廖凌

摘 要：文章根據(jù)在具體生產(chǎn)運用中螺桿式空壓機出現(xiàn)的問題，提供對其實施節(jié)能改良的相關(guān)技術(shù)規(guī)劃，實現(xiàn)有效的節(jié)能降噪，為安全節(jié)能的運轉(zhuǎn)螺桿式空壓機提供保障。

關(guān)鍵詞：螺桿式空壓機；變頻調(diào)速；節(jié)能

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.021

1 螺桿式壓縮機的工作原理

螺桿式壓縮機具有四個操作程序：吸氣、密封和運輸、壓縮、排氣。在殼體內(nèi)回環(huán)往復(fù)運動期間，螺桿與殼體的齒勾互相咬合，通過進氣口將空氣和機油吸進來，經(jīng)過齒溝咬合面的旋轉(zhuǎn)將油氣密封并運送到排氣口；在傳輸階段內(nèi)，油氣因為齒溝咬合間縫隙的減小而被壓縮；當(dāng)齒溝咬合面旋轉(zhuǎn)到殼體排氣口之時，油氣混合氣體經(jīng)過高壓被排出機體。圖1演示出單螺桿壓縮機的操作原理：

2 螺桿式壓縮機的控制原理

工程一般將壓力繼電器裝配在后面的管道上，由此運行和支配空氣壓縮機。當(dāng)開動空壓機時，加載閥為停止?fàn)顟B(tài)，加載氣缸停止運轉(zhuǎn)，空壓機的進氣口被關(guān)閉，開始運行電機空載。當(dāng)開始運轉(zhuǎn)空壓機后，若后面裝備具有很大的用氣量，而壓縮的氣壓力在儲氣罐和后面的管道中沒有到達壓力的最高值，就會使空氣器開動加載閥，將進氣口打開，使電機負載運轉(zhuǎn)，持續(xù)提供壓縮器給后面的管道。若后面的用氣裝備不再需要用氣的時候，壓縮氣壓力在后面管道和儲氣罐中持續(xù)增大，壓力值到達最高限定值時，壓力控制器就會給出進行卸載的信息，加載閥停止，進氣口被關(guān)閉，開始電機空載運轉(zhuǎn)。

3 螺桿空壓機節(jié)能改造

3.1 冷卻系統(tǒng)的節(jié)能改造

節(jié)能改良之后，普通規(guī)模的螺桿空壓機在大多數(shù)時間內(nèi)都運轉(zhuǎn)于額定功率之下，這個過程中氣量是不高于額定氣量的，產(chǎn)生的熱負荷自然低于額定功率工作條件下生成的熱負荷，要是依舊使用定速風(fēng)扇來冷卻，也就是依舊使用固定容量的冷水來冷卻及水冷機器，那么壓縮機油就會出現(xiàn)冷卻過度的現(xiàn)象，產(chǎn)生凝水而誘發(fā)油乳化現(xiàn)象的出現(xiàn)。因此，進行節(jié)能改良螺桿壓縮機的時候要進行整體的考慮，需要同時改造冷卻系統(tǒng)。只有經(jīng)過這樣的處理，才能保證改造之后的螺桿空壓機安全可靠運行。除此之外，改造冷卻系統(tǒng)的節(jié)能效果會更加顯著，這是因為冷卻水泵或者是風(fēng)扇的負載同功率以及轉(zhuǎn)速的立方存在正比例關(guān)系，由此可見轉(zhuǎn)速給功率產(chǎn)生的影響。一般情況下，對螺桿壓縮機進行水泵或者是風(fēng)機系統(tǒng)改造，能夠減少30%左右的能耗。

3.2 確定變頻機工作頻率

在對螺桿空壓機的變頻工作領(lǐng)域進行設(shè)定的時候，需要設(shè)置合理的頻率最高值和最低值。通過有關(guān)研究試驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)頻率降低額定功率20%之時，系統(tǒng)工作效率開始顯著降低。從電機的運作特點來說，壓縮機具有恒轉(zhuǎn)矩性，若電機一直長期運作與額定功率20%以下，工作電流就會始終保持在額定電流周邊。同一時間內(nèi)，由于一般的異步電機使用的是自冷的方式，因此，也需要十分關(guān)注一直運轉(zhuǎn)在額定功率20%階段時的散熱。75kW的螺桿空壓機在調(diào)節(jié)工作頻率的時候應(yīng)當(dāng)在額定功率的20%-100%。超過75kW的螺桿空壓機，在調(diào)節(jié)頻率范圍的時候應(yīng)當(dāng)在額定功率的30%-100%。

