空压机控制排气量的方法竟然这么多

01气量控制与调节

压缩空气总成本的80%，体现在能耗上，因而不同型式的压缩机，应当按照不同的调节系统选择不同的控制与调节系统。不同压缩机型式和制造商之间的差别，会使性能上差异有天壤之别。理想的状态是使压缩机的满负荷与耗气量恰好相一致。

例如可以通过仔细地选择齿轮箱的传动比，达到这个要求，这种做法常见于工艺流程压缩机之中。大多数消耗压缩空气的设备是自身调节的，就是说**压力会****，这就是它们何以形成稳定系统的原因，如气力输送、防冰和冷冻等。正常情况下，必须对**进行控制，所用的控制设备与压缩机组成一体，这类调节系统主要有两大类:

1.利用不断地控制驱动电机的转速调节气量，或者根据压力的变化不断地控制阀门实现气量的连续调节。其结果是由较小的压力变化（0.1至0.5bar ），变化大小由调节系统的放大功能及其速度而定。

2.加载、卸载调节是常见的调节系统，并且二者之间的压力变化也是可以接受的。调节的方法是：在较高压力时完全切断气流（卸载），而当压力降低到值，恢复**（加载）。压力的变化取决于单位时间内，加载/卸载循环的许可次数，通常压力在0.3至1bar 范围内变化。
 

02气量调节基本原理

2.1 容积式压缩机的调节原理（卸压阀）

基本原理方法是：将超过的压力释放到大气中去，卸压阀简单的设计是用弹簧加载，弹簧的起跳力决定终的压力。卸压阀通常被一种由调节器控制的伺服阀所取代，这时压力可以方便地得到控制，在压缩机带压起动时，伺服阀还可以起到卸荷阀作用，但是卸压阀会造成大量的能耗，因为压缩机必须连续在全背压下工作。有一种用于小型压缩机的方案，把这种阀完全打开，使压缩机卸载，压缩机在背压为大气压下工作，采用这种方法功率的消耗较为实惠。

2.2 旁通调节

从原理上，旁通调节和卸压阀有相同的功能，差别就是压力释放的空气是经过冷却，并回到压缩机的进气口，这个方法常用流程压缩机，气体不宜直接排放到大气中，成本上太昂贵了。

2.3 进口节流

进口节流是减少**的一种简便方法，该方法是使进口处产生低压，**压缩机的压缩比，至用于较小的调节范围。喷液压缩机容许有大的压缩比，可以下调到大的10%，由于高压缩比，该方法造成相对高的能耗。

2.4 带进气节流的卸压阀

这是目前比较常见的调节方法，可以得到大的调节范围（0至），而且能耗低，压缩机卸载（零**）功率只有满载的15至20%。进气阀关闭时，留一个小孔，同时放空打开，供排放压缩机出来的空气。压缩机主机工作在进口真空和低背压状态下，重要的是，压力释放要快，而且被释放的容积要小，以免满载转换到空载时，引起不必要的损失。该系统要求有一个系统容积（储气罐），其大小取决于卸载与加载之间所要求的压差，以及每小时容许的循环次数。

小于5-10kW的压缩机常用开/停方法进行调节，当压力达到上限值，电机完全停止；当压力低于下限值，电机重新启动。该方法需要大的系统容积或开机压力与停机之间有大的压力差，以使电机的负载降低到小。在单位时间内有较少起动次数的情况下，这是行之有效的调节方法。

2.5 转速调节

由内燃机、涡轮机或调频电机控制压缩机的转速，从而控制**。它是保持恒定出气压力的一种有效方法。调节范围因压缩机的型式而异，但喷液压缩机的范围大。在载荷程度较低时，通常将转速调节和卸压结合起来，或带或不带进气节流。

用电源电机作为动力的压缩机，转速可以由电器控制电机，因而提供一个机会控制电机的转速，保持压缩空气恒定在很小的压力变化范围内。例如，普通的感应电机用一个变频器调节转速就可以达到这个要求，连续不断并**地测量系统的压力，然后让压力信号去控制电机的变频器，从而控制电机的转速，使压缩机的气量**地适应空气的耗量，系统可以保持在±0.1bar 。

2.6 可变排气口调节

螺杆压缩机的排气量可以在机壳内沿着长度方向，向着进气端移动排气口的位置进行调节。这种方法在部分负荷时需要耗费较高的功率，相对而言不常用。

2.7 吸气阀卸荷

活塞式压缩机可以用机械方法迫使吸气阀处于开启位置，进行卸荷。随活塞位置的变化，空气进进出出。结果有小的能量损失，通常低于满载轴功率的10%。在双作用的压缩机上，一般是多级卸荷，一个气缸一次得到平衡，较好地使气量达到供需相应。工艺流程压缩机上用一种部分卸荷方法，允许活塞在部分行程时，气阀被打开，因而实现连续的气量控制。

