螺桿空氣壓縮機(jī)的節(jié)能改造

摘要螺桿空氣壓縮機(jī)是一種比較新穎的壓縮機(jī)因其可靠性高、操作維修方便、動力平衡性好、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而廣泛地應(yīng)用于礦山、化工、動力、冶金、建筑、機(jī)械、制冷等工業(yè)部門。工廠實(shí)際需求存在季節(jié)性及時(shí)間性波動，也導(dǎo)致用氣量波動較大，所以空壓機(jī)多數(shù)時(shí)間并非滿載運(yùn)行，節(jié)能空間很大?？諌簷C(jī)的用電量約占全部工業(yè)用電設(shè)備的9%，節(jié)能降耗利國利民。國家提供專項(xiàng)資金大力扶持節(jié)能降耗，這也進(jìn)一步推動了空壓機(jī)等產(chǎn)業(yè)的升級。本課題主要是對通用的螺桿空氣壓縮機(jī)的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化來節(jié)約能耗，通過加載變頻器來優(yōu)化性能，變頻器控制電機(jī)的電流頻率來降低電耗，來實(shí)現(xiàn)更大的利益。關(guān)鍵詞螺桿空氣壓縮機(jī)；節(jié)能；變頻TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"摘要 I\o"CurrentDocument"第1章緒論 3\o"CurrentDocument"1.1螺桿空氣壓縮機(jī)概述 3\o"CurrentDocument"1.1.1螺桿空氣壓縮機(jī)概念 3\o"CurrentDocument"1.1.2螺桿空氣壓縮機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀 3\o"CurrentDocument"1.1.3螺桿空氣壓縮機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用前景 3\o"CurrentDocument"1.1.4研究螺桿空氣壓縮機(jī)目的和意義 .4\o"CurrentDocument"1.2螺桿空氣壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 5\o"CurrentDocument"1.2.1空氣系統(tǒng) 5\o"CurrentDocument"1.2.2潤滑油系統(tǒng) 7\o"CurrentDocument"1.2.3冷卻系統(tǒng) 8\o"CurrentDocument"1.2.4控制系統(tǒng) 9\o"CurrentDocument"1.2.5電氣系統(tǒng) 11\o"CurrentDocument"1.2.6傳動系統(tǒng) 12\o"CurrentDocument"第2章螺桿空氣壓縮機(jī)工作原理 13\o"CurrentDocument"2.1工作原理 13\o"CurrentDocument"2.1.1工作原理圖 132.1.2工作原理解析 132.2工作過程 13\o"CurrentDocument"第3章螺桿空氣壓縮機(jī)的節(jié)能設(shè)計(jì) 15\o"CurrentDocument"3.1節(jié)能設(shè)計(jì)概述 15\o"CurrentDocument"3.2空壓機(jī)變頻改造的系統(tǒng)分析 15\o"CurrentDocument"3.3節(jié)能改造的設(shè)計(jì) 15\o"CurrentDocument"3.3.1節(jié)能改造的設(shè)計(jì)要求 15\o"CurrentDocument"3.2.1空壓機(jī)變頻節(jié)能原理 16\o"CurrentDocument"3.2.2變頻改造方案設(shè)計(jì) 16\o"CurrentDocument"3.2.3工頻電費(fèi)計(jì)算 19\o"CurrentDocument"3.2.4創(chuàng)新方案 203.2.5工作原理 22\o"CurrentDocument"3.2.6變頻空壓機(jī)的計(jì)算 22\o"CurrentDocument"第4章空壓機(jī)變頻改造后的效益 24\o"CurrentDocument"結(jié)論 25\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 26\o"CurrentDocument"致謝 27第1章緒論1.1螺桿空氣壓縮機(jī)概述1.1.1螺桿空氣壓縮機(jī)概念空壓機(jī)，全名為空氣壓縮機(jī)，是一種工礦企業(yè)中最常用的空氣動力提供設(shè)備。通常，空壓機(jī)分為螺桿式空壓機(jī)、活塞式空壓機(jī)等。螺桿式空壓機(jī)是由一對相互平行嚙合的陰陽轉(zhuǎn)子（或稱螺桿）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(shí)現(xiàn)螺桿式空壓機(jī)的吸氣、壓縮和排氣的全過程?？諌簷C(jī)的進(jìn)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(jī)驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)。1.1.2螺桿空氣壓縮機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀螺桿空氣壓縮機(jī)應(yīng)用極其廣泛，其主要用途有：壓縮氣體用于作為動力，如氣動扳手、風(fēng)動機(jī)械；用于自動控制，如車輛制動、釀造業(yè)的攪拌；用于制冷和氣體分離，如冷凍行業(yè)與要用到純氧純氮的行業(yè)等。