3.3 變頻節(jié)能分析

空氣壓縮機中被壓縮空氣的輸出壓力是變頻調(diào)速系統(tǒng)的管控目標(biāo)，閉環(huán)恒壓控制體系由變壓器、壓力傳感器、PLC、電動機所構(gòu)成，工作壓力值在操作面板上直接設(shè)定，實際壓力通過傳感器來檢查，將其更換為電流信號后回饋給變頻器，利用內(nèi)置的PID實施比較計算，由此調(diào)整輸出頻率，調(diào)整電動機的轉(zhuǎn)動速度，由此完成對電動機輸出功率的調(diào)整目的。因此，只須對電動機的轉(zhuǎn)動速度進行調(diào)整，就能夠調(diào)整電動機軸的輸出功率，從而也調(diào)整了空氣壓縮機的輸入功率，使其制風(fēng)量和用風(fēng)量相符合，實現(xiàn)進行恒壓供氣和節(jié)能的目標(biāo)。其運行流程為用所需的制風(fēng)量轉(zhuǎn)為模擬電量去改變輸入電動機運轉(zhuǎn)，降低電源不必要損耗而達到節(jié)能的目的。

3.4 空壓機變頻改造后特性

（1）通過設(shè)計特殊的電路和設(shè)定參數(shù)，使改良后的空氣壓縮機保證不會存在經(jīng)常出現(xiàn)的故障問題，如機組共振、突發(fā)噴油、軸承的溫度太高、出現(xiàn)諧波干擾等，確?？諝鈮嚎s機得以更為安全、穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)。（2）對系統(tǒng)壓力進行及時跟蹤，按照特別設(shè)定的算法對電動機的轉(zhuǎn)速進行持續(xù)的調(diào)節(jié)，確保固定的輸出壓力。有效的優(yōu)化機組的運作狀態(tài)，使機組加載率有所提升，使大多數(shù)時間下的機組都運轉(zhuǎn)與加載模式下，減少主機荷載變化，使進氣系統(tǒng)構(gòu)件和主機的使用期限能夠有所延長。（3）讓輸出的壓力處于穩(wěn)定狀態(tài)，由此減少機組的壓力值，使因為設(shè)置太高的壓力而出現(xiàn)的不必要的能源消耗得到降低。

（4）電動機實現(xiàn)真正的軟起動，起動電流控制在額定電流之內(nèi)，改善了星三角起動時對機械元件、電氣元件的強大沖擊，從而極大的降低維護成本。（5）也可以按照空氣壓縮機的油溫的狀態(tài)、特定的曲線來調(diào)整和控制空氣壓縮機組的散熱系統(tǒng)，避免因為增加了潤滑油含水量而使壓縮機的冷卻效率和機組使用年限受到影響。（6）與全速運轉(zhuǎn)相比，伴隨降低的電動機運轉(zhuǎn)速度，能夠極大的減少空氣壓縮機的噪音，此外，因為空氣壓縮機的卸載時間被大幅度縮減，相應(yīng)的也極大程度上減少了卸載時的放空噪音。（7）具有良好的耐高溫特性，能夠適應(yīng)最高50℃的環(huán)境下達到最大輸出。（8）具有完整的自我診斷和安全防護功效，使供氣安全得到保障。

4 變頻螺桿式空壓機節(jié)能改造后的效益分析

以我們公司110KW的螺桿式空壓機為例：

加載運轉(zhuǎn)空氣壓縮機的電流在改良前是240A，運轉(zhuǎn)時間為2mIn，卸載時運行電流110A，運行時間4mIn。改良之后，空壓機頻率一般為30至45Hz，運行電流平均120A，沒有卸載時間，基本不會停機。用電量分析：每天工作24h，每月30d。

改造前為W=1.732×I×U×24×30/1000=72661kW/h

改造后為W=1.732×I×U×24×30/1000=56865kW/h

由上可計算出，改造后一臺壓縮機每月可節(jié)電W=15796kW/h每度電按0.58元計算，每月節(jié)省電費9161元。

參考文獻：

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[2]李軍.試論螺桿空壓機節(jié)能改造的技術(shù)措施以及經(jīng)濟效益[J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊，2017（06）：98.endprint