1 螺杆式空壓機工(gōng)作原理(lǐ)簡述
　　
螺杆式空壓機是由一對相(xiàng)互平行(xíng)齒合的(de)陰陽轉子(或稱螺杆)在氣缸内轉動，使轉子齒槽之間的(de)空氣不斷地(dì)産生周期性的(de)容積變化，空氣則沿著(zhe)轉子軸線由吸入側輸送至輸出側，實現螺杆式空壓機的(de)吸氣、壓縮和(hé)排氣的(de)全過程。空壓機的(de)進氣口和(hé)出氣口分(fēn)别位于殼體的(de)兩端，陰轉子的(de)槽也(yě)陽轉子齒被主電機驅動而旋轉。
原空壓機的(de)主電機運行(xíng)方式爲Y-△降壓起動，然後全速運行(xíng)。具體操作程序爲：按下啓動按鈕，控制(zhì)系統接通啓動器(qì)線圈并打開(kāi)斷油閥，空壓機在卸載模式下啓動，這時進氣閥處于關閉位置，而放(fàng)氣閥打開(kāi)以排放(fàng)油氣分(fēn)離(lí)器(qì)内的(de)壓力。等降壓2秒後空壓機開(kāi)始加載運行(xíng)，系統壓力開(kāi)始上(shàng)升。如(rú)果系統壓力上(shàng)升到(dào)壓力開(kāi)關上(shàng)限值，即起跳壓力，控制(zhì)器(qì)使進氣閥關閉，油氣分(fēn)離(lí)器(qì)放(fàng)氣，壓縮機空載運行(xíng)，直到(dào)系統壓力跌到(dào)壓力開(kāi)關下限值後，即回跳壓力下，控制(zhì)器(qì)使進氣閥打開(kāi)，油氣分(fēn)離(lí)器(qì)放(fàng)氣閥關閉，壓縮機打開(kāi)，油氣分(fēn)離(lí)器(qì)放(fàng)氣閥關閉，壓縮機滿載運行(xíng)。
空壓機的(de)工(gōng)作過程如(rú)圖1所示。


圖1 空壓機工(gōng)作過程

2 空壓機運行(xíng)中自身存在的(de)問題

主電機雖然采用(yòng)Y-△降壓起動，但(dàn)起動時的(de)電流仍然很大(dà)，并且有(yǒu)一定的(de)啓動時間,這段時間消耗的(de)電能(néng)不容忽視。另外啓動時大(dà)電流的(de)沖擊會(huì)影響電網的(de)穩定及其它用(yòng)電設備的(de)運行(xíng)安全。
主電機時常工(gōng)作在滿負荷上(shàng)，但(dàn)能(néng)量浪費在出口閥門上(shàng)，屬非經濟運行(xíng)，電能(néng)浪費嚴重。
主電機工(gōng)頻運行(xíng)緻使空壓機運行(xíng)時噪音(yīn)很大(dà)。
主電機工(gōng)頻起動設備的(de)沖擊大(dà)，電機軸承的(de)磨損大(dà)，所以設備維護工(gōng)作時機械量大(dà)。
當卸荷運行(xíng)時那部分(fēn)電流不是做有(yǒu)用(yòng)功的(de), 而是機械在額定轉速下的(de)空轉損耗.這種機械式調節裝置雖然也(yě)能(néng)起到(dào)壓力調節作用(yòng),但(dàn)是壓力調節精度低，壓力波動大(dà);壓縮機總是在額定轉速下工(gōng)作，機械磨損大(dà)、電耗高(gāo)。

3 空壓機變頻節能(néng)原理(lǐ)

由于許多空壓機運行(xíng)方式是加載、卸載方式。卸載時電機空轉,造成能(néng)源浪費。變頻控制(zhì)即通過改變電動機的(de)轉速來控制(zhì)空壓機單位時間的(de)出風量，從而達到(dào)控制(zhì)管路(lù)的(de)壓力。
控制(zhì)原理(lǐ)是：通過壓力變送器(qì)測得的(de)管網壓力值與壓力的(de)設定值相(xiàng)比較，得到(dào)偏差，經PID調節器(qì)計(jì)算出變頻器(qì)作用(yòng)于異步電動機的(de)頻率值。由變頻器(qì)輸出相(xiàng)應頻率和(hé)幅值的(de)交流電，調節馬達的(de)轉速，空壓機輸出相(xiàng)應的(de)壓縮空氣至儲氣罐，使之壓力變化，直到(dào)管網壓力與給定壓力值相(xiàng)同。

