畢業(yè)論文螺桿式空氣壓縮機的變頻化控制與應用

1、 . PAGE28 / NUMPAGES28摘 要本文主要介紹了新型變頻化螺桿式空氣壓縮機的發(fā)展和特點，以與空氣壓縮機的變頻化控制所帶來的行業(yè)新變革。文章在分析和比較了空氣壓縮機的發(fā)展現(xiàn)狀和特點的基礎上，結合工廠生產(chǎn)需求的實際情況，本著節(jié)能、環(huán)保、高效的理念，設計了一套以變頻調(diào)速技術為基礎的空壓機恒壓供氣系統(tǒng)。該系統(tǒng)綜合運用變頻調(diào)速技術以與自動控制技術，實現(xiàn)了空壓機恒壓供氣的自動控制，并且配套熱回收裝置和組合式干燥機，確保了工藝生產(chǎn)的用氣要求，同時也保證了壓縮空氣系統(tǒng)維持在最佳的運行狀態(tài)。關鍵詞：變頻；節(jié)能；應用AbstractThis paper mainly introduces the

2、developmentand characteristicsofthenewfrequency conversionofscrew air compressorsand the new change inaircompressorfrequencycontrolindustry. Articlein the analysis andcomparisonon the basisofthedevelopment status andcharacteristicsoftheair compressor, combined with the actual situationofthefactory p

3、roductiondemand, in line withtheenergy-saving, environmental protection, efficient concept, design a set offrequency control technologybased oncompressed airThemachineconstant pressure air supplysystem. The system is the integrated use offrequency conversion technology, andautomatic control technolo

4、gy, automatic controloftheair compressorofconstant pressure air supply, andsupportingtheheat recoveryand combineddryer, ensure thatthegasrequirementsoftheproduction process, but also to ensure the compressed air systemismaintained atthe optimal operatingstate.Key words：frequency conversion；energy sa

5、ving；application目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc326835238摘要 PAGEREF _Toc326835238 h 1HYPERLINK l _Toc326835239Abstract PAGEREF _Toc326835239 h 2HYPERLINK l _Toc3268352401 緒論 PAGEREF _Toc326835240 h 5HYPERLINK l _Toc3268352412 螺桿式空壓機發(fā)展綜述 PAGEREF _Toc326835241 h 6HYPERLINK l _Toc3268352422.1 螺桿式壓縮機

6、的發(fā)展歷程 PAGEREF _Toc326835242 h 6HYPERLINK l _Toc3268352432.2 螺桿式空氣壓縮機簡介 PAGEREF _Toc326835243 h 6HYPERLINK l _Toc3268352442.2.1 雙螺桿空壓機 PAGEREF _Toc326835244 h 7HYPERLINK l _Toc3268352452.2.2 單螺桿空壓機 PAGEREF _Toc326835245 h 7HYPERLINK l _Toc3268352462.3 螺桿式空壓機的特點 PAGEREF _Toc326835246 h 7HYPERLINK l _T

7、oc3268352472.4 螺桿式空氣壓縮機的發(fā)展趨勢 PAGEREF _Toc326835247 h 8HYPERLINK l _Toc326835248螺桿式空壓機的結構原理 PAGEREF _Toc326835248 h 8HYPERLINK l _Toc3268352493.1 空壓機螺桿的基本結構 PAGEREF _Toc326835249 h 8HYPERLINK l _Toc3268352503.2 螺桿式壓縮的工作循環(huán)過程 PAGEREF _Toc326835250 h 9HYPERLINK l _Toc3268352513.2.1 吸氣過程 PAGEREF _Toc3268

8、35251 h 9HYPERLINK l _Toc3268352523.2.2 壓縮過程 PAGEREF _Toc326835252 h 9HYPERLINK l _Toc3268352533.2.3 排氣過程 PAGEREF _Toc326835253 h 10HYPERLINK l _Toc3268352543.3 螺桿式空壓機的工作原理 PAGEREF _Toc326835254 h 10HYPERLINK l _Toc3268352554 螺桿式空壓機的變頻化控制 PAGEREF _Toc326835255 h 12HYPERLINK l _Toc32683525641 變頻器工作原理

9、簡介 PAGEREF _Toc326835256 h 12HYPERLINK l _Toc3268352574.1.1 什么是變頻器 PAGEREF _Toc326835257 h 12HYPERLINK l _Toc3268352584.1.2 變頻器的組成 PAGEREF _Toc326835258 h 12HYPERLINK l _Toc3268352594.1.3 變頻器的工作原理 PAGEREF _Toc326835259 h 12HYPERLINK l _Toc3268352604.2 變頻式空壓機的概念 PAGEREF _Toc326835260 h 13HYPERLINK l

10、_Toc3268352614.3 變頻技術在空壓機中的應用 PAGEREF _Toc326835261 h 14HYPERLINK l _Toc3268352624.3.1 變頻技術在空壓機應用的背景 PAGEREF _Toc326835262 h 14HYPERLINK l _Toc3268352634.3.2 變頻調(diào)速節(jié)能原理 PAGEREF _Toc326835263 h 14HYPERLINK l _Toc3268352644.3.3 空壓機的變頻控制 PAGEREF _Toc326835264 h 15HYPERLINK l _Toc3268352654.3.4 變頻控制中名詞解釋

11、PAGEREF _Toc326835265 h 16HYPERLINK l _Toc3268352664.3.5 變頻空壓機的特點 PAGEREF _Toc326835266 h 17HYPERLINK l _Toc3268352674.3.6 空壓機變頻化的風險 PAGEREF _Toc326835267 h 17HYPERLINK l _Toc3268352684.3.7 傳統(tǒng)空壓機與變頻化螺桿式空壓機的比較 PAGEREF _Toc326835268 h 18HYPERLINK l _Toc3268352695 變頻化螺桿式空壓機在實際生產(chǎn)中的應用 PAGEREF _Toc3268352

12、69 h 19HYPERLINK l _Toc3268352705.1 空壓機應用背景 PAGEREF _Toc326835270 h 19HYPERLINK l _Toc3268352715.2 空壓機配套系統(tǒng) PAGEREF _Toc326835271 h 20HYPERLINK l _Toc3268352725.2.1 熱回收裝置 PAGEREF _Toc326835272 h 21HYPERLINK l _Toc3268352735.2.2 冷凍式/再生式組合型干燥機 PAGEREF _Toc326835273 h 23HYPERLINK l _Toc3268352746 螺桿式空壓機

