空壓機(jī)節(jié)能原理及改造效果
空壓機(jī)是一種工礦企業(yè)中的空氣動(dòng)力提供設(shè)備, 電動(dòng)機(jī)的容量一般都較大，而且大多數(shù)是常年連續(xù)運(yùn)行的，故節(jié)電潛力很大，變頻器在空壓機(jī)上的節(jié)能技術(shù)改造取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和綜合效益。
一、空壓機(jī)工作原理
通常空壓機(jī)分為螺桿式空壓機(jī)和活塞式空壓機(jī)。
Ø 螺桿式空壓機(jī)工作原理
螺桿式空壓機(jī)是由一對(duì)相互平行嚙合的陰陽轉(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。空壓機(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(dòng)而旋轉(zhuǎn)。
Ø 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(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。(此種改造一般效果不如螺桿式明顯)
二、空壓機(jī)系統(tǒng)控制過程
空壓機(jī)主電機(jī)運(yùn)行方式一般為星型到三角降壓起動(dòng)后再全壓運(yùn)行。加、卸載供氣控制方式為進(jìn)氣閥開關(guān)控制方式，即壓力達(dá)到上關(guān)閥，壓縮機(jī)空載運(yùn)行；壓力抵達(dá)下開閥，壓縮機(jī)加載運(yùn)行。供氣系統(tǒng)具體工作流程為：當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕，空壓機(jī)在卸載模式下啟動(dòng)，這時(shí)進(jìn)氣閥處于關(guān)閉位置，而排氣閥處于打開位置。等降壓完成后空壓機(jī)開始加載運(yùn)行，系統(tǒng)壓力開始上升。如果系統(tǒng)壓力上升到壓力上限值，控制器使進(jìn)氣閥關(guān)閉，壓縮機(jī)空載運(yùn)行，直到系統(tǒng)壓力降到壓力下限值后，控制器使進(jìn)氣閥重新打開，排氣閥關(guān)閉，壓縮機(jī)打開，壓縮機(jī)滿載運(yùn)行,不斷重復(fù)上述過程。空氣壓縮機(jī)的排氣量和壓力，在運(yùn)轉(zhuǎn)中也不是不變的，常因工況變化導(dǎo)致用氣量變化，所以空氣壓縮機(jī)工作時(shí)總是在重復(fù)滿載－卸荷工作方式。
滿載時(shí)的工作電流接近電動(dòng)機(jī)的額定電流，卸荷時(shí)的空轉(zhuǎn)電流約為30-50％電動(dòng)機(jī)額定電流，這部分電流不是做有用功，而是機(jī)械在額定轉(zhuǎn)速下的空轉(zhuǎn)損耗。這種機(jī)械式調(diào)節(jié)裝置雖然也能起到壓力調(diào)節(jié)作用，但是壓力調(diào)節(jié)精度低，壓力波動(dòng)大。壓縮機(jī)總是在額定轉(zhuǎn)速下工作，機(jī)械磨損大，電耗高。
三、沒有采用變頻器控制時(shí)有以下缺點(diǎn)
1、工頻起動(dòng)設(shè)備時(shí)的沖擊大，對(duì)電機(jī)軸承的磨損大，所以設(shè)備維護(hù)成本較高。
2、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)定及其它用電設(shè)備的運(yùn)行安全.
3、由于空壓機(jī)不能排除在滿負(fù)荷下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的可能性，所以只能按需要設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)的容量，設(shè)計(jì)余量一般都偏大,這樣會(huì)導(dǎo)致在用氣量少的時(shí)候電機(jī)仍然要空載運(yùn)行, 因此就不能直接使用氣壓力與供氣壓力達(dá)到穩(wěn)定,造成供氣壓力忽大忽小,也不能降速調(diào)節(jié)輸出功率實(shí)現(xiàn)真正匹配，造成電能嚴(yán)重浪費(fèi)。
四、變頻改造的節(jié)能原理
根據(jù)空氣壓縮理論，壓縮機(jī)的軸功率、排氣量和軸轉(zhuǎn)速符合下列公式：
PZ=M×n×Vd／9553=K×Vh ×n2
式中：PZ——空壓機(jī)軸功率（KW）；M——壓縮機(jī)輸入平均軸扭矩（N.m）；
n——壓縮機(jī)軸轉(zhuǎn)速（r/min）；K=9553——與氣缸容積、壓力、溫度和泄漏有關(guān)的系數(shù)；
n2——調(diào)節(jié)后壓縮機(jī)的軸轉(zhuǎn)速（r/min）；Vh——一級(jí)氣缸容積（m3）；
Vd——在n2轉(zhuǎn)速下的排氣量（m3/min）。
根據(jù)上述理論分析，在空壓機(jī)的氣缸容積不能改變的條件下，只有調(diào)節(jié)空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速才能改變排氣量，空壓機(jī)是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，壓縮機(jī)軸功率和轉(zhuǎn)速成正比，在空壓機(jī)總排氣量大于風(fēng)動(dòng)工具用氣量時(shí)候，通過降低或者控制好空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)供氣壓力，是達(dá)到空壓機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的辦法。
五、采用變頻器進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制的優(yōu)點(diǎn)
1、節(jié)約能源：節(jié)電、節(jié)油
1、節(jié)約能源：節(jié)電、節(jié)油
2、降低運(yùn)行維護(hù)成本
3、提高壓力控制精度，空壓機(jī)系統(tǒng)恒壓控制
4、延長(zhǎng)空壓機(jī)使用壽命
5、降低空壓機(jī)噪音
6、滿足低氣量特性
