長(zhǎng)沙昱霆機(jī)電有限公司
Changsha Yuting electromechanical Co., Ltd
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螺桿式空壓機(jī)的介紹及工作原理
一．概述
空壓機(jī)是各種工廠、筑路、礦山及建筑行業(yè)的必備設(shè)備，主要用來(lái)提供源源不斷的具有一定壓力的壓縮空氣，例如給氣動(dòng)閥供氣，給需要一定壓力氣體的工藝流程提供氣源�？諌簷C(jī)有很多種類，如螺桿式空壓機(jī)、活塞式空壓機(jī)、離心式空壓機(jī)、渦旋式空壓機(jī)等等，而螺桿式空壓機(jī)的市場(chǎng)潛力極大，并在很多行業(yè)得到廣泛的運(yùn)用�？諌簷C(jī)在其控制中采用加載—卸載閥來(lái)控制空壓機(jī)的供氣，由于用氣設(shè)備的工作周期或是生產(chǎn)工藝的差別，使
得用氣量發(fā)生波動(dòng)，有時(shí)會(huì)造成空壓機(jī)頻繁加載、卸載。空壓機(jī)卸載后仍然工頻運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅浪費(fèi)電能而且增加設(shè)備的機(jī)械磨損，并且加載是一個(gè)突然的過(guò)程，會(huì)對(duì)設(shè)備和電網(wǎng)造成較大的沖擊。因此對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行變頻改造具有改善電機(jī)的啟動(dòng)和運(yùn)行、減少設(shè)備的機(jī)械磨損、在一定范圍內(nèi)節(jié)約電能等效果。本文主要講述臺(tái)安空壓機(jī)控制器CCAC-M與東元7200GS變頻器組成的控制系統(tǒng)在螺桿式空壓機(jī)上的應(yīng)用。
二．螺桿式空壓機(jī)工作原理
以單螺桿空壓機(jī)為例說(shuō)明空氣壓縮機(jī)工作原理，如圖1所示為單 螺桿空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)原理圖。螺桿式空氣壓縮機(jī)的工作過(guò)程分為吸氣、密封及輸送、壓縮、排氣四個(gè)過(guò)程。當(dāng)螺桿在殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺桿與殼體的齒溝相互嚙合，空氣由進(jìn)氣口吸入，同時(shí)也吸入機(jī)油，由于齒溝嚙合面轉(zhuǎn)動(dòng)將吸入的油氣密封并向排氣口輸送；在輸送過(guò)程中齒溝嚙合間隙逐漸變小，油氣受到壓縮；當(dāng)齒溝嚙合面旋轉(zhuǎn)至殼體排氣口時(shí)，較高壓力的油氣混合氣體排出機(jī)體。
采用變頻器可通過(guò)改變螺桿轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的方式來(lái)改變排氣量，當(dāng)用氣量發(fā)生變化時(shí)，變頻器改變轉(zhuǎn)速的方式調(diào)節(jié) 空壓機(jī)的排氣量，達(dá)到排氣壓力恒定不變，并節(jié)約能源的目的。
螺桿空壓機(jī)螺桿空壓機(jī)的特點(diǎn)：
螺桿空壓機(jī)陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子間以及轉(zhuǎn)子與機(jī)體外殼的精密配合減小了氣體回流泄漏，提高了效率；
只有轉(zhuǎn)子的相互嚙合，無(wú)氣缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，減少了振動(dòng)和噪音源。
獨(dú)特的潤(rùn)滑方式具有以下優(yōu)點(diǎn)：
憑借自身所產(chǎn)生的壓力差，不斷向壓縮室和軸承注冷卻液，簡(jiǎn)化了復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)；
注入冷卻液可在轉(zhuǎn)子之間形成液膜，副轉(zhuǎn)子可直接由主轉(zhuǎn)子帶動(dòng)，無(wú)需借助高精密度的同步齒輪；
噴入的冷卻液可以增加氣密的作用，減低因高頻壓縮所產(chǎn)生的噪音，還可吸收大量的壓縮熱，因此，單級(jí)壓縮比即使高達(dá)16也可使排氣溫度不致過(guò)高，轉(zhuǎn)子與機(jī)殼之間不會(huì)因熱膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生磨擦。
螺桿空壓機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)：
螺桿空壓機(jī)具有振動(dòng)小，無(wú)需用地腳螺栓固定在基礎(chǔ)上，電機(jī)功率低、噪音低、效率高、排氣壓力穩(wěn)定、且無(wú)易損件等優(yōu)點(diǎn)。
