论空螺杆空气压缩机原理及节能改造.doc

《论空螺杆空气压缩机原理及节能改造.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《论空螺杆空气压缩机原理及节能改造.doc（13页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 论空螺杆空气压缩机原理及节能改造一、 螺杆式空压机原理 （1）概述空压机是各种工厂、筑路、矿山及建筑行业的必备设备，主要用来提供源源不断的具有一定压力的压缩空气，例如给气动阀供气，给需要一定压力气体的工艺流程提供气源。空压机有很多种类，如螺杆式空压机、活塞式空压机、离心式空压机、涡旋式空压机等等，而螺杆式空压机的市场潜力极大，并在很多行业得到广泛的运用。空压机在其控制中采用加载卸载阀来控制空压机的供气，由于用气设备的工作周期或是生产工艺的差别，使得用气量发生波动，有时会造成空压机频繁加载、卸载。空压机卸载后仍然工频运转，不仅浪费电能而且增加设备的机械磨损，并且加载是一个突然的过程，会对设备和

2、电网造成较大的冲击。因此对空压机进行变频改造具有改善电机的启动和运行、减少设备的机械磨损、在一定范围内节约电能等效果。本文主要讲述台安空压机控制器CCAC-M与东元7200GS变频器组成的控制系统在螺杆式空压机上的应用。 （2）螺杆式空压机工作原理以单螺杆空压机为例说明空气压缩机工作原理，如图1所示为单螺杆空气压缩机的结构原理图。螺杆式空气压缩机的工作过程分为吸气、密封及输送、压缩、排气四个过程。当螺杆在壳体内转动时，螺杆与壳体的齿沟相互啮合，空气由进气口吸入，同时也吸入机油，由于齿沟啮合面转动将吸入的油气密封并向排气口输送；在输送过程中齿沟啮合间隙逐渐变小，油气受到压缩；当齿沟啮合面旋转至壳

3、体排气口时，较高压力的油气混合气体排出机体。采用变频器可通过改变螺杆转子转速的方式来改变排气量，当用气量发生变化时，变频器改变转速的方式调节空压机的排气量，达到排气压力恒定不变，并节约能源的目的。（3）空压机系统组成1.在空气压缩机控制系统中，采用空压机后端出气管道上安装的压力传感器来控制空气压缩机的压力。空压机启动时，加载电磁阀处于关闭状态，加载气缸不动作，变频器拖动电机空载运行，一段时间（可有控制器任意设定，在此设置为10S）后，加载电磁阀打开，空压机带载运行。当空气压缩机启动运行后，如果后端设备用气量较大，储气罐和后端管路中压缩气压力未达到压力上限值，则控制器动作加载阀，打开进气口，电机

4、负载运行，不断地向后端管路产生压缩气。如果后端用气设备停止用气，后端管路和储气罐中压缩气压力渐渐升高，当达到压力上限设定值时，压力传感器发出卸载信号，加载电磁阀停止工作，进气口滤清器关闭，电机空载运行。当空压机连续运行，压缩机主体温度会升高，当温度达到一定程度时，本系统设定为80（可有控制器根据应用环境自行设定）风机开始运行，用于降低主机工作温度。风机运行一段时间，主机温度下降，低于75风机停转。空压机系统图如下：2.控制系统组成及参数设置螺杆机控制系统，我们采用台安空压机专用控制器（型号CCAC-M）,变频器采用东元7200GS系列（功率段为25HP400HP）。控制器及变频器具体配线图如：

5、控制器基本参数：加载时间10S、压力上限0.75MPa、压力下限0.65MPa、运行方式：变频、变频器选择：东元7200GS、空压机运行时间:根据要求自行设定、比例系数、积分时间。变频器参数：BN-01=20、BN-02=20、BN-05=101、BN-06=-6；SN-02=0F、SN-04=0100、SN-05=0010、SN-08=1111、SN-11=0100；SN30=0003、SN31=1101、CN-02=50、CN-07=1.5、CN-08=14、CN-09=398（根据实际所用电机的额定电流1.15）、CN-15=50、CN-23=2、CN-24=2、CN-36=10、CN-