13、的日常維護 PAGEREF _Toc326835274 h 27HYPERLINK l _Toc3268352756.1 螺桿式空壓機維護計劃表 PAGEREF _Toc326835275 h 27HYPERLINK l _Toc326835276辭 PAGEREF _Toc326835276 h 28HYPERLINK l _Toc326835277參考文獻 PAGEREF _Toc326835277 h 291 緒論隨著我國經(jīng)濟的飛快發(fā)展，國家越來越關注高效低耗的技術，空壓機作為傳統(tǒng)耗電大戶，尤其受到人們的關注，在空壓機供氣領域中應用變頻調(diào)速技術，節(jié)省電能的同時也能提高了產(chǎn)出壓縮空氣的質(zhì)量

14、。目前，國外絕大部分在用空壓機都實現(xiàn)了變頻化控制，而國在空壓機變頻化控制領域還處于快速發(fā)展階段，并且我國的設備控制技術與發(fā)達國家相比仍有一定的差距?？諌簷C變頻控制技術在過去的三十年里發(fā)展迅猛，其在調(diào)速質(zhì)量和節(jié)能方面的突出表現(xiàn)，給企業(yè)帶來了豐厚的效益。而新型螺桿式空壓機的變頻化控制在其實用性和綜合應用方面，以與如何將變頻后的螺桿式空壓機與其配套設施有機結合，已經(jīng)受到了廣大企業(yè)的重點關注。此外，一些主要的螺桿空壓機的生產(chǎn)廠家，也在探索螺桿空壓機變頻化的可行性，如變頻化的好處、變頻化的技術風險、應該采用怎樣的最佳控制方案等等。寶潔公司，簡稱P&G，是一家美國消費日用品生產(chǎn)商，也是目前全球最大的日用品

15、公司之一。我在寶潔公司的通用工程部門，主要負責全廠水電氣汽的供應，具體從事空壓機的日常維護與保養(yǎng)工作。我們公司使用的是英格索蘭品牌的Nirvana 90-160KW-OF螺桿式無油空氣壓縮機，改機組采用新興VSD變頻驅(qū)動控制，操控簡單方便。 由于工廠處于新建試運行階段，啟動工作繁忙，論文寫作時間上比較倉促，對相關技術的理解程度也相對較淺，本文是在參閱了大量文獻資料與結合生產(chǎn)實際的情況下完成的，如有不當，敬請指正！2 螺桿式空壓機發(fā)展綜述2.1 螺桿式壓縮機的發(fā)展歷程20世紀30年代，瑞典工程師AlfLysholm在對燃氣輪機進行研究時，希望找到一種作回轉(zhuǎn)運動的壓縮機，要求其轉(zhuǎn)速比活塞壓縮機高得

16、多，以便由燃氣輪機直接驅(qū)動，并且不會發(fā)生喘振。為了達到上述目標，他發(fā)明了螺桿壓縮機。在理論上，螺桿壓縮機具有他所需要的特點，但由于必須具有非常大的排氣量，才能滿足燃氣輪機工作的要求，螺桿壓縮機并沒有在此領域獲得應用。盡管如此，AlfLysholm與其所在的瑞典SRM公司，對螺桿壓縮機在其它領域的應用，繼續(xù)進行了深入的研究。1937年，Alf Lysholm在SRM公司研制成功了兩類螺桿壓縮機試驗樣機，并取得了令人滿意的測試結果。1946年，位于格蘭的英國JamesHowden公司，第一個從瑞典SRM公司獲得了生產(chǎn)螺桿壓縮機的許可證。隨后，歐洲、美國和日本的多家公司也陸續(xù)從瑞典SRM公司獲得了這

17、種許可證，從事螺桿壓縮機的生產(chǎn)和銷售。最先發(fā)展起來的螺桿壓縮機是無油螺桿壓縮機。1957年噴油螺桿空氣壓縮機投入了市場應用。1961年又研制成功了噴油螺桿制冷壓縮機和螺桿工藝壓縮機。過隨后持續(xù)的基礎理論研究和產(chǎn)品開發(fā)試驗，通過對轉(zhuǎn)子型線的不斷改進和專用轉(zhuǎn)子加工設備的開發(fā)成功，螺桿壓縮機的優(yōu)越性能得到了不斷的發(fā)揮。2.2 螺桿式空氣壓縮機簡介空氣壓縮機，簡稱空壓機。目前，市場應用最為廣泛的是螺桿式空氣壓縮機，螺桿式空氣壓縮機是在螺桿式壓縮機的基礎上發(fā)展起來的，只不過壓縮的介質(zhì)變成了空氣。而按螺桿的數(shù)目區(qū)分，螺桿式空氣壓縮機又分為雙螺桿空壓機和單螺桿空壓機。2.2.1 雙螺桿空壓機雙螺桿空壓機誕生

18、于20世紀30年代。它由一對平行布置、相互嚙合的轉(zhuǎn)子組成。工作時，一個轉(zhuǎn)子按順時針轉(zhuǎn)動，一個轉(zhuǎn)子按逆時針轉(zhuǎn)動，在相互嚙合的過程中，空氣被壓縮到所需要的壓力。雙螺桿壓縮機具有極高的機械可靠性和優(yōu)良的動力平衡性，操作與維修亦十分方便，自問世之日起即引起工業(yè)界極大的關注。經(jīng)過眾多的科研機構和制造企業(yè)的大量理論研究工作和生產(chǎn)實踐，雙螺桿壓縮機于20世紀70年代已趨于成熟和完善，并獲得了極大的市場成功，是目前市場中的主導產(chǎn)品。目前，國外知名的壓縮機生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的螺桿空壓機均為雙螺桿空氣壓縮機，而在市場中銷售的螺桿空壓機中，99以上均為雙螺桿空氣壓縮機。2.2.2 單螺桿空壓機單螺桿空壓機起源于20世紀6

19、0年代，從名字上看，該種壓縮機的特征是只有一個螺桿轉(zhuǎn)子。但實際上，單螺桿空壓機卻有三根旋轉(zhuǎn)軸，即由一個螺桿轉(zhuǎn)子和兩個與螺桿轉(zhuǎn)子垂直的行星齒輪組成。作為螺桿空壓機家族的一員，單螺桿空壓機具有和雙螺桿空壓機相似的優(yōu)點。但由于其運動部件較多且行星齒輪的材料有待進一步的改善，螺桿型線有待進一步的優(yōu)化，這幾個在工業(yè)上難以解決的難題使得其一直沒有得到大規(guī)模的推廣，從而限制了單螺桿空壓機的推廣。所以科研機構和各大型空壓機制造企業(yè)在單螺桿型線的研究上的投入不大，也一直沒有取得較大的進展。如何找到最佳的螺桿型線是大規(guī)模推廣前的又一項重大工作。但由于市場前景較差，各主要廠家的投入也不大，所以短期也難以有根本性的提