缺點(diǎn)是所壓縮出來(lái)的空氣含油，其含油量為1～3×10-6，對(duì)壓縮氣含油量要求嚴(yán)格的工序需增加除油裝置。
螺桿空壓機(jī)的熱能回收利用：
目前，螺桿空壓機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和熱能兩部分，而機(jī)械能只是電能轉(zhuǎn)換的一部分，約占電能的15%左右。另外85%的電能轉(zhuǎn)化為熱能，熱能過(guò)高會(huì)直接影響空壓機(jī)的正常工作。一般，空壓機(jī)的正常工作溫度維持在80℃~100℃，由于電能長(zhǎng)時(shí)間轉(zhuǎn)換熱能，為了不影響空壓機(jī)的正常工作，空壓機(jī)就通過(guò)本身增加風(fēng)冷或水冷的方式將多余的熱能排放到空氣中去，這樣既浪費(fèi)了大量熱能，又加劇了大氣“溫室效應(yīng)”，造成環(huán)境熱污染；
因此，如果能將空壓機(jī)多余的熱能回收轉(zhuǎn)換成我們?nèi)粘Ｉ钏璧淖詠?lái)水加熱到50℃~60℃，供工廠工人洗澡使用，這樣既解決原本通過(guò)鍋爐燒水才能讓工人洗熱水澡的較高成本，又減少的空氣中二氧化碳和二氧化硫等溫室氣體排放
特拉斯空壓機(jī)
阿特拉斯空壓機(jī)操作前，需注意的問(wèn)題：
1、保持油池中潤(rùn)滑油在標(biāo)尺范圍內(nèi)，空壓機(jī)操作前應(yīng)檢查注油器內(nèi)的油量不低于刻度線值；
2、檢查各運(yùn)動(dòng)部位是否靈活，各聯(lián)接部位是否緊固，潤(rùn)滑系統(tǒng)是否正常，電機(jī)及電器控制設(shè)備是否安全可靠；
3、檢查防護(hù)裝置及安全附近是否完好齊全；
4、檢查排氣管路是否暢通；
5、接通水源，打開(kāi)各進(jìn)水閥，使冷卻水暢通。
阿特拉斯空壓機(jī)操作時(shí)，應(yīng)注意的問(wèn)題：
1、注意和期停用后首次起動(dòng)前，需盤(pán)車檢查，注意有無(wú)撞擊、卡住或響聲異常等現(xiàn)象；
2、機(jī)械必須在無(wú)載荷狀態(tài)下起動(dòng)，待空載運(yùn)轉(zhuǎn)情況正常后，再逐步使空氣壓縮機(jī)進(jìn)入負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)；
3、空壓機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，應(yīng)經(jīng)常注意各種儀表讀數(shù)，并隨時(shí)予以調(diào)整。
阿特拉斯空壓機(jī)操作中，應(yīng)檢查下列情況：
1、電動(dòng)機(jī)溫度是否正常，各電表讀數(shù)是否在規(guī)定的范圍內(nèi)；
2、各機(jī)件運(yùn)動(dòng)聲音是否正常；
3、吸氣閥是否發(fā)熱，閥的聲音是否正常；
4、空壓機(jī)各種安全防護(hù)設(shè)備是否可靠；
5、空壓機(jī)操作2小時(shí)后，需將油水分離器、中間冷卻器、后冷卻器內(nèi)的油水排放一次，儲(chǔ)風(fēng)桶內(nèi)油水每班排放一次。
阿特拉斯空壓機(jī)操作時(shí)，發(fā)現(xiàn)以下情況，應(yīng)立即停止：
1、潤(rùn)滑油終斷或冷卻水終斷；
2、水溫突然升高或下降；
3、排氣壓力突然升高，安全閥失靈；
4、負(fù)荷突然超出正常值；
5、機(jī)械響聲異常；
6、電動(dòng)機(jī)或電器設(shè)備等出現(xiàn)異常。
阿特拉斯空壓機(jī)總注意事項(xiàng)：
1、空壓機(jī)操作完，停車后關(guān)閉冷卻水進(jìn)水閥門(mén)；
2、如因電源終斷停車時(shí)，應(yīng)使電動(dòng)機(jī)恢復(fù)啟動(dòng)位置，以防恢復(fù)供電，由于啟動(dòng)控制器無(wú)動(dòng)作而造成事故；
3、空壓機(jī)操作停車10日以上時(shí)，應(yīng)向各摩擦面注以充分的潤(rùn)滑油。停車一個(gè)月以上作長(zhǎng)期封存時(shí)，除放出各處油水，拆除所有進(jìn)、排氣閥并吹干凈外，還應(yīng)擦凈氣缸鏡面、活塞頂面，曲軸表面以及所有非配合表面，并進(jìn)行油封，油封后用蓋蓋好，以防潮氣、灰塵浸入。
4、空壓機(jī)的空氣濾清器須經(jīng)常清洗，保持暢通，以減少不必要的動(dòng)力損失。
5、空壓機(jī)操作噴砂除銹等灰塵較大的工作時(shí)，應(yīng)使機(jī)械與噴砂場(chǎng)地保持一定距離，并應(yīng)采取相應(yīng)的防塵措施。
空壓機(jī)能量消耗來(lái)源：
1、據(jù)檢測(cè)，空壓機(jī)所消耗的電能僅有10%轉(zhuǎn)化為壓縮空氣，剩下的90%都轉(zhuǎn)化為熱能了。在大多數(shù)工廠，到處都能聽(tīng)到漏氣的聲音，但是很少有人在意，因此，如果能解決系統(tǒng)漏氣，就節(jié)省了大量的能源。