圖2 控制(zhì)原理(lǐ)圖

4 空壓機變頻改造後的(de)效益

節約能(néng)源。變頻器(qì)控制(zhì)壓縮機與傳統控制(zhì)的(de)壓縮機比較，能(néng)源節約是最有(yǒu)實際意義的(de)，根據空氣量需求來供給的(de)壓縮機工(gōng)況是經濟的(de)運行(xíng)狀。
運行(xíng)成本降低。傳統壓縮機的(de)運行(xíng)成本由三項組成：初始采購(gòu)成本、維護成本和(hé)能(néng)源成本。其中能(néng)源成本大(dà)約占壓縮機運行(xíng)成本的(de)77%。通過能(néng)源成本降低24.3%，再加上(shàng)變頻起動後對設備的(de)沖擊減少(shǎo)，維護和(hé)維修量也(yě)跟随降低，所以運行(xíng)成本将大(dà)大(dà)降低。
提高(gāo)壓力控制(zhì)精度。變頻控制(zhì)系統具有(yǒu)精确的(de)壓力控制(zhì)能(néng)力。使壓縮機的(de)空氣壓力輸出與用(yòng)戶空氣系統所需的(de)氣量相(xiàng)匹配。變頻控制(zhì)壓縮機的(de)輸出氣量随著(zhe)電機轉速的(de)改變而改變。由于變頻控制(zhì)電機速度的(de)精度提高(gāo)，所以它可(kě)以使管網的(de)系統壓力變化保持在3pisg變化範圍，也(yě)就是0.2bar範圍内，有(yǒu)效地(dì)提高(gāo)了工(gōng)況的(de)質量。
延長壓縮機的(de)使用(yòng)壽命。變頻器(qì)從0HZ起動壓縮機，它的(de)起動加速時間可(kě)以調整，從而減少(shǎo)起動時對壓縮機的(de)電器(qì)部件(jiàn)和(hé)機械部件(jiàn)所造成的(de)沖擊，增強系統的(de)可(kě)靠性，使壓縮機的(de)使用(yòng)壽命延長。此外，變頻控制(zhì)能(néng)夠減少(shǎo)機組起動時電流波動，這一波動電流會(huì)影響電網和(hé)其它設備的(de)用(yòng)電，變頻器(qì)能(néng)夠有(yǒu)效的(de)将起動電流的(de)峰值減少(shǎo)到(dào)最低程度。
降低了空壓機的(de)噪音(yīn)。根據壓縮機的(de)工(gōng)況要求，變頻調速改造後，電機運轉速度明(míng)顯減慢(màn)，因此有(yǒu)效地(dì)降了空壓機運行(xíng)時的(de)噪音(yīn)。現場(chǎng)測定表明(míng)，噪音(yīn)與原系統比較下降約3-7dB。

5 變頻器(qì)改造要求

現場(chǎng)空壓機功率：30KW，最大(dà)工(gōng)作電流59A。
設計(jì)要求：主電機變頻器(qì)運行(xíng)狀态保持儲氣罐出口壓力穩定，壓力波動範圍不超過±0.01Mpa；保持原有(yǒu)的(de)工(gōng)頻控制(zhì)系統，以确保變頻器(qì)出現異常保護時，可(kě)以直接切入工(gōng)頻，不影響生産；在用(yòng)氣量較小(xiǎo)的(de)情況下，變頻器(qì)處于低頻運行(xíng)或者進入休眠狀态，應保障電機繞組溫度不超過允許的(de)範圍。
根據現場(chǎng)狀況：選用(yòng)台達B系列變頻器(qì)：VFD300B43A；額定電流：60A；過載能(néng)力：變頻器(qì)額定輸出電流150%，1min。
改造電氣原理(lǐ)圖如(rú)圖3。

圖3 改造電氣原理(lǐ)圖

6 結束語

綜上(shàng)所述，由于空壓機可(kě)以在保證生産所需要的(de)最低壓力下運行(xíng)，電機輸入功率大(dà)大(dà)下降，輔以壓力閉環控制(zhì)，實現空壓機的(de)供氣壓力與轉速的(de)動态匹配，減少(shǎo)了電機的(de)實際輸入功率，達到(dào)節能(néng)目的(de)。即電機的(de)轉速由供氣壓力來控制(zhì)，壓縮機需要多大(dà)的(de)功率，電機就輸出多大(dà)的(de)功率，而不必做無用(yòng)功，從而取得良好的(de)節能(néng)效果，其次，空壓機停止了空轉，電機不存在輕載運行(xíng)，這部分(fēn)能(néng)量很可(kě)觀。相(xiàng)應帶來的(de)其它好處是：供氣壓力穩定，通過壓力調節器(qì)，可(kě)使空壓機保持在設定的(de)壓力值下工(gōng)作，壓力穩定可(kě)靠性高(gāo)，而且壓力可(kě)以無級設定，随時可(kě)調。電機實現軟啓動，壓縮機的(de)使用(yòng)壽命及檢修周期都(dōu)将得到(dào)大(dà)大(dà)延長。空壓機排氣量由空壓機的(de)轉速來控制(zhì)，氣缸内氣閥片不再反複地(dì)開(kāi)啓和(hé)關閉，閥座、彈簧等工(gōng)作條件(jiàn)大(dà)大(dà)改善，避免了高(gāo)溫、高(gāo)壓氣體急劇的(de)流動與沖擊，維修工(gōng)作量減少(shǎo)。