20、高。2.3 螺桿式空壓機的特點螺桿空氣壓縮機具有結構簡單、工作可靠與操作方便等一系列獨特的優(yōu)點，因而自誕生之日起就受到工業(yè)界的廣泛重視。經(jīng)過多年的發(fā)展，螺桿空壓機在160M3/MIN的流量和小于等于20Barg的壓力圍得到廣泛應用，在歐、美、日等西方經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的占有率已經(jīng)接近100，幾乎完全取代活塞式空氣壓縮機，而其中的99以上是雙螺桿空氣壓縮機。2.4 螺桿式空氣壓縮機的發(fā)展趨勢就目前的技術發(fā)展看，雙螺桿空壓機不但在技術上是先進的，而且在實際應用中已經(jīng)完全成熟，得到了廣泛的應用。單螺桿空壓機雖然在原理上有獨特之處，但由于在一些決定性的因素上存在不足之處，因而仍處于實驗過程中，其產(chǎn)品仍有待進

21、一步完善，無法作為成熟產(chǎn)品在市場上大規(guī)模的推廣應用。我國的螺桿式空氣壓縮機曾經(jīng)經(jīng)歷了起步、成長兩個階段，目前已進入穩(wěn)定發(fā)展階段。隨著空氣壓縮機行業(yè)的迅速發(fā)展，空氣壓縮機市場集中度逐漸提高，逐漸形成了一批領先企業(yè)，這些企業(yè)將通過行業(yè)整合不斷提高競爭力。 螺桿式空壓機的結構原理3.1 空壓機螺桿的基本結構圖3-1-1 空壓機螺桿的基本結構通常我們所說的螺桿壓縮機即指雙螺桿壓縮機，它的螺桿基本結構如圖3-1-1所示。在壓縮機的主機中平行地配置著一對相互嚙合的螺旋形轉(zhuǎn)子，從橫截面上看通常把節(jié)圓外具有凸齒的轉(zhuǎn)子，稱為陽轉(zhuǎn)子或陽螺桿；把節(jié)圓具有凹齒的轉(zhuǎn)子，稱為陰轉(zhuǎn)子或陰螺桿。一般陽轉(zhuǎn)子作為主動轉(zhuǎn)子，由陽轉(zhuǎn)

22、子帶動陰轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子上的球軸承使轉(zhuǎn)子實現(xiàn)軸向定位，并承受壓縮機中的軸向力。轉(zhuǎn)子兩端的圓錐滾子推力軸承使轉(zhuǎn)子實現(xiàn)徑向定位，并承受壓縮機中的徑向力和軸向力。在壓縮機主機兩端分別開設一定形狀和大小的孔口，一個供吸氣用的叫吸氣口，另一個供排氣用的叫排氣口。3.2 螺桿式壓縮的工作循環(huán)過程螺桿式壓縮的工作循環(huán)可分為吸氣過程，壓縮過程和排氣過程。隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)每對相互嚙合的齒相繼完成一樣的工作循環(huán)，為簡單起見我們只對其中的一對螺桿進行研究。3.2.1 吸氣過程圖3-2-1-1 吸氣過程 圖3-2-1-2 封閉過程如圖3-2-1-1，隨著轉(zhuǎn)子的運動，齒的一端逐漸脫離嚙合而形成了齒間容積，這個齒間容積的擴大在

23、其部形成了一定的真空，而此時該齒間容積僅僅與吸氣口連通，因此氣體便在壓差作用下流入其中。在隨后的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中，陽轉(zhuǎn)子的齒不斷地從陰轉(zhuǎn)子的齒槽中脫離出來，此時齒間容積也不斷地擴大，并與吸氣口保持連通。隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)齒間容積達到了最大值，并在此位置齒間容積與吸氣口斷開，吸氣過程結束。吸氣過程結束的同時陰陽轉(zhuǎn)子的齒峰與機殼密封，齒槽的氣體被轉(zhuǎn)子齒和機殼包圍在一個封閉的空間中，即封閉過程，如圖3-2-1-2。3.2.2 壓縮過程圖3-2-2-1壓縮過程隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，齒間容積由于轉(zhuǎn)子齒的嚙合而不斷減少，被密封在齒間容積中的氣體所占據(jù)的體積也隨之減少，導致氣體壓力升高，從而實現(xiàn)氣體的壓縮過程，如圖3-

24、2-2-1。壓縮過程可一直持續(xù)到齒間容積即將與排氣口連通之前。3.2.3 排氣過程圖3-2-3-1排氣過程如圖3-2-3-1排氣過程齒間容積與排氣口連通后即開始排氣過程，隨著齒間容積的不斷縮小，具有壓縮終了壓力的氣體逐漸通過排氣口被排出，這一過程一直持續(xù)到齒末端的型線完全嚙合為止，此時齒間容積的氣體通過排氣口被完全排出，封閉的齒間容積的體積將變?yōu)榱?。從上述工作原理可以看出，螺桿壓縮機是通過一對轉(zhuǎn)子在機殼作回轉(zhuǎn)運動來改變工作容積，使氣體體積縮小、密度增加，從而提高氣體的壓力。3.3 螺桿式空壓機的工作原理圖3-3-1 螺桿式空壓機工作原理圖如圖3-3-1，空氣通過進氣過濾器進入一級空氣端，壓縮到

25、1.82.1 Bar，然后空氣從空氣端經(jīng)文丘里管排出。再從文丘里管經(jīng)一級膨脹節(jié)，進入中間冷卻器，冷卻到大約比環(huán)境溫度高11左右?？諝怆x開中間冷卻器后，通過不銹鋼管線進入水分分離器?？諝膺M入二級空氣端之前排出凝液。空氣離開二級空氣端，進入消音瓶，然后經(jīng)膨脹節(jié)進入后冷卻器。止回閥防止空氣返回二級空氣端，它安裝在后冷卻器出口?？諝饨?jīng)不銹鋼管線進入水分分離器錢，溫度降低到環(huán)境溫度的11以?？諝庵械乃忠驕囟冉档托纬傻哪海?jīng)分離器排出。空氣進入客戶系統(tǒng)，空載運行期間，排污消音器降低噪音水平。4 螺桿式空壓機的變頻化控制41 變頻器工作原理簡介4.1.1 什么是變頻器變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用

26、將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。4.1.2 變頻器的組成變頻器通常分為4部分：整流單元、高容量電容、逆變器和控制器。 （1）整流單元：將工作頻率固定的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。 （2）高容量電容：存儲轉(zhuǎn)換后的電能。 （3）逆變器：由大功率開關晶體管陣列組成電子開關，將直流電轉(zhuǎn)化成不同頻率、寬度、幅度的方波。 （4）控制器：按設定的程序工作，控制輸出方波的幅度與脈寬，使疊加為近似正弦波的交流電，驅(qū)動交流電動機。4.1.3 變頻器的工作原理圖4-1-3-1 變頻器控制器如圖4-1-3-1，主電路是給異步電動機提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變

