【壓縮機網(wǎng)】空壓機在工業(yè)生產(chǎn)中有著(zhù)廣泛地應用；比如在我們金屬包裝類(lèi)行業(yè)中，它擔負著(zhù)為廠(chǎng)內生產(chǎn)線(xiàn)所有氣動(dòng)元件（包括各種氣動(dòng)閥門(mén)），提供氣源的職責；因此它運行的好壞直接影響生產(chǎn)線(xiàn)能否高效運轉。空壓機的種類(lèi)有很多，但其供氣控制方式幾乎都是采用加、卸載控制方式。例如我廠(chǎng)使用的南京三達活塞式空壓機、美國壽力ls-10型螺桿壓縮機和atlascopcoga-110型螺桿式空壓機都采用了這種控制方式。根據我們多年的運行經(jīng)驗，該供氣控制方式雖然原理簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便，但存在能耗高，進(jìn)氣閥易損壞、供氣壓力不穩定等諸多問(wèn)題。隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展和進(jìn)步，高效低耗的技術(shù)已愈來(lái)愈受到人們的關(guān)注。在空壓機供氣領(lǐng)域能否應用變頻調速技術(shù)，節省電能同時(shí)改善空壓機性能、提高供氣品質(zhì)就成為我們關(guān)心的一個(gè)話(huà)題。結合生產(chǎn)實(shí)際，我們選擇了一臺atlascopcoga-110型固定式螺桿式空壓機進(jìn)行了研究。

 

　　空壓機加、卸載供氣控制方式簡(jiǎn)介

 

　　本人以atlascopcoga-110型固定式螺桿空壓機電氣控制原理圖，對加、卸載供氣控制方式進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。按下起動(dòng)按鈕sb2，kt1線(xiàn)圈得電，其瞬時(shí)閉合延時(shí)斷開(kāi)的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，km4和km6線(xiàn)圈得電動(dòng)作壓縮機電機開(kāi)始y形起動(dòng)；此時(shí)進(jìn)氣控制閥yv2得電動(dòng)作，控制氣體從小儲氣罐中放出進(jìn)入進(jìn)氣閥活塞腔，關(guān)閉進(jìn)氣閥，使壓縮機從輕載開(kāi)始啟動(dòng)。當kt2到達設定時(shí)間（一般為5秒后）其延時(shí)斷開(kāi)的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)，延時(shí)閉合的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，km6線(xiàn)圈斷電釋放，km5線(xiàn)圈得電動(dòng)作，空壓機電機從y形自動(dòng)改接成△形運行。此時(shí)yv2斷電關(guān)閉，從儲氣罐放出的控制氣體被切斷，進(jìn)氣閥全開(kāi)，機組滿(mǎn)載運行。（注：進(jìn)氣控制閥yv2只在起動(dòng)過(guò)程起作用，而卸載控制閥yv1卻在起動(dòng)完畢后起作用）。

 

　　若所需氣量低于額定排氣量，排氣壓力上升，當超過(guò)設定的z*小壓力值pmin（也稱(chēng)為加載壓力）時(shí)，壓力調節器動(dòng)作，將控制氣輸送到進(jìn)氣閥，通過(guò)進(jìn)氣閥內的活塞，部分關(guān)閉進(jìn)氣閥，減少進(jìn)氣量，使供氣與用氣趨于平衡。當管線(xiàn)壓力繼續上升超過(guò)壓力調節開(kāi)關(guān)（sp2）設定的z*大壓力值pmax（也稱(chēng)為卸載壓力）時(shí)，壓力調節開(kāi)關(guān)跳開(kāi)，電磁閥yv1掉電。這樣，控制氣直接進(jìn)入進(jìn)氣閥，將進(jìn)氣口完全關(guān)閉；同時(shí)，放空閥在控制氣的作用下打開(kāi)，將分離罐內壓縮空氣放掉。當管線(xiàn)壓力下降低于pmin時(shí)，壓力調節開(kāi)關(guān)sp2復位（閉合），yv1接通電源，這時(shí)通往進(jìn)氣閥和放空閥的控制氣都被切斷。這樣進(jìn)氣閥重新全部打開(kāi)，放空閥關(guān)閉，機組全負荷運行。