在工業(yè)生產(chǎn)的許多領(lǐng)域，如采礦、石油、化工、制冷、動力和冶金等部門中廣泛地使用壓縮機(jī)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在一個(gè)大型冶煉廠中，全年為壓縮機(jī)配套的電動機(jī)功率常達(dá)上萬千瓦；在冶金工業(yè)和機(jī)械制造行業(yè)中，冶煉用的氧氣壓縮機(jī)和空氣壓縮機(jī)動力站所消耗的電能，幾乎占全廠電能消耗的30%以上。如何降低空壓機(jī)運(yùn)行所消耗的能源，對于響應(yīng)國家節(jié)能降耗的政策以及提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益都具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.1.3螺桿空氣壓縮機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用前景螺桿壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：可靠性高：螺桿壓縮機(jī)零部件少，沒有易損件，因而它轉(zhuǎn)可靠，壽命長，大修間隔期可達(dá)4-8萬小時(shí)。操作維護(hù)方便：操作人員不必經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，可實(shí)現(xiàn)無人值守運(yùn)轉(zhuǎn)。動力平衡性好：螺桿壓縮機(jī)沒有不平衡慣性力，機(jī)器可平穩(wěn)地高速工作，可實(shí)現(xiàn)無基礎(chǔ)運(yùn)轉(zhuǎn)。適應(yīng)性強(qiáng)：螺桿壓縮機(jī)具有強(qiáng)制輸氣的特點(diǎn)，排氣量幾乎不受排氣壓力的影響，在寬廣范圍內(nèi)能保證較高的效率。多相混輸：螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子齒面實(shí)際上留有間隙，因而能耐液體沖擊，可壓送含液氣體，含粉塵氣體，易聚合氣體等。螺桿壓縮機(jī)的缺點(diǎn)：造價(jià)高：螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子齒面是一空間曲面，需利用特制的刀具，在價(jià)格昂貴的專用設(shè)備上進(jìn)行加工。另外，對螺桿壓縮機(jī)氣缸的加工精度也有較高的要求。不適合高壓場合：由于受到轉(zhuǎn)子剛度和軸承壽命等方面的限制，螺桿壓縮機(jī)只能適用于中，低壓范圍，排氣壓力一般不能超過3.0Mpa。耗電高：在正常工作狀態(tài)下，散出大量熱量，耗電量很大。國家以節(jié)能法為指導(dǎo)，采用三晶無感矢量變頻器，對空壓機(jī)的用電系統(tǒng)進(jìn)行綜合治理，力求獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益和加強(qiáng)企業(yè)的用電安全。充分考慮業(yè)主單位的實(shí)際情況與客觀條件，全面規(guī)劃、合理布局、整體協(xié)調(diào)，使工程的設(shè)計(jì)、運(yùn)行管理都能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。節(jié)電系統(tǒng)工程流程簡單、可靠、先進(jìn)、投資少、回本周期短、直接和間接效益顯著。工藝設(shè)備技術(shù)可靠，壽命長、維護(hù)少，操作簡單，噪音低等特點(diǎn)。隨著社會的高速發(fā)展。各公司對螺桿空氣壓縮機(jī)的要求越來越高。節(jié)能成為了一個(gè)衡量設(shè)備技術(shù)含量的重要部分?，F(xiàn)在國內(nèi)各大企業(yè)也在爭先改良引進(jìn)新技術(shù)去改良設(shè)備，增強(qiáng)競爭力。但在國內(nèi)的大形勢下我國的空壓機(jī)銷量還會與日俱增。動力供應(yīng)不僅僅是要滿足生產(chǎn)的需要，而且要盡可能的利用節(jié)能技術(shù)為動力的供應(yīng)降低成本。1.1.4研究螺桿空氣壓縮機(jī)目的和意義空氣壓縮機(jī)在很多行業(yè)都得到了廣泛應(yīng)用。其廣泛應(yīng)用在礦山、工業(yè)生產(chǎn)、能源、建筑等行業(yè)，空壓機(jī)的系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)一般會較實(shí)際需要大的多，空氣壓縮機(jī)在工頻供電時(shí)通過自身的卸載適應(yīng)管道壓力，這樣造成卸載時(shí)電機(jī)基本空轉(zhuǎn)，壓力管道內(nèi)的壓力高時(shí)電機(jī)的出力也增大很多，造成不必要的浪費(fèi)，同時(shí)對設(shè)備的使用壽命也會造成不利影響。經(jīng)變頻改造后可以節(jié)省卸載時(shí)的部分電能，同時(shí)在加載時(shí)空壓機(jī)的供氣壓力可以根據(jù)壓力設(shè)定進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)基本穩(wěn)壓。為了響應(yīng)國家節(jié)能降耗、污染，節(jié)能改造項(xiàng)目，并在實(shí)踐中獲得跟高的利益。在工業(yè)領(lǐng)域中已成為必不可少的關(guān)鍵設(shè)備，是許多工業(yè)部門工藝流程中的核心設(shè)備。作為動力設(shè)備的主設(shè)備之一，能耗已成為各企業(yè)的頭等問題，節(jié)能改造已被越來越多的企業(yè)所關(guān)注。1.2螺桿空氣壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)螺桿空氣壓縮機(jī)可分為單螺桿式空氣壓縮機(jī)和雙螺桿式空氣壓縮機(jī)。雙螺桿空氣壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)包括空氣系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)。