27、換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。它由三部分構成，將工頻電源變換為直流功率的整流器，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動的平波回路，以與將直流功率變換為交流功率的逆變器。整流器，最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進行再生運轉(zhuǎn)。平波回路在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動，采用電感和電容吸收脈動電壓（電流）。裝置容量小時，如果電源和主電路構成器件有余量，可以省去電感

28、采用簡單的平波回路。逆變器同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時間使6個開關器件導通、關斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型pwm逆變器為例示出開關時間和電壓波形。控制電路是給異步電動機供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號的回路，它有頻率、電壓的運算電路，主電路的電壓、電流檢測電路，電動機的速度檢測電路，將運算電路的控制信號進行放大的驅(qū)動電路，以與逆變器和電動機的保護電路組成。4.2 變頻式空壓機的概念變頻式空壓機，簡單地說變頻空壓機是在常規(guī)空壓機的結構上增加了一個變頻器。壓縮機是空壓機的心臟，其轉(zhuǎn)速直接影響到空壓機的使用效率，變頻器就是用來控制和調(diào)整壓縮

29、機轉(zhuǎn)速的控制系統(tǒng)，使之始終處于最佳的轉(zhuǎn)速狀態(tài)，從而提高能效比。所謂的變頻空壓機是與傳統(tǒng)的定頻空壓機相比較而產(chǎn)生的概念，變頻空壓機的核心是它的變頻器，變頻器是20世紀80年代問世的一種高新技術，它通過對電流的轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)電動機運轉(zhuǎn)頻率的自動調(diào)節(jié)，把50Hz的固定電網(wǎng)頻率改為可調(diào)節(jié)的頻率，使空壓機完成了一次新革命。同時，通過變頻器還穩(wěn)定了電源電壓，徹底解決了由于電網(wǎng)電壓的不穩(wěn)定而造成空壓機器不能正常工作的難題。當空壓機高功率運轉(zhuǎn)，迅速接近所設定的溫度后，壓縮機便在低轉(zhuǎn)速、低能耗狀態(tài)運轉(zhuǎn)，僅以所需的功率維持設定的壓力。這樣不但壓力穩(wěn)定，還避免了壓縮機頻繁地開開停停所造成的對壽命的衰減，而且耗電量大大下

30、降，實現(xiàn)了高效節(jié)能。由于供電頻率不能改變，傳統(tǒng)定頻空壓機的壓縮機轉(zhuǎn)速基本不變，依靠不斷地開、停壓縮機來調(diào)整儲罐壓力，其一開一關之間容易造成壓力忽高忽低，并消耗較多電能。而與之相比的變頻空壓機變頻器改變壓縮機供電頻率，調(diào)節(jié)壓縮機轉(zhuǎn)速，依靠壓縮機轉(zhuǎn)速的快慢達到控制壓力的目的，壓力波動小、電能消耗少，其穩(wěn)定性得到較大提高。運用變頻控制技術的變頻空壓機，可根據(jù)儲罐壓力自動選擇運轉(zhuǎn)方式，使儲罐壓力始終穩(wěn)定在設定值，并在低轉(zhuǎn)速、低能消耗狀態(tài)下以較小的壓力波動，實現(xiàn)了快速、節(jié)能和穩(wěn)定供應的效果。4.3 變頻技術在空壓機中的應用4.3.1 變頻技術在空壓機應用的背景據(jù)統(tǒng)計，在工業(yè)上空壓機的用電量占全部用電設備

31、的9%，傳統(tǒng)的空壓機主要采用三相異步電動機Y-啟動方式，工頻恒速運行，壓力和流量的調(diào)節(jié)靠閥門和旁通完成，由于工業(yè)設計時，壓縮空氣供應系統(tǒng)必須按工廠負荷最大時設計，并且留10-20%設計余量，事實上很多空壓機是不會運行在滿負載狀態(tài)下的，并且隨著工廠實際生產(chǎn)的需求的波動，存在較大的浮動，所以節(jié)能的空間很大！4.3.2 變頻調(diào)速節(jié)能原理裝在空壓機上的電機一般是標準的三相鼠籠式交流電動機，當接到工頻電源時電機的轉(zhuǎn)速是改變不了的?？諌簷C只能工作在電機的全速狀態(tài)，加載如此，卸載也是如此。用戶的用氣量是波動的，為用戶配置的空壓機是按最大用氣量配置的，當用氣量不是最大時，空壓機依然是按額定的排氣量排氣，系統(tǒng)壓

32、力就會升高，這樣空壓機就會卸載，持續(xù)空載運行一段時間后停機。如果改變電機的轉(zhuǎn)速，就不同了。速度降低，排氣量就降低，在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電機的速度是和電源的頻率成正比的，改變電源的頻率就可改變電機的轉(zhuǎn)速，從而改變空壓機系統(tǒng)的排氣量，耗能降低，這樣就相當于可以控制排氣量，用多少的氣量就生產(chǎn)多少的壓縮氣體，不像工頻控制，用不了就放空，卸載，增加了噪音，浪費了能源。變頻空壓機系統(tǒng)通過壓力閉環(huán)，根據(jù)供氣系統(tǒng)負載變化，調(diào)整空氣壓縮機電機的轉(zhuǎn)速保證系統(tǒng)壓力恒定，壓縮機電機的轉(zhuǎn)速下降，從電網(wǎng)吸收的電能就會大大下降。由流體力學可知，P（功率）=Q（流量）*H（壓力），流量Q與轉(zhuǎn)速N的一次方成正比，壓力H與轉(zhuǎn)速N的

33、平方成正比，功率P與轉(zhuǎn)速N的立方成正比，如果機組的效率一定，當要求調(diào)節(jié)流量下降時，轉(zhuǎn)速N可成比例的下降，而此時軸輸出功率P成立方關系下降。即機組電機的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關系。由于電機為直接啟動或Y- 啟動，啟動電流等于5-7倍額定電流，這樣會對機電設備和供電電網(wǎng)造成嚴重的沖擊，而且還會對電網(wǎng)容量要求過高，啟動時產(chǎn)生的大電流和震動對設備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求，延長了設備和閥門的使用壽命，節(jié)省了設備的維護費用。4.3.3 空壓機的變頻控制、圖4-3-3-1空壓

34、機的變頻控制空壓機的變頻控制如圖4-3-3-1：一旦 VSD 啟動， 壓力傳感器讀數(shù)會不斷地和設定的設定值比較，如果管網(wǎng)壓力大于設定值，轉(zhuǎn)速降低；如果管網(wǎng)壓力小于設定值，轉(zhuǎn)速增加。4.3.4 變頻控制中名詞解釋（1）最大轉(zhuǎn)速只要管網(wǎng)壓力低于設定值，壓縮機已經(jīng)在最大轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)： 壓縮機將會繼續(xù)以最大轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，且最大的轉(zhuǎn)速取決于壓力設定值，設定不同最大轉(zhuǎn)速不同。（2）Indirect stop level間接停機壓力點圖4-3-4-1 間接停機壓力點如圖4-3-4-1，如果管網(wǎng)的壓力不斷增加即使壓縮機已經(jīng)在最低轉(zhuǎn)速運行，管網(wǎng)壓力一旦到達特定壓力，壓縮機會停機，這稱作間接停機壓力水平。如果壓力在壓縮機