2.8 余隙容积

靠改变活塞压缩机上余隙容积，降低气缸的充气程度，从而降低气量，也可借助一个外部相连的容积，使余隙容积得以变化。

2.9 加载—卸载—停机

对于功率大于5kW的压缩机，这是常用的方法，调节范围大而且损失低，实际上这是一种开/停调节与各种卸荷系统的组合。容积式压缩机，普通的调节原理是“产生空气”/“不产生空气”（加载/卸载），当需要空气时，一个信号被送到一个电磁阀上，依次引导压缩机的进气阀达到完全的开启位置。进气阀要么全开（加载），要么全闭（卸载），没有中间位置。

传统控制方法是在压缩空气系统中装有一个压力开关，开关有两个可设定值，一个为小压力（加载），一个为大压力（卸载）。压缩机工作在设定值界限内，例如：0.5bar。如果空气需要量小，或者一点不需要，则压缩机空载运行（空转），空转周期长短由一个时间继电器设定（例如设为20分钟）。过了设定时间，压缩机停转，并且不再启动，直到压力跌到小值。这是传统可靠，放心的控制方法，现在常见于小型压缩机。

这个传统系统进一步发展，以一个模拟的压力变送器与一个快速电子调节系统，替代压力开关。压力变送器与调节系统一起，随时感受到系统中的压力变化。系统及时启动电机，并控制进气阀的开启与关闭。能在±0.2bar 内，实现快速和良好的调节。如果没有使用空气，压力将保持恒定，压缩机空载运行（空转）。空转周期的长短，可以根据电机能承受的启停次数，而不至于过热，以及运行期间的经济性而定。后者因为系统可以根据空气消耗量的走向，决定停机，还是继续空转。

组合式压缩空气冷干机漏气故障分析

1 工作原理

组合式压缩空气冷干机布置在空压机后端，空压机、冷干机前后串联布置，构成压缩空气系统。根据空气冷却与吸附干燥原理，从空压机出来的压缩空气先经过冷干机制冷系统冷却到一定的露点温度，析出相应水分。进行初步的气液分离后，压缩空气进入冷干机的吸附塔进行深度干燥处理，获得高品质的气源。

2 工作流程

乌沙山发电厂干输灰系统采用 JAL_40M组合式压缩空气冷干机 ， 正常运行时 ，系统压力在 0．6MPa左右。冷干机的工艺流程主要分为冷却和干燥两部分。冷却部分的主要原理是制冷循环原理。通过压缩机、 冷凝器、膨胀阀、蒸发器这制冷系统的四大部件和附属设备 ，对压缩空气进行冷却和初步的除湿。这部分与本文所述缺陷无关，不作工艺流程的详述。

干燥部分的工艺原理如图 1所示。

图 1中，IA、IB分别是 A、B塔的进气气动阀，RA、RB分别是 A、B 吸附塔的排气气动阀。几个气动阀的用气原先取自干燥系统的入口处。OA、OB．CA、CB是布置在A、B塔出口管路上的逆止阀。RV是手动调压阀。经过制冷系统冷却后的压缩空气到达干燥系统。冷干机正常运行时，A、B塔轮流倒换工作。

启动：空压机系统正常启动前，冷干机处于备用状态。此时，RA、RB 阀门处于关闭状态，IA、IB阀门处于开启状态。这时，有其它的空压机为用户提供压缩空气，其中有一小部分压缩空气从用户端通过 RV调压阀和 OA、OB逆止阀进入A、B塔 ，并进一步往回返到前面的空压机里 ， 这样，在设备处于备用状态下为气动阀提供了气源。系统启动时，首先开启冷干机，IB阀门关闭，然后RB阀门打开，A塔开始工作。然后，启动空压机 ，整个系统正常工作。

运行：A塔进行工作时。B塔进行干燥剂再生，此时，IA、RB阀门打开，IB、RA阀门关闭。空气经过IA进入A塔进行干燥，然后从A塔顶部出去经过CA逆止阀后，大部分的压缩空气到达后置的除尘过滤器进行再次过滤后，得到高品质的气源输送到用户。另有—小部分气通过调压阀RV，逆止阀OB从B塔顶部进人 ，对B塔干燥剂进行再生 ，然后经过B塔底部的RB阀门，后经过排气消音器排空。

倒换：A塔运行20分钟至半小时后，系统由A塔倒换至B塔运行。这时，RB阀门关闭，IB阀门打开，B塔压力开始升高。等到压力平衡后， IA阀门关闭，RA阀门打开，A塔中的压力瞬间排空，排气消音器处能听到较大的排气声。此时，B塔开始工作，A塔开始再生。

停运 ：系统正常停运时 ，先停运空压机 ，再停运冷干机 。此时，RA和 RB关闭，IA和IB打开，系统恢复到备用状态。

3 故障现象

运行中的冷干机发生漏气时，排气消音器出口有很大的漏气声，A、 B塔压力都在0．4MPa左右，输灰压缩空气罐压力会在短时间内下降到 0．4MPa以下，造成输灰系统输灰不畅，气动阀门故障等各种问题，给工业生产造成压力。这类问题往往在吸附塔下一次倒换后消失。

