空壓機工作原理

1、吸氣過程：螺桿式的進氣側吸氣口，必須設計得使壓縮室可以充足吸氣，而螺桿式壓縮機并無進氣與排氣閥組，進氣只靠一調整閥的啟動、關閉調整，當轉子轉動時，主副轉子的齒溝空間在轉至進氣端壁開口時，其空間最大，此時轉子的齒溝空間與進氣口之自由空氣相通，因在排氣時齒溝之空氣被全數(shù)排出，排氣結束時，齒溝乃處在真空狀態(tài)，當轉到進氣口時，外界空氣即被吸入，沿軸向流入主副轉子的齒溝內。當空氣充斥整個齒溝時，轉子之進氣側端面轉離了機殼之進氣口，在齒溝間的空氣即被封閉，以上為，[進氣過程]。2、封閉及輸送過程：主副兩轉子在吸氣結束時，其主副轉子齒峰會與機殼閉封，此時空氣在齒溝內閉封不再外流，即[封閉過程]。兩轉子繼續(xù)轉動，其齒峰與齒溝在吸氣端吻合，吻合面逐漸向排氣端移動，此即[輸送過程]。3、壓縮及噴油過程：在輸送過程中，嚙合面逐漸向排氣端移動，亦即嚙合面與排氣口間的齒溝間漸漸減小，齒溝內之氣體逐漸被壓縮，壓力提高，此即[壓縮過程]。而壓縮同步潤滑油亦因壓力差的作用而噴入壓縮室內與室氣混合。4、排氣過程：當轉子的嚙合端面轉到與機殼排氣相通時，（此時壓縮氣體之壓力最高）被壓縮之氣體開始排出，直至齒峰與齒溝的嚙合面移至排氣端面，此時兩轉子嚙合面與機殼排氣口這齒溝空間為零，即完畢（排氣過程），在此同步轉子嚙合面與機殼進氣口之間的齒溝長度又到達最長，其吸氣過程又在進行。空壓機概況空壓機，全名為空氣壓縮機，是一種工礦企業(yè)中最常用的空氣動力提供設備。一般，空壓機分為螺桿式空壓機、活塞式空壓機等。*螺桿式空壓機工作原理螺桿式空壓機是由一對互相平行嚙合的陰陽轉子（或稱螺桿）在氣缸內轉動，使轉子齒槽之間的空氣不停地產(chǎn)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(xiàn)螺桿式空壓機的吸氣、壓縮和排氣的全過程?？諌簷C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(lián)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，完畢吸入、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(xiàn)汽缸內氣體的壓縮?？諌簷C系統(tǒng)控制空壓機主電機運行方式為星-角降壓起動后全壓運行，供氣系統(tǒng)詳細工作流程為：當按下啟動按鈕，控制系統(tǒng)接通啟動器線圈并打開斷油閥，空壓機在卸載模式下啟動，這時進氣閥處在關閉位置，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(tǒng)壓力開始上升。假如系統(tǒng)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(tǒng)壓力降到壓力開關下限值后，即回跳壓力下，控制器使進氣閥打開，油氣分離器放氣閥關閉，壓縮機打開，油氣分離器放氣閥關閉，壓縮機滿載運行?？諌簷C系統(tǒng)節(jié)能分析在管道供氣系統(tǒng)中，最基本的控制對象是流量，供氣系統(tǒng)的基本任務就是要滿足顧客對流量的需求。目前，常見的氣體流量控制方式有加、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，即壓力到達上限時關閥，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。由于空壓機不能排除在滿負荷狀態(tài)下長時間運行的也許性，因此只能按最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，因此設備維護量大。雖然都是降壓啟動，但起動時的電流仍然很大，會影響電網(wǎng)的穩(wěn)定及其他用電設備的運行安全，并且大多數(shù)是持續(xù)運行，由于一般空氣壓縮機的拖動電機自身不能調速，因此就不能直接使用壓力或流量的變動來實現(xiàn)降速調整輸出功率的匹配，電機不容許頻繁啟動，導致在用氣量少的時候電機仍然要空載運行，電能揮霍巨大。常常卸載和加載導致整個氣網(wǎng)壓力常常變化，不能保持恒定的工作壓力延長壓縮機的使用壽命。空壓機的有些調整方式（如調整閥門或調整卸載等方式）雖然在需要流量較小的狀況下，由于電機轉速不變，電機功率下降幅度比較小。*轉速控制即通過變化空壓機的轉速來調整流量，而閥門的開度保持不變（一般保持最大開度）。當空壓機轉速變化時，供氣系統(tǒng)的揚程特性隨之變化，而管阻特性不變。