35、到達最低轉(zhuǎn)速之前到達間接停機壓力點，壓縮機將會先降低轉(zhuǎn)速，然后停機。（3）Direct stop level直接停機壓力點圖4-3-4-2 直接停機壓力點當壓力增加的太快，在壓縮機到達最低轉(zhuǎn)速之前已經(jīng)突破間接停機壓力點，這里會有第二個停機壓力設定以避免壓力太高，這稱作直接停機壓力點。當管網(wǎng)壓力到達直接停機壓力點，壓縮機會停機無論轉(zhuǎn)速是多少，都會立即停機，實現(xiàn)對機組的保護。4.3.5 變頻空壓機的特點空氣壓縮機實現(xiàn)變頻控制后可以完成對產(chǎn)氣壓力的平穩(wěn)調(diào)節(jié)，并且機組啟動時沒有峰值電流不會對機組或電網(wǎng)造成影響。其較低的管網(wǎng)壓力波動能有效地滿足生產(chǎn)需求，所用較小的儲氣罐也間接的節(jié)約了車間用地與成本。空壓

36、機使用場合一般有如下特點：配置容量比實際氣量大、氣量消耗不穩(wěn)定、氣壓要求穩(wěn)定、噪音要盡可能低，尤其夜間 。變頻空壓機有如下幾個好處： （1）氣壓穩(wěn)定：由于變頻化的螺桿空壓機利用了變頻器的無級調(diào)速特點，通過控制器或變頻器部的PID調(diào)節(jié)器，能對壓力實現(xiàn)快速調(diào)節(jié)控制；比工頻運行的上 下限開關控制相比，氣壓穩(wěn)定性成指數(shù)級的提高。（2）更節(jié)能：盡管各個廠家的螺桿空壓機采取了不同的節(jié)能運行模式，但由于變頻器是根據(jù)實際用氣量實時調(diào)整電機轉(zhuǎn)速的，用氣量低的時候還可以讓空壓機自動休眠，這樣就大大減少能源的損失。需要注意的是，系統(tǒng)控制方式的不同對節(jié)能效果有很大影響。（3）啟動無沖擊：由于變頻器本身是一個軟啟動裝置

37、，啟動電流最大在額定電流的兩倍左右，與工頻啟動一般在額定電流的6倍以上相比，啟動沖擊很小。這種沖擊不僅是對電網(wǎng)的，也有對真?zhèn)€機械系統(tǒng)的沖擊，也大大減少。（4）噪音低，由于穩(wěn)定運行時運行頻率小于工頻，機械噪音下降，機械磨損小。（5）對儲氣罐容量要求小。4.3.6 空壓機變頻化的風險變頻空壓機具有諸多優(yōu)點，然而，從系統(tǒng)可靠性的角度考慮，實現(xiàn)變頻化以后的空壓機必須考慮兩個風險：電機散熱的風險由于采用普通電機，轉(zhuǎn)速下降后電機散熱效果變差，因此，變頻器必須限制一定的最低運行頻率以保證足夠的散熱效果。因此，節(jié)能效果好與電機的散熱成了一個矛盾。系統(tǒng)的潤滑風險目前，螺桿式空壓機采用的壓力式的潤滑方式跟電機轉(zhuǎn)速

38、沒有關系，因此，變頻化的風險不存在；而活塞式空壓機的變頻化則必須考慮這個風險。螺桿式空氣壓縮機具有結構簡單、工作可靠與操作方便等一系列的優(yōu)點，而變頻空壓機又具有輸出壓力穩(wěn)定、節(jié)能、抗沖擊電流等特點，上述二者有效地結合起來，就構成了變頻化螺桿式空壓機。4.3.7 傳統(tǒng)空壓機與變頻化螺桿式空壓機的比較傳統(tǒng)空壓機采用的是Y-起動方式，電機的起動電流是其額定電流的57倍，一臺90KW的電動機的起動電流將達到600A。在如此大的電流沖擊下，接觸器、電機的使用壽命大大下降。同時，起動時的機械沖擊，容易對機械散件、軸承、閥門、管道等造成破壞，從而增加維修量和備品、備件費用。傳統(tǒng)空壓機靠儲氣罐對系統(tǒng)壓力進行緩

39、沖，在用氣少時機組自動停機，待用氣量增加時機組自動啟動，因此為了避免機組頻繁啟動只能增加儲氣罐的容量。變頻化螺桿式空壓機由于采用變頻器拖動電機，變頻器具有軟啟動的作用，替代原Y-起動方式，平穩(wěn)起動，電流沖擊大大減少，并且簡化了系統(tǒng)接線。變頻空壓機的起動過程是一個斜坡加速過程，故減小了起動時的冷油粘滯阻力，對整個系統(tǒng)，特別是對螺桿壓縮機的沖擊大大減小。傳統(tǒng)空壓機為卸載壓力到時卸載，上載壓力到時上載，壓力波動圍大。變頻化螺桿式空壓機系統(tǒng)通過PID調(diào)節(jié)器實現(xiàn)壓力閉環(huán)，系統(tǒng)在設定的壓力點工作時，保持壓縮空氣系統(tǒng)的壓力恒定。當用戶用氣量增加時，壓力的輕微降低通過PID調(diào)節(jié)器的作用使變頻器的輸出頻率升高，

40、從而使壓力上升；當系統(tǒng)用氣量減小時壓力的輕微上升同樣通過PID調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)作用使變頻器的輸出頻率降低，從而使實際壓力降低，由此實現(xiàn)系統(tǒng)壓力保持恒定，穩(wěn)定的壓力對壓力敏感的工藝過程是非常重要的，對后處理設備也是有影響的。為了獲得穩(wěn)定的壓力，要有一個大的儲氣罐。用了變頻控制系統(tǒng)的話，就不需要大的儲氣罐了。如果空壓機輸出的壓力穩(wěn)定的話，能更經(jīng)濟的配置干燥機。當空壓機的壓力輸出波動大，空壓機的壓力低的話，而干燥機的容量是按照額定的壓力配置的話，干燥機就會過載，就有水分通過干燥機，或者干燥機高壓保護開關動作。過濾器也是一樣，在額定的流量的情況下，過濾效果最好。5 變頻化螺桿式空壓機在實際生產(chǎn)中的應用5.

