空壓機(jī)工作原理

1、吸氣過(guò)程：螺桿式的進(jìn)氣側(cè)吸氣口，必須設(shè)計(jì)得使壓縮室可以充足吸氣，而螺桿式壓縮機(jī)并無(wú)進(jìn)氣與排氣閥組，進(jìn)氣只靠一調(diào)整閥的啟動(dòng)、關(guān)閉調(diào)整，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，主副轉(zhuǎn)子的齒溝空間在轉(zhuǎn)至進(jìn)氣端壁開(kāi)口時(shí)，其空間最大，此時(shí)轉(zhuǎn)子的齒溝空間與進(jìn)氣口之自由空氣相通，因在排氣時(shí)齒溝之空氣被全數(shù)排出，排氣結(jié)束時(shí)，齒溝乃處在真空狀態(tài)，當(dāng)轉(zhuǎn)到進(jìn)氣口時(shí)，外界空氣即被吸入，沿軸向流入主副轉(zhuǎn)子的齒溝內(nèi)。當(dāng)空氣充斥整個(gè)齒溝時(shí)，轉(zhuǎn)子之進(jìn)氣側(cè)端面轉(zhuǎn)離了機(jī)殼之進(jìn)氣口，在齒溝間的空氣即被封閉，以上為，[進(jìn)氣過(guò)程]。2、封閉及輸送過(guò)程：主副兩轉(zhuǎn)子在吸氣結(jié)束時(shí)，其主副轉(zhuǎn)子齒峰會(huì)與機(jī)殼閉封，此時(shí)空氣在齒溝內(nèi)閉封不再外流，即[封閉過(guò)程]。兩轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，其齒峰與齒溝在吸氣端吻合，吻合面逐漸向排氣端移動(dòng)，此即[輸送過(guò)程]。3、壓縮及噴油過(guò)程：在輸送過(guò)程中，嚙合面逐漸向排氣端移動(dòng)，亦即嚙合面與排氣口間的齒溝間漸漸減小，齒溝內(nèi)之氣體逐漸被壓縮，壓力提高，此即[壓縮過(guò)程]。而壓縮同步潤(rùn)滑油亦因壓力差的作用而噴入壓縮室內(nèi)與室氣混合。4、排氣過(guò)程：當(dāng)轉(zhuǎn)子的嚙合端面轉(zhuǎn)到與機(jī)殼排氣相通時(shí)，（此時(shí)壓縮氣體之壓力最高）被壓縮之氣體開(kāi)始排出，直至齒峰與齒溝的嚙合面移至排氣端面，此時(shí)兩轉(zhuǎn)子嚙合面與機(jī)殼排氣口這齒溝空間為零，即完畢（排氣過(guò)程），在此同步轉(zhuǎn)子嚙合面與機(jī)殼進(jìn)氣口之間的齒溝長(zhǎng)度又到達(dá)最長(zhǎng)，其吸氣過(guò)程又在進(jìn)行。空壓機(jī)概況空壓機(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(dòng)力提供設(shè)備。一般，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)工作原理螺桿式空壓機(jī)是由一對(duì)互相平行嚙合的陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子（或稱螺桿）在氣缸內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)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(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(guò)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(yáng)轉(zhuǎn)子的齒被主電機(jī)驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。*活塞式空壓機(jī)工作原理活塞式空壓機(jī)是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)皮帶輪通過(guò)聯(lián)軸器直接驅(qū)動(dòng)曲軸，帶動(dòng)連桿與活塞桿，使活塞在壓縮機(jī)氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，完畢吸入、壓縮、排出等過(guò)程,將無(wú)壓或低壓氣體升壓，并輸出到儲(chǔ)壓罐內(nèi)。其中，活塞組件，活塞與汽缸內(nèi)壁及汽缸蓋構(gòu)成容積可變的工作腔，在曲柄連桿帶動(dòng)下，在汽缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)汽缸內(nèi)氣體的壓縮?？諌簷C(jī)系統(tǒng)控制空壓機(jī)主電機(jī)運(yùn)行方式為星-角降壓起動(dòng)后全壓運(yùn)行，供氣系統(tǒng)詳細(xì)工作流程為：當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕，控制系統(tǒng)接通啟動(dòng)器線圈并打開(kāi)斷油閥，空壓機(jī)在卸載模式下啟動(dòng)，這時(shí)進(jìn)氣閥處在關(guān)閉位置，而放氣閥打開(kāi)以排放油氣分離器內(nèi)的壓力。等降壓n秒（由時(shí)間繼電器控制）后空壓機(jī)開(kāi)始加載運(yùn)行，系統(tǒng)壓力開(kāi)始上升。