应用研究
与皮
数字变频技术在大型螺杆压缩机中的应用研究
秦黄辉金鑫鑫江博文陈尧尧李玉春(南通航运职业技术学院江苏南通226000)
摘要：转子直径193mm的螺杆压增机采用变频技术使整个系统节能13%一15%。电源频率的大小决定电机的转速，而电机的转速是由轴承的类型，制冷剂与润滑油的互溶性，以及电机散热等国素决定.另外设计时应考虑系统的共振同题。
关键调：变频大型螺杆压缩机节能
中图分类号：TB66
文献标识码:A
文章编号：1007-9416(2013)04-0086-02
伴随着社会的进步，经济的发展，人们物质需求的日益增多，电能的应用越来越成为社会关注的话题。而具有"绿色节能"的变频技术在压缩机领域已经风生水起川。目前大型螺杆压缩机广泛应用于石油、化工，冷库，工矿及光伏企业，制冷设备消耗的电量大。大型螺杆式压缩机原先是按照满负荷的状态进行设计的，电机是处于恒速运转状态，然而在我们日常生产生活中所需要的实际的进气量常常是变动状态的。在冬季，当我们所需要的用气量减少的时候，压缩机组就只能通过全部和部分的机组的阀门把进气关闭来调节进气量。因此压缩机就经常会出现满负荷、部分负荷、和空运转交替运行的一种低效率的运行状态，从面造成能源资源的大量浪费这样的大功率的耗电能系统，在实际生产运行当中的效率普递较低，总体效率仅仅为50%~70%.大型螺杆式压缩机的运行效率低的问题是由于排气量的调节不好的原因，而压缩机的排气量文与其转速成正比例关系。如此，大型螺杆式压缩机的节能问题就变成了压缩机所配置的电机的调速的问题。
为了解决这个问题，我们引人了变频技术，变频技术在大型螺杆式压缩机中的应用应对的国家节能减排降耗的政策和号召，同时
也对企业的经济效率的提高具有重要的现实意义。 1理论分析
1.1变频调速的基本原理
大型螺杆压缩机采用变频技术是通过驱动压缩机电机的转子绕组频率来改变转速的，螺杆压缩机一般是通过异步电动机进行驱动的，当电机接入三相交流电时，定子，转子间的空隙产生旋转磁场，旋转磁场与转子绕组相对运动，从而转子绕组产生感应电势、电流，旋转磁场与电流作用，产生电磁转矩，继而电机旋转。
电机转速可用公式(1)表达：
R=60+f+(1S)/p (r/min) f：电源额率，50Hz或60Hz
S：转差率一般情况下为1%6%；
(1)
D：磁极对数，磁极对数p越多，转速n越慢。电机对数一般为2 极，4极，6被。
异步电动机是由定子，转子绕组组成。若电动机已经确定那么电动机的的磁极对数P也就已经确定，且转差率S变化的幅度并不是太大，那么电机的转速n与电源频率f成正比，电源的频率越大，电机的转速也就越快，因此，只要改变输人电源的频率就可以改变对电机的同步转速，从而达到异步电机的调速的目的。例如，一般情况下大型螺杆式压缩机采用的是2极电机，磁极对数P为1，则该压缩机在50Hz的情况下，转差率一般为2%，那么它的转速是R=60 + 50 + (1 2%) / 1 = 2940(r/min
1.2变顺技术在螺杆压缩机的应用
煤杆式制冷压缩机和活塞式制冷压缩机在汽体压缩方式上相同，都属于容积型压缩机，也就是说它们都是靠容积的变化而使气
体压缩的。不同点是这两种压缩机实现工作容积变化的方式不同。螺杆式制冷压缩机是利用置于机体内的两个具有螺旋状齿槽的螺杆相啮合旋转及其与机体内壁和吸、排气端座内壁的配合，造成齿闻间容积的变化，从面完成气体的吸人，压缩及排出过程。
螺杆式制冷压缩机的基本结构，主要由转子、机壳(包括中部的气缸体和两端的吸、排气端座等)轴承、轴封、平衡活塞及能量调节装置组成。两个接一定传动比反向旋转又相互喷合的转子平行地配置在呈“&"字形的气缸中，转子具有特殊的螺旋齿形，凸齿形的称为阳转子，凹齿形的称为阴转子。一般阳转子为主动转子，阴转子为从动转子。气缸的左右有吸气端座和排气端座，一对转子就支承在左右端座的轴承上。转子之间及转子和气缸、端座间留有很小的间障。吸气端座和气缸上部设有轴向和径向吸气孔口，排气端座和滑阅上分别设有轴向和径向排气孔口。压缩机的吸，排气孔口是按其工作过程的需要精心设计的，可以根据需要准确地使工作容积和吸、排气腔连通或隔断。
螺杆式压缩机组的转速负荷能力取决于电机的最低转速，而轴承的类型、油的粘度和机体散热分别限制了压缩机与电机的最低速度。当压缩机运行速度较低时，所有轴承需要的都是粘度很高的润滑油。而当转速低于设计极限时，可能会导致金属闻间固混合膜或边界润滑条件的影响而使轴承损坏，从面产生故障。这时，就需要关注制冷剂对润滑油的稀释间题。R一134a或R一407等其他易溶于润滑油的制冷剂则因降低了润滑油的粘度而无法降低压缩机的最低转速，面氨等难溶于润滑油的制冷剂可降低压缩机运行时的最低转速。当电机最低转速不足一率时，其产生的热量将无法由风扇产生的气流全部带走。所以在与电机制造商核对最低转速后，再安装嵌人式的RTD，进行温度显示及报警的电子定子保护装置是必不可少的。因为在任何工况下变频器的设计功率因数都在0.92一0.96范围内变化，故在低负荷工况下采用低频率的螺杆压缩机具有较高的效率通常压缩机轴承的限制转速范围为720RPM-3600RPM。
2案例研究
变频应用于开启式螺杆式压缩机，螺杆压缩机转子直径为 193mm，制冷剂为R717，在部分负荷条件下，消耗功率见如下图1所
Rra 35FEvap
Ba8se8。 129
eO0%
%
普通 +变照
80
%of Ful Lead Capaity
100
图1负荷与消耗功率关系