由于具有清晰透明無害無污染沒有危險(xiǎn)易輸送;優(yōu)點(diǎn)，壓縮寧氣經(jīng)廣泛應(yīng)用廠各個(gè)匯業(yè)領(lǐng)域，1至被稱為第能源?？諝鈮嚎s機(jī)約占我國(guó)全國(guó)用電量的9.4.但是，壓縮空氣也是種很昂貴的能源，運(yùn)行成本很高，根據(jù)全生命周期分析理論，空氣壓縮機(jī)的采購(gòu)成本只占全生命周期成本的10左右，而能源成本則占到75左右根據(jù)美國(guó)能源部202年的全球調(diào)查纟，全球?qū)帤鈮嚎s機(jī)的均1載率79，而中內(nèi)空壓縮機(jī)平均負(fù)載率為66，比全球空氣壓縮機(jī)負(fù)載率平均值低13，其運(yùn)行能效與發(fā)達(dá)國(guó)家相比坯具艮大的。，近年來，隨著全球能源形勢(shì)換效率的關(guān)注度逐漸增加，對(duì)壓縮空氣系統(tǒng)的能效問也進(jìn)行了些研宄。但目前很多研究人員對(duì)如何提高寧氣甩縮機(jī)滿負(fù)荷能效研允很多，對(duì)于空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)及空氣壓縮機(jī)如何與系統(tǒng)很好的匹配運(yùn)行開展系統(tǒng)研宄相對(duì)較少。通過節(jié)能改造。如應(yīng)用矜網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)變頻技術(shù)壓力控制技術(shù)等，很多壓縮空氣系統(tǒng)能達(dá)到10以上的節(jié)能效果。但每個(gè)壓縮空氣系統(tǒng)不同，適用的節(jié)能技術(shù)不同，不能盲目實(shí)施不合適的節(jié)能技術(shù)。本文通過對(duì)工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的螺桿式空氣壓縮機(jī)的控制方式及對(duì)應(yīng)的能效特點(diǎn)進(jìn)行闡述的基礎(chǔ)上，分析了變頻技術(shù)對(duì)于提高空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)能效的作用。

1螺桿式空氣壓縮機(jī)控制方式和能效特點(diǎn)目前工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的壓縮機(jī)主要有螺桿桿式壓縮機(jī)由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單安全可靠及易于壓控制空氣壓縮機(jī)負(fù)荷功率對(duì)比曲線2維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)應(yīng)用中最為廣泛。本文重點(diǎn)對(duì)螺桿式空氣壓縮機(jī)的不同控制方式進(jìn)行分析。

加載，載控制加載屈載控制是螺桿式壓縮機(jī)的最早控制方案之，上載時(shí)壓縮機(jī)將運(yùn)行在滿負(fù)荷下，當(dāng)系統(tǒng)的用氣量下降，此時(shí)壓縮機(jī)生產(chǎn)的多余的壓縮空氣將會(huì)使系統(tǒng)的壓力升高，當(dāng)壓縮機(jī)的控制器測(cè)到系統(tǒng)壓力達(dá)到卸載的壓力設(shè)定點(diǎn)時(shí)，會(huì)發(fā)出縮開壓力閥壓率時(shí)量荷控臺(tái)系71日5大叨近1儀。旭大叨近飛儀，衛(wèi)啪1兒載運(yùn)行，此時(shí)壓縮機(jī)不生產(chǎn)壓縮空氣，但電動(dòng)機(jī)然處于運(yùn)行狀態(tài)，仍將會(huì)消耗全負(fù)荷時(shí)25，的功率，這主要消耗于機(jī)械損失和維持潤(rùn)滑系統(tǒng)的正常運(yùn)行。隨著系統(tǒng)壓力降低到達(dá)較低上載壓力設(shè)定點(diǎn)時(shí)，控制器會(huì)發(fā)出信號(hào)，重新打進(jìn)氣閥，同時(shí)壓縮機(jī)再次在滿負(fù)荷條件下運(yùn)行。

種壓力控制裝置可使系統(tǒng)的壓力波動(dòng)控制在，71范圍內(nèi)。加載廊載控制空氣壓機(jī)負(fù)荷功率對(duì)比曲線1.

