螺杆式空气压缩机的变频化控制及应用Word文档下载推荐.docx

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目录

摘要1

Abstract2

1绪论5

2螺杆式空压机发展综述6

2.1螺杆式压缩机的发展历程6

2.2螺杆式空气压缩机简介6

2.2.1双螺杆空压机7

2.2.2单螺杆空压机7

2.3螺杆式空压机的特点7

2.4螺杆式空气压缩机的发展趋势8

３螺杆式空压机的结构原理8

3.1空压机螺杆的基本结构8

3.2螺杆式压缩的工作循环过程9

3.2.1吸气过程9

3.2.2压缩过程9

3.2.3排气过程10

3.3螺杆式空压机的工作原理10

4螺杆式空压机的变频化控制12

4．1变频器工作原理简介12

4.1.1什么是变频器12

4.1.2变频器的组成12

4.1.3变频器的工作原理12

4.2变频式空压机的概念13

4.3变频技术在空压机中的应用14

4.3.1变频技术在空压机应用的背景14

4.3.2变频调速节能原理14

4.3.3空压机的变频控制15

4.3.4变频控制中名词解释16

4.3.5变频空压机的特点17

4.3.6空压机变频化的风险17

4.3.7传统空压机与变频化螺杆式空压机的比较18

5变频化螺杆式空压机在实际生产中的应用19

5.1空压机应用背景19

5.2空压机配套系统20

5.2.1热回收装置21

5.2.2冷冻式/再生式组合型干燥机23

6螺杆式空压机的日常维护27

6.1螺杆式空压机维护计划表27

谢辞28

参考文献29

1绪论

随着我国经济的飞快发展，国家越来越关注高效低耗的技术，空压机作为传统耗电大户，尤其受到人们的关注，在空压机供气领域中应用变频调速技术，节省电能的同时也能提高了产出压缩空气的质量。

目前，国外绝大部分在用空压机都实现了变频化控制，而国内在空压机变频化控制领域还处于快速发展阶段，并且我国的设备控制技术与发达国家相比仍有一定的差距。

空压机变频控制技术在过去的三十年里发展迅猛，其在调速质量和节能方面的突出表现，给企业带来了丰厚的效益。

而新型螺杆式空压机的变频化控制在其实用性和综合应用方面，以及如何将变频后的螺杆式空压机与其配套设施有机结合，已经受到了广大企业的重点关注。

此外，一些主要的螺杆空压机的生产厂家，也在探索螺杆空压机变频化的可行性，如变频化的好处、变频化的技术风险、应该采用怎样的最佳控制方案等等。

宝洁公司，简称P&

G，是一家美国消费日用品生产商，也是目前全球最大的日用品公司之一。

我在宝洁公司的通用工程部门，主要负责全厂水电气汽的供应，具体从事空压机的日常维护与保养工作。

我们公司使用的是英格索兰品牌的Nirvana90-160KW-OF螺杆式无油空气压缩机，改机组采用新兴VSD变频驱动控制，操控简单方便。

由于工厂处于新建试运行阶段，启动工作繁忙，论文写作时间上比较仓促，对相关技术的理解程度也相对较浅，本文是在参阅了大量文献资料及结合生产实际的情况下完成的，如有不当，敬请指正！

2螺杆式空压机发展综述

2.1螺杆式压缩机的发展历程

20世纪30年代，瑞典工程师AlfLysholm在对燃气轮机进行研究时，希望找到一种作回转运动的压缩机，要求其转速比活塞压缩机高得多，以便由燃气轮机直接驱动，并且不会发生喘振。

