空壓機(jī)的變頻節(jié)能改造

1、空壓機(jī)的分類空氣壓縮機(jī)按工作原理可分為速度式和容積式兩大類。速度式：是靠氣體在高速旋轉(zhuǎn)葉輪的作用，得到較大的動能，隨后在擴(kuò)壓裝置中急劇降速，使氣體的動能轉(zhuǎn)變成勢能，從而提高氣體壓力。速度式主要有離心式和軸流式兩種基本型式。容積式：是通過直接壓縮氣體，使氣體容積縮小而達(dá)到提高氣體壓力的目的、容積式根據(jù)氣缸測活塞的特點(diǎn)又分為回轉(zhuǎn)式和往復(fù)式兩類。氧艙配制的空壓機(jī)多數(shù)采用容積式?？諌簷C(jī)的分類回轉(zhuǎn)式：活塞作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，活塞又稱為轉(zhuǎn)干，轉(zhuǎn)子數(shù)量不等，氣缸形狀不一?；剞D(zhuǎn)式包括有轉(zhuǎn)子式、螺桿式、滑片式等。往復(fù)式：活塞做往復(fù)運(yùn)動，氣缸呈圓筒形。往復(fù)式包括有活塞式和膜式兩種，其中活塞式是目前應(yīng)用最廣泛的一種類型。氧

2、艙用空壓機(jī)絕大多數(shù)采用活塞式。 空壓機(jī)的分類壓縮機(jī)壓縮機(jī)空氣壓縮機(jī)及空氣壓縮機(jī)及化工流程壓縮機(jī)化工流程壓縮機(jī)制冷壓縮機(jī)制冷壓縮機(jī)容積型容積型速度型速度型往復(fù)式往復(fù)式回轉(zhuǎn)式回轉(zhuǎn)式離心式離心式軸流式軸流式螺桿式剖面圖旋轉(zhuǎn)螺桿式壓縮機(jī)的 工作原理螺桿式壓縮機(jī)屬於容積式壓縮機(jī)，其活塞采用螺桿的形式； 這是現(xiàn)今使用的最主要壓縮機(jī)類型。 螺桿壓縮元件的主要部件是凸形轉(zhuǎn)子和凹形轉(zhuǎn)子， 這兩個轉(zhuǎn)子相互靠近移動，使它們之間及腔內(nèi)的體積逐漸減小。 螺桿式的壓力比取決於螺桿的長度和 外形以及排氣口的形狀。 螺桿元件沒有裝備任何閥門，不存在產(chǎn)生不平衡的機(jī)械力。 因此可以在 高的軸速下工作，而且可以兼顧大流量和小的外部

3、尺寸 螺桿式工作示意圖 螺桿式空壓機(jī)原理圖往復(fù)式壓縮機(jī)活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)圖活塞式壓縮機(jī)工作原理 活塞式壓縮機(jī)屬於最早的壓縮機(jī)設(shè)計之一， 但它仍然是最通用和 非常高效的一種壓縮機(jī)?；钊綁嚎s機(jī)通過連桿和曲軸使活塞在氣缸內(nèi)向前運(yùn)動。 如果 只用活塞的一側(cè)進(jìn)行壓縮，則稱為單動式。 如果活塞的上、下兩側(cè)都用，則稱為雙動式。 活塞式壓縮機(jī)的用途非常廣泛，幾乎沒有任何限制。 它可以壓縮空氣，也可以壓縮氣體，幾乎不需要作任何改動。 活塞式壓縮機(jī)是唯一一種能夠?qū)⒖諝夂蜌怏w壓縮至高壓，以適合 諸如呼吸空氣等用途的設(shè)計。 活塞式壓縮機(jī)的配置可包括從 適用於低壓小容量用途的單缸配置，到能壓縮至非常高壓力的多級配置。