1.2.1空氣系統(tǒng)空氣由空氣濾清器濾去塵埃之后，經(jīng)由進(jìn)氣閥進(jìn)入壓縮機(jī)機(jī)體內(nèi)進(jìn)行壓縮，并與潤滑油混合。與油混合的壓縮空氣排入油氣桶，經(jīng)油氣桶和油細(xì)分離器去除油分后，純凈的空氣經(jīng)壓力維持閥、后部冷卻器，送入使用系統(tǒng)。氣路中各組件功能說明：空氣濾清器空氣濾清器濾芯為一干式紙質(zhì)過濾濾芯，其主要功能是過濾空氣中的塵埃。當(dāng)控制面板上空氣濾清器阻塞指示燈亮?xí)r，表示空氣濾清器濾芯必須清潔或更換，但壓縮機(jī)仍繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)?？諝鉃V清器外殼為鐵質(zhì)或塑料，內(nèi)裝旋風(fēng)除塵裝置，可去除絕大部分灰塵，大大延長空濾芯的壽命。進(jìn)氣閥進(jìn)氣閥是整個(gè)空壓機(jī)空氣流程及控制系統(tǒng)中核心元件之一。進(jìn)氣閥的打開或關(guān)閉的動作對應(yīng)著空壓機(jī)的兩種運(yùn)行狀態(tài)：（進(jìn)氣閥的打開或關(guān)閉是針對閥內(nèi)的進(jìn)氣口而言，進(jìn)氣閥打開即進(jìn)氣口打開）重車：進(jìn)氣閥全開，空壓機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)全氣量輸出?？哲嚕哼M(jìn)氣閥全關(guān)，空壓機(jī)無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，無壓縮空氣輸出。容調(diào)：進(jìn)氣閥部分打開，空壓機(jī)部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，壓縮空氣輸出量在0?100%之間?；钊竭M(jìn)氣閥，結(jié)構(gòu)如圖1-1所示，主要由上蓋、底座、活塞等部分組成。當(dāng)空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，只要管路1無壓力輸入，微孔2就會泄放掉活塞底部的氣壓，活塞就會在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的真空吸力下往下運(yùn)動，進(jìn)氣口打開，空氣被吸入，空壓機(jī)重載運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)管口1有壓力輸入時(shí)，且此壓力足以克服真空吸力，則活塞受氣壓推動向上運(yùn)動直至與上蓋接觸關(guān)閉進(jìn)氣口。空壓機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)。管口1的壓力供給與否由泄放電磁閥控制。圖1—1活塞式進(jìn)氣閥油氣桶油氣桶的作用有兩個(gè)：儲存潤滑油及油氣第一次分離。壓縮機(jī)體排出的油氣混合氣首先排至油氣桶，經(jīng)油氣桶第一次分離，絕大部分油被分離出來，沉降于油氣桶底部，參與下次循環(huán)，仍含有少量油份的壓縮空氣將送至油細(xì)分離器。油氣桶側(cè)裝有觀油鏡用于觀察油位，正常的油位是：機(jī)器重車運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，油位位于油鏡兩條紅線之間。如重車運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)油位高于上紅線則油位過高，如重車運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)油位低于下紅線則油位過低。建議此時(shí)應(yīng)立即停機(jī)加油。由于停機(jī)后系統(tǒng)內(nèi)的油回流到油氣桶中，使停機(jī)時(shí)的油位可能位于上紅線上方。油氣桶備有加油口，用于添加潤滑油。底部有泄油口，用于排放冷凝水及換油時(shí)排放潤滑油。安全閥若系統(tǒng)發(fā)生故障使油氣桶內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定排氣壓力1.1倍以上時(shí)，安全閥即會打開，使壓力降至設(shè)定排氣壓力以下。安全閥在出廠前已調(diào)整好，請勿隨便調(diào)整。安全閥每半年至少測試一次動作是否正常。壓力維持閥壓力維持閥位于油細(xì)分離器出口處，其開啟壓力一般設(shè)定在0.4?0.5MPa。壓力維持閥之所以這樣設(shè)定是由于：壓縮機(jī)剛啟動時(shí)優(yōu)先建立起系統(tǒng)內(nèi)潤滑油循環(huán)所需的最低壓力，確保機(jī)體良好潤滑。當(dāng)油氣桶內(nèi)壓力超過壓力維持閥的設(shè)定開啟壓力時(shí)，壓力維持閥方開啟，允許壓縮空氣排出，這樣就可避免因流過油細(xì)分離器的空氣流速過快而降低其油氣分離效果，也可保護(hù)油細(xì)分離器避免因內(nèi)外壁壓差過大而受損。另外，壓力維持閥還有止回功能。當(dāng)空壓機(jī)空車時(shí)，空壓機(jī)系統(tǒng)內(nèi)壓力較低，用戶系統(tǒng)較高的壓力因壓力維持閥的存在而不會倒流回來。壓力維持閥出廠時(shí)已設(shè)置好，使用中無需調(diào)整。后部冷卻器將工作中產(chǎn)生中空氣類卻排出。1.2.2潤滑油系統(tǒng)螺桿式壓縮機(jī)的潤滑油循環(huán)是靠油氣桶內(nèi)的壓力與壓縮機(jī)體內(nèi)噴油口處的壓力差來自動實(shí)現(xiàn)的，無需配備專門的油泵。具體流程如下：高溫的潤滑油從油氣桶出來后，經(jīng)過熱控閥，進(jìn)入油冷卻器冷卻，再經(jīng)過油過濾器去除雜質(zhì)顆粒。