

 

   空壓機係統節能分析

zaiguandaogongqixitongzhong，zuijibendekongzhiduixiangshiliuliang，gongqixitongdejibenrenwujiushiyaomanzuyonghuduiliuliangdexuqiu。muqian
，changjiandeqitiliuliangkongzhifangshiyoujia、卸載供氣控製方式和轉速控製方式兩種。

● 加、卸載供氣控製

加、卸載供氣控製方式即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
；壓力抵達下限時開閥
，壓縮機進入滿載運行。

youyukongyajibunengpaichuzaimanfuhezhuangtaixiachangshijianyunxingdekenengxing，suoyizhinenganzuidaxuyaolaijuedingdiandongjiderongliang，shejiyuliangyibanpianda。gongpinqidongshebeishidechongjida，dianjizhouchengdemosunda
，suoyishebeiweihuliangda。suirandoushijiangyaqidong，danqidongshidedianliurengranhenda，huiyingxiangdianwangdewendingjiqitayongdianshebeideyunxinganquan，erqiedaduoshushilianxuyunxing，youyuyibankongqiyasuojidetuodongdianjibenshenbunengtiaosu
，yincijiubunengzhijieshiyongyalihuoliuliangdebiandonglaishixianjiangsutiaojieshuchugonglvdepipei，dianjibuyunxupinfanqidong
，daozhizaiyongqiliangshaodeshihoudianjirengranyaokongzaiyunxing，diannenglangfeijuda。
　　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，由於電機轉速不變

，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，而閥門的開度保持不變（一般保持最大開度）。當空壓機轉速改變時，供氣係統的揚程特性隨之改變，而管阻特性不變。

在(zai)這(zhe)種(zhong)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)下(xia)，通(tong)過(guo)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)技(ji)術(shu)改(gai)變(bian)空(kong)壓(ya)機(ji)電(dian)機(ji)的(de)轉(zhuan)速(su)，空(kong)壓(ya)機(ji)的(de)供(gong)氣(qi)流(liu)量(liang)可(ke)隨(sui)著(zhe)用(yong)氣(qi)流(liu)量(liang)的(de)改(gai)變(bian)而(er)改(gai)變(bian)，達(da)到(dao)真(zhen)正(zheng)的(de)供(gong)需(xu)平(ping)衡(heng)
，在(zai)節(jie)能(neng)的(de)同(tong)時(shi)，也(ye)可(ke)使(shi)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)達(da)到(dao)最(zui)佳(jia)工(gong)作(zuo)效(xiao)率(lv)。bianpinqijiyujiaoyizhiyijiaodianyuanbianhuanyuanli，kegenjukongzhiduixiangdexuyaoshuchupinlvlianxuketiaodejiaoliudianya。diandongjizhuansuyudianyuanpinlvchengzhengbi，yinci
，yongbianpinqishuchupinlvketiaodejiaoliudianyazuoweikongyajidiandongjidedianyuandianya，kefangbiandigaibiankongyajidezhuansu。

   空壓機係統節能原理

采用變頻器控製空壓機的轉速以達到節能是一種較為科學的控製方法。根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。

 

由上式可知，當電機轉速降至額定轉速的80%，則空壓機供給管網風量降為80%，管網壓力降為（80%）²
，電機消耗功率則降為（80%）³
，即51.2%，去除電機機械損耗和電機銅
、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chang期qi實shi踐jian證zheng明ming
，在zai供gong氣qi係xi統tong中zhong接jie入ru變bian頻pin節jie能neng係xi統tong，利li用yong變bian頻pin技ji術shu改gai變bian空kong壓ya機ji轉zhuan速su來lai調tiao節jie管guan道dao中zhong的de流liu量liang，以yi取qu代dai閥fa門men調tiao節jie方fang式shi

，能neng取qu得de明ming顯xian的de節jie能neng效xiao果guo
，一yi般ban節jie電dian率lv都dou在zai30％以上。另外，變頻器的軟啟動功能及平滑調速的特點可實現對流量的平穩調節
，同時減少啟動衝擊並延長機組及管組的使用壽命。

 

    空壓機變頻改造方案

● 空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(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)的(de)變(bian)頻(pin)器(qi)在(zai)啟(qi)動(dong)時(shi)出(chu)現(xian)跳(tiao)過(guo)流(liu)保(bao)護(hu)的(de)情(qing)況(kuang)，建(jian)議(yi)選(xuan)用(yong)具(ju)有(you)高(gao)啟(qi)動(dong)轉(zhuan)矩(ju)的(de)無(wu)速(su)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)矢(shi)量(liang)變(bian)頻(pin)器(qi)，保(bao)證(zheng)即(ji)能(neng)實(shi)現(xian)恒(heng)壓(ya)供(gong)氣(qi)連(lian)續(xu)性(xing)，又(you)保(bao)證(zheng)設(she)備(bei)可(ke)靠(kao)穩(wen)定(ding)的(de)運(yun)行(xing)；

　　2)kongyajibuyunxuchangshijianzaidipinxiayunxing，dangkongyajidezhuansuguodi，yifangmianjiangshikongyajidegongzuowendingxingbiancha


，lingyifangmianyeshigangtiderunhuabiancha
，huijiakuaimosun。suoyigongzuodexiaxianpinlvyingbudiyu20Hz；

　　3)weileyouxiaolvchubianpinqishuchudianliuzhongdegaocixiebofenliang，jianxiaoyingaocixieboyinqidedianciganrao，jianyixuanyongshuchujiaoliudiankangqi，haikeyijianxiaodianjiyunxingzaoyinhewensheng
，tigaodiandongjidewendingxing。

