空压机分析.doc

一、空气压缩机的种类（一）按工作原理分为：1、容积式压缩机：工作原理是压缩气体的体积，使单位体积内气体分子的密度增加以提高压缩空气的压力；2、往复式压缩机(也称活塞式压缩机)：工作原理是直接压缩气体，当气体达到一定压力后排出；3、离心式压缩机：工作原理是提高气体分子的运动速度，使气体分子具有的动能转化为气体的压力能，从而提高压缩空气的压力；（二）常用的空气压缩机1、活塞式空气压缩机2、螺杆式空气压缩机，(螺杆空气压缩机又分为双螺杆空气压缩机和单螺杆空气压缩机)3、离心式压缩机4、滑片式空气压缩机5、涡旋式空气压缩机。（三）各种压缩机的定义（凸轮式，膜片式和扩散泵等压缩机没有列入其中，是因为它们用途特殊而尺寸相对较小）1、容积式压缩机-直接依靠改变气体容积来提高气体压力的压缩机。2、往复式压缩机-是容积式压缩机，其压缩元件是一个活塞，在气缸内作往复运动。3、回转式压缩机-是容积式压缩机，压缩是由旋转元件的强制运动实现的。4、滑片式压缩机-是回转式变容压缩机，其轴向滑片在同圆柱缸体偏心的转子上作径向滑动。截留于滑片之间的空气被压缩后排出。5、液体-活塞式压缩机-是回转容积式压缩机，在其中水或其它液体当作活塞来压缩气体，然后将气体排出。6、罗茨双转子式压缩机-属回转容积式压缩机，在其中两个罗茨转子互相啮合从而将气体截住，并将其从进气口送到排气口。没有内部压缩。7、螺杆压缩机-是回转容积式压缩机，在其中两个带有螺旋型齿轮的转子相互啮合，从而将气体压缩并排出。8、速度型压缩机-是回转式连续气流压缩机，在其中高速旋转的叶片使通过它的气体加速，从而将速度能转化为压力。这种转化部分发生在旋转叶片上，部分发生在固定的扩压器或回流器挡板上。9、离心式压缩机-属速度型压缩机，在其中有一个或多个旋转叶轮（叶片通常在侧面）使气体加速。主气流是径向的。10、轴流式压缩机-属速度型压缩机，在其中气体由装有叶片的转子加速。主气流是轴向的。11、混合流式压缩机-也属速度型压缩机，其转子的形状结合了离心式和轴流式两者的一些特点。12、喷射式压缩机-利用高速气体或蒸汽喷射流带走吸入的气体，然后在扩压器上将混合气体的速度转化为压力。 二、空压机的特点由电动机直接驱动压缩机，使曲轴产生旋转运动，带动连杆使活塞产生往复运动，引起气缸容积变化。由於气缸内压力的变化，通过进气阀使空气经过空气滤清器（消声器）进入气缸，在压缩行程中，由於气缸容积的缩小，压缩空气经过排气阀的作用，经排气管，单向阀（止回阀）进入储气罐，当排气压力达到额定压力0.7MPa时由压力开关控制而自动停机。当储气罐压力降至0.5-0.6MPa时压力开关自动联接启动。三、空气压缩机的选择空气压缩机的选择主要依据气动系统的工作压力和流量。气源的工作压力应比气动系统中的最高工作压力高20%左右，因为要考虑供气管道的沿程损失和局部损失。如果系统中某些地方的工作压力要求较低，可以采用减压阀来供气。空气压缩机的额定排气压力分为低压（0.71.0MPa）、中压（1.010MPa）、 高压（10100MPa）和超高压（100MPa以上），可根据实际需求来选择。常见使用压力一般为0.7-1.25。首先按空压机的特性要求，选择空压机的类型。再根据气动系统所需要的工作压力和流量两个参数，确定空压机的输出压力pc和吸入流量qc，最终选取空压机的型号。1、空压机的输出压力pcpc=p+ppc：空压机的输出压力p：气动执行元件的最高使用压力p：气动系统的总压力损失。一般情况下，另p=0.150.2MPa。2、空压机的吸入流量qc不设气罐，qb=qmax设气罐，qb=qsaqb：气动系统提供的流量qmax：气动系统的最大耗气量qsa：气动系统的平均耗气量空压机的吸入流量，qc=kqbqc：空压机的吸入流量k：修正系数。主要考虑气动元件、管接头等处的漏损、气动系统耗气量的估算误差、多台气动设备不同时使用的利用率以及增添新的气动设备的可能性等因素。一般k=1.52.0. 3、空压机的功率Pp=（n+1）*k*p1*qc*(pc/p1)(k-1)/(n+1)*k-1/(k-1)*0.06四、空气压缩机的用途a 、传统的空气动力：风动工具，凿岩机、风镐、气动扳手，气动喷砂b 、仪表控制及自动化装置，如加工中心的刀具更换等c、车辆制动，门窗启闭d 、喷气织机中用压缩空气吹送纬纱以代替梭子e 、食品、制药工业，利用压缩空气搅拌浆液f 、大型船用柴油机的起动g 、风洞实验、地下通道换气、金属冶炼h 、油井压裂i、 高压空气爆破采煤j 、武器系统，导弹发射、鱼雷发射k、潜艇沉浮、沉船打捞、海底石油勘探、气垫船l、 轮胎充气m、喷漆n、 吹瓶机 五、空压机系统工况分析1、主电机虽然以星/三角降压起动，但起动时的电流仍然很大，会影响电网的稳定及其它用电设备的运行安全。