空壓機結構元件革新預設及運用

　　1概述。

　　空氣壓縮機是一種將電能轉變?yōu)榭諝鈮毫δ艿哪芰哭D換裝置。它產(chǎn)生的壓縮空氣提供給各種風(fēng)動(dòng)工具和設備動(dòng)力，為礦井生產(chǎn)建設服務(wù)。它在煤礦生產(chǎn)建設中占有重要地位，被稱(chēng)為煤礦四大機械設備(組成：驅動(dòng)裝置、變速裝置等)之一。其運行性能的好壞直接影響煤礦的生產(chǎn)效率和安全。因此對整個(gè)壓風(fēng)機房的進(jìn)行實(shí)時(shí)監控和安全保護，可以進(jìn)一步提高設備的安全性，可靠性和利用率，提高煤礦的管理水平，改善工人的勞動(dòng)環(huán)境產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益(Economic performance)和社會(huì )效益。
　　2空氣壓縮機變頻改造系統(system)概述。
　　某煤礦現裝備共有3臺螺桿式空氣(Basin air)壓縮機(compressor)，其中兩臺為20m3 /min型，一臺40m3 /min.壓風(fēng)機房供電采用礦井為壓風(fēng)機專(zhuān)門(mén)設置6kV變，配電所。昆山空壓機維修工作時(shí)，空氣經(jīng)過(guò)自潔式空氣過(guò)濾器被吸入，通過(guò)PLC自動(dòng)清洗過(guò)濾器，空氣在經(jīng)過(guò)進(jìn)口導葉自動(dòng)調節后進(jìn)入一級壓縮，經(jīng)一級壓縮后的氣體溫度較高，然后進(jìn)入中間冷卻器進(jìn)行冷卻(水走管內，氣走管外，中冷器的水流量要求為110m/h)之后進(jìn)入二級壓縮系統變電所的6kV主電源為兩回路，一路工作，一路備用，故障后手動(dòng)切換。6kV系統采用單母線(xiàn)分段運行方式。
　　壓風(fēng)機房設計(design)安裝(installation)2臺20m3 /min，0.8Mpa壓縮機，每臺壓縮機配1臺110kW異步電動(dòng)機。1臺40m3 /min，0.8Mpa壓縮機，壓縮機配1臺220kW異步電動(dòng)機，目前的運行方式方法異步電動(dòng)機直接啟動(dòng)，平時(shí)40立方壓縮機一直運行，當風(fēng)壓（wind pressure）不足時(shí)再手動(dòng)啟動(dòng)一臺20立方空壓機，另外一臺空壓機作為備用?？諌簷C的長(cháng)時(shí)間空轉導致大量的能源浪費，另外一方面增加礦方的生產(chǎn)成本。為降低能耗，節約成本，此次改造中利用變頻器驅動(dòng)異步電動(dòng)機，使電動(dòng)機根據風(fēng)量及風(fēng)壓的要求運轉，節約大量的電能，也就是節約生產(chǎn)成本。根據經(jīng)驗數據及各礦生產(chǎn)情況的不同，節能大約在40%以上，設備的投資在2-3年的節能款中收回。
　　針對老系統變頻改造提出了幾點(diǎn)要求。
　?。?）利用變頻器驅動(dòng)電動(dòng)機。
　?。?）三臺空壓機分別可以單獨控制，可實(shí)現單機直接啟動(dòng)(start up)運行。
　?。?）三臺空壓機可以實(shí)現聯(lián)動(dòng)控制，當平時(shí)正常工作的40立方空壓機不能滿(mǎn)足風(fēng)壓要求時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)一臺20立方的空壓機，一臺空壓機不能滿(mǎn)足風(fēng)壓要求時(shí)再啟動(dòng)另外一臺20立方空壓機。
