空壓機(jī)分析.doc

一、空氣壓縮機(jī)的種類(lèi)（一）按工作原理分為：1、容積式壓縮機(jī)：工作原理是壓縮氣體的體積，使單位體積內(nèi)氣體分子的密度增加以提高壓縮空氣的壓力；2、往復(fù)式壓縮機(jī)(也稱(chēng)活塞式壓縮機(jī))：工作原理是直接壓縮氣體，當(dāng)氣體達(dá)到一定壓力后排出；3、離心式壓縮機(jī)：工作原理是提高氣體分子的運(yùn)動(dòng)速度，使氣體分子具有的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為氣體的壓力能，從而提高壓縮空氣的壓力；（二）常用的空氣壓縮機(jī)1、活塞式空氣壓縮機(jī)2、螺桿式空氣壓縮機(jī)，(螺桿空氣壓縮機(jī)又分為雙螺桿空氣壓縮機(jī)和單螺桿空氣壓縮機(jī))3、離心式壓縮機(jī)4、滑片式空氣壓縮機(jī)5、渦旋式空氣壓縮機(jī)。（三）各種壓縮機(jī)的定義（凸輪式，膜片式和擴(kuò)散泵等壓縮機(jī)沒(méi)有列入其中，是因?yàn)樗鼈冇猛咎厥舛叽缦鄬?duì)較?。?、容積式壓縮機(jī)-直接依靠改變氣體容積來(lái)提高氣體壓力的壓縮機(jī)。2、往復(fù)式壓縮機(jī)-是容積式壓縮機(jī)，其壓縮元件是一個(gè)活塞，在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。3、回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)-是容積式壓縮機(jī)，壓縮是由旋轉(zhuǎn)元件的強(qiáng)制運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。4、滑片式壓縮機(jī)-是回轉(zhuǎn)式變?nèi)輭嚎s機(jī)，其軸向滑片在同圓柱缸體偏心的轉(zhuǎn)子上作徑向滑動(dòng)。截留于滑片之間的空氣被壓縮后排出。5、液體-活塞式壓縮機(jī)-是回轉(zhuǎn)容積式壓縮機(jī)，在其中水或其它液體當(dāng)作活塞來(lái)壓縮氣體，然后將氣體排出。6、羅茨雙轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)-屬回轉(zhuǎn)容積式壓縮機(jī)，在其中兩個(gè)羅茨轉(zhuǎn)子互相嚙合從而將氣體截住，并將其從進(jìn)氣口送到排氣口。沒(méi)有內(nèi)部壓縮。7、螺桿壓縮機(jī)-是回轉(zhuǎn)容積式壓縮機(jī)，在其中兩個(gè)帶有螺旋型齒輪的轉(zhuǎn)子相互嚙合，從而將氣體壓縮并排出。8、速度型壓縮機(jī)-是回轉(zhuǎn)式連續(xù)氣流壓縮機(jī)，在其中高速旋轉(zhuǎn)的葉片使通過(guò)它的氣體加速，從而將速度能轉(zhuǎn)化為壓力。這種轉(zhuǎn)化部分發(fā)生在旋轉(zhuǎn)葉片上，部分發(fā)生在固定的擴(kuò)壓器或回流器擋板上。9、離心式壓縮機(jī)-屬速度型壓縮機(jī)，在其中有一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉輪（葉片通常在側(cè)面）使氣體加速。主氣流是徑向的。10、軸流式壓縮機(jī)-屬速度型壓縮機(jī)，在其中氣體由裝有葉片的轉(zhuǎn)子加速。主氣流是軸向的。11、混合流式壓縮機(jī)-也屬速度型壓縮機(jī)，其轉(zhuǎn)子的形狀結(jié)合了離心式和軸流式兩者的一些特點(diǎn)。12、噴射式壓縮機(jī)-利用高速氣體或蒸汽噴射流帶走吸入的氣體，然后在擴(kuò)壓器上將混合氣體的速度轉(zhuǎn)化為壓力。 二、空壓機(jī)的特點(diǎn)由電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，使曲軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)連桿使活塞產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)，引起氣缸容積變化。由於氣缸內(nèi)壓力的變化，通過(guò)進(jìn)氣閥使空氣經(jīng)過(guò)空氣濾清器（消聲器）進(jìn)入氣缸，在壓縮行程中，由於氣缸容積的縮小，壓縮空氣經(jīng)過(guò)排氣閥的作用，經(jīng)排氣管，單向閥（止回閥）進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，當(dāng)排氣壓力達(dá)到額定壓力0.7MPa時(shí)由壓力開(kāi)關(guān)控制而自動(dòng)停機(jī)。當(dāng)儲(chǔ)氣罐壓力降至0.5-0.6MPa時(shí)壓力開(kāi)關(guān)自動(dòng)聯(lián)接啟動(dòng)。三、空氣壓縮機(jī)的選擇空氣壓縮機(jī)的選擇主要依據(jù)氣動(dòng)系統(tǒng)的工作壓力和流量。氣源的工作壓力應(yīng)比氣動(dòng)系統(tǒng)中的最高工作壓力高20%左右，因?yàn)橐紤]供氣管道的沿程損失和局部損失。如果系統(tǒng)中某些地方的工作壓力要求較低，可以采用減壓閥來(lái)供氣?？諝鈮嚎s機(jī)的額定排氣壓力分為低壓（0.71.0MPa）、中壓（1.010MPa）、 高壓（10100MPa）和超高壓（100MPa以上），可根據(jù)實(shí)際需求來(lái)選擇。