2恒壓調(diào)節(jié)控制方式與加載屈載控制空氣壓縮機(jī)入口閥只有全縮機(jī)通過微調(diào)入口閥的開度來保持系統(tǒng)供氣壓關(guān)小，空氣壓縮機(jī)流量降低，壓縮比增加。調(diào)節(jié)縮機(jī)部分載荷操作運(yùn)行需要的功率比較大，效明顯降低。進(jìn)氣節(jié)流控制在完全關(guān)閉進(jìn)氣閥門，仍將消耗滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)70的功率，當(dāng)輸氣在滿負(fù)荷50時(shí)，典型的功率消耗值約為滿負(fù)時(shí)的80，因此進(jìn)氣節(jié)流控制是種很不經(jīng)濟(jì)的制方式。在個(gè)比較大的壓縮空氣系統(tǒng)中，多空氣壓縮機(jī)在相同時(shí)間低于滿載運(yùn)行，雖然使統(tǒng)壓力非常穩(wěn)定，但是能效水平式非常低。恒負(fù)荷率2變頻控制系統(tǒng)般而言，工業(yè)中常用的螺桿式空氣壓縮機(jī)所配備的電動(dòng)機(jī)小到22呵最大可達(dá)250揠以籠型異步電機(jī)為主，屬于典型的中小型電動(dòng)機(jī)范圍。變頻技術(shù)能夠通過控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)而改變壓縮機(jī)主機(jī)的速度來將壓縮空氣的供氣與用氣相匹配，進(jìn)而達(dá)到穩(wěn)定系統(tǒng)壓力，降低系統(tǒng)流量負(fù)荷，不僅有利于生產(chǎn)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，而且會(huì)產(chǎn)生較好的節(jié)能效果。

21系統(tǒng)構(gòu)成變頻控制系統(tǒng)3由電源切換柜變頻器智能，1蒺制器傳感器和空氣壓縮機(jī)組成。系統(tǒng)中安裝電源切換柜是為了保證變頻系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)仍能保證空氣壓縮機(jī)的正常運(yùn)行。

22基本工作原理變頻控制系統(tǒng)是通過安裝在壓縮空氣系統(tǒng)總管上的壓力傳感器檢測(cè)到系統(tǒng)壓力的變化傳給13控制器，1控制器按照設(shè)定壓力輸出個(gè)電流信號(hào)送到變頻器。當(dāng)壓力傳感器檢測(cè)到的壓力信號(hào)大于目標(biāo)壓力設(shè)定值時(shí)，13控制器輸出電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，輸送到管網(wǎng)的氣量減少，系統(tǒng)壓力降低;當(dāng)壓力傳感器檢測(cè)到的壓力信號(hào)小于目由于變速驅(qū)動(dòng)過程存在些內(nèi)在損耗，因此在選用變速驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)時(shí)必須特別注意。變速驅(qū)動(dòng)控制模式在負(fù)荷變化較大且很少處于滿載狀態(tài)縮機(jī)應(yīng)用場(chǎng)合，變速控制壓縮機(jī)應(yīng)當(dāng)只作為調(diào)節(jié)壓縮機(jī)使用。這種控制類型在部分負(fù)載時(shí)效率最高，但是當(dāng)空氣壓縮機(jī)處于連續(xù)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置的內(nèi)部損耗使該控制模式的能效反而降低。

3變頻控制節(jié)能原理根據(jù)熱力學(xué)定律，單級(jí)容積式的壓縮機(jī)完成個(gè)絕熱理論循環(huán)所消耗的理論功胃河為乓標(biāo)壓力設(shè)定值時(shí)，1控制器輸出的信號(hào)增強(qiáng)，使變頻器輸出頻率增加，空氣壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升，空氣壓縮機(jī)輸送到管網(wǎng)的氣量增加，系統(tǒng)壓力升高，從而達(dá)到穩(wěn)定系統(tǒng)壓力的目的。

空氣壓縮機(jī)變頻控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和電源頻率電源頻率;電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)23變速驅(qū)動(dòng)空壓機(jī)能效特點(diǎn)與離心式風(fēng)機(jī)水泵的平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載不同，空氣壓縮機(jī)屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。所以，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速不是呈近似立方的關(guān)系，而是呈近似次方的關(guān)系時(shí)，其消耗功率和負(fù)荷百分比的變化曲線4.

