空壓機是工廠里較重要的機器設備之一，空壓機供氣領域能否應用變頻調速技術，在節省電能的同時改善空壓機性能，提高供氣品質，降低生產設備故障率，延長設備的使用壽命備受社會各界關注。為了節約能源，對企業原有的空壓站進行節能減排技術改造，非常有必要。

一、空壓機工作原理
壓縮機是一種將氣體壓縮從而提高氣體壓力或輸送氣體的機器，螺桿式空壓機的工作原理包含四個過程：1）吸氣過程； 2）封閉及輸送過程；3）壓縮及噴油過程；4）排氣過程
空氣壓縮機在出廠時配套的排氣壓力調節裝置，多數為關閉進氣管式壓力調節器。其工作原理是當儲氣罐（風包）內空氣壓力**過設定的壓力時，壓縮機進氣管上碟閥自動關閉，壓縮機進入空轉卸荷狀態；當儲氣罐內的空氣壓力低于設定壓力時，壓縮機進氣管碟閥自動開啟，壓縮機又進入到滿載工作狀態。空氣壓縮機的排氣量和壓力，在運轉中也不是不變的，常因工況變化導致用氣量變化，所以空氣壓縮機工作時總是在重復滿載－卸荷工作方式。滿載時的工作電流接近電動機的額定電流，卸荷時的空轉電流約為30-50%電動機額定電流，這部分電流不是做有用功，而是機械在額定轉速下的空轉損耗。

這種機械式調節裝置雖然也能起到壓力調節作用，但是壓力調節精度低，壓力波動大。壓縮機總是在額定轉速下工作，機械磨損大，電耗高。空壓機自身存在著以下幾個缺點:

(1) 當輸出壓力大于一定值時，自動打開泄載閥，使異步電動機空轉，嚴重浪費能源;

(2) 異步電動機易頻繁的啟動、停止，影響電機的使用壽命;

(3) 工作條件惡劣，噪音大;

(4) 自動化程度低，輸出壓力的調節是靠人為調節閥的開度來實現的，調節速度慢，波動大，不穩定，精度低;

(5) 空壓機工頻啟動電流大，對電網沖擊大，電機軸承磨損大，設備維護量大。針對以上存在的問題，采用變頻器對空壓機進行調節，實現空壓機恒壓運行勢在必行。

二、公司螺桿式空壓機現狀
2.1 空壓站分布情況

空壓站主要工作是供應全廠壓縮空氣生產用氣。班組生產運作為常年二二制運行。班組有兩個站房輪流使用，每個站房各由三臺40立方螺桿式壓縮機和一臺20立方螺桿式壓縮機組成。
2.2 空壓站現狀
3#空壓站配有壓力監控設備，實時監控廠里用氣情況，空壓站必須**廠內管網的壓力。兩個空壓站的輪換使用周期為一年，2019年3月至2019年3月使用的是3站，2019年3月開始使用的是2站，如果遇到故障、檢修等情況會暫時使用另一個站點。

高壓站2、3、4號機，共有3臺高壓螺桿式空氣壓縮機，由于空氣壓縮機的拖動電機本身不能調速，因此就不能直接使用壓力或流量的變動來實現降速調節輸出功率的匹配，導致在用氣量少的時候電機仍然要空載運行，電能浪費巨大。

2.3 壓縮機出口點壓力控制

目前，壓縮機的出口點壓力控制是操作員根據工作經驗，手動控制壓縮機的開啟和關閉，來滿足廠內用氣需要。現在，一般設定壓縮機出口壓力不**過0.78MPa，正常運行保持在0.76MPa左右。2#站的設備帶有自動卸載功能，壓力到了警戒值會自動放氣減壓，到達0.71MPa會再次加載，這之間有0.05MPa的壓差。3#站的設備的減壓方式是采用自動減小進氣口，來減小出口壓力。另外，高峰用能時間段，設備保持在加載狀態，夜班時段，設備加減載頻繁。

若能采用自動控制和變頻調速技術，將四臺空壓機實行自動控制，可以實現互為熱備自動運行，穩定輸出生產要求所需的穩定氣壓，減少機械維修工作量，延長空壓機的使用壽命。另外，當流量需要量減少時，就可降低電動機的轉速，從而較大幅度減小電動機的運行功率，也可以實現節能的目的。


變頻器從0Hz起動空壓機，它的起動加速時間可以調整，從而減少起動時對壓縮機的電器部件和機械部件所造成的沖擊，增強系統的可靠性，使壓縮機的使用壽命延長。此外，變頻控制能夠減少機組起動時電流波動，這一波動電流會影響電網和其它設備的用電，變頻器能夠有效的將起動電流的峰值減少到較低程度。
螺桿式空壓在使用過程中由于維護保養不及時或操作不當、環境因素等原因，經常發生故障，本文對礦山井下所用螺桿式空壓機的工作原理作了介紹，針對現場實際使用中出現的各種故障進行了歸納總結，重點分析了故障產生的原因及處理方法，為現場維修人員提供參考。
節約能源
變頻器控制壓縮機與傳統控制的壓縮機比較，能源節約是較有實際意義的，根據空氣量需求來供給的壓縮機工況是經濟的運行狀態。

經過改造后，空壓機電機從靜止到旋轉工作可由變頻器來啟動，實現了軟啟動，避免了啟動沖擊電流和啟動給空壓機帶來的機械沖擊，從而達到空壓機省電、節能、環保、減排、降低磨損、延長壽命、安全可靠的目的。
空氣壓縮機變頻節能原理

經常卸載和加載導致整個氣網壓力經常變化，不能保持恒定的工作壓力延長壓縮機的使用壽命。空壓機的有些調節方式（如調節閥門或調節卸載等方式）即使在需要流量較小的情況下，由于電機轉速不變，電機功率下降幅度比較小。根據空氣壓縮理論，壓縮機的軸功率、排氣量和軸轉速符合下列公式：

N=Mr×n/9553（kW） （1-1）

Vd1=K×Vh1×n2（m3/min） （1-2）

式中：

N－壓縮機的軸功率（kW）

Mr－壓縮機輸入的平均軸轉矩（N.m）

n－壓縮機的軸轉速（r/min）

Vd1－在n2轉速下的排氣量（m3/min）

K－與汽缸容積、壓力、溫度和泄漏有關的系數

Vh1－一級缸容積（m3 ）

n2－調節后的壓縮機轉速（r/min）

根據上述理論分析，在空氣壓縮機的汽缸容積不能改變的條件下，只有調節壓縮機的轉速才能改變排氣量；空氣壓縮機是恒轉矩負載，壓縮機軸功率與轉速呈正比變化。在壓縮機總排氣量大于總用氣量時，通過降低壓縮機轉速調節供風壓力，是達到壓縮機經濟運行的有效方法。

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