4、在多級壓縮機(jī)中， 空氣被分級壓縮，逐級增大壓力。 離心式原理圖單級離心式制冷壓縮機(jī)的工作原理 單級離心式制冷壓縮機(jī)的工作原理與活塞式制冷壓縮機(jī)有根本的區(qū)別，單級離心式制冷壓縮機(jī)不是利用活塞在汽缸中壓縮制冷劑蒸氣使其容積減小的方式來提高其壓力，而是依靠制冷劑蒸氣本身的動能變化來提高其壓力。帶有后彎式葉片的工作輪（葉輪）緊裝在軸上，工作輪是離心式壓縮機(jī)的重要部件，因為只有通過它才能將能量傳給制冷劑蒸氣。為了防止漏氣，軸和機(jī)體之間有良好的軸封。機(jī)體上裝有固定的由葉片構(gòu)成的擴(kuò)壓器。從軸中心來看機(jī)體，它具有蝸牛殼的形狀，幫稱它為蝸殼。單級離心式制冷壓縮機(jī)的制冷劑蒸氣吸入口在軸中心的位置，而壓出口則在蝸殼

5、的切線方向。 單極離心式制冷壓縮機(jī)開動時（一般用電動機(jī)帶動），工作輪就高速成旋轉(zhuǎn)，后彎式葉片通道內(nèi)的制冷劑蒸氣獲得動能也作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。由于制冷劑蒸氣本身的慣性離心力作用，它就不斷地沿工作輪外緣的切線方向流出，流經(jīng)擴(kuò)壓器而入蝸殼，然后由壓出口排出。由于擴(kuò)壓器是一個橫截面逐漸擴(kuò)大的環(huán)形通道，所以當(dāng)制冷劑蒸氣流過時，流速降低，壓力提高，變即為動能減少、靜壓能增加。當(dāng)制冷劑蒸氣由擴(kuò)壓器進(jìn)入蝸殼內(nèi)，由于蝸殼的截面積變隨氣流方向而逐漸擴(kuò)大，因此制冷劑蒸氣流過蝸殼時，使流速進(jìn)一步降低，而壓力得到進(jìn)一步提高。顯然，擴(kuò)壓器和蝸殼均為轉(zhuǎn)能裝置。 與此同時，在工作輪中心，由于制冷劑蒸氣不斷流向工作輪外緣，因而形成一定

6、的真空度，則將低壓制冷劑蒸氣從吸入管不斷吸入。以上所述，就是單級離心式制冷壓縮機(jī)不斷吸入低壓蒸氣和排出高壓蒸氣的工作原理。由于這種壓縮機(jī)只有一個工作輪，以及制冷劑蒸氣沿工作輪外緣的切線方向流出是靠其本身的慣性離心力作用，所以稱它為單級離心式制冷壓縮機(jī)。 LPK-380系列空壓機(jī)變頻節(jié)能控制系統(tǒng) 節(jié)電空間分析各工、礦企業(yè)在選擇空壓機(jī)時，為了保證在任何情況下都能使生產(chǎn)正常進(jìn)行，必須按照廠里的最大生產(chǎn)工況來設(shè)計空壓機(jī)的裝機(jī)容量，實際安裝的空壓機(jī)，由于種種原因，其額定供氣能力要比最大的用氣量大10%左右。而在實際生產(chǎn)過程中，絕大多數(shù)情況下只能用到額定供氣量的50%60%，甚至更低。這一普遍現(xiàn)象造成了電

7、能的嚴(yán)重浪費(fèi)。為了減少電能浪費(fèi)，同時保持供氣量與用氣量的平衡，不論是活塞式，還是螺桿式壓縮機(jī)，人們普遍在其中設(shè)置了加、卸載機(jī)構(gòu)。加載時，空壓機(jī)向儲氣罐提供壓縮氣體；卸載時，空壓機(jī)不向儲氣罐提供壓縮氣體，處于“空轉(zhuǎn)”狀態(tài)。之所以空轉(zhuǎn)而不進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)，是為了避免帶載啟動時強(qiáng)大的電流沖擊和機(jī)械沖擊。加、卸載過程是交替進(jìn)行的，加載期間，儲氣罐壓力在上升，卸載期間，儲氣罐壓力在下降，總體上儲氣罐的壓力曲線是“鋸齒”狀。為了保證生產(chǎn)正常進(jìn)行，其最小壓力必須滿足一定要求，這個值我們用Pmin來表示，叫最小壓力。在加載過程結(jié)束轉(zhuǎn)入卸載狀態(tài)這一時刻，儲氣罐壓力最大，用Pmax來表示，叫最大壓力。一般情況下，Pm

