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螺桿空壓機變頻節能的改造原理與應用

目錄:風能動態發布時間:2012-03-13 13:53:00點擊率:

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螺桿式空壓機廣泛地用于工業生產中,在其控制中采用加載-卸載閥來控制空壓機的供氣。由于用氣設備的工作周期或是生產工藝的差別,使得用氣量發生波動,有時會造成空壓機頻繁加載、卸載。

空壓機卸載后電機仍然工頻運轉,不僅浪費電能而且增加設備的機械磨損;空壓機加載過程是突然加載,也會對設備和電網造成較大的沖擊。因此對空壓機進行變頻改造具有改善電機的啟動和運行方式、減少設備的機械磨損、在一定范圍內節約電能等效果。

一、螺桿式空壓機的工作原理

以單螺桿空壓機為例說明空氣壓縮機工作原理,如下圖所示為單螺桿空氣壓縮機的結構原理圖。螺桿式空氣壓縮機的工作過程分為吸氣、密封及輸送、壓縮、排氣四個過程。當螺桿在殼體內轉動時,螺桿與殼體的齒溝相互嚙合,空氣由進氣口吸入,同時也吸入機油,由于齒溝嚙合面轉動將吸入的油氣密封并向排氣口輸送;在輸送過程中齒溝嚙合間隙逐漸變小,油氣受到壓縮;當齒溝嚙合面旋轉至殼體排氣口時,較高壓力的油氣混合氣體排出機體。

二、壓縮氣供氣系統組成及空壓機控制原理

1、壓縮氣供氣系統組成 工廠空氣壓縮氣供氣系統一般由空氣壓縮機、冷干機、過濾器、儲氣罐、管路、閥門和用氣設備組成。如下圖所示為壓縮氣供氣系統組成示意圖:

2、空氣壓縮機的控制原理 在工廠的空氣壓縮機控制系統中,普遍采用后端管道上安裝的壓力繼電器來控制空氣壓縮機的運行??諌簷C啟動時,加載閥處于不工作態,加載氣缸不動作,空壓機頭進氣口關閉,電機空載啟動。當空氣壓縮機啟動運行后,如果后端設備用氣量較大,儲氣罐和后端管路中壓縮氣壓力未達到壓力上限值,則控制器動作加載閥,打開進氣口,電機負載運行,不斷地向后端管路產生壓縮氣。如果后端用氣設備停止用氣,后端管路和儲氣罐中壓縮氣壓力漸漸升高,當達到壓力上限設定值時,壓力控制器發出卸載信號,加載閥停止工作,進氣口關閉,電機空載運行。

三、螺桿式空氣壓縮機變頻改造空壓機工頻運行和變頻運行的比較:

空壓機電機功率一般較大,啟動方式多采用空載(卸載)星-三角啟動,加載和卸載方式都為瞬時。這使得空壓機在啟動時會有較大的啟動電流,加載和卸載時對設備機械沖擊較大;不光引起電源電壓波動,也會使壓縮氣源產生較大的波動;同時這種運行方式還會加速設備的磨損,降低設備的使用年限。 對空壓機進行變頻改造,能夠使電機實現軟起軟停,減小啟動沖擊,延長設備使用年限;同時由于電機運行頻率可變,實現了空壓機根據用氣量的大小自動調節電機轉速,減少了電機頻繁的加載和卸載,使得供氣系統氣壓維持恒定,在一定程度上節約了電能。

空壓機主電路和控制電路的變頻改造: 以某品牌空壓機為例,該品牌型號的空壓機采用星-三角啟動方式,在主電路改造時,將變頻器串接進原有的電源進線中;斷開原加載閥控制回路,將原加載閥控制輸出改為一個時間繼電器JS,時間繼電器的線圈一端與220V控制電路零線接通,另一端連接到PLC的加載輸出點,將加載閥的一端直接和220V控制電路零線接通,另一端通過時間繼電器JS的一對常開觸點與220V控制電路火線接通,通過時間繼電器延長加載時間。變頻器的正轉信號端子FWD,通過電機主電路上的交流接觸器KM1的一對常開觸點,與變頻器公共控制端CM接通。變頻器的模擬量反饋信號C1和GND端子,與壓縮氣輸送管路上的壓力傳感器相連接。

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