　?。?）三臺空壓機仍需保證獨立，每臺都可以停電檢修，不影響另外兩臺的運行，空壓機的聯(lián)動(dòng)邏輯仍需能保證最優(yōu)化運行。
　?。?）三臺空壓機的運行狀態(tài)須在總值班室監視，包括所有的壓力和溫度信號，變頻器電壓，電流，馬達轉速等。昆山空壓機維修在啟動(dòng)前，首先啟動(dòng)油泵控制系統，油泵控制系統啟動(dòng)后保證空壓機各潤滑部件潤滑良好，同時(shí)油泵控制系統可通過(guò)內置的溫控閥來(lái)調節內部油壓和油溫，以滿(mǎn)足系統需要。
　　3系統結構。
　　三臺空壓機中有一臺處于長(cháng)期備用，出于成本考慮，選用2臺變頻器驅動(dòng)常用兩臺空壓機，一臺250KW變頻器驅動(dòng)220kW電機，一臺132KW變頻器驅動(dòng)110kW電機。備用壓縮機還是采用直接啟動(dòng)的方式方法。
　　從集成化，網(wǎng)絡(luò )化的角度來(lái)設計壓風(fēng)機房的集中控制系統，使系統做到安全，可靠，經(jīng)濟，操作方便。昆山空壓機維修在啟動(dòng)前，首先啟動(dòng)油泵控制系統，油泵控制系統啟動(dòng)后保證空壓機各潤滑部件潤滑良好，同時(shí)油泵控制系統可通過(guò)內置的溫控閥來(lái)調節內部油壓和油溫，以滿(mǎn)足系統需要。系統為二級分步式計算機集散式控制系統，對壓風(fēng)機運行的過(guò)程進(jìn)行檢測(檢查并測試)，顯示，控制，保護，管理。系統分操作站（上位機及操作PLC）和現場(chǎng)控制站兩部分?，F場(chǎng)控制站采用SIEMENSS7-300系列PLC，操作站采用SIEMENSS7-200系列PLC.兩臺變頻器，現場(chǎng)控制站（主控PLC）和操作站（操作PLC）
　　組成DP網(wǎng)絡(luò )，變頻器的控制數據（data)及運行反饋（fǎn kuì）數據通過(guò)DP網(wǎng)絡(luò )與現場(chǎng)控制站進(jìn)行交互，操作站主要與現場(chǎng)控制站進(jìn)行數據交互，傳遞控制指令及運行狀態(tài)(status)反饋等。
　　編程器，觸摸屏，現場(chǎng)控制站，操作站組成MPI網(wǎng)絡(luò )，編程器對三方都可進(jìn)行編程調試，觸摸屏采集現場(chǎng)控制站和操作站的運行數據來(lái)進(jìn)行人機交互。
　　4空氣壓縮機(compressor)的控制功能實(shí)現。
　　4.1啟動(dòng)功能。
　　主機啟動(dòng)前確認壓風(fēng)機出口管路的電磁閥(magnet valve )處于關(guān)閉狀態(tài)，系統檢查變頻器是否處于待機狀態(tài)，接到司機臺的啟動(dòng)命令，控制器啟動(dòng)變頻器，空壓機開(kāi)始運轉當壓力達到設定的0.6MPa時(shí)維持當前的空壓機轉速(Rotating speed)，打開(kāi)空壓機出口閥門(mén)，空壓機投入運行。S7-300可實(shí)現壓力閉環(huán)，閉環(huán)的輸出控制變頻器的轉速，維持壓力恒定。另外單臺空壓機的工作狀態(tài)上傳(Upload)給總控PLC，由總控PLC確定是否需要啟動(dòng)另外一臺空壓機。
　　4.2自動(dòng)保護。
　　電控系統對主機和電動(dòng)機應設有排氣超壓/超溫，變頻器故障，潤滑油超溫，軸瓦超溫，冷卻水壓低，潤滑油壓低等自動(dòng)保護。