41、1 空壓機應用背景空氣壓縮機，顧名思義，是生產(chǎn)壓縮空氣的?？諝饩哂锌蓧嚎s性，經(jīng)空氣壓縮機做機械功使本身體積縮小，壓力提高后的空氣叫壓縮空氣。壓縮空氣是一種重要的動力源。與其它能源比，它具有清晰透明，輸送方便，沒有特殊的有害性能，不存在起火危險，不怕超負荷，能在許多不利環(huán)境下工作的特點，并且空氣在地面上到處都有，取之不盡，用之不竭。壓縮空氣是僅次于電力的第二大動力能源，其應用很廣。比如驅(qū)動氣缸，產(chǎn)生直線運動；驅(qū)動氣動馬達，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動；驅(qū)動射流元件，進行運算和控制。利用壓縮空氣攜帶某些物質(zhì)也可以完成某些特殊工作，例如噴砂清理；噴藥；噴水清洗；噴漆等等。 壓縮空氣又是具有多種用途的工藝氣源，其應用

42、圍遍與石油、化工、冶金、電力、機械、輕工、紡織、汽車制造、電子、食品、醫(yī)藥、生化、國防、科研等行業(yè)和部門。不理想的壓縮空氣中含有相當數(shù)量的雜質(zhì)，主要有固體微粒-在一個典型的大城市環(huán)境中每立方米大氣中約含有1億4千萬個微粒，其約80%在尺寸上小于2m，空壓機吸氣過濾器無力消除。此外，空壓機系統(tǒng)部也會不斷產(chǎn)生磨屑、銹渣和油的碳化物，它們將加速用氣設備的磨損，導致密封失效；含水量也是判斷壓縮空氣是否理想的一個重要指標。大氣中相對濕度一般高達65%以上，經(jīng)壓縮冷凝后，即成為濕飽和空氣，并夾帶大量的液態(tài)水滴，它們是設備、管道和閥門銹蝕的根本原因，冬天結冰還會阻塞氣動系統(tǒng)中的小孔通道。即使是分離于凈的純飽

43、和空氣，隨著溫度的降低，仍會有冷凝水析岀，大約每降低10，其飽和含水量將下降50%，即有一半的水蒸氣轉(zhuǎn)化為液態(tài)水滴。所以在壓縮空氣系統(tǒng)中采用多級分離過濾裝置或?qū)嚎s空氣預處理成具有一定相對濕度的干燥氣體是很必要的；此外，如果壓縮空氣中含有油份將使其質(zhì)量大打折扣。高速、高溫運轉(zhuǎn)的空壓機采用潤滑油可起到潤滑、密封與冷卻作用，但污染了壓縮空氣。采用自潤滑材料發(fā)展的少油機、半無油機和全無油機雖然降低了壓縮空氣中的含油量，但也隨之產(chǎn)生了易損件壽命降低，機器部和管路系統(tǒng)銹蝕以與空壓機在磨合期、磨損期與減荷期含油量上升等副作用。這對于追求高可靠性的自動化生產(chǎn)線無疑是一種威脅。從空壓機帶到系統(tǒng)中的油在任何情況

44、下都沒有好處。因為經(jīng)過多次高溫氧化和冷凝乳化，油的性能已大幅度降低，且呈酸性，對后續(xù)設備不僅起不到潤滑作用，反而會破壞正常潤滑。寶潔是一家生產(chǎn)日化用品的企業(yè)，躋身全球500強，在中國日化行業(yè)占據(jù)了半壁江山，其多品種戰(zhàn)略從香皂、牙膏、漱口水、洗發(fā)精、護發(fā)素、柔軟劑、洗滌劑，到咖啡、橙汁、烘焙油、蛋糕粉、土豆片，到衛(wèi)生紙、化妝紙、衛(wèi)生棉、感冒藥、胃藥，橫跨了清潔用品、食品、紙制品、藥品等多種行業(yè)。憑借充足的運作資金，以日化聯(lián)合體的形式來統(tǒng)一策劃和統(tǒng)一運作。寶潔太倉廠主要生產(chǎn)香波產(chǎn)品，即平時我們使用的洗發(fā)水。而提供干燥、清潔且?guī)捉鼰o菌的壓縮空氣是生產(chǎn)香波的一個基礎條件。生產(chǎn)香波的用氣設備有的是終身免

45、潤滑維護，一旦壓縮氣含水把原來的潤滑粉末帶走，將導致設備無法潤滑而損壞。香波生產(chǎn)的微生物控制使得用于輸送的壓縮空氣必須是幾近無菌的。因此，單靠空氣壓縮機生產(chǎn)出壓縮空氣是不能滿足工藝生產(chǎn)需求的，與之相關的配套設施必不可少。5.2 空壓機配套系統(tǒng)空壓機配套系統(tǒng)主要包括熱回收裝置和冷凍式/再生式組合型干燥機。此外，管道上的過濾器與空壓機后冷卻器的作用也很重要。空壓機HSR儲氣罐干燥機HSR圖5-2 壓縮空氣系統(tǒng)簡圖如圖5-2，HRS，即熱回收裝置，主要用于對空壓機組的冷卻，降低壓縮空氣溫度，保護空壓機組轉(zhuǎn)子和電機，同時回收冷卻水的余熱，供后續(xù)生產(chǎn)工藝提高水溫；空壓機，主要利用螺桿轉(zhuǎn)子壓縮空氣，產(chǎn)生具

46、有一定壓力的壓縮空氣；干燥機，主要用于對空壓機產(chǎn)生的高溫高壓壓縮空氣的冷卻干燥，將壓縮空氣達到一定的露點溫度，滿足工業(yè)生產(chǎn)用氣需求；儲氣罐，主要用于儲存供應合格的壓縮空氣，以便下游客戶用氣端接收到穩(wěn)定的壓力，滿足氣動閥門、氣動泵等設備的用氣與工藝生產(chǎn)需求。5.2.1 熱回收裝置5.2.1.1 熱回收裝置工作原理熱回收裝置，主要是對空壓機部冷卻水的熱量回收，空壓機在壓縮空氣的過程中會產(chǎn)生大量的熱能，其溫度高達150-250，必須使用冷卻水冷卻，而冷卻水的溫度將被控制，加熱到80左右，其中的熱能回收還是比較可觀的。2號換熱器1號換熱器膨脹罐安全閥比例兩通閥1號比例三通閥2號比例三通閥。圖5-2-1

47、-1 熱回收裝置原理簡圖 如圖5-2-1-1，熱回收工作原理：（1）當熱回收進水溫度低于80時，比例兩通閥的開度逐漸減小，降低機組進水流量，使水溫上升，滿足熱回收需求；當熱回收進水溫度高于80時，比例兩通閥開度逐漸增大，增大進水流量，使水溫下降，滿足空壓機冷卻需求。另外，為保護電機，比例兩通閥設有開度保護，即最小開度為百分之五十。（2）當1號換熱器前的水溫低于20時，通過1號比例三通閥動作，增大一號旁通管的水流量，減少進入換熱器的水流量，此時的部冷卻水不需要或只需要部分冷卻；當1號換熱器前的水溫高于20時，再次通過1號比例三通閥動作，減小一號旁通管的水流量，增大進入換熱器的水流量，此時的部冷卻

