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概述

胶南大型的螺杆空压机 螺杆空压机，电机功率37KW，工作原理是由螺杆在气缸内转动，使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧，实现螺杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程。空压机的进气口和出气口分别位于壳体的两端，阴转子的槽与阳转子齿被主电机驱动而旋转。原空压机的主电机运行方式为星三角降压起动。作程序为：输入启动信号，控制系统接通启动器线圈并打开断油阀，空压机在卸载模式下启动，这时进气阀处于关闭位置，而放气阀打开以排放油气分离器内的压力。等降压数秒后空压机开始加载运行，系统压力开始上升。如果系统压力上升到压力开关上限值0.8Mpa，即起跳压力，控制器使进气阀关闭，油气分离器放气，压缩机空载运行，直到系统压力跌到压力开关下限值0.6Mpa后，即回跳压力下，控制器使进气阀打开，油气分离器放气阀关闭，压缩机打开，油气分离器放气阀关闭，压缩机满载运行。

空压机加装节电器后的效益

节约能源

胶南大型的螺杆空压机 复盛空压机节电器控制压缩机与传统控制的压缩机比较，能源节约是zui有实际意义的，根据空气量需求来供给的压缩机工况是经济的运行状，就目前设备的运行状况来看，节电率可达20%以上，

维护成本降低

复盛空压机节电器具有软启动功能，启动对设备的冲击减少，维护和维修量也跟随降低，所以维护成本将大大降低。

提高压力控制精度

复盛空压机节电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，控制压缩机的输出气量随着电机转速的改变而改变。由于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基本保持不变.

延长压缩机的使用寿命

节电器从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。此外，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，节电器能够有效的将起动电流的峰值减少到zui低程度。

降低了空压机的噪音

根据压缩机的工况要求，节电改造后，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。

一体机设计中的电机温升问题

目前的一体式螺杆主机，电机直接安装在螺杆机头的吸气伸轴端。业内很多人，提出了一体机电机温升的质疑，认为电机直接与螺杆机头做成一体，螺杆机头的温度会传递到电机侧，导致电机散热差、温升高。对于此类观点，依据本公司实际的设计与应用状况，做如下几点说明：

首先，电机温升主要依赖于特定工况下的电机设计，笔者所在公司的一体式螺杆主机用永磁电机，是针对一体式结构和空压行业的运行工况进行的特殊设计，如充裕的服务系数考虑，并经过了详细的测试确认，不同于市场上运用的通用型永磁电机设计，实际运行时电机温升状况良好。对于直接将市场上通用型永磁电机的定、转子直接安装在螺杆机头端部的组装方式，建议进行比较详尽的测试，以确认该永磁电机是否适合空压机特定的结构和工况。图1为一台一体式螺杆主机在温升平衡情况下的温度分布。由图可见，即使在温度平衡条件下，电机端的外壳温度也不过在40℃左右。其次，对于螺杆主机本身，其压缩空气从吸气端到排气端，是一个压力逐步增大的过程，相应的温度也是一个逐步递增的过程。通常状况下，吸气口的温度接近气温，而控制排气温度的风机一般设定在大约85℃，所以排气端的油气混合物温度限定在85℃左右，所以电机端的温度不应超过此值。一台螺杆单机头产品在温升平衡情况下的温度分布情况，排气端zui高温度74.8℃，而电机端的zui高温度也仅有60℃左右。

综合以上分析可以看出，永磁电机直接安装在螺杆机器的吸气伸轴端，螺杆自身的温升对电机的温度影响并不大。所以，业内某些电机公司对该结构提出温升高及永磁体的退磁问题，只是自己的臆断

工作原理

皮带传动式单级压缩机是由电机（马达）经三角带，驱动压缩机主机皮带轮带动曲轴，作旋转运动，空气进入空气滤清器通过进气阀进入气缸，通过连杆使活塞在气缸内作往复运动压缩空气，引起气缸容积变化，在压缩行程中，由于气缸容积的缩小，气缸内的空气压缩到额定排气压力后，通过排气阀的作业，经过排气管、单向阀进入储气罐。

皮带传动式两级压缩机简言之：是由一级压缩空气通过连接管再进入另一只气缸，将气缸内空气压缩到额定排气压力后，通过排气阀的作用，经过排气管、单向阀进入储气罐，压缩机装有自动压力开关控制电机，当储气罐的空气压力达到所调整的排气压力时（出厂前已调整好，请勿自行调整），空压机自动停机，当储气罐的空气压力降低0.4MPa－0.5MPa（低压）或0.6MPa－0.8MPa（高压）时，压缩机会重新启动，从而使储气罐里的压缩空气的压力保持在一定的范围内，达到自动控制的目的。

防护等级问题

螺杆压缩机应用于比较广泛的场合，有些应用场合环境比较差，环境中粉尘、杂质比较多。如果螺杆空压机自身的防护做的不到位，对于IP23防护等级的一体式螺杆主机，在吸风冷却时，粉尘、杂质等容易随着冷却风进入电机内部，带磁性的粉尘或杂质会吸附在永磁电机的转子表面，累积到一定程度，会堵塞气隙，zui终导致电机无法运行。所以，针对特定的使用场合，本公司也设计了相应的产品，推出IP54防护等级的一体式螺杆主机，