为了达到上述目标，他发明了螺杆压缩机。

在理论上，螺杆压缩机具有他所需要的特点，但由于必须具有非常大的排气量，才能满足燃气轮机工作的要求，螺杆压缩机并没有在此领域获得应用。

尽管如此，Alf 

Lysholm及其所在的瑞典SRM公司，对螺杆压缩机在其它领域的应用，继续进行了深入的研究。

1937年，AlfLysholm 

在SRM公司研制成功了两类螺杆压缩机试验样机，并取得了令人满意的测试结果。

1946年，位于苏格兰的英国JamesHowden公司，第一个从瑞典SRM公司获得了生产螺杆压缩机的许可证。

随后，欧洲、美国和日本的多家公司也陆续从瑞典SRM公司获得了这种许可证，从事螺杆压缩机的生产和销售。

最先发展起来的螺杆压缩机是无油螺杆压缩机。

1957年喷油螺杆空气压缩机投入了市场应用。

1961年又研制成功了喷油螺杆制冷压缩机和螺杆工艺压缩机。

过随后持续的基础理论研究和产品开发试验，通过对转子型线的不断改进和专用转子加工设备的开发成功，螺杆压缩机的优越性能得到了不断的发挥。

2.2螺杆式空气压缩机简介

空气压缩机，简称空压机。

目前，市场应用最为广泛的是螺杆式空气压缩机，螺杆式空气压缩机是在螺杆式压缩机的基础上发展起来的，只不过压缩的介质变成了空气。

而按螺杆的数目区分，螺杆式空气压缩机又分为双螺杆空压机和单螺杆空压机。

2.2.1双螺杆空压机

双螺杆空压机诞生于20世纪30年代。

它由一对平行布置、相互啮合的转子组成。

工作时，一个转子按顺时针转动，一个转子按逆时针转动，在相互啮合的过程中，空气被压缩到所需要的压力。

双螺杆压缩机具有极高的机械可靠性和优良的动力平衡性，操作及维修亦十分方便，自问世之日起即引起工业界极大的关注。

经过众多的科研机构和制造企业的大量理论研究工作和生产实践，双螺杆压缩机于20世纪70年代已趋于成熟和完善，并获得了极大的市场成功，是目前市场中的主导产品。

目前，国内外知名的压缩机生产企业生产的螺杆空压机均为双螺杆空气压缩机，而在市场中销售的螺杆空压机中，99％以上均为双螺杆空气压缩机。

2.2.2单螺杆空压机

单螺杆空压机起源于20世纪60年代，从名字上看，该种压缩机的特征是只有一个螺杆转子。

但实际上，单螺杆空压机却有三根旋转轴，即由一个螺杆转子和两个与螺杆转子垂直的行星齿轮组成。

作为螺杆空压机家族的一员，单螺杆空压机具有和双螺杆空压机相似的优点。

但由于其运动部件较多且行星齿轮的材料有待进一步的改善，螺杆型线有待进一步的优化，这几个在工业上难以解决的难题使得其一直没有得到大规模的推广，从而限制了单螺杆空压机的推广。

所以科研机构和各大型空压机制造企业在单螺杆型线的研究上的投入不大，也一直没有取得较大的进展。

如何找到最佳的螺杆型线是大规模推广前的又一项重大工作。

但由于市场前景较差，各主要厂家的投入也不大，所以短期内也难以有根本性的提高。

2.3螺杆式空压机的特点

螺杆空气压缩机具有结构简单、工作可靠及操作方便等一系列独特的优点，因而自诞生之日起就受到工业界的广泛重视。

经过多年的发展，螺杆空压机在1~60M3/MIN的流量和小于等于20Barg的压力范围内得到广泛应用，在欧、美、日等西方经济发达地区的占有率已经接近100％，几乎完全取代活塞式空气压缩机，而其中的99％以上是双螺杆空气压缩机。

2.4螺杆式空气压缩机的发展趋势

就目前的技术发展看，双螺杆空压机不但在技术上是先进的，而且在实际应用中已经完全成熟，得到了广泛的应用。

单螺杆空压机虽然在原理上有独特之处，但由于在一些决定性的因素上存在不足之处，因而仍处于实验过程中，其产品仍有待进一步完善，无法作为成熟产品在市场上大规模的推广应用。

我国的螺杆式空气压缩机曾经经历了起步、成长两个阶段，目前已进入稳定发展阶段。

随着空气压缩机行业的迅速发展，空气压缩机市场集中度逐渐提高，逐渐形成了一批领先企业，这些企业将通过行业整合不断提高竞争力。

３螺杆式空压机的结构原理

3.1空压机螺杆的基本结构

图3-1-1空压机螺杆的基本结构

通常我们所说的螺杆压缩机即指双螺杆压缩机，它的螺杆基本结构如图3-1-1所示。

在压缩机的主机中平行地配置着一对相互啮合的螺旋形转子，从横截面上看通常把节圆外具有凸齿的转子，称为阳转子或阳螺杆；

把节圆内具有凹齿的转子，称为阴转子或阴螺杆。

一般阳转子作为主动转子，由阳转子带动阴转子转动。

转子上的球轴承使转子实现轴向定位，并承受压缩机中的轴向力。

转子两端的圆锥滚子推力轴承使转子实现径向定位，并承受压缩机中的径向力和轴向力。

在压缩机主机两端分别开设一定形状和大小的孔口，一个供吸气用的叫吸气口，另一个供排气用的叫排气口。

3.2螺杆式压缩的工作循环过程

螺杆式压缩的工作循环可分为吸气过程，压缩过程和排气过程。

随着转子旋转每对相互啮合的齿相继完成相同的工作循环，为简单起见我们只对其中的一对螺杆进行研究。

3.2.1吸气过程

图3-2-1-1吸气过程图3-2-1-2封闭过程

如图3-2-1-1，随着转子的运动，齿的一端逐渐脱离啮合而形成了齿间容积，这个齿间容积的扩大在其内部形成了一定的真空，而此时该齿间容积仅仅与吸气口连通，因此气体便在压差作用下流入其中。

在随后的转子旋转过程中，阳转子的齿不断地从阴转子的齿槽中脱离出来，此时齿间容积也不断地扩大，并与吸气口保持连通。

随着转子的旋转齿间容积达到了最大值，并在此位置齿间容积与吸