假如系統(tǒng)壓力上升到壓力開(kāi)關(guān)上限值，即起跳壓力，控制器使進(jìn)氣閥關(guān)閉，油氣分離器放氣，壓縮機(jī)空載運(yùn)行，直到系統(tǒng)壓力降到壓力開(kāi)關(guān)下限值后，即回跳壓力下，控制器使進(jìn)氣閥打開(kāi)，油氣分離器放氣閥關(guān)閉，壓縮機(jī)打開(kāi)，油氣分離器放氣閥關(guān)閉，壓縮機(jī)滿載運(yùn)行。空壓機(jī)系統(tǒng)節(jié)能分析在管道供氣系統(tǒng)中，最基本的控制對(duì)象是流量，供氣系統(tǒng)的基本任務(wù)就是要滿足顧客對(duì)流量的需求。目前，常見(jiàn)的氣體流量控制方式有加、卸載供氣控制方式和轉(zhuǎn)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(jìn)氣閥開(kāi)關(guān)控制方式，即壓力到達(dá)上限時(shí)關(guān)閥，壓縮機(jī)進(jìn)人輕載運(yùn)行；壓力抵達(dá)下限時(shí)開(kāi)閥，壓縮機(jī)進(jìn)入滿載運(yùn)行。由于空壓機(jī)不能排除在滿負(fù)荷狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的也許性，因此只能按最大需要來(lái)決定電動(dòng)機(jī)的容量，設(shè)計(jì)余量一般偏大。工頻起動(dòng)設(shè)備時(shí)的沖擊大，電機(jī)軸承的磨損大，因此設(shè)備維護(hù)量大。雖然都是降壓?jiǎn)?dòng)，但起動(dòng)時(shí)的電流仍然很大，會(huì)影響電網(wǎng)的穩(wěn)定及其他用電設(shè)備的運(yùn)行安全，并且大多數(shù)是持續(xù)運(yùn)行，由于一般空氣壓縮機(jī)的拖動(dòng)電機(jī)自身不能調(diào)速，因此就不能直接使用壓力或流量的變動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)降速調(diào)整輸出功率的匹配，電機(jī)不容許頻繁啟動(dòng)，導(dǎo)致在用氣量少的時(shí)候電機(jī)仍然要空載運(yùn)行，電能揮霍巨大。常常卸載和加載導(dǎo)致整個(gè)氣網(wǎng)壓力常常變化，不能保持恒定的工作壓力延長(zhǎng)壓縮機(jī)的使用壽命。空壓機(jī)的有些調(diào)整方式（如調(diào)整閥門或調(diào)整卸載等方式）雖然在需要流量較小的狀況下，由于電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，電機(jī)功率下降幅度比較小。*轉(zhuǎn)速控制即通過(guò)變化空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整流量，而閥門的開(kāi)度保持不變（一般保持最大開(kāi)度）。當(dāng)空壓機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，供氣系統(tǒng)的揚(yáng)程特性隨之變化，而管阻特性不變。在這種控制方式下，通過(guò)變頻調(diào)速技術(shù)變化空壓機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，空壓機(jī)的供氣流量可伴隨用氣流量的變化而變化，到達(dá)真正的供需平衡，在節(jié)能的同步，也可使整個(gè)系統(tǒng)到達(dá)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(duì)象的需要輸出頻率持續(xù)可調(diào)的交流電壓。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，因此，用變頻器輸出頻率可調(diào)的交流電壓作為空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)的電源電壓，可以便地變化空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速?？諌簷C(jī)系統(tǒng)節(jié)能原理采用變頻器控制空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速以到達(dá)節(jié)能是一種較為科學(xué)的控制措施。根據(jù)空壓機(jī)運(yùn)行特性知：Q1/Q2=n1/n2H1/H2=（n1/n2）2P1/P2=（n1/n2）3式中Q———空壓機(jī)供應(yīng)管網(wǎng)風(fēng)量；H———管網(wǎng)壓力；P———電機(jī)消耗功率；n———空壓機(jī)轉(zhuǎn)速。由上式可知，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速降至額定轉(zhuǎn)速的80%，則空壓機(jī)供應(yīng)管網(wǎng)風(fēng)量降為80%，管網(wǎng)壓力降為（80%）2，電機(jī)消耗功率則降為（80%）3，即51.2%，清除電機(jī)機(jī)械損耗和電機(jī)銅、鐵損耗等影響，節(jié)能效率也靠近40%，這就是調(diào)速節(jié)能的原理所在。長(zhǎng)期實(shí)踐證明，在供氣系統(tǒng)中接入變頻節(jié)能系統(tǒng)，運(yùn)用變頻技術(shù)變化空壓機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整管道中的流量，以取代閥門調(diào)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(dòng)功能及平滑調(diào)速的特點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的平穩(wěn)調(diào)整，同步減少啟動(dòng)沖擊并延長(zhǎng)機(jī)組及管組的使用壽命。