2、主电机时常空载或低负载运行，属非经济运行，电能浪费较为严重。一般厂家在设计空压机的装机容量时，都是按照厂里的最大生产工况来考虑的，而普通情况下，由于各种原因，只能用到产能的60%-80%。3、主电机工频起动设备的冲击大，电机轴承的磨损大，所以对设备的维护量大。4、主电机工频运行致使空压机运行时噪音很大。一般厂家在设计空压机的装机容量时，都是按照厂里的最大生产工况来考虑的，而普通情况下，由于各种原因，只能用到产能的60%-80%。这个因素是节能空间之一；空压机的加卸载是空压机运行工况的一个重要性能，加载时间和卸载时间是空压机运行的重要参数，加载过程是负载需求较大情况，此时监测电机运行数据并记录，卸载过程是负载需求较小的情况，此时监测电机运行数据并记录。从数据比较可以看出，加卸载有着不同的电能量消耗，而加卸载是由于出口供气压力波动产生的，调节电机转速取消加卸载过程，达到恒压供气的目的，如果一台空压机的加载率达到或者超过了80%，那么它的节能空间是很小的，没有改进的必要，这个因素也是节能改造空间之一。空压机节能技术改造一直来受到同行的重视和讨论，我公司从2003年开始涉足空压机行业节能技术改造，特别是在大功率的ATLAS COPCO空压机设备改造上有了成熟的经验，由于ATLAS COPCO空压机设备的特殊性，为了保证设备的安全，在降低整机运行转速时，设备油路系统和其他冷却循环系统必须做一定的技术检测和硬件改进，这一改进决定了设备变频技术改造的成功性和以后长期运行的可靠性。六、空压机节能改造的必要性由流体力学的基本定律可知：空气压缩机属恒转矩负载，其转速n与流量Q、压力p以及轴功率P具有如下关系：流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。当现场对用气量的需求从100降至50时，采用转速调节将比原来的阀门调节节能率在75以上。与此类似，如果采用变频调速技术改变空压机转速来控制现场压力等其他过程控制参量，要比采用阀门、挡板调节更为节能经济，设备运行工况也将得到明显改善。空压机采用变频调速技术实现节能运行是我国节能的一项重点推广技术，受到国家政府的普遍重视，中华人民共和国节约能源法第39条将其列为通用技术加以推广。实践表明，变频器用于空压机设备驱动控制场合取得了显著的节电效果，是一种理想的调速控制方式，既提高了设备效率，又满足了生产工艺要求，并因此大大减少了设备维护、维修费用，降低了停产周期。直接和间接经济效益十分明显，设备一次性投资通常可以在916个月的生产中全部收回。七、空压机变频节能改造的优点1、节能变频器控制压缩机与传统控制的压缩机比较，能源节约是最有实际意义的。根据空气量需求来供给的压缩机工控是经济的运行状况。节省电费约20%以上，约半年即可回收投入的资金。2、运行成本降低。传统压缩机的运行成本由三项组成：初始采购成本、维护成本和能源成本。其中能源成本大约占压缩机运行成本的77%。通过能源成本降低44.3%，再加上变频起动后对设备的冲击减少，维护和维修量也跟随降低，所以运行成本将大大降低。3、提高压力控制精度，变频控制系统具有精确的压力控制能力，使压缩机的空气压力输出与用户空气系统所需的气量相匹配。变频控制压缩机的输出气量随着电机转速的改变而改变。由于变频控制电机速度的精度提高，所以它可以使管网的系统压力变化保持在0.2bar范围内，有效地提高了工况的质量。4、延长压缩机的使用寿命。变频器从0Hz起动压缩机，它的起动加速时间可以调整，从而减少起动时对压缩机的电器部件和机械部件所造成的冲击，增强系统的可靠性，使压缩机的使用寿命延长。5、降低了空压机的噪音。根据压缩机的工况要求，变频调速改造后，电机运转速度明显减慢，因此有效地降了空压机运行时的噪音。现场测定表明，噪音与原系统比较下降约3至7分贝。6、此外，变频控制能够减少机组起动时电流波动，这一波动电流会影响电网和其它设备的用电，变频器能够有效的将起动电流的峰值减少到最低程度。八、空压机变频改造后的效益：1. 节约能源2. 运行成本降低3. 提高压力的精度4.