 

　　加、卸載供氣控制方式存在的問(wèn)題

 

　　1能耗分析

 

　　我們知道，加、卸載控制方式使得壓縮氣體的壓力在pmin～pmax之間來(lái)回變化。pmin是z*低壓力值，即能夠保證用戶(hù)正常工作的z*低壓力。一般情況下，pmax、pmin之間關(guān)系可以用下式來(lái)表示：

 

　　pmax＝（1＋δ）pmin

 

　　δ是一個(gè)百分數，其數值大致在10%～25%之間。

 

　　而若采用變頻調速技術(shù)可連續調節供氣量的話(huà)，則可將管網(wǎng)壓力始終維持在能滿(mǎn)足供氣的工作壓力上，即pmin附近。

 

　　由此可知，在加、卸載供氣控制方式下的空壓機較之變頻系統控制下的空壓機，所浪費的能量主要在2個(gè)部分：

 

　?。?）壓縮空氣壓力超過(guò)pmin所消耗的能量

 

　　在壓力達到pmin后，原控制方式?jīng)Q定其壓力會(huì )繼續上升（直到pmax）。這一過(guò)程中必將會(huì )向外界釋放更多的熱量，從而導致能量損失。另一方面，高于pmin的氣體在進(jìn)入氣動(dòng)元件前，其壓力需要經(jīng)過(guò)減壓閥減壓至接近pmin。這一過(guò)程同樣是一個(gè)耗能過(guò)程。

 

　?。?）卸載時(shí)調節方法不合理所消耗的能量

 

　　通常情況下，當壓力達到pmax時(shí)，空壓機通過(guò)如下方法來(lái)降壓卸載：關(guān)閉進(jìn)氣閥使電機處于空轉狀態(tài)，同時(shí)將分離罐中多余的壓縮空氣通過(guò)放空閥放空。這種調節方法要造成很大的能量浪費。關(guān)閉進(jìn)氣閥使電機空轉雖然可以使空壓機不需要再壓縮氣體作功，但空壓機在空轉中還是要帶動(dòng)螺桿做回轉運動(dòng)，據我們測算，空壓機卸載時(shí)的能耗約占空壓機滿(mǎn)載運行時(shí)的10%～15%（這還是在卸載時(shí)間所占比例不大的情況下）。換言之，該空壓機10%的時(shí)間處于空載狀態(tài)，在作無(wú)用功。很明顯在加卸載供氣控制方式下，空壓機電機存在很大的節能空間。

 

　　2其它不足之處

 

　?。?）靠機械方式調節進(jìn)氣閥，使供氣量無(wú)法連續調節，當用氣量不斷變化時(shí)，供氣壓力不可避免地產(chǎn)生較大幅度的波動(dòng)。用氣精度達不到工藝要求。再加上頻繁調節進(jìn)氣閥，會(huì )加速進(jìn)氣閥的磨損，增加維修量和維修成本。

 

　?。?）頻繁采用打開(kāi)和關(guān)閉放氣閥，放氣閥的耐用性得不到保障。

 

　　恒壓供氣控制方案的設計

 

　　針對原有供氣控制方式存在的諸多問(wèn)題，經(jīng)過(guò)上述對比分析，本人認為可應用變頻調速技術(shù)進(jìn)行恒壓供氣控制。采用這一方案時(shí)，我們可以把管網(wǎng)壓力作為控制對象，壓力變送器yb將儲氣罐的壓力p轉變?yōu)闃藴孰娦盘査徒opid調節器，與壓力設定值p0作比較，并根據差值的大小按既定的pid控制模式進(jìn)行運算，產(chǎn)生控制信號送到變頻調速器vvvf，通過(guò)變頻器控制電機的工作頻率與轉速，從而使實(shí)際壓力p始終接近設定壓力p0。同時(shí)，該方案可以增加工頻與變頻切換功能，并保留原有的控制和保護系統，另外，采用該方案后，空壓機電機從靜止到旋轉工作可由變頻器來(lái)啟動(dòng)，實(shí)現了軟啟動(dòng)，避免了啟動(dòng)沖擊電流和啟動(dòng)給空壓機帶來(lái)的機械沖擊。