空壓機(jī)變頻改造方案*空壓機(jī)變頻改造注意事項(xiàng)1）空壓機(jī)是大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量負(fù)載，這種啟動(dòng)特點(diǎn)就很輕易引起V/F控制方式的變頻器在啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)跳過(guò)流保護(hù)的狀況，提議選用品有高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的無(wú)速度傳感器矢量變頻器，保證即能實(shí)現(xiàn)恒壓供氣持續(xù)性，又保證設(shè)備可靠穩(wěn)定的運(yùn)行；2）空壓機(jī)不容許長(zhǎng)時(shí)間在低頻下運(yùn)行，當(dāng)空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速過(guò)低，首先將使空壓機(jī)的工作穩(wěn)定性變差，另首先也使缸體的潤(rùn)滑變差，會(huì)加緊磨損。因此工作的下限頻率應(yīng)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(jī)運(yùn)行噪音和溫升，提高電動(dòng)機(jī)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(duì)象，供氣流量需要隨時(shí)滿足用氣流量。在供氣系統(tǒng)中，儲(chǔ)氣管中的氣壓可以充足反應(yīng)供氣能力與用氣需求之間的關(guān)系：若供氣流量>用氣流量→儲(chǔ)氣管氣壓上升若供氣流量<用氣流量→儲(chǔ)氣管氣壓下降若供氣流量=用氣流量→儲(chǔ)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(dá)的目的?？諝鈮嚎s機(jī)采用變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行恒壓供氣控制時(shí)，系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。變頻調(diào)速系統(tǒng)將管網(wǎng)壓力作為控制對(duì)象，裝在儲(chǔ)氣管出氣口的壓力變送器將儲(chǔ)氣罐的壓力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)送給變頻器內(nèi)部的PID調(diào)整器，與壓力給定值進(jìn)行比較，并根據(jù)差值的大小按既定的PID控制模式進(jìn)行運(yùn)算，產(chǎn)生控制信號(hào)去控制變頻器的輸出電壓和逆變頻率，調(diào)整電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而使實(shí)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(jī)電動(dòng)機(jī)從靜止到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速可由變頻器實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，防止了啟動(dòng)時(shí)的大電流和啟動(dòng)給空氣壓縮機(jī)帶來(lái)的機(jī)械沖擊。正常狀況下，空氣壓縮機(jī)在變頻器調(diào)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(jī)停機(jī)，因此，系統(tǒng)設(shè)置了工頻與變頻切換功能，這樣當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，可由工頻電源通過(guò)接觸器直接供電，使空氣壓縮機(jī)照常工作。整個(gè)控制過(guò)程如下：用氣需求↑——管路氣壓↓——壓力設(shè)定值與返饋值的差值↑——PID輸出↑——變頻器輸出頻率↑——空壓機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)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(nèi)，變頻器的PID不調(diào)整，即保持輸出頻率不變。圖3空壓機(jī)變頻電氣控制圖如圖3,空壓機(jī)電機(jī)的電路上安裝了“市電”、“節(jié)電”接觸器，這樣可以有“市電運(yùn)行”與“節(jié)電運(yùn)行”兩種工作模式選擇：市電運(yùn)行模式下，變頻器不工作，整套系統(tǒng)按原有方式手動(dòng)起停、工頻運(yùn)行；節(jié)電運(yùn)行模式下，空壓機(jī)由變頻器直接拖動(dòng)，系統(tǒng)根據(jù)用氣量的變化，自動(dòng)調(diào)整空壓機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速，使得儲(chǔ)氣罐一直保持恒定