48、水需要部分或全部冷卻。（3）當2號換熱器前的溫度低于35時，通過2號比例三通閥動作，增大2號旁通管的水流量，減少進入2號換熱器的水流量，此時的部冷卻水不需要或只需要2號換熱器部分冷卻；當2號換熱器前的水溫高于35時，再次通過2號比例三通閥動作，減小2號旁通管的水流量，增大進入2號換熱器的水流量，此時的部冷卻水需要部分或全部進入2號換熱器冷卻。5.2.1.2熱回收裝置主要部件（1）板式換熱器板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種新型高效換熱器。各種板片之間形成薄矩形通道，通過板片進行熱量交換。板式換熱器是液液、液汽進行熱交換的理想設備。它具有換熱效率高、熱損失小、結構緊湊輕巧

49、、占地面積小、安裝清洗方便、應用廣泛、使用壽命長等特點。在一樣壓力損失情況下，其傳熱系數(shù)比管式換熱器高35倍，占地面積為管式換熱器的三分之一，熱回收率高。（2）電控模塊電控系統(tǒng)采用西門子程序邏輯控制器，成熟、可靠、能根據(jù)需要實現(xiàn)多種功能。采用西門子專用配套的觸摸屏，友好的操作界面：觸摸屏加按鍵模式，適合中國客戶的使用習慣。西門子溫度控制器操作簡便對比例調(diào)節(jié)閥進行無間斷的無級調(diào)速實現(xiàn)水溫的持續(xù)穩(wěn)定。（3）水泵水泵是輸送液體或使液體增壓的機械。它將原動機的機械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加，主要用來輸送液體包括水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液態(tài)金屬等，也可輸送液體、氣體混合物以與含懸

50、浮固體物的液體。（4）比例調(diào)節(jié)閥采用西門子比例調(diào)節(jié)閥+電動執(zhí)行機構實現(xiàn)合流與分流功能替代機械式溫控閥，性能可靠，調(diào)試簡單，并可反饋閥門開度信號使操作與維護更加簡便。（5）安全閥安全閥是一種安全保護用閥，它的啟閉件受外力作用下處于常閉狀態(tài)，當設備或管道的介質(zhì)壓力升高，超過規(guī)定值時自動開啟，通過向系統(tǒng)外排放介質(zhì)來防止管道或設備介質(zhì)壓力超過規(guī)定數(shù)值。安全閥屬于自動閥類，主要用于鍋爐、壓力容器和管道上，控制壓力不超過規(guī)定值，對人身安全和設備運行起重要保護作用。（6）壓力膨脹罐壓力膨脹罐是一個由氣囊將氣體，通常為氮氣，與系統(tǒng)水分成兩部分的密閉式容器，它運用于水密閉系統(tǒng)中吸收受熱時膨脹的水量，平衡系統(tǒng)水量

51、與壓力；系統(tǒng)冷卻時，預充氮氣的壓力將氣囊推到底部，將罐的水擠出補充到系統(tǒng)，當系統(tǒng)水溫升高時，壓力增大，水壓高于預充氮氣壓力，膨脹的水量進入膨脹罐，避免安全閥頻繁開啟和自動補水閥頻繁補水，實現(xiàn)部冷卻水的壓力穩(wěn)定，從而保證水流量滿足空壓機冷卻需求。5.2.2 冷凍式/再生式組合型干燥機5.2.2.1 組合型干燥機工作原理冷凍式/再生式組合型干燥機主要用來去除壓縮空氣中含有的大量水分，降低露點，保持壓縮空氣的干燥。組合式干燥機由冷凍式干燥機和再生式干燥機通過適當?shù)墓苈愤B接而成。其中，冷凍式干燥機可以除去壓縮空氣中約87%的水分，而再生式干燥機的出口壓縮空氣壓力露點可達-40。與無熱再生式與有熱再生式

52、干燥機想比較，組合式干燥系統(tǒng)的運行更為可靠、高效。因為制冷壓縮機的排氣熱量被利用來加熱再生氣流，再生式干燥機的再生耗氣量可由原來的15%降為僅3%，從而極節(jié)約了運行費用。組合式干燥機的所有操作開關與顯示儀表都集中在冷凍式干燥機的面板上，非常簡單明了，兩種干燥機可以分別獨立操作。圖5-2-2-1 冷凍式/再生式組合型干燥機原理圖如圖5-2-2-1，組合型干燥機工作原理：出空壓機的高溫壓縮空氣經(jīng)過預冷器與經(jīng)過冷干機冷卻后的低溫壓縮空氣進行熱交換，隨后進入蒸發(fā)器，被冷干機壓縮出來的低溫冷媒冷卻，析出的冷凝水通過自動排水閥排出。冷卻后的壓縮空氣進入到干燥塔中進行干燥處理，降低露點。最后，進入到儲氣罐的

53、是低溫干燥的壓縮空氣。標準的無熱再生式干燥機按美國全國電器制造商協(xié)會規(guī)定的10分鐘循環(huán)設計：干燥5分鐘，再生4分鐘20秒，升壓30秒，降壓10秒。當干燥塔與管道同壓的5分鐘期間，另一塔的干燥劑在進行再生過程，再生塔的壓力應該為0MPa。通過再生流量調(diào)節(jié)閥和再生壓力表的調(diào)節(jié)，大約3%的出口干燥空氣被用來再生干燥劑。干燥空氣進入再生塔后膨脹，突然壓力降至大氣壓力，使含水干燥劑得以再生，干燥空氣流經(jīng)再生塔，帶走干燥劑顆粒上的水份。5.2.2.2 組合型干燥機主要部件（1）預冷器：預冷器是一種空氣與空氣進行熱交換的換熱器，一般為列管式換熱器。預冷器在冷干機里的主要作用是回收被蒸發(fā)器冷卻后壓縮空氣所攜帶

54、的冷量，并用這部分冷量來冷卻攜帶大量水蒸氣的較高溫度的壓縮空氣，即從空壓機排出，經(jīng)過空壓機自帶的后置冷卻器冷卻，再經(jīng)過氣水分離，溫度一般在40以上的飽和壓縮空氣，從而減輕了冷干機制冷系統(tǒng)的熱負荷，達到節(jié)約能源的目的。另一方面，低溫壓縮空氣在預冷器里溫度得到回升，使輸送壓縮空氣的管道外壁不致因溫度低于環(huán)境溫度而出現(xiàn)的結露現(xiàn)象。此外，壓縮空氣溫度升高后，降低了干燥后壓縮空氣的相對濕度，對防止金屬的銹蝕有利。有些用戶需要含水量低而且溫度也低的壓縮空氣，這時冷干機就不再設置預冷器了，由于不設置預冷器，冷空氣的冷量得不到回收利用，蒸發(fā)器熱負荷會增加很多。在這種情況下，不僅需要加大制冷壓縮機的功率來進行能

