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變頻在空壓機上的應(yīng)用
變頻在空壓機上的應(yīng)用
空壓機概況
空壓機,，全名為空氣壓縮機,，是一種工礦企業(yè)中經(jīng)常用到的空氣動力提供設(shè)備,。通常,，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),，實現(xiàn)螺桿式空壓機的吸氣,、壓縮和排氣的全過程。空壓機的進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)子的齒被主電機驅(qū)動而旋轉(zhuǎn),。
*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(qū)動曲軸，帶動連桿與活塞桿,，使活塞在壓縮機氣缸內(nèi)作往復(fù)運動,，完成吸入、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(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，在曲柄連桿帶動下,，在汽缸內(nèi)作往復(fù)運動以實現(xiàn)汽缸內(nèi)氣體的壓縮,。
空壓機系統(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)具體工作流程為：當(dāng)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，這時進氣閥處于關(guān)閉位置,，而放氣閥打開以排放油氣分離器內(nèi)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,。如果系統(tǒng)壓力上升到壓力開關(guān)上限值，即起跳壓力,，控制器使進氣閥關(guān)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(guān)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(guān)閉,，壓縮機打開，油氣分離器放氣閥關(guān)閉,，壓縮機滿載運行,。
空壓機系統(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(wù)就是要滿足用戶對流量的需求,。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(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氣閥開關(guān)控制方式,，即壓力達到上*關(guān)閥,，壓縮機進人輕載運行；壓力抵達下*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)下長時間運行的可能性，所以只能按最大需要來決定電動機的容量,，設(shè)計余量一般偏大,。工頻起動設(shè)備時的沖擊大，電機軸承的磨損大,，所以設(shè)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)定及其它用電設(shè)備的運行安全,，而且大多數(shù)是連續(xù)運行，由于一般空氣壓縮機的拖動電機本身不能調(diào)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(diào)節(jié)輸出功率的匹配,，電機不允許頻繁啟動，導(dǎo)致在用氣量少的時候電機仍然要空載運行,，電能浪費巨大,。
經(jīng)常卸載和加載導(dǎo)致整個氣網(wǎng)壓力經(jīng)常變化，不能保持恒定的工作壓力延長壓縮機的使用壽命,?？諌簷C的有些調(diào)節(jié)方式（如調(diào)節(jié)閥門或調(diào)節(jié)卸載等方式）即使在需要流量較小的情況下，由于電機轉(zhuǎn)速不變,，電機功率下降幅度比較小,。
*轉(zhuǎn)速控制
即通過改變空壓機的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量,，而閥門的開度保持不變（一般保持最大開度）,。當(dāng)空壓機轉(zhuǎn)速改變時，供氣系統(tǒng)的揚程特性隨之改變,，而管阻特性不變,。
在這種控制方式下，通過變頻調(diào)速技術(shù)改變空壓機電機的轉(zhuǎn)速,，空壓機的供氣流量可隨著用氣流量的改變而改變,，達到真正的供需平衡，在節(jié)能的同時，也可使整個系統(tǒng)達到最佳工作效率,。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連續(xù)可調(diào)的交流電壓。電動機轉(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電動機的電源電壓，可方便地改變空壓機的轉(zhuǎn)速,。
空壓機系統(tǒng)節(jié)能原理
采用變頻器控制空壓機的轉(zhuǎn)速以達到節(jié)能是一種較為科學(xué)的控制方法,。根據(jù)空壓機運行特性知：
Q1 / Q2 = n1 / n2
H1 / H2 =（ n1 / n2）2
P1 / P2 =（ n1 / n2）3
式中 Q———空壓機供給管網(wǎng)風(fēng)量；
H———管網(wǎng)壓力,；
P———電機消耗功率,；
n———空壓機轉(zhuǎn)速。
由上式可知,，當(dāng)電機轉(zhuǎn)速降至額定轉(zhuǎn)速的80%,，則空壓機供給管網(wǎng)風(fēng)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%，去除電機機械損耗和電機銅,、鐵損耗等影響,，節(jié)能效率也接近40%，這就是調(diào)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)，利用變頻技術(shù)改變空壓機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)管道中的流量,，以取代閥門調(diào)節(jié)方式,，能取得明顯的節(jié)能效果，一般節(jié)電率都在30％以上,。另外，變頻器的軟啟動功能及平滑調(diào)速的特點可實現(xiàn)對流量的平穩(wěn)調(diào)節(jié),，同時減少啟動沖擊并延長機組及管組的使用壽命,。
空壓機變頻改造方案
*空壓機變頻改造注意事項
1）空壓機是大轉(zhuǎn)動慣量負載，這種啟動特點就很容易引起V/F控制方式的變頻器在啟動時出現(xiàn)跳過流保護的情況,，建議選用具有高啟動轉(zhuǎn)矩的無速度傳感器矢量變頻器,，保證即能實現(xiàn)恒壓供氣連續(xù)性，又保證設(shè)備可靠穩(wěn)定的運行,；
2）空壓機不允許長時間在低頻下運行,，當(dāng)空壓機的轉(zhuǎn)速過低，一方面將使空壓機的工作穩(wěn)定性變差，另一方面也使缸體的潤滑變差,。