在這種控制方式下，通過變頻調速技術變化空壓機電機的轉速，空壓機的供氣流量可伴隨用氣流量的變化而變化，到達真正的供需平衡，在節(jié)能的同步，也可使整個系統(tǒng)到達最佳工作效率。變頻器基于交一直一交電源變換原理，可根據(jù)控制對象的需要輸出頻率持續(xù)可調的交流電壓。電動機轉速與電源頻率成正比，因此，用變頻器輸出頻率可調的交流電壓作為空壓機電動機的電源電壓，可以便地變化空壓機的轉速?？諌簷C系統(tǒng)節(jié)能原理采用變頻器控制空壓機的轉速以到達節(jié)能是一種較為科學的控制措施。根據(jù)空壓機運行特性知：Q1/Q2=n1/n2H1/H2=（n1/n2）2P1/P2=（n1/n2）3式中Q———空壓機供應管網(wǎng)風量；H———管網(wǎng)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%，則空壓機供應管網(wǎng)風量降為80%，管網(wǎng)壓力降為（80%）2，電機消耗功率則降為（80%）3，即51.2%，清除電機機械損耗和電機銅、鐵損耗等影響，節(jié)能效率也靠近40%，這就是調速節(jié)能的原理所在。長期實踐證明，在供氣系統(tǒng)中接入變頻節(jié)能系統(tǒng)，運用變頻技術變化空壓機轉速來調整管道中的流量，以取代閥門調整方式，能獲得明顯的節(jié)能效果，一般節(jié)電率都在30％以上。此外，變頻器的軟啟動功能及平滑調速的特點可實現(xiàn)對流量的平穩(wěn)調整，同步減少啟動沖擊并延長機組及管組的使用壽命?？諌簷C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，這種啟動特點就很輕易引起V/F控制方式的變頻器在啟動時出現(xiàn)跳過流保護的狀況，提議選用品有高啟動轉矩的無速度傳感器矢量變頻器，保證即能實現(xiàn)恒壓供氣持續(xù)性，又保證設備可靠穩(wěn)定的運行；2）空壓機不容許長時間在低頻下運行，當空壓機的轉速過低，首先將使空壓機的工作穩(wěn)定性變差，另首先也使缸體的潤滑變差，會加緊磨損。因此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，提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(wěn)定性。*恒壓供氣節(jié)能原理如上所述，流量是供氣系統(tǒng)的基本控制對象，供氣流量需要隨時滿足用氣流量。在供氣系統(tǒng)中，儲氣管中的氣壓可以充足反應供氣能力與用氣需求之間的關系：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→儲氣管氣壓不變因此,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，這就是恒壓供氣系統(tǒng)所要到達的目的。空氣壓縮機采用變頻調速技術進行恒壓供氣控制時，系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。變頻調速系統(tǒng)將管網(wǎng)壓力作為控制對象，裝在儲氣管出氣口的壓力變送器將儲氣罐的壓力轉變?yōu)殡娦盘査徒o變頻器內部的PID調整器，與壓力給定值進行比較，并根據(jù)差值的大小按既定的PID控制模式進行運算，產(chǎn)生控制信號去控制變頻器的輸出電壓和逆變頻率，調整電動機的轉速，從而使實際壓力一直維持在給定壓力。此外，采用該方案后，空氣壓縮機電動機從靜止到穩(wěn)定轉速可由變頻器實現(xiàn)軟啟動，防止了啟動時的大電流和啟動給空氣壓縮機帶來的機械沖擊。正常狀況下，空氣壓縮機在變頻器調速控制方式下工作。變頻器一旦出現(xiàn)故障，生產(chǎn)工藝不容許空氣壓縮機停機，因此，系統(tǒng)設置了工頻與變頻切換功能，這樣當變頻器出現(xiàn)故障時，可由工頻電源通過接觸器直接供電，使空氣壓縮機照常工作。整個控制過程如下：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↑——管路氣壓趨于穩(wěn)定尤其注意，在壓力容差范圍內，變頻器的PID不調整，即保持輸出頻率不變。圖3空壓機變頻電氣控制圖如圖3,空壓機電機的電路上安裝了“市電”、“節(jié)電”接觸器，這樣可以有“市電運行”與“節(jié)電運行”兩種工作模式選擇：市電運行模式下，變頻器不工作，整套系統(tǒng)按原有方式手動起停、工頻運行；節(jié)電運行模式下，空壓機由變頻器直接拖動，系統(tǒng)根據(jù)用氣量的變化，自動調整空壓機的電機轉速，使得儲氣罐一直保持恒定