常見(jiàn)使用壓力一般為0.7-1.25。首先按空壓機(jī)的特性要求，選擇空壓機(jī)的類(lèi)型。再根據(jù)氣動(dòng)系統(tǒng)所需要的工作壓力和流量?jī)蓚€(gè)參數(shù)，確定空壓機(jī)的輸出壓力pc和吸入流量qc，最終選取空壓機(jī)的型號(hào)。1、空壓機(jī)的輸出壓力pcpc=p+ppc：空壓機(jī)的輸出壓力p：氣動(dòng)執(zhí)行元件的最高使用壓力p：氣動(dòng)系統(tǒng)的總壓力損失。一般情況下，另p=0.150.2MPa。2、空壓機(jī)的吸入流量qc不設(shè)氣罐，qb=qmax設(shè)氣罐，qb=qsaqb：氣動(dòng)系統(tǒng)提供的流量qmax：氣動(dòng)系統(tǒng)的最大耗氣量qsa：氣動(dòng)系統(tǒng)的平均耗氣量空壓機(jī)的吸入流量，qc=kqbqc：空壓機(jī)的吸入流量k：修正系數(shù)。主要考慮氣動(dòng)元件、管接頭等處的漏損、氣動(dòng)系統(tǒng)耗氣量的估算誤差、多臺(tái)氣動(dòng)設(shè)備不同時(shí)使用的利用率以及增添新的氣動(dòng)設(shè)備的可能性等因素。一般k=1.52.0. 3、空壓機(jī)的功率Pp=（n+1）*k*p1*qc*(pc/p1)(k-1)/(n+1)*k-1/(k-1)*0.06四、空氣壓縮機(jī)的用途a 、傳統(tǒng)的空氣動(dòng)力：風(fēng)動(dòng)工具，鑿巖機(jī)、風(fēng)鎬、氣動(dòng)扳手，氣動(dòng)噴砂b 、儀表控制及自動(dòng)化裝置，如加工中心的刀具更換等c、車(chē)輛制動(dòng)，門(mén)窗啟閉d 、噴氣織機(jī)中用壓縮空氣吹送緯紗以代替梭子e 、食品、制藥工業(yè)，利用壓縮空氣攪拌漿液f 、大型船用柴油機(jī)的起動(dòng)g 、風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)、地下通道換氣、金屬冶煉h 、油井壓裂i、 高壓空氣爆破采煤j 、武器系統(tǒng)，導(dǎo)彈發(fā)射、魚(yú)雷發(fā)射k、潛艇沉浮、沉船打撈、海底石油勘探、氣墊船l、 輪胎充氣m、噴漆n、 吹瓶機(jī) 五、空壓機(jī)系統(tǒng)工況分析1、主電機(jī)雖然以星/三角降壓起動(dòng)，但起動(dòng)時(shí)的電流仍然很大，會(huì)影響電網(wǎng)的穩(wěn)定及其它用電設(shè)備的運(yùn)行安全。2、主電機(jī)時(shí)?？蛰d或低負(fù)載運(yùn)行，屬非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，電能浪費(fèi)較為嚴(yán)重。一般廠(chǎng)家在設(shè)計(jì)空壓機(jī)的裝機(jī)容量時(shí)，都是按照廠(chǎng)里的最大生產(chǎn)工況來(lái)考慮的，而普通情況下，由于各種原因，只能用到產(chǎn)能的60%-80%。3、主電機(jī)工頻起動(dòng)設(shè)備的沖擊大，電機(jī)軸承的磨損大，所以對(duì)設(shè)備的維護(hù)量大。4、主電機(jī)工頻運(yùn)行致使空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)噪音很大。一般廠(chǎng)家在設(shè)計(jì)空壓機(jī)的裝機(jī)容量時(shí)，都是按照廠(chǎng)里的最大生產(chǎn)工況來(lái)考慮的，而普通情況下，由于各種原因，只能用到產(chǎn)能的60%-80%。這個(gè)因素是節(jié)能空間之一；空壓機(jī)的加卸載是空壓機(jī)運(yùn)行工況的一個(gè)重要性能，加載時(shí)間和卸載時(shí)間是空壓機(jī)運(yùn)行的重要參數(shù)，加載過(guò)程是負(fù)載需求較大情況，此時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)并記錄，卸載過(guò)程是負(fù)載需求較小的情況，此時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)并記錄。從數(shù)據(jù)比較可以看出，加卸載有著不同的電能量消耗，而加卸載是由于出口供氣壓力波動(dòng)產(chǎn)生的，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速取消加卸載過(guò)程，達(dá)到恒壓供氣的目的，如果一臺(tái)空壓機(jī)的加載率達(dá)到或者超過(guò)了80%，那么它的節(jié)能空間是很小的，沒(méi)有改進(jìn)的必要，這個(gè)因素也是節(jié)能改造空間之一?？諌簷C(jī)節(jié)能技術(shù)改造一直來(lái)受到同行的重視和討論，我公司從2003年開(kāi)始涉足空壓機(jī)行業(yè)節(jié)能技術(shù)改造，特別是在大功率的ATLAS COPCO空壓機(jī)設(shè)備改造上有了成熟的經(jīng)驗(yàn)，由于ATLAS COPCO空壓機(jī)設(shè)備的特殊性，為了保證設(shè)備的安全，在降低整機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速時(shí)，設(shè)備油路系統(tǒng)和其他冷卻循環(huán)系統(tǒng)必須做一定的技術(shù)檢測(cè)和硬件改進(jìn)，這一改進(jìn)決定了設(shè)備變頻技術(shù)改造的成功性和以后長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性。