Rk壓縮機(jī)排氣壓力，k氣體常數(shù)。

從式2可看出，系統(tǒng)壓力波動(dòng)較大意味著空氣壓縮機(jī)平均排氣壓力的增加，能耗也隨之增加。對(duì)于加載廊載控制方式，在多臺(tái)空氣壓縮機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，每臺(tái)空氣壓縮機(jī)的最大和最小壓力設(shè)定點(diǎn)與最近的壓縮機(jī)至少具有aol4MP，勺差壓。按照這種方式行分級(jí)，原來設(shè)計(jì)的在0169，075，釔間運(yùn)行的系統(tǒng)，在增加壓縮機(jī)之后系統(tǒng)壓力波動(dòng)范圍將進(jìn)步增加而導(dǎo)致系統(tǒng)平均供氣壓力上升，空氣壓縮機(jī)的運(yùn)行功率也會(huì)隨之贈(zèng)加。同時(shí)，空氣壓縮機(jī)的數(shù)目還會(huì)受到最大允許的系統(tǒng)壓力波動(dòng)范圍的限制，般加載泣載控制的系統(tǒng)壓力波動(dòng)范圍建議不超過，34.

根據(jù)大量測(cè)試結(jié)果，在般工業(yè)應(yīng)用壓力需求場(chǎng)合，系統(tǒng)壓力每增加，1空壓機(jī)功率會(huì)增加6左右，同時(shí)對(duì)于沒有進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)的用氣設(shè)備，壓縮空氣流量會(huì)增加以上。如果應(yīng)用變頻控制技術(shù)，系統(tǒng)壓力波動(dòng)被控制在，2殖圍內(nèi)，將會(huì)產(chǎn)生非常大的節(jié)能效果。同時(shí)，如果系統(tǒng)中存在多臺(tái)部分負(fù)載的加屈載或恒壓控制空氣壓縮機(jī)，節(jié)能效果將更為顯著。

4系統(tǒng)性能測(cè)試分析壓縮空氣系統(tǒng)流量和壓力動(dòng)態(tài)變化非?？欤谠S多系統(tǒng)中，成百上千的空氣負(fù)荷隨機(jī)運(yùn)行，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致壓縮空氣系統(tǒng)供氣側(cè)和需求側(cè)之間的不平衡，經(jīng)?，F(xiàn)為系統(tǒng)壓力波動(dòng)范圍較大或多臺(tái)空壓機(jī)處于部分負(fù)載狀態(tài)運(yùn)行，這為變頻控制的應(yīng)用提供了很好的機(jī)會(huì)。但變頻控制空氣壓縮機(jī)有定的控制范圍，只有系統(tǒng)的流量波動(dòng)在其控制范圍內(nèi)，變頻控制才能更好地起到節(jié)能和穩(wěn)定系統(tǒng)供氣壓力的作用。因此，在確定變速驅(qū)動(dòng)是否適合應(yīng)用于個(gè)壓縮空氣系統(tǒng)，最佳方法就是應(yīng)用專業(yè)的壓縮空氣系統(tǒng)測(cè)試記錄儀對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面的測(cè)試分析。

測(cè)試系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)記錄儀質(zhì)量流量傳感器壓力傳感器功率傳感器和計(jì)算機(jī)部分組成，5.其中數(shù)據(jù)記錄儀用于記錄來自流量傳感器壓力傳感器和功率傳感器的數(shù)據(jù)信號(hào);流量傳感器主要用于測(cè)試系統(tǒng)流量，建議使用騰諢赫螺諢細(xì)插入式安裝的質(zhì)量流量計(jì);壓力傳感器用于測(cè)試系統(tǒng)的壓力變化數(shù)據(jù);功率傳感器用于測(cè)試空氣壓縮機(jī)的功率變化情況;計(jì)算機(jī)用于記錄儀設(shè)定和系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析。