2、一些工廠錯(cuò)誤的用氣方式。如：在一些線路板生產(chǎn)廠家，大多數(shù)電鍍線上都要用振動(dòng)來(lái)增加對(duì)小孔的電鍍能力，有些廠家偏好采用氣振來(lái)達(dá)到此目的，殊不知，這樣做比采用電振的方式要多消耗十倍以上的電力。因此，空壓機(jī)的節(jié)能，在及時(shí)治理漏氣問(wèn)題的同時(shí)還要避免不當(dāng)?shù)挠脷夥绞健?/p>
空壓機(jī)節(jié)能改造之策：
(一)、變頻調(diào)速方式
采取變頻調(diào)速方式來(lái)降低空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)的軸功率輸出。改造之前，空壓機(jī)的壓力達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)，即會(huì)自動(dòng)卸荷；改造之后，空壓機(jī)并不卸荷，而是通過(guò)降低轉(zhuǎn)速來(lái)降低壓縮機(jī)時(shí)的產(chǎn)氣量，維持氣網(wǎng)需要的最低壓力。這里，有兩個(gè)地方可以節(jié)能：
(1)、減少壓縮機(jī)從卸荷狀態(tài)到加載狀態(tài)這一突變過(guò)程帶來(lái)的電能消耗。
(2)、電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率降低至工頻以下，使電機(jī)軸的輸出功率減少。
以上兩種方式都不同程度的降低了空壓機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的能源消耗，但是空壓機(jī)在工作過(guò)程中產(chǎn)生如此大的熱能而讓它白白地散發(fā)到空氣中去，卻在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)未得到用戶的普遍重視，這不能說(shuō)不是一個(gè)極大的遺憾。
(二)、集中控制方式
根據(jù)用氣情況自動(dòng)控制空壓機(jī)的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，改造之前，空壓機(jī)開(kāi)啟的臺(tái)數(shù)是固定的。
(1)、若用氣量進(jìn)一步減少，性能好的空壓機(jī)則會(huì)自動(dòng)停機(jī)。此時(shí)，空壓機(jī)即使是在卸載情況下也是要消耗電能的。改造后，便可停掉相應(yīng)臺(tái)數(shù)的空壓機(jī)，運(yùn)行臺(tái)數(shù)減少了，無(wú)疑就節(jié)約了用電。
(2)、當(dāng)用氣減少到一定量時(shí)，空壓機(jī)是通過(guò)減少加載時(shí)間來(lái)減少產(chǎn)氣量。
(三)、空壓機(jī)熱能回收方式
空壓機(jī)熱能回收是一項(xiàng)非常環(huán)保的節(jié)能方式。其工作原理是：空壓機(jī)的高溫油經(jīng)過(guò)熱交換器把熱量傳遞到冷卻水中，冷卻水被加熱后流到保溫貯水桶中，這樣就可達(dá)到熱能回收的目的
空壓機(jī)是利用活塞在汽缸中的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)壓縮空氣的。首先任何空壓機(jī)的不論大小一般都是有其他動(dòng)力帶動(dòng)曲軸箱內(nèi)的曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，曲軸通過(guò)連桿帶動(dòng)活塞在氣缸內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞往下運(yùn)動(dòng)的時(shí)候缸內(nèi)容積變大，缸內(nèi)氣壓變小，這時(shí)空氣就由著進(jìn)氣管道被吸進(jìn)了氣缸；當(dāng)活塞向上運(yùn)動(dòng)的時(shí)候進(jìn)氣道關(guān)閉，缸內(nèi)容積變小，這樣缸內(nèi)空氣就由排氣道被壓縮到儲(chǔ)氣筒里面。 有人要問(wèn)了，進(jìn)氣道和排氣道是怎么開(kāi)閉的?如何適時(shí)開(kāi)閉的？其實(shí)一般這都是由進(jìn)排氣口的單向閥所控制。進(jìn)氣孔的單向閥只允許空氣流向氣缸。而排氣孔的單向閥只允許空氣流出氣缸。這樣空氣就只會(huì)由進(jìn)氣孔進(jìn)氣，從排氣孔出氣。所以當(dāng)有單向閥損壞了的時(shí)候，空壓機(jī)就會(huì)打不上氣或氣打的慢打不足。一般這種情況不多見(jiàn)。還有比如活塞上的活塞環(huán)壞了，導(dǎo)致氣缸內(nèi)空氣由缸壁和活塞間漏氣也會(huì)造成打不上氣和氣打不足。 在使用中我們要保持空壓機(jī)有良好的潤(rùn)滑，進(jìn)氣的空濾要保持完好有效等等。保持進(jìn)排氣道的暢通。