● 恒壓供氣節能原理

如(ru)上(shang)所(suo)述(shu)，流(liu)量(liang)是(shi)供(gong)氣(qi)係(xi)統(tong)的(de)基(ji)本(ben)控(kong)製(zhi)對(dui)象(xiang)
，供(gong)氣(qi)流(liu)量(liang)需(xu)要(yao)隨(sui)時(shi)滿(man)足(zu)用(yong)氣(qi)流(liu)量(liang)。在(zai)供(gong)氣(qi)係(xi)統(tong)中(zhong)
，儲(chu)氣(qi)管(guan)中(zhong)的(de)氣(qi)壓(ya)能(neng)夠(gou)充(chong)分(fen)反(fan)映(ying)供(gong)氣(qi)能(neng)力(li)與(yu)用(yong)氣(qi)需(xu)求(qiu)之(zhi)間(jian)的(de)關(guan)係(xi)：

若   供氣流量 > 用氣流量   →   儲氣管氣壓上升

若   供氣流量 < 用氣流量   →   儲氣管氣壓下降

若   供氣流量 = 用氣流量   →   儲氣管氣壓不變

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

空氣壓縮機采用變頻調速技術進行恒壓供氣控製時，係統原理框圖如圖1所示。

 

 

變頻調速係統將管網壓力作為控製對象，裝在儲氣管出氣口的壓力變送器將儲氣罐的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，並根據差值的大小按既定的PID控(kong)製(zhi)模(mo)式(shi)進(jin)行(xing)運(yun)算(suan)
，產(chan)生(sheng)控(kong)製(zhi)信(xin)號(hao)去(qu)控(kong)製(zhi)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)和(he)逆(ni)變(bian)頻(pin)率(lv)，調(tiao)整(zheng)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)轉(zhuan)速(su)
，從(cong)而(er)使(shi)實(shi)際(ji)壓(ya)力(li)始(shi)終(zhong)維(wei)持(chi)在(zai)給(gei)定(ding)壓(ya)力(li)。另(ling)外(wai)
，采(cai)用(yong)該(gai)方(fang)案(an)後(hou)，空(kong)氣(qi)壓(ya)縮(suo)機(ji)電(dian)動(dong)機(ji)從(cong)靜(jing)止(zhi)到(dao)穩(wen)定(ding)轉(zhuan)速(su)可(ke)由(you)變(bian)頻(pin)器(qi)實(shi)現(xian)軟(ruan)啟(qi)動(dong)，避(bi)免(mian)了(le)啟(qi)動(dong)時(shi)的(de)大(da)電(dian)流(liu)和(he)啟(qi)動(dong)給(gei)空(kong)氣(qi)壓(ya)縮(suo)機(ji)帶(dai)來(lai)的(de)機(ji)械(xie)衝(chong)擊(ji)。正(zheng)常(chang)情(qing)況(kuang)下(xia)，空(kong)氣(qi)壓(ya)縮(suo)機(ji)在(zai)變(bian)頻(pin)器(qi)調(tiao)速(su)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)下(xia)工(gong)作(zuo)。變(bian)頻(pin)器(qi)一(yi)旦(dan)出(chu)現(xian)故(gu)障(zhang)

，生(sheng)產(chan)工(gong)藝(yi)不(bu)允(yun)許(xu)空(kong)氣(qi)壓(ya)縮(suo)機(ji)停(ting)機(ji)，因(yin)此(ci)
，係(xi)統(tong)設(she)置(zhi)了(le)工(gong)頻(pin)與(yu)變(bian)頻(pin)切(qie)換(huan)功(gong)能(neng)，這(zhe)樣(yang)當(dang)變(bian)頻(pin)器(qi)出(chu)現(xian)故(gu)障(zhang)時(shi)，可(ke)由(you)工(gong)頻(pin)電(dian)源(yuan)通(tong)過(guo)接(jie)觸(chu)器(qi)直(zhi)接(jie)供(gong)電(dian)
，使(shi)空(kong)氣(qi)壓(ya)縮(suo)機(ji)照(zhao)常(chang)工(gong)作(zuo)。

 

整個控製過程如下：

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

 

特別注意，在壓力容差範圍內，變頻器的PID不調節
，即保持輸出頻率不變。

 

 

圖3   空壓機變頻電氣控製圖

如圖3,空壓機電機的電路上安裝了“市電”、“節電”接觸器

，這樣可以有“市電運行”與“節電運行”兩種工作模式選擇：市電運行模式下，變頻器不工作
，整套係統按原有方式手動起停、工頻運行；節jie電dian運yun行xing模mo式shi下xia，空kong壓ya機ji由you變bian頻pin器qi直zhi接jie拖tuo動dong，係xi統tong根gen據ju用yong氣qi量liang的de變bian化hua，自zi動dong調tiao節jie空kong壓ya機ji的de電dian機ji轉zhuan速su，使shi得de儲chu氣qi罐guan始shi終zhong保bao持chi恒heng定ding壓ya力li的de氣qi壓ya輸shu出chu。

 

    總結

jiangbianpintiaosujishuyinrukongqiyasuojilingyu，shijinjinianlaigekongyajichangjiayanjiudezhongyaoketi。gedapaizhuanyekongyajigongyingshangdoutuichulezijibianpinkongyajichanpin，bingxunsuzaiqigaoduanshichangjuyouhenbucuodebiaoxian。danmuqian，daliangdegongpinkongyajideyingyongfeichangpubian，yinci
，kongyajidegaizaoshichangfeichangjuda。zhongxinxiwangcikongyajibianpingaizaofangannenggeiguangdaxitongjichengshang、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的思路。