6、37=20；ON-09=80。通讯参数设置：站号3、波特率19200、停止位1、数据位8、校验位偶。3.调试步骤根据东元7200GS变频器及台安CCAC-M空压机控制器规格，完成电源线及控制线的配线，注意变频器外围选购件（如：空开、断路器、电抗器等）的连接及所用动力线的线径、材质。设置控制器、变频器参数，如上。上电运行空压机，观察设备是否运转正常，若有故障，则根据具体故障现象排除故障，直至设备可以正常运行。设备运行正常后根据实际的用气要求，调节合适的出气口压力，并使变频器运行电流波动在很小的范围内（几A以下），与电流波动相关的参数有，控制器P、I、D参数及变频器ON09、CN08、CN15，可

7、视实际情况调节。（4）工作流程1、吸气过程： 螺杆式的进气侧吸气口，必须设计得使压缩室可以充分吸气，而螺杆式压缩机并无进气与排气阀组，进气只靠一调节阀的开启、关闭调节，当转子转动时，主副转子的齿沟空间在转至进气端壁开口时，其空间最大，此时转子的齿沟空间与进气口之自由空气相通，因在排气时齿沟之空气被全数排出，排气结束时，齿沟乃处于真空状态，当转到进气口时，外界空气即被吸入，沿轴向流入主副转子的齿沟内。当空气充满整个齿沟时，转子之进气侧端面转离了机壳之进气口，在齿沟间的空气即被封闭。 2、封闭及输送过程： 主副两转子在吸气结束时，其主副转子齿峰会与机壳闭封，此时空气在齿沟内闭封不再外流，即封闭过程

8、。两转子继续转动，其齿峰与齿沟在吸气端吻合，吻合面逐渐向排气端移动。 3、压缩及喷油过程： 在输送过程中，啮合面逐渐向排气端移动，亦即啮合面与排气口间的齿沟间渐渐减小，齿沟内之气体逐渐被压缩，压力提高，此即压缩过程。而压缩同时润滑油亦因压力差的作用而喷入压缩室内与室气混合。 4、排气过程： 当转子的啮合端面转到与机壳排气相通时，（此时压缩气体之压力最高）被压缩之气体开始排出，直至齿峰与齿沟的啮合面移至排气端面，此时两转子啮合面与机壳排气口这齿沟空间为零，即完成（排气过程），在此同时转子啮合面与机壳进气口之间的齿沟长度又达到最长，其吸气过程又在进行空气压缩系统节电改造原理 二、螺杆空气压缩机日常

9、维护内容每天保养内容包括：检查油位；检查空滤芯和冷却剂液位； 检查软管和所有管接头是否有泄漏情况； 检查易耗件已经到了更换周期必须停机予以更换； 检查主机排气温度，达到或接近98，必须清洗油冷却器； 检查分离器压差，达到0.6 Bar以上(极限1Bar)或压差开始有下降趋势时应停机更换分离芯； 检查冷凝水排放情况，若发现排水量太小或没有冷凝水排放，必须停机清洗水分离器；检查空气压缩机是否有不正常响声。每月保养内容：检查冷却器，必要时予以清洗；检查所有电线连接情况并予以紧固；检查交流接触器触头；清洁电机吸风口表面和壳体表面的灰尘； 清洗回油过滤器；检查空气压缩机设定与运行是否一致。每季度保养内容

10、：清洁主电机和风扇电机； 更换油过滤芯； 清洁冷却器； 检查最小压力阀、安全阀； 检查传感器。每年保养内容：更换润滑油及油气分离器滤芯；更换空气过滤器滤芯，油过滤器；安全阀校准；检查弹性联轴器； 检查冷却风扇；清洗自动排污阀；补充或更换电动机润滑油脂。润滑油检查与更换润滑油对喷油螺杆压缩机的性能具有决定性的影响，若使用不当或错误，则会导致压缩机体的严重损坏。润滑油的更换必须及时，否则油品的品质下降，润滑性能不佳，容易造成因高温跳闸现象，同时因为油品的燃点下降，也易形成油品自燃而使空压机烧毁的事故。当润滑油发生下述变化时，应换油：含水量大于0.1；酸值大于 2 mg KOH/g； 运动粘度变化超