六、空壓機(jī)節(jié)能改造的必要性由流體力學(xué)的基本定律可知：空氣壓縮機(jī)屬恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q、壓力p以及軸功率P具有如下關(guān)系：流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)用氣量的需求從100降至50時(shí)，采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)將比原來(lái)的閥門(mén)調(diào)節(jié)節(jié)能率在75以上。與此類(lèi)似，如果采用變頻調(diào)速技術(shù)改變空壓機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)壓力等其他過(guò)程控制參量，要比采用閥門(mén)、擋板調(diào)節(jié)更為節(jié)能經(jīng)濟(jì)，設(shè)備運(yùn)行工況也將得到明顯改善?？諌簷C(jī)采用變頻調(diào)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行是我國(guó)節(jié)能的一項(xiàng)重點(diǎn)推廣技術(shù)，受到國(guó)家政府的普遍重視，中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法第39條將其列為通用技術(shù)加以推廣。實(shí)踐表明，變頻器用于空壓機(jī)設(shè)備驅(qū)動(dòng)控制場(chǎng)合取得了顯著的節(jié)電效果，是一種理想的調(diào)速控制方式，既提高了設(shè)備效率，又滿(mǎn)足了生產(chǎn)工藝要求，并因此大大減少了設(shè)備維護(hù)、維修費(fèi)用，降低了停產(chǎn)周期。直接和間接經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，設(shè)備一次性投資通?？梢栽?16個(gè)月的生產(chǎn)中全部收回。七、空壓機(jī)變頻節(jié)能改造的優(yōu)點(diǎn)1、節(jié)能變頻器控制壓縮機(jī)與傳統(tǒng)控制的壓縮機(jī)比較，能源節(jié)約是最有實(shí)際意義的。根據(jù)空氣量需求來(lái)供給的壓縮機(jī)工控是經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀況。節(jié)省電費(fèi)約20%以上，約半年即可回收投入的資金。2、運(yùn)行成本降低。傳統(tǒng)壓縮機(jī)的運(yùn)行成本由三項(xiàng)組成：初始采購(gòu)成本、維護(hù)成本和能源成本。其中能源成本大約占?jí)嚎s機(jī)運(yùn)行成本的77%。通過(guò)能源成本降低44.3%，再加上變頻起動(dòng)后對(duì)設(shè)備的沖擊減少，維護(hù)和維修量也跟隨降低，所以運(yùn)行成本將大大降低。3、提高壓力控制精度，變頻控制系統(tǒng)具有精確的壓力控制能力，使壓縮機(jī)的空氣壓力輸出與用戶(hù)空氣系統(tǒng)所需的氣量相匹配。變頻控制壓縮機(jī)的輸出氣量隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變而改變。由于變頻控制電機(jī)速度的精度提高，所以它可以使管網(wǎng)的系統(tǒng)壓力變化保持在0.2bar范圍內(nèi)，有效地提高了工況的質(zhì)量。4、延長(zhǎng)壓縮機(jī)的使用壽命。變頻器從0Hz起動(dòng)壓縮機(jī)，它的起動(dòng)加速時(shí)間可以調(diào)整，從而減少起動(dòng)時(shí)對(duì)壓縮機(jī)的電器部件和機(jī)械部件所造成的沖擊，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，使壓縮機(jī)的使用壽命延長(zhǎng)。5、降低了空壓機(jī)的噪音。根據(jù)壓縮機(jī)的工況要求，變頻調(diào)速改造后，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度明顯減慢，因此有效地降了空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)的噪音?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)定表明，噪音與原系統(tǒng)比較下降約3至7分貝。6、此外，變頻控制能夠減少機(jī)組起動(dòng)時(shí)電流波動(dòng)，這一波動(dòng)電流會(huì)影響電網(wǎng)和其它設(shè)備的用電，變頻器能夠有效的將起動(dòng)電流的峰值減少到最低程度。八、空壓機(jī)變頻改造后的效益：1. 節(jié)約能源2. 運(yùn)行成本降低3. 提高壓力的精度4.