然后分為兩路：絕大部分油由機(jī)體下端噴入壓縮室，參與壓縮過程。小部分油則通往機(jī)體前后端，用以潤滑機(jī)體軸承組。潤滑軸承油最后回到吸氣口同空氣一起進(jìn)入壓縮室，參與壓縮過程。與油混合的壓縮空氣進(jìn)入油氣桶，油氣桶分離出絕大部分的油直接沉降于油氣桶底部，以備下次循環(huán)?？諝庵惺Ｓ嗟臉O少量油分經(jīng)過油細(xì)分離器分離出來經(jīng)回油管、止回閥流回機(jī)體吸氣端。油路中各組件說明：熱控閥水分的產(chǎn)生及其對壓縮機(jī)的危害之前已有敘述。油路中熱控閥能有效地防止冷凝水的大量析出。其功能如下：熱控閥總共有三個(gè)接口：入油口、出油口和旁通口。旁通口接油冷卻器入口，常態(tài)時(shí)關(guān)閉。當(dāng)入油口的油溫較低時(shí)（如冷態(tài)機(jī)組剛起動時(shí)），熱控閥不動作，油不經(jīng)過冷卻器直接流入油過濾器。當(dāng)油溫漸漸上升到67°C以上時(shí)，熱控閥開始動作，旁通口漸漸打開，出油口漸漸關(guān)閉，一部分油開始進(jìn)入油冷卻器冷卻。當(dāng)油溫繼續(xù)上升至72C以上時(shí)，旁通口全部打開，出油口全部關(guān)閉，潤滑油全部流經(jīng)油冷卻器進(jìn)行冷卻。這樣可以保證排氣溫度高于70C，從而避免壓縮空氣中的冷凝水在機(jī)組中大量析出。油冷卻器油液的冷卻位置。油過濾器油過濾器是一種紙質(zhì)的過濾器，其功能是除去油中顆粒雜質(zhì)。當(dāng)控制面板上油過濾器壓差指示燈亮?xí)r，表示油過濾器阻塞，必須更換，但壓縮機(jī)仍然繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。新機(jī)第一次運(yùn)轉(zhuǎn)1000小時(shí)左右的磨合期后即需要更換油過濾器，如更換不及時(shí)，將可能導(dǎo)致進(jìn)油量不足，排氣溫度過高，同時(shí)因油量不足會影響軸承壽命。油細(xì)分離器油細(xì)分離器是噴油式螺桿壓縮機(jī)的關(guān)鍵元件之一，其芯部是由多層細(xì)密的玻璃纖維制成。外邊有固定用的鐵網(wǎng)保持架以及法蘭、外殼等。經(jīng)油細(xì)分離器分離后壓縮空氣中的含油量可控制在3ppm以下（油細(xì)分離器對蒸氣狀態(tài)存在于空氣中的油則無能為力，故這部分油會被空氣帶走）。油細(xì)分離器是一次性使用的部件。正常情況下，油細(xì)分離器芯的壽命可達(dá)4000小時(shí)。但某些因素對其使用壽命影響很大。如：潤滑油的潔凈程度。如潤滑油中灰塵等雜質(zhì)很多，油細(xì)分離器芯很快會被堵塞。故請?zhí)貏e注意環(huán)境的清潔及空氣濾清器的保養(yǎng)。潤滑油品質(zhì)。如潤滑油品質(zhì)不佳或已變質(zhì)，會嚴(yán)重影響其壽命。一般而言，油細(xì)分離器是否損壞可由以下方法判斷：空氣管路中所含的油份增加。在油氣桶與油細(xì)分離器間裝有一油細(xì)分離器壓差開關(guān)，當(dāng)油細(xì)分離器前后壓差超過設(shè)定值0.1MPa時(shí)，則壓差指示燈亮，表示油細(xì)分離器已阻塞，應(yīng)立即加以更換了。油壓是否偏高。電流檢視是否增加。1.2.3冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)是空氣壓縮機(jī)中非常重要的部分之一，因?yàn)榭諝獗粔嚎s后釋放出大量的熱，這些熱量都要靠冷卻系統(tǒng)作熱交換后帶走。傳統(tǒng)冷卻方式為風(fēng)冷式。風(fēng)冷式冷卻系統(tǒng)風(fēng)冷式冷卻系統(tǒng)包含風(fēng)扇和冷卻器兩大部件，冷卻器采用鋁制板翅式換熱器，風(fēng)扇將冷空氣強(qiáng)制吹向冷卻器，空氣在流過冷卻器散熱翅片時(shí)，與壓縮空氣或潤滑油做熱交換，將熱量帶走，達(dá)到冷卻壓縮空氣和冷卻潤滑油的效果。使用風(fēng)冷型機(jī)組需注意：冷空氣的溫度（基本等同于環(huán)境溫度）很重要，不能過高，建議不超過40°C。冷卻器暴露于空氣中，翅片上會沾上灰塵，如聚集灰塵太多，會嚴(yán)重影響冷卻器換熱效果。故應(yīng)經(jīng)常用壓縮空氣將翅片表面的灰塵吹干凈。如情況嚴(yán)重?zé)o法吹干凈時(shí)，必須用清潔劑清洗，清洗機(jī)組零部件時(shí)，嚴(yán)禁使用易燃易爆、易揮發(fā)的清洗劑。清潔時(shí)，可拆開冷卻器支架側(cè)面的蓋板，使用手持風(fēng)槍向上吹掃。1.2.4控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)包括偵測元件（偵測機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)）和執(zhí)行元件（執(zhí)行控制動作），可實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)全自動運(yùn)轉(zhuǎn)，無需專人值守。進(jìn)氣閥泄放電磁閥泄放電磁閥是一個(gè)兩位兩通常開電磁閥，常態(tài)下是導(dǎo)通的，當(dāng)?shù)秒姇r(shí)關(guān)閉，得電與否信號由CPU給出。其作用是啟動、停機(jī)以及空車時(shí)泄放系統(tǒng)內(nèi)的壓力。當(dāng)機(jī)組在這些狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，此閥斷電導(dǎo)通，將系統(tǒng)內(nèi)壓力泄放掉。當(dāng)空壓機(jī)重車時(shí)，此閥得電關(guān)閉，系統(tǒng)停止泄放。壓力控制元件壓力控制元件有兩種：壓力開關(guān)、壓力傳感器。如不特別要求，11KW?22KW機(jī)型使用壓力開關(guān)控制排氣壓力。