通過測(cè)試系統(tǒng)可以采集壓縮空氣系統(tǒng)在24小時(shí)甚至周內(nèi)包含平時(shí)工作日和周末生產(chǎn)工況的系統(tǒng)流量壓力和空氣壓縮機(jī)運(yùn)行功率等參數(shù)，在此基礎(chǔ)上分析系統(tǒng)流量負(fù)荷波動(dòng)范圍和變化特點(diǎn)，進(jìn)而提出變頻控制是否適用，以及采用何種變頻控制方案。

5變頻控制案例分析51系統(tǒng)運(yùn)行概況上海某廠壓縮空氣系統(tǒng)由5臺(tái)英格索蘭螺桿系統(tǒng)由2臺(tái)英格索蘭，空氣壓縮機(jī)組成，每臺(tái)機(jī)組額定產(chǎn)氣量20系統(tǒng)配有冷凍式和吸附式干燥機(jī)和1個(gè)3干儲(chǔ)氣罐。

系統(tǒng)運(yùn)行方式為開備，恒壓控制方式運(yùn)行，主要供應(yīng)濾棒車間生產(chǎn)用氣。

系統(tǒng)2由3臺(tái)英格索蘭空氣壓縮機(jī)組成，2臺(tái)瓦巧，0和1臺(tái)巧，機(jī)組額定產(chǎn)氣量分別為。91坪10系統(tǒng)配有冷凍式干燥機(jī)和干濕儲(chǔ)氣罐各個(gè)，容量分別為1.5和1運(yùn)行，主要供應(yīng)紙板箱車間和包裝車間生產(chǎn)用氣。

52系統(tǒng)測(cè)試分析系統(tǒng)1據(jù)測(cè)試結(jié)果，該系統(tǒng)總管輸出壓力波動(dòng)范圍為06乎超出恒壓控制方式的正常壓力波動(dòng)范圍，由于系統(tǒng)配置原因，該壓縮機(jī)目前無法置于加御載控制方式運(yùn)行。另外，該空氣壓縮機(jī)約為今。

系統(tǒng)2據(jù)測(cè)試結(jié)果，該系統(tǒng)總管壓力波動(dòng)范圍為Q4b壓縮機(jī)輸出流量在oloo之間波動(dòng)，平均流量約為7 3系統(tǒng)優(yōu)化措施和效果在系統(tǒng)測(cè)試分析基礎(chǔ)上采取了如下改造方案。

優(yōu)化系統(tǒng)管路系統(tǒng)對(duì)兩個(gè)獨(dú)立的管路系統(tǒng)進(jìn)行并網(wǎng)運(yùn)行，根據(jù)系統(tǒng)流量測(cè)試結(jié)果，在正常生產(chǎn)時(shí)，臺(tái)20哪空氣壓縮機(jī)就能滿足其峰值負(fù)荷需求。

安裝高效變頻控制系統(tǒng)對(duì)瓦已，空氣壓縮機(jī)進(jìn)行拖變頻控制，不但減少可開機(jī)臺(tái)數(shù)，而且提高了臺(tái)空氣壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)的效率。

系統(tǒng)優(yōu)化后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了前后切換對(duì)比測(cè)試，分為獨(dú)立運(yùn)行并網(wǎng)工頻運(yùn)行和并網(wǎng)變頻運(yùn)行種工況進(jìn)行，測(cè)試空氣壓縮機(jī)總平均功率分別為141.7儔029叟和64網(wǎng)總節(jié)電率為54.8，其中變頻驅(qū)動(dòng)的節(jié)電率為27.5.

6結(jié)語通過對(duì)螺桿式空氣壓縮機(jī)原理不同控制方響和案例分析可得出如下結(jié)論目前我國(guó)很多壓縮空氣系統(tǒng)能效具有很大的提升空間;變速驅(qū)動(dòng)控制應(yīng)用得當(dāng)，對(duì)于提高壓縮空氣系統(tǒng)的能效是種非常有效的控制方式;是否應(yīng)用變頻技術(shù)應(yīng)在對(duì)系統(tǒng)全面診斷分析的基礎(chǔ)上確定。

以上說明，隨著我國(guó)節(jié)能減排力度的加強(qiáng)，變頻驅(qū)動(dòng)對(duì)于推動(dòng)壓縮空氣系統(tǒng)能效的提高具有非常重要的意義，具有廣闊的應(yīng)用前景。