55、量補償，而且整個制冷系統(tǒng)的其它部件都需要相應增大。從能量回收角度講，我們總希望冷干機排氣溫度越高越好，排氣溫度高，說明能量回收多，最好進出口沒有溫差。但實際上是達不到這一點的，在空氣進口溫度為45以下時，冷干機進，出氣溫相差15以上的情況并不鮮見。（2）蒸發(fā)器：蒸發(fā)器是冷干機主要的換熱部件。結構與預冷器不同，一般冷干機的蒸發(fā)器是由殼體和膽組成，膽由一簇紫銅管組成。在蒸發(fā)器中，從預冷器流出的經(jīng)過預冷卻的壓縮空氣在殼層沿折流板上下流動，制冷劑在管流動，壓縮空氣被強制冷卻，其部分水蒸氣凝結成液態(tài)水排出機外，從而使壓縮空氣得到干燥。蒸發(fā)器膽管液體制冷劑吸取壓縮空氣的熱量后蒸發(fā)成蒸汽，這一過程是相變過程

56、，在制冷劑液體相變成氣體時，蒸發(fā)壓力保持不變，蒸發(fā)溫度在大部分時間里也保持不變，在制冷劑完全蒸發(fā)成氣體后，在蒸發(fā)器末端會過熱，膨脹閥就是根據(jù)過熱度調(diào)節(jié)供液量的，壓縮空氣在熱交換過程中溫度會越來越接近制冷劑的蒸發(fā)溫度。但由于受到冷干機結構和成本的限制，蒸發(fā)器換熱面積不可能無限增大，壓縮空氣與制冷劑之間的傳熱溫差總是存在的。因此壓縮空氣所能達到的溫度，在任何時候也不可能等于或低于蒸發(fā)溫度，壓縮空氣最終被冷卻到的溫度值取決于多種因素，例如：制冷量，制冷劑的蒸發(fā)溫度，蒸發(fā)壓力，蒸發(fā)器的換熱面積，壓縮空氣的流速，熱負荷等。在冷干機實際運行中壓縮空氣的最終冷卻溫度值比蒸發(fā)溫度高35是正常的。由于蒸發(fā)器的換

57、熱介質(zhì)是熱力學性質(zhì)截然不同的壓縮空氣與制冷劑，制冷劑的導熱系數(shù)比空氣的導熱系數(shù)高得多，因此，蒸發(fā)器換熱效率的高低決定在壓縮空氣側(cè)。為了盡可能獲得較高的傳熱效率，應加大壓縮空氣側(cè)的換熱面積以抵消其熱阻。制冷系統(tǒng)的臥式蒸發(fā)器可分干式蒸發(fā)器和滿液式蒸發(fā)器兩種。前者制冷劑在管蒸發(fā)，空氣在管外流動。滿液式蒸發(fā)器中，液體制冷劑在管外蒸發(fā)，被冷卻的壓縮空氣在管流動，制冷劑將換熱銅管全部浸沒。滿液式蒸發(fā)器在冷干機中用得較少，原因是在水蒸氣冷凝成水滴的過程中，首先會在蒸發(fā)器膽鋁翅片表面形成一層水膜，臥式安裝蒸發(fā)器可使水膜成珠狀下滴迅速更新?lián)Q熱表面。如果立式安裝水滴就會沿換熱管表面成簾狀流動，簾狀流動使水膜變厚影

58、響傳熱；冷凍機油易溶于制冷劑，且不易排除，在滿液式蒸發(fā)器中既影響傳熱效果又影響回油，嚴重時導致壓縮機缺油運行；滿液式蒸發(fā)器中制冷劑充注量大，提高了成本。（4）冷凝器：在冷干機中冷凝器的作用是將制冷壓縮機排出的高壓，過熱制冷劑蒸汽冷卻成為液態(tài)制冷劑。通常冷凝器分為風冷式和水冷式兩種。因此冷干機也分為風冷式冷干機和水冷式冷干機兩種。風冷凝器為翅片式結構，與家用空調(diào)的室外機類似；水冷凝器為列管式結構。風冷凝器不需要冷卻水，適合于供水困難地區(qū)或移動性場合應用。但風冷卻效果比水冷差得多，其體積比同規(guī)格的水冷凝器大，所以一般只適用于中小型冷干機。風冷凝器不適于在氣溫高或通風不良，多粉塵的環(huán)境下使用。在冷凝

59、器中，高溫，高壓的制冷劑蒸汽從冷凝器上部進入冷凝器，風冷凝器走管，水冷凝器走殼體，與冷卻介質(zhì)進行對流熱交換，冷煤氣體放出熱量后凝結成液體從冷凝器下部流出。（5）制冷壓縮機：在壓縮式制冷系統(tǒng)中，壓縮機有活塞式，螺桿式，旋轉(zhuǎn)式和渦旋式等四種，其中活塞式又分為開啟式，半封閉式和全封閉式三種。目前，冷干機采用最多的是全封閉壓縮機和半封閉活塞式壓縮機。制冷壓縮機的運行特點是壓縮機的制冷量與其蒸發(fā)溫度、冷凝溫度密切相關。蒸發(fā)溫度低，壓縮機單位制冷量就少；冷凝溫度高，壓縮機單位制冷量就少。所以試圖通過降低冷干機的蒸發(fā)溫度來降低壓縮空氣的壓力露點并不經(jīng)濟。我們知道氣體可以被壓縮而液體很難被一般的設備壓縮壓縮，

60、反而會損壞氣體壓縮設備，在制冷設備中就有稱為液擊的故障。在冷干機運行時，如果機組負荷較低或制冷量過大，制冷劑無法完全被壓縮空氣蒸發(fā)，那么未蒸發(fā)的制冷劑液體會被吸入壓縮機部。由于制冷劑液體是不可壓縮的，在壓縮機運轉(zhuǎn)中極易造成閥片被擊碎的現(xiàn)象，這就是液擊現(xiàn)象。為了防止壓縮機產(chǎn)生液擊，在冷干機中一般選用防液擊的制冷壓縮機，設置低壓儲液器，保證只允許氣態(tài)制冷劑進入壓縮機，設置熱氣旁路閥，因為制冷壓縮機的吸氣溫度常低于環(huán)境溫度，所以制冷壓縮機上部表面有時會結露，這是正?，F(xiàn)象，但是如果吸氣溫度低于0時，就會結霜，這說明制冷量可能過大，需要對冷干機進行工作點調(diào)整。6 螺桿式空壓機的日常維護6.1 螺桿式空壓