4 故障分析

此类漏气故障发生时，往往会在短时间内造成系统压力下降，因此 ，时间赶到现场的运行人员往往会选择及时倒换设备，这样会导致故障原因不能在时间判断出来。因此，在此类缺陷发生时，可以先将其它空压机和对应的冷干机启动，但暂时不把漏气的设备停运。技术人员应时间赶到现场观察各个阀门的状态。如果因为设备紧急倒换错过判断故障的时间，可以根据停运时4个气动阀门的状态来进行判断，同时可以将该设备重新启动，观察运行，进一步确认故障原因。

当漏气发生时 ，应打开冷干机下方的盖板 ，观察 A、B塔底部的四个气动阀的状态。同时结合 A、B塔压力表的参数进行辅助判断。正常运行时，图1中的四个气动阀，互成对角线的两个阀门状态是一致的。不同的阀门出现故障时，具体的情况如下：IA阀门故障：如果IA阀门故障， 则漏气时系统B塔处在运行状态，RB阀门关闭，IB、RA开启，IA关故障(实际处于开启或者未关严状态)，同时，A、B塔压力表压力在0．4MPa 左右，大量空气从排气消音器处漏走。此时，如果将系统停运，先停运空压机，再停冷干机，那么，系统内的压力会从A塔排气口漏走，冷干机停运时，气动阀门已经没有足够的气源了，阀门状态不会发生改变，同时， A、B塔压力显示为0。如果没有停运，等到系统倒换至A塔运行后，系统恢复正常，A塔压力达到 0．6MPa，B塔压力为 0。IA、RB阀门开启，IB、 RA阀门关闭。

IB阀门故障：同理，IB阀门故障时，则漏气时系统A塔处在运行状态，RA阀门关闭，IA、RB开启，IB关故障 (实际处于开启或者未关严状 态)，同时，A、B塔压力表压力在0．4MPa左右。此时将系统停运，阀门状态不会发生改变，A、B塔压力显示为0。如等到系统倒换至B塔运行后， 系统恢复正常，B塔压力达到 0．6MPa，A塔压力为 0。IA、RB阀门关闭， IB、RA阀门开启。

RA阀门故障：RA阀门故障时，则漏气时系统 A塔处在运行状态， IB阀门关闭，IA、RB开启，RA关故障(实际处于开启或者未关严状态)， 同时，A、B塔压力表压力在 0．4MPa左右。此时将系统停运，阀门状态不会发生改变，A、B塔压力显示为0。如等到系统倒换至B塔运行后，系统恢复正常，B塔压力达到 0．6MPa，A塔压力为 0。IA、RB阀门关闭，IB、 RA阀门开启。

RB阀门故障：同理，RB阀门故障时，则漏气时系统B塔处在运行 状态，IA阀门关闭，IB、RA开启，RB关故障 (实际处于开启或者未关严状态)，同时，A、B塔压力表压力在0．4MPa左右。此时将系统停运 ，阀门状态不会发生改变，A、B塔压力显示为0。如等到系统倒换至A塔运行后，系统恢复正常，A塔压力达到 0．6MPa，B塔压力为0。IA、 RB阀门开启 ，IB、RA阀门关闭。

根据不同阀门的故障造成的不同现象 ，表1将正常状态及异常状态下的不同现象进行归纳总结，方便故障时进行快速排查。即便故障发生时设备紧急倒运，也可以根据异常停运时阀门的状态判断出是具体哪个阀门发生故障。

5 处理措施

根据故障现象判断出具体的故障阀门后，我们要采取具体的处理措施。通常阀门故障可能的原因有以下几种：a．乱阀体损坏；b．气缸损坏 ；c．气源管路堵塞；d．电磁阀组件故障；e．气源压力不足。

对于前四种原因，分别需要更换相应的阀体 、气缸 、气源管或电磁阀。对于气源压力不足的现象 ，则需要检查阀门气源的接入点 ，必要时进行改造。图2指出了乌沙山电厂气源管改造前后冷干机气动阀的气源接入点 。原先气源接在干燥系统之前 ，改造后接到了冷干机除尘过滤器之后。

改造前，气源在干燥系统之前，气源负荷受到空压机加卸载的影响， 存在气源不足的可能性，会造成阀门动作故障。改造后的气源布置在后端，气源压力很稳定，不会受空压机加卸载的影响。即便系统故障停运， 也能够保证有足够的气源供阀门动作。此外，异常停运之后，四个阀门的状态较改造前有所不同。表2是气源改造后，异常停运时的阀门状态和 A、B塔压力。

同时，后端的空气经过干燥系统和除尘过滤器的处理后 ，品质更好， 能有效延长气缸的使用寿命，同时，还能减少气源管的堵塞。

6 结论

运行中的冷干机发生漏气会造成输灰系统输灰不畅 ，气动阀门故障等各种问题 ，给工业生产造成极大的压力 。故障发生时，应时间赶到现场观察各个阀门的状态。如果因为设备紧急倒换错过判断故障的时间，可以根据停运时4个气动阀门的状态来进行判断 。同时 ,也可以将该设备重新启动观察运行，进一步确认故障原因。人员要根据发生故障时的具体现象，准确判断出具体是哪个阀门发生了故障，并对阀门和相应的气源管路系统进行检查和处理。同时，建议将冷干机气动阀门的用气从前端供气改成后端供气，确保拥有高品质的稳定气源。