壓力開關(guān)感應(yīng)到氣體壓力達(dá)到自身設(shè)定壓力上限時(shí)，開關(guān)閉合，信號送至CPU，CPU發(fā)出信號控制泄放電磁閥斷電，機(jī)組得以空車。當(dāng)用戶系統(tǒng)壓力下降至設(shè)定下限時(shí)，壓力開關(guān)斷開，CPU發(fā)出信號控制泄放電磁閥得電，機(jī)組得以重車。機(jī)組出廠時(shí)會根據(jù)用戶訂貨時(shí)所要求的機(jī)組工作壓力設(shè)定好壓力開關(guān)上下限。設(shè)定上限即客戶要求的最高工作壓力，設(shè)定下限一般為最高工作壓力一0.2MPa。用戶切莫自行調(diào)整。使用壓力開關(guān)的機(jī)型，控制面板上有壓力表用于顯示機(jī)組系統(tǒng)壓力。重車時(shí)，此壓力等于排氣壓力?？哲嚂r(shí)，此壓力為機(jī)組內(nèi)部空車循環(huán)壓力。壓力傳感器用于37KW及以上機(jī)型。壓力傳感器感應(yīng)到氣體壓力并轉(zhuǎn)換為電流信號送至CPU，CPU再轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送至液晶屏顯示適時(shí)壓力值，并根據(jù)壓力值作出判斷送出控制信號。壓力傳感器感應(yīng)的是壓力維持閥之后的壓力，即用戶系統(tǒng)壓力。當(dāng)用戶系統(tǒng)壓力上升至設(shè)定上限時(shí)，CPU發(fā)出信號控制電磁閥斷電，機(jī)組得以空車。當(dāng)用戶系統(tǒng)壓力下降至設(shè)定下限時(shí)，CPU發(fā)出信號控制電磁閥得電，機(jī)組得以重車。機(jī)組出廠時(shí)會根據(jù)用戶訂貨時(shí)所要求的機(jī)組工作壓力設(shè)定好上下限。設(shè)定上限即客戶要求的最高工作壓力，設(shè)定下限一般為最高工作壓力一0.15MPa。溫度控制元件溫度控制元件也分為兩種，一種是感溫棒與溫度開關(guān)配合使用，用于11KW?15KW機(jī)型；一種是溫度傳感器，用于30KW及以上機(jī)型。感溫棒是一種熱電偶，它感應(yīng)到壓縮機(jī)體排氣溫度并轉(zhuǎn)換為電信號送至溫度開關(guān)。溫度開關(guān)的作用是：將感溫棒送來的電信號轉(zhuǎn)換后顯示出來。溫度保護(hù)功能。在溫度開關(guān)上可以設(shè)定溫度保護(hù)值，當(dāng)排氣溫度達(dá)到溫度開關(guān)保護(hù)設(shè)定值（100°C）時(shí)，則溫度開關(guān)動作，發(fā)出信號給CPU，CPU再送出信號使機(jī)組停機(jī)。在失油、風(fēng)扇故障、環(huán)境溫度過高等情況下，均有可能會導(dǎo)致排氣溫度過高。排氣溫度保護(hù)動作以后，系統(tǒng)啟動回路即被切斷，此時(shí)無法再次啟動系統(tǒng)，必須按下緊急停止按鈕并復(fù)位，使排氣溫度保護(hù)解除后，方可重新起動。溫度傳感器感應(yīng)到系統(tǒng)溫度并轉(zhuǎn)換為電流信號送至CPU，CPU再轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送至液晶屏顯示適時(shí)排氣溫度值，并根據(jù)溫度值作出判斷送出控制信號。系統(tǒng)可根據(jù)機(jī)組排氣溫度控制風(fēng)扇的起停，詳見P42說明。在失油、風(fēng)扇故障、環(huán)境溫度過高等情況下，均有可能會導(dǎo)致排氣溫度過高，當(dāng)排氣溫度達(dá)到保護(hù)設(shè)定值（100C）時(shí)，則CPU送出信號使機(jī)組停機(jī)。排氣溫度保護(hù)動作以后，系統(tǒng)啟動回路即被切斷，此時(shí)無法再次啟動系統(tǒng)，必須按下緊急停止按鈕并復(fù)位，使排氣溫度保護(hù)解除后，方可重新起動。止回閥止回閥位于回油管與機(jī)體之間。他允許油細(xì)分離器濾出的油單向流入機(jī)體，而防止停機(jī)后系統(tǒng)壓力降為零以前機(jī)體內(nèi)的油倒流回油細(xì)分離器（這些倒流回油細(xì)分離器的油將使機(jī)組耗油量大大增加）。在使用活塞式進(jìn)氣閥的機(jī)型當(dāng)中（11KW?45KW），有兩個(gè)止回閥用于防真空管路，防止油倒流。壓差開關(guān)：機(jī)組中總共有三種過濾元件，分別是空氣濾清器、油過濾器、油細(xì)分離器，這些過濾元件一旦阻塞將對機(jī)組運(yùn)行造成不良影響，-10-故機(jī)組為這三種元件分別配置了壓差開關(guān)。當(dāng)這些元件阻塞后使前后壓差達(dá)到壓差開關(guān)設(shè)定壓差值時(shí)，壓差開關(guān)動作，信號輸入CPU，則控制面板上相應(yīng)指示燈亮，表明該元件阻塞，應(yīng)在最短的時(shí)間更換。千萬不要有僥幸心理繼續(xù)使用，這樣極易造成機(jī)組其他故障或損壞，得不償失。壓差開關(guān)動作發(fā)訊時(shí)的壓差值： 空氣濾清器 -0.06Mp油過濾器0.18MP油細(xì)分離器 0.1Mp1.2.5電氣系統(tǒng)啟動盤集中了各種電器元件，具體如下所述接觸器：11KW?15KW機(jī)型為直接啟動，啟動盤上接觸器共2只，M、F，其中F控制風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)，M控制主電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。主電機(jī)啟動時(shí)，M吸合，主電機(jī)為△接法，直接啟動。22KW及以上機(jī)型為Y-△啟動，則啟動盤上接觸器共4只，M、D、S、F，其中F控制風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)，另外三個(gè)控制主電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。