该结构*将冷却风道移至电机外部，与市场上的IP54电机冷却方式类同，但同时又秉承了本公司一体式螺杆主机无轴承结构的特点优势。

永磁一体机与控制的匹配问题

永磁驱动一体式螺杆主机，在使用过程中，与控制的匹配经历了选择、磨合及相互调整，zui终达到了比较理想的匹配。当前的市场是一个性能与成本同等竞争的环境，单一的追求性能或单一的追求低价，是无法俘获用户的青睐。基于笔者所在公司的使用经验，做以下两方面的话题探讨。其一是转速的选择：对于一体式螺杆主机，基于其调频的控制因素、电机的无轴承结构因素，在电机转速的设计上具备了更宽的选择，各大厂家对于设计转速高和设计转速低，各执一词。复盛空压机设计高转速，从电机设计角度，可以获得更高的电机效率，从使用角度，采用直驱联接替代目前市场上的皮带机，避免了皮带结构带来的一系列缺陷，如效率损失，节能约1-2%、皮带寿命差，皮带结构带来的轴向力等。虽然螺杆一体机运行噪音相对于低速略高，但只要空压机系统能做良好的隔音措施，影响并不大。设计低转速，从电机的震动与噪音角度，应该比较低，但其缺陷主要是需要较大的机头实现同等排气量；

其二是控制系统的选择：目前空压机行业竞争日趋激烈，对于永磁电机用变频器功率选择，希望也能实现与电机同档。对于这样的要求，变频器厂家也在努力调整应对，但就这样的要求，我们认为存在以下问题需要考虑。假设，一台37kW的永磁电机驱动的空压机，依据如下公式分析。在设计时，假设电压取值为340V，设计的额定电流为74A，小于37kW变频器的电流允许值，实现了同档匹配的目的，但该机器安装到客户使用现场后，可能会出现如下情况。一种状况：如该使用企业在用电高峰期，电网出现下差浮动，电机输入电压降低，要继续维持37kW的输出，只能采用提升电流来满足，电流的长时间增加，zui终导致变频器保护，空压机不能正常工作；另外一种状况：当该空压机使用了较长时间后，滤网压差变大，提供同等空气用量的情况下，电机功率增大，由于电压没有上升空间，只能通过电流的增加来实现，也会出现变频器保护情况。在这里需要说明的一点，空压机的使用是压力恒定，而压力体现在电机驱动上，为恒转矩输出。对于永磁电机，转矩大致可以线性地对应到电流，所以当出现滤网的压差过高时，对于同档配置变频器的情况，可能会出现因电流过高出现变频器保护，而该故障是无法通过降低转速来解决的。

原系统工况存在的问题

1 、主电机虽然星三角降压起动，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 、浪费电能达25%以上

主电机时常卸载运行，属非经济运行，电能浪费严重。我们对空压机的主机运行数据进行抄录：运行总时间为20000小时，其中加载时间11000小时，卸载时间为9000个小时，主机的功率为75KW，加载电流为65A，卸载电流为30A（实际消耗功率为 15KW），根据我们经验与初步计算，此台空压机浪费电能达25%以上，现在我们以20%浪费计算，37ＫＷ × 8０％（负荷率）×25％（浪费）×24小时×３０天＝5328度电节电改造方案：

1 、节能原理及效果我们知道，用调整电机转速的方法同样可以调整供气量。由于空压机基本上属于恒转矩负载，用调整电机速速的方法调整供气量能使电机的输出功率基本与转速（供气量）成正比关系，达到很好的节电效果。

复盛空压机节电器具有矢量控制功能，可使电机在低速时也能提供满足负载需要的转矩。同时，复盛空压机节电器的自动节能模式，可使电机在满足负载转矩要求下以zui小电流运行，达到更好的节电效果：

（1）、出气口释放阀全部关闭，取消用出气口释放阀调节供气量方式，以避免由此导致的电能浪费。代之以复盛空压机节电器转速来调整气体流量，使电机输出的功率与流量需求基本上成正比关系，始终使电机高效率工作，以达到明显的节电效果。

（2）、利用复盛空压机节电器的节能模式，可使电机在轻载时以率运行，减少不必要的电能损耗；

（3）、根据严格的EMS标准，高效的PWM复盛空压机节电器使用高速低耗的IGBT，降低谐波失真和电机的电能损失。

（4）、可使电机起动、加载时的电流平缓上升，没有任何冲击；可使电机实现软停，避免反生电流造成的危害，有利于延长设备的使用寿命；避免因电流峰值带来的电力公司的罚款；

（5）、采用复盛空压机节电器控制系统后，可以实时监测供气管路中气体的压力，使供气管路中的气体的压力保持恒定，提高生产效率和产品质量；

（6）、由于电机在高效率状态下运行，功率因数较高，降低了无功损耗，节约了大量电能。

（7）、保存原释放阀系统，在必要时可参加调节，增强系统的可靠性。总之，采用恒压供气智能控制系统后，不但可节约电力费用，延长压缩机的使用寿命，并可实现"恒压供气"的目的，提高生产效率和产品质量。

四、空压机节能改造方案设计原则

根据原工况存在的问题并结合生产工艺要求，空压机改造后系统应满足以下要求：

电机变频运行状态保持储气罐出口压力稳定，压力波动范围不能超过±0.02Mpa

系统应具有节电和市电两套控制回路。

系统具有开环和闭环两套控制回路。

根据空压机的工况要求，系统应保障电动机具有恒转矩运行特性一。

为了防止非正弦波干扰空压机控制器，节电器输入端应有抑制电磁干扰的有效措施。

在用气量小的情况下，节电器处在低频运行时，应保障电机绕组温度和电机的噪音不超过允许的范围。

四、改造方案原理

由节电器，压力变送器、电机、螺旋转子组成压力闭环控制系统自动调节电机转速，使储气罐内空气压力稳定在设定范围内，进行恒压控制。

反馈压力与设定压力进行比较运算，实时控制节电器的输出，从而调节电机转速，使储气罐内空气压力稳定在设定压力上。