11、过允许值的 10； 颜色变化至棕黑。换油时应在机组尚热、油气分离器卸压后，先放完油气分离器中的油，再将新油注入油气分离器内，待液面计的油位高于“70”处后，旋紧加油塞。注意不要注油太多，否则多余的油会被气带走。换油时应同时更换油过滤器。更换油过滤器时，在新油过滤器的橡胶密封圈上涂上一层油，旋紧即可。通常矿物型润滑有在累计运行2500h后换油，但是在一年中如果运行不足2500h，一年后也必须换油。排放润滑油应在压缩机停车之后立即进行，这样可使悬浮在油中的微小颗粒随着润滑油一起排到机外。注意：关于压缩机的维护保养详情, 请仔细阅读随机的使用说明书螺杆空气压缩机的常见故障分析及处理压缩机一旦发生故障

12、，对压缩机原理和结构有比较熟悉的了解，那么对故障原因的分析及排除是不困难的。对故障的分析应从最容易、最方便的地方着手。以下介绍几种常见故障的分析及处理方法。压缩机不加载：1) 气管路上压力超过额定负荷压力，压力调节器断开。不必采取措施，气管路上的压力低于压力调节器加载（位）压力时，压缩机会自动加载；2) 电磁阀失灵，拆下检查，必要时更换；3) 油气分离器与卸荷阀间的控制管路上有泄漏，检查管路及连接处，若有泄漏则需修补。排气压力过低:1) 检查“分离前”和“分离后”二位手动阀及压力表是否漏气，如漏气，应排除泄漏故障或更换手动阀；2) 检查调节电磁阀是否漏气，如漏，则排除故障，必要时更换调节电磁阀

13、；3) 耗气量超过排气量，检查管路有无泄漏，如有，则需排除泄漏点或减少用气量；4) 检查空气滤清器滤芯是否阻塞，必要时应清洗或更换；5) 检查安全阀是否泄漏，如漏气应排除，必要时更换；6) 检查蝶阀是否全部打开，进气调节器是否工作正常，如有问题应更换或重新调整压力开关；检查压力开关上下限是否正常，必要时调整；7) 压缩机失效，与制造厂联系，协商后检查压缩机。排气压力过高:1) 检查蝶阀机构有无机械故障，如有，应排除故障；2) 加载电磁阀是否漏气，如漏，应排除故障，必要时更换电磁阀；3) 检查并调整压力开关上下限，必要时更换压力开关。排气温度过高:1) 检查排气压力是否超过规定，如超过，应调整到

14、规定的排气压力；2) 检查润滑油是否清洁及油位是否正常，必要时应补足或更换润滑油；3) 检查风扇电机转速是否正常、排气口是否堵塞；4) 检查油冷却器、后冷却器外表是否清洁，必要时清洁冷却器外表面；5) 检查环境对机组进风及排风有无影响，如有，应排除外来因素影响，保证机组通风正常；6) 检查温控阀是否损坏；检查电磁阀电磁线圈和电磁阀膜片是否损坏，必要时进行修理或更换；7) 检查油气分离器滤芯是否堵塞或阻力过大，如有，更换油过滤器滤芯。压缩机耗油大:1) 疏水阀排出的冷凝水含油量是否大，如大，应检查机组内泄漏点并予以排除；2) 检查压缩机油位是否偏高，如高，应降低油位；3) 检查压力阀开启压力是否

15、正常，必要时应检查、更换阀门；4) 检查回油管是否堵塞，必要时应清洗或更换回油管；5) 检查油气分离器滤芯是否失效，必要时应更换油分离器滤芯。压缩机不供气:1) 检查控制油缸有无动作，检查蝶阀有无机械故障；2) 查看加载电磁线圈是否有吸力；3) 逐一排查电磁阀所在的分电路。压缩机不能启动:1) 检查有无控制电压，若没有，则要检查熔丝等是否完好；2) 检查控制继电器及时间继电器运行是否正常。压缩机运转正常，停机后启动困难:1) 使用的润滑油牌号不对，应清洁后彻底换油；2) 油质粘、结焦，应清洁后彻底换油；3) 轴封严重漏气，拆下更换；4) 卸荷阀瓣原始位置变动，重新调整位置。压缩机启动不畅，开机