主電機(jī)啟動時(shí)，M、S吸合，主電機(jī)為Y接法，降低啟動電流。數(shù)秒后，自動切換為M、D吸合，主電機(jī)為△接法。接觸器D、S之間有電氣自鎖設(shè)計(jì)，確保不能同時(shí)吸合。所有的接觸器均接受來自CPU的指令動作。過載保護(hù)器：機(jī)組中共有二個(gè)電動機(jī)，分別為空壓機(jī)驅(qū)動主電機(jī)、風(fēng)扇電機(jī)，電路中分別為這兩個(gè)電機(jī)配置了過載保護(hù)器。這是一種熱保護(hù)器，當(dāng)電機(jī)電流超過保護(hù)器的設(shè)定保護(hù)值，并保持一段時(shí)間后，保護(hù)器會自動切斷主電源，使空壓機(jī)停機(jī)。此時(shí)應(yīng)追查電流過載原因，及時(shí)排除故障。保護(hù)器一旦動作必須復(fù)位，機(jī)組才能重新啟動。復(fù)位時(shí)只需按動保護(hù)器上的復(fù)位按鈕即可。保護(hù)器的保護(hù)設(shè)定值一般是所保護(hù)的電機(jī)之額定相電流（相電流二電機(jī)銘牌上的額定電流X0.577）的1.1倍。變壓器啟動盤上共有兩個(gè)變壓器PT1、PT2。PT1為主變壓器，為整個(gè)電控系統(tǒng)提供電源。PT2為三相變壓器，提供三相電源相序信號，用于判斷機(jī)組轉(zhuǎn)向是否正確。繼電器線路板繼電器線路板作用是中繼轉(zhuǎn)換信號?？蓪碜訡PU的較弱控制信號（如泄放電磁閥得失電、接觸器吸合信號等）通過繼電器轉(zhuǎn)換為大電流信號驅(qū)動電磁閥及接觸器。還可將來自壓差開關(guān)、過載保護(hù)器的信號轉(zhuǎn)換后提供給CPU。逆相保護(hù)器也集成在該線路板中。CPU是整臺機(jī)組的控制中心，各種偵測元件的信號傳給它，由它發(fā)出各種指令控制整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，并通過液晶屏顯示各種運(yùn)行參數(shù)及故障信息。1.2.6傳動系統(tǒng)螺桿空氣壓縮機(jī)的傳動系統(tǒng)主要是皮帶傳動和齒輪傳動。皮帶傳動是電機(jī)軸及機(jī)體軸上分別裝配電機(jī)皮帶輪及機(jī)體皮帶輪，并以高強(qiáng)度皮帶進(jìn)行連接，通過改變兩皮帶輪的直徑可改變機(jī)體的轉(zhuǎn)速；傳動齒輪是機(jī)體的前半部分是齒輪箱，內(nèi)有一對傳動齒輪。機(jī)體伸出軸上安裝主動齒輪，從動齒輪裝在主轉(zhuǎn)子上，從電機(jī)軸輸入的扭矩通過這一對齒輪傳至主轉(zhuǎn)子，主轉(zhuǎn)子又帶動副轉(zhuǎn)子，實(shí)現(xiàn)壓縮氣體的過程。也有部分機(jī)型無傳動齒輪，電機(jī)軸通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動主轉(zhuǎn)子。第2章螺桿空氣壓縮機(jī)工作原理2.1工作原理2.1.1工作原理圖圖2-1螺桿空氣壓縮機(jī)的工作原理圖2.1.2工作原理解析螺桿式空壓機(jī)的工作原理如圖2—1所示，空氣經(jīng)空氣過濾器和吸氣調(diào)節(jié)閥而吸入，該調(diào)節(jié)閥主要用于調(diào)節(jié)氣缸、轉(zhuǎn)子及滑片形成的壓縮腔，陰、陽轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)相對于氣缸里偏心方式運(yùn)轉(zhuǎn)。滑片安裝在轉(zhuǎn)子的槽中，并通過離心力將滑片推至氣缸壁，高效的注油系統(tǒng)能夠確保壓縮機(jī)良好的冷卻及潤滑油的最小舒適耗量，在氣缸壁上形成的一層薄薄的油膜可以防止金屬部件之間直接接觸而造成磨損。經(jīng)壓縮后的空氣溫度較高，其中混有一定的油氣，經(jīng)過油氣分離器進(jìn)行分離之后，油氣經(jīng)過油冷卻器冷卻再經(jīng)過油過濾器流回儲油罐，空氣經(jīng)過氣冷卻器（空氣冷卻裝置）進(jìn)行冷卻而進(jìn)入儲氣罐。2.2工作過程空氣壓縮機(jī)的工作過程包括4部分，即吸氣過程、封閉及輸送過程、壓縮及噴油過程和排氣過程。吸氣過程：當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時(shí)，主副轉(zhuǎn)子所形成的齒間容積逐漸擴(kuò)大，該容積僅僅與吸氣口連通，外界空氣被吸入齒間容積內(nèi)。當(dāng)齒間容積增到最大時(shí)，齒間容積與吸氣口斷開，吸氣結(jié)束。此為“進(jìn)氣過程”。封閉及輸送過程：在吸氣終了時(shí)，主副轉(zhuǎn)子齒峰會與機(jī)殼閉封，在齒間容積內(nèi)的空氣即被封閉在由主、副轉(zhuǎn)子及殼體組成的封閉腔內(nèi)，此即“封閉過程”。兩轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動，主副轉(zhuǎn)子齒相互嚙合，嚙合面逐漸向排氣端移動，齒間容積內(nèi)的空氣也跟著向排氣端輸送，即“輸送過程”。壓縮及噴油過程：在輸送過程中，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小，齒間容積內(nèi)之氣體體積也隨之減小，氣體被壓縮，壓力升高，此即“壓縮過程”。壓縮的同時(shí)，潤滑油因壓力差而噴入齒溝內(nèi)與空氣混合。排氣過程：當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到齒間容積與機(jī)殼排氣口相通時(shí)，被壓縮之氣體開始排出，這個(gè)過程一直持續(xù)到齒末端的型線完全嚙合，此時(shí)齒間容積為零，氣體被完全排出，即完成“排氣過程”。