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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。

小型空压机选型指南与维保

三年，中国制造业在艰难中生存，特别是小型机械加工行业随经济不景气，存在普遍的疲软现象。今年我们全面放开，复苏经济恢复各地制造业，特别是小微企业，希望将中国制造基本单元——机械加工行业走出经济低谷。

小型机械加工行业中，普遍以机床用气为主，且用气压力不高，在0.8MPa；用气量不大，主要用气点为数控机床更换刀具时，转盘的气动充放气过程中需要压缩空气来保持刀盘的动作。压缩空气在机床结构中，有一套气站中心给机床的各个用气单元供气。一些进口的高端机床对气站内气源的品质要求较高，含尘量为小于2um，大气露点小于-10℃（进口机床如德国的肖布林、日本的沙迪克），含油量小于0.1ppm。它们普遍要求具备稳定的供气压力。

空压机采购时通常会出现几个术语：空压机功率与工作压力、容积**。这三者之间的关系是怎样的？首先，我们先来了解三者的定义。

1.空压机的工作压力，国内用户常称排气压力。是指空压机排出气体的压力。常用的工作压力单位为：bar或MPa，换算方式为：1bar=0.1MPa。很多用户通常把压力单位称为kg，换算方法为：1bar=1kg。

2.容积**，国内用户常称排气量或铭牌**。是指在所要求的排气压力下，空压机单位时间内排出的气体容积折算到进气状态的量。容积**单位为：m3/min或L/min，常用的**单位为：m3/min，其换算方式为：1m3=1000L。

3.空压机的功率，是指所匹配的驱动电机或柴油机的铭牌功率。功率的单位为：kW或HP。其换算方式为：1kW≈1.333HP。

其实从流体力学角度讲，这三者之间存在一定的关系：在功率不变的情况下，当转速发生变化时，容积**和工作压力也相应发生变化。例如：一台22kW的空压机，在制造时确定工作压力为7bar，根据压缩机主机技术曲线计算转速，排气量为3.8m3/min；当确定工作压力为8bar时，转速必须降低（否则驱动电机会超负荷），这时，排气量为3.6m3/min；工作压力为10bar，排气量为3.1m3/min；工作压力为12.5bar，排气量为2.5m3/min，工作压力为15bar，排气量为2.3m3/min。因为转速降低了，排气也相应减少了，依此类推。

我们分析了一家30台机床和员工人数为100多人的机械制造企业，一般选用排气量为3.6m3/min，排气压力为0.8MPa，电机功率为22kW这款机型，标配一台冷冻式干燥机、一个1m3储气罐（根据压力容器监察规定1m3以下储气罐不用办理年审报备），以及储气罐配备的压力表、自动排气阀、安全阀等安全附件。该成套的压缩空气站安装在企业厂房某处角落，安装快捷方便，供电功率仅为22kW。由于与小于一般机床30kW用电功率，可以从就近配电柜去电，不需要专门定制配电柜。采用风冷式散热，机型散热量小，夏季运行过程中普遍会产生大量的凝结水，比如储气罐下部。虽然前面有冷干机作为除水设备，但是大量的冷凝水在高温下，除水效果不明显，每运行大约一周时间就会产生大量的凝结水，这时需要通过自动排水装置，将储气罐下方的凝结水排放到室外，以保持储气罐内部无积水。

这一现象笔者在走访许多企业后，发现均未引起企业设备管理者的重视，可能原因是设备操作者不具备空压机操作知识。储气罐每次检修时都发现有大量污水渗漏排放，这样不但导致储气罐的有效储存容积减小，而且存在一定安全隐患。大量凝结水积存在储气罐底部，对储气罐会造成腐蚀，多年的浸泡会导致储气罐体泄露，存在随时破裂的安全隐患。需要引起用气企业采购者、操作者，特别是空压机销售商重视。在推销空压机时，别忘了给客户配备一支自动排水阀，价格也不高，这对用气客户来说增加了一份安全保护系数，避免让设备操作者常常因忘记手动排水造成安全隐患。

小型空压机的维保

22kW机型虽然外形小，但内部结构与大机型一样，每次维护保养需要更换三滤一油，一般润滑油液需要20L装一桶。三滤部件，包括空气过滤器滤芯、润滑油滤芯、油分离器滤芯。维护保养成本每次约在3000元左右。

关于空压机内部组成结构，大多数企业业主不会去关心，只要机组可以持续供气，不出现故障。变频器采用进口还是国产，用户也不会去过多的关注这些问题，好的品牌依靠口碑来连接。用户需要的是在较高的运行效率下，提供低故障率、长寿命的服务品质，变频器控制要能提供稳定的压力和适合机床用气压力的用气状态。

客户另外一个关注点就是噪音问题，65分贝以下的噪音是大家可以接受的，如果长期在高分贝运行势必会降低客户的信赖程度。这也是小型空压机受到市场关注高的主要原因之一。