16、几秒钟后自动停机:1) 检查自动空气开关是否起跳，电压是否正常，应排除；2) 进气蝶阀关闭程度是否正常，应检查，需重新调整或更换；3) 检查Y 启动中接触器和电机三相是否正常。三、螺杆式空气压缩机变频改造1、节电原理简介 节能控制器采用变频技术及最新PID控制技术，利用压力传感器信号及有关电气控制信号，根据设定的压缩气体压力值控制空压机马达转速，将气压维持在所需的压力值上，将平时不必消耗的能量节省下来，从而达到节电的目的，系统采用连续的程控，不存在频繁启动时的大电流冲击现象，可有效保护电网。 2、改造实例 现厂方供气系统共有压缩机四台，其中两台37KW始终工作，另55KW和45KW根据供气情况

17、在不同的时间段内投入使用。厂方要求，空压机供气采用恒定压力供气，供气气压范围为01MPa；除两台37KW空压机全频（工频）工作外，另外55KW及45KW可切换投入工作，其运行频率根据所需气压受控运行。3、控制方式 已知条件，纳入系统运行的有1台55KW空气压缩机（1#泵），1台45KW压缩机（2#泵），2台37KW压缩机（3#，4#泵）。其中两台37KW工频运行，不能调速，另两台由变频器调速。根据该厂空压机的具体情况，电机驱动设备变频器选用55KW变频器，可适应55KW和45KW两台空压机使用。 为实现输气管道上的恒压供气，在输气总管上安装了一个压力变送器，将管网里的压力变换成420mA信号送

18、到智能型自整定PID调节器。PID调节器将其输入的420mA信号变成010VDC的电信号，控制变频器的输出频率及输出电压，从而改变电机的转速。系统工作时，3#、4#泵工频运行，如管网压力不够，变频器控制2#泵开始工作，若工作到工频状态时管网上压力仍不够，变频器自动切换到1#泵，使其变频运行直至管网所需压力；当管网压力过高时，1#泵停止运行，变频器自动切换到2#泵，若仍过高，则2#泵停止工作，仅3#，4#工频运行即可。从而使总管的气压基本恒定，达到恒压供气的目的。 当压缩空气的消耗出现较大的变化，系统压力达到设定的最大值或最小值时，装于输气总管上电接点压力表将检测到的信号送入逻辑切换控制器，作为

19、系统投入/切出工频机组的一个重要条件（但不是唯一的）。当系统需要投入工频机组时，系统首先综合判断哪一台机组处于准备就绪状态（STANBY），然后发出报警信号，经延时后则执行起动命令；压力过大而须停机时，不必人工干扰，系统直接发出停机指令，使机组停机。 综合效益分析 中天高压风机节能控制器可最大程度上降低空压机的耗电量，由于实现了无级调速控制，空压机的耗电量就与气动设备使用情况密切相关了。经加装空压机节能控制器进行节电改造后，我们预计总体上的节电效果一般可达到20%50%，有些空压机可达到更高的水平。 这家公司空气压缩机组经改造后，经实测达到如下效果： 节省电能：恒压供气系统投入运行后，可使贮气

20、罐的气压保持在设定值的2.5%范围内，将自动排空而损失的电能节省下来，经实测，节电率达到40%左右，同时功率因子提高至COS0.95，减少了无功损耗； 降低噪音，减少环境污染：恒压供气系统由于实现了变频控制，基本上消除排空放气的情况，从而改善了噪音对环境的污染； 延长机械部件使用寿命：使用空压机节电系统后，空压机大多数时间运行在工频之下，能明显减少机械部件的磨损，延长机器寿命，减少维修费用和缩短维修时间；实现了软起动：减少机组起动电流对电网的冲击，同时可灵活地重复多次起动，避免了自藕降压起动在这方面的不足；实现恒压供气：系统投入运行后，提高了供气可靠性和负载变化的调节能力，保证了恒定的供气压力，进一步保证了产品质量的稳定性；运行可靠，故障率几乎为零：系统设有过载、失压、欠压、过流、缺相等保护功能，运行可靠；操作简易，发生故障不影响生产：节能器发生故障后，可自动停机并发出故障信号，同时，可转换到市电使空压机正常运行，不影响生产。