第3章螺桿空氣壓縮機(jī)的節(jié)能設(shè)計(jì)3.1節(jié)能設(shè)計(jì)概述主電機(jī)雖然是“星一三角”減壓起動，但起動時(shí)的電流仍然很大，可高達(dá)電機(jī)額定電流的6~7倍，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的穩(wěn)定及其它用電設(shè)備的運(yùn)行安全?？諌簷C(jī)頻繁的加卸載，加載時(shí)起動電流大，卸載時(shí)電機(jī)空載運(yùn)行，屬非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，電能浪費(fèi)嚴(yán)重。電機(jī)工頻運(yùn)行致使空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)嘈音很大。電機(jī)工頻起動對設(shè)備的沖擊很大，電機(jī)軸承的磨損大，所以設(shè)備維護(hù)工作時(shí)機(jī)械量比較大。我的課題是在空載時(shí)降低電流頻率來實(shí)現(xiàn)節(jié)能。3.2空壓機(jī)變頻改造的系統(tǒng)分析確空氣壓縮機(jī)是一種把空氣壓入儲氣罐中，使之保持一定壓力的機(jī)械設(shè)備，屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其運(yùn)行功率與轉(zhuǎn)速成正比：(3-1)式中：PLTLn(3-1)式中：PLTLn—-…?L所以就運(yùn)行功率而言，工頻壓縮機(jī)空載時(shí)會浪費(fèi)大量的電能。變頻調(diào)速是80年代初發(fā)展起來的新技術(shù)，具有易操作、免維護(hù)、控制精度高等優(yōu)點(diǎn)。普通電動機(jī)采用變頻調(diào)速后，在其拖動負(fù)載無須任何改動的情況下，便可按照生產(chǎn)工藝要求來調(diào)整轉(zhuǎn)速輸出以滿足工況要求。因此完全可以用變頻器驅(qū)動的方案取代加、卸載供氣控制方式的方案，從而電機(jī)可根據(jù)用氣量的大小來自動調(diào)整轉(zhuǎn)速以保證供氣壓力恒定，使電機(jī)低于額定轉(zhuǎn)速連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，可有效地克服電機(jī)頻繁改變運(yùn)行狀態(tài)所帶來的諸多弊端，達(dá)到系統(tǒng)高效節(jié)能運(yùn)行的目的。3.3節(jié)能改造的設(shè)計(jì)3.3.1節(jié)能改造的設(shè)計(jì)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(jī)變頻自控改造后系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：變頻驅(qū)動電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下保持儲氣罐出口壓力穩(wěn)定，壓力波動范圍不超過±0.02Mpa；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)異常跳脫保護(hù)時(shí)，不影響生產(chǎn)；控制系統(tǒng)應(yīng)能夠壓力狀況自動切換空壓機(jī)的工變頻運(yùn)行狀態(tài)和增減空壓機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)臺數(shù)；在用電氣量小的情況下，變頻器處在低頻運(yùn)行時(shí)，應(yīng)保障電機(jī)繞組溫度和電機(jī)的噪音不超過允許的范圍。3.2.1空壓機(jī)變頻節(jié)能原理變頻調(diào)速技術(shù)近年來發(fā)展迅速，并在許多領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用?？諝鈮嚎s機(jī)節(jié)能原理圖如圖2-2所示圖3-1空壓機(jī)變頻節(jié)能系統(tǒng)原理框圖由于許多螺桿式空壓機(jī)運(yùn)行方式是加載、減載方式。減載時(shí)電機(jī)空轉(zhuǎn)，那么能源都被白白的浪費(fèi)了，而電動機(jī)轉(zhuǎn)速自身不能改變，只能通過改變電機(jī)頻率來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。變頻控制即通過改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制空壓機(jī)單位時(shí)間的出風(fēng)量，從而達(dá)到控制管路的壓力。原理如下:通過壓力變送器測得的管網(wǎng)壓力值與壓力的設(shè)定值相比較，得到偏差，經(jīng)PID調(diào)節(jié)器計(jì)算出變頻器作用于異步電動機(jī)的頻率值。由變頻器輸出的相應(yīng)頻率和幅值的交流電，使電動機(jī)上得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。那么空壓機(jī)輸出相應(yīng)的壓縮空氣至儲氣罐，使之壓力變化，直到管網(wǎng)壓力與給定壓力值相同。3.2.2變頻改造方案設(shè)計(jì)原機(jī)的電路圖及計(jì)算工頻電路圖如圖3-2,工頻電氣裝配圖如圖3-3拽三圖3-2工頻電路圖睥圖3-3工頻電氣裝配圖3.2.3工頻電費(fèi)計(jì)算1.題題研究中所用的螺桿空氣壓縮機(jī)樣本的型號和規(guī)格空壓機(jī)型號額定排氣壓力額定排氣量空載率電機(jī)型號電機(jī)功率電機(jī)額定電流JC15HA0.8Mpa1.8m3/0.40Y160M-11KW22AMin2電機(jī)空電機(jī)級電機(jī)額電機(jī)功電機(jī)啟Mmax/M電機(jī)載率數(shù)定轉(zhuǎn)數(shù)率因數(shù)動方式效率n10A2級2930r0.88Y-△降20.872壓啟動螺桿式空壓機(jī)空載率：在設(shè)定的氣壓范圍內(nèi)工作，在低于設(shè)定氣壓時(shí)負(fù)載運(yùn)行，在高于設(shè)定壓力時(shí)空載運(yùn)行，從上表可知空壓機(jī)有40%的時(shí)間處于空載狀態(tài)，這樣既浪費(fèi)能源又降低了系統(tǒng)的功率因數(shù)?