空压机气量调节基本原理
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,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,空气压缩机租赁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
进口节流是减少流量的一种简便方法,该方法是使进口处产生低压,提高压缩机的压缩比,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),能耗低,压缩机卸载(零流量)功率只有满载的15至20%。进气阀关闭时,留一个小孔,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,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,从而控制流量。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,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,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,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,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。