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，就是说提高压力会提高流量，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，必须对流量进行控制，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），而当压力降低到低值，恢复流量（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。

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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100%），而且能耗低，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，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，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，连续不断并精确地测量系统的压力，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，使压缩机的气量精确地适应空气的耗量，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。

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小结

总之，压缩空气在不同的应用场合，不同用气量情况下，每台空气压缩机气量方式不同，但都是根据用户用气量的大小，压缩机组依靠自身气量控制和调节方式来实现气量不间断连续的供给。不同压缩机制造商也在用不同的调节原理来提高自己品牌压缩机的性能，使能效大化，满足客户的使用要求；以准确度高，维护量小，可以测量压力和流量等参数，来满足压缩机不同场合的应用。