，F(xiàn)空壓機(jī)總運(yùn)行時(shí)間為11340小時(shí)，負(fù)載運(yùn)行時(shí)間為6416小時(shí)，因此實(shí)際空載率為：空載率二（11340—6416）/11340=0.434年空載損耗w（年總運(yùn)行時(shí)間取8000小時(shí)）W=\：3xqX/"Osa乂年總運(yùn)行時(shí)間空載率（3-2）門式中：U-電源電壓，取380vIe-空載電流，取10An'-電機(jī)效率，取0.872COSa-功率因數(shù)，取0.88年空載損耗費(fèi)用F（3-3）F=0.63（3-3）F=14528元

3.2.4創(chuàng)新方案在主電路加一變頻器，輔助電路加一個(gè)繼電器和中間繼電器。電路設(shè)計(jì)如圖3-4,圖3-5圖3-4變頻電路圖DIHOE-沛m-l-KY4(40)控制器煥3SIKK；圖3-5變頻電氣裝配圖3.2.5工作原理合上電源開關(guān)KQ,鑰匙開關(guān)SK,給主、控制電路送電；按下控制面板上的啟動按鈕，控制回路中28得電，接觸器KM1吸合其主觸點(diǎn)閉合變頻器的得電，按下變頻器RUN按鍵，因?yàn)镴1常閉觸點(diǎn)閉合，電機(jī)以30Hz頻率啟動運(yùn)行；經(jīng)MAN-KY4（40）控制器內(nèi)延時(shí)S1，控制回路31得電，J1常閉斷開、常開閉合，電機(jī)轉(zhuǎn)為50Hz運(yùn)行；時(shí)間繼電器SJ經(jīng)延時(shí)S動作常開觸點(diǎn)閉合接通電磁閥DZ電源，伺服氣缸打開，空壓機(jī)開始負(fù)載運(yùn)行；當(dāng)氣壓達(dá)到設(shè)定范圍上限時(shí)，控制回路31斷電，時(shí)間繼電器SJ，繼電器J1跟著斷電，分別使伺服氣缸關(guān)閉、J1常開打開、J1常閉閉合，空壓機(jī)轉(zhuǎn)為30Hz負(fù)載運(yùn)行；當(dāng)氣壓達(dá)到設(shè)定范圍下限值時(shí)，控制回路31得電運(yùn)行，時(shí)間繼電器SJ、繼電器J1通電吸合，J1常開閉合、J1常閉打開，空壓機(jī)工頻50Hz運(yùn)行SJ延時(shí)S其常開觸點(diǎn)閉合，DZ通電，伺服氣缸打開，空壓機(jī)負(fù)載運(yùn)行。3.2.6變頻空壓機(jī)的計(jì)算工頻50Hz空載運(yùn)行改為變頻30Hz空載運(yùn)行節(jié)能原理分析當(dāng)電機(jī)由工頻50Hz空載運(yùn)行改為變頻30Hz運(yùn)行后，定子繞組所2承受的相電壓U=UeXFa：Fi=228V，我們都知道電壓的平方正比于電機(jī)輸出力矩，故工頻50Hz空載運(yùn)行變?yōu)樽冾l30Hz空載運(yùn)行后電機(jī)輸出力矩變成原來的1/3，變頻空載功率損耗P30可按以下公式W=73乂Ue乂I。乂COSa （3-4）門式中：U-電源電壓，取380VIe-空載電流，取10A『-電機(jī)效率，取0.872COSa-功率因數(shù)，取0.88

4o=3o式中：M50-50HZ時(shí)輸出力矩V50-50Hz4o=3o式中：M50-50HZ時(shí)輸出力矩V50-50Hz時(shí)工頻轉(zhuǎn)數(shù)M30-30Hz時(shí)輸出力矩V30-30HZ時(shí)工頻轉(zhuǎn)數(shù)-M50*V5oQP30— 云斤 =1.33KW3-5)通過以上計(jì)算節(jié)約電能Po=P50-P30=5.31KW年節(jié)約空載損耗Wo為Wo=PoX年總運(yùn)行時(shí)間X空載率=5.31X8000X0.434=18436KWh年節(jié)約空載損耗費(fèi)用Fo為Fo=WoX0.63=11615元第4章空壓機(jī)變頻改造后的效益節(jié)約能源變頻器控制壓縮機(jī)與傳統(tǒng)控制的壓縮機(jī)比較，能源節(jié)約是最有實(shí)際意義的，根據(jù)空氣量需求來供給的壓縮機(jī)工況是經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀況。運(yùn)行成本降低傳統(tǒng)壓縮機(jī)的運(yùn)行成本由三項(xiàng)組成：初始采購成本、維護(hù)成本和能源成本。其中能源成本大約占壓縮機(jī)運(yùn)行成本的77%。通過能源成本降低44.3%，再加上變頻起動后對設(shè)備的沖擊減少，維護(hù)和維修量也跟隨降低，所以運(yùn)行成本將大大降低。提高壓力控制精度變頻控制系統(tǒng)具有精確的壓力控制能力。使壓縮機(jī)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(jī)的輸出氣量隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變而改變。由于變頻控制電機(jī)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3pisg變化范圍，也就是0.2bar范圍內(nèi)，有效地提高了工況的質(zhì)量。延長壓縮機(jī)的使用壽命變頻器從0HZ起動壓縮機(jī)，它的起動加速時(shí)間可以調(diào)整，從而減少起動時(shí)對壓縮機(jī)的電器部件和機(jī)械部件所造成的沖擊，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，使壓縮機(jī)的使用壽命延長。此外，變頻控制能夠減少機(jī)組起動時(shí)電