8、ax、Pmin之間關(guān)系可以用下式來表示： Pmax(1)Pmin 是一個百分?jǐn)?shù)，其數(shù)值大致在15%30%之間。也就是說，在氣壓上存在15-30%的浪費(fèi)。這個浪費(fèi)消耗的無疑是電量。縮短加、卸載時間，可以減小，但單位時間內(nèi)的加、卸載次數(shù)必然增加，頻繁加、卸載的機(jī)械沖擊將嚴(yán)重縮短設(shè)備壽命。另外，頻繁加、卸載過程也要加大電能的消耗。以上所述的氣壓波動過程中存在的“富裕氣壓”，所浪費(fèi)的電能約占空壓機(jī)總耗電量的10-15%。卸載期間電力消耗實際上是百分之百的浪費(fèi)。空壓機(jī)卸載時的能耗約占全部能耗的5%15%。以上分析的電能浪費(fèi)，是空壓機(jī)節(jié)能改造的客觀基礎(chǔ)條件。很明顯在加、卸載供氣控制方式下，空壓機(jī)存在著一定

9、的節(jié)能空間。技術(shù)可行性分析 目前，變頻器技術(shù)相當(dāng)成熟。如果將空壓機(jī)在變頻狀態(tài)下運(yùn)行，一是能做到恒壓供氣，避免氣壓波動造成的電能浪費(fèi)；二是停用加、卸載控制，取消卸載運(yùn)行模式，避免原來卸載期間的電力消耗。 在變頻調(diào)速方案中，我們把儲氣罐壓力作為控制對象，通過壓力變送器將儲氣罐的壓力P轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘査徒o智能控制器，與用戶的壓力設(shè)定值進(jìn)行比較運(yùn)算，算法可采用PID控制模式，也可采用模糊控制技術(shù)。運(yùn)算結(jié)果產(chǎn)生控制信號（電壓或電流）去控制變頻器運(yùn)行，變頻器控制電機(jī)的工作頻率與轉(zhuǎn)速，從而使儲氣罐的實際壓力始終恒等于用戶設(shè)定的壓力。空壓機(jī)為恒轉(zhuǎn)矩恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，輸出功率與轉(zhuǎn)速成正比功率與轉(zhuǎn)速成正比技術(shù)可行性分析 采

10、用變頻調(diào)速方案后，空壓機(jī)電機(jī)從靜止到旋轉(zhuǎn)工作由變頻器來實現(xiàn)軟啟動，避免了啟動時對電網(wǎng)的電流沖擊和對空壓機(jī)的機(jī)械沖擊。 另外，采用變頻調(diào)速方案時，一是要保留原有系統(tǒng)的控制功能，兩種模式能互相切換，確保系統(tǒng)的可靠性。二是保留原有系統(tǒng)的保護(hù)功能，在變頻調(diào)速模式下，利用智能化控制的優(yōu)勢，保護(hù)、預(yù)警、報警功能還可進(jìn)一步加強(qiáng)。整機(jī)測試試驗 工頻模式測試：工頻模式測試： 上限壓力：5 Bar 下限壓力：3.5 Bar 運(yùn)行時間：3897s 停機(jī)時間：3520s 運(yùn)行頻率：50 HZ 耗用電量：2.025 KWH 開機(jī)時間：7417 變頻模式測試：變頻模式測試： 運(yùn)行壓力：3.5 Bar 運(yùn)行頻率：自動調(diào)節(jié) 開機(jī)時間：7232s 耗用電量：1.8 KWH運(yùn)行曲線圖應(yīng)用效果 對實際應(yīng)用中有加卸載裝置的大型空壓，節(jié)能率可達(dá)到15-20% ; 消除了傳統(tǒng)空壓機(jī)啟動和卸載非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時段，大幅度節(jié)約電能，穩(wěn)定電網(wǎng)供電的同