　?。?）主回路故障：當電動(dòng)機(Motor)主回路因故過(guò)電流或過(guò)電壓時(shí)，控制系統(system)應自動(dòng)停機并全卸荷。
　?。?）冷卻水系統故障（fault）：本技術(shù)規格書(shū)要求冷卻水泵與風(fēng)機的閉鎖，當冷卻水的進(jìn)口壓力低于壓力調節儀設定的下限值（共兩級）時(shí)，控制系統應根據情況(Condition)自動(dòng)發(fā)出聲光報警(Call the police)或停機并全卸荷。
　?。?）潤滑油(Lubricating oil)系統故障：本技術(shù)規格書(shū)要求潤滑油泵與風(fēng)機的閉鎖，當潤滑油的壓力低于壓力調節儀設定的下限值（共兩級）時(shí)，控制系統應根據情況自動(dòng)報警或停機并全卸荷。
　?。?）排氣超限：無(wú)論壓縮機處于何種負荷調節工作狀態(tài)，當Ⅰ（Ⅱ）級排氣壓力超過(guò)壓力調節儀設定的上限值（共兩級）
　　時(shí)，控制系統(system)應根據情況自動(dòng)發(fā)出聲光報警或停機并全卸荷。
　?。?）溫度超限：溫度超限的保護范圍(fàn wéi)包括Ⅰ級排氣，Ⅱ級進(jìn)，排氣，潤滑(lubricating)油，后冷卻器，前，中，后軸瓦的溫度，當上述溫度超過(guò)溫度調節儀設定的上限值（共兩級）時(shí)，控制系統應根據情況(Condition)自動(dòng)發(fā)出聲光報警（類(lèi)型：警報器）或停機并全卸荷。
　　4.3參數測量。
　　包括有壓力測量，溫度測量，電動(dòng)機電氣參數測量。
　?。?）壓力測量：壓力測量的范圍(fàn wéi)包括排氣壓力，潤滑油壓力，冷卻水進(jìn)水壓力，儲氣罐壓力以及空氣過(guò)濾(filter)器進(jìn)排氣壓差測量。壓力測量采用壓力傳感器加壓力變送器，并給PLC系統提供測量到的數據。
　?。?）溫度測量：溫度測量的范圍包括排氣溫度，潤滑油(Lubricating oil)溫度，后冷卻(cooling)器排水溫度，儲氣罐溫度以及前，中，后軸瓦溫度，溫度測量采用溫度傳感器加變送器，并給PLC系統提供測量到的數據。
　?。?）電動(dòng)機電氣測量：電氣測量范圍包括電機主回路電流，有功電度，功率因數，勵磁電壓，電流。
　　4.4單機和三機自動(dòng)(automatic)運行控制功能。
　　控制系統(system)為每臺壓風(fēng)機配置單機配電和控制系統包括變頻柜。當壓風(fēng)機單機運行時(shí)可實(shí)現主機的啟動(dòng)，正常停止(stop)，緊急停止，自動(dòng)調節等控制，同時(shí)實(shí)現對主機的各種自動(dòng)保護(bǎo hù )，參數測量。
　　系統應能實(shí)現對3臺壓風(fēng)機的聯(lián)鎖自動(dòng)控制，根據環(huán)境條件和生產(chǎn)情況的變化自動(dòng)控制壓風(fēng)機的啟動(dòng)，正常停止，緊急停止，負荷調節，同時(shí)實(shí)現對主機的各種自動(dòng)保護，和參數測量。三機聯(lián)鎖控制采用PLC系統，設置三機聯(lián)控柜和集中控制操作臺。
　　4.5系統數據記錄(jì lù)功能。
　　系統數據（data)記錄功能實(shí)現了實(shí)時(shí)數據記錄以供查詢(xún)運行狀態(tài)及進(jìn)行故障（fault）分析。昆山空壓機是回轉容積式壓縮機，在其中水或其它液體當作活塞來(lái)壓縮氣體，然后將氣體排出。
　　在歷史數據（data)查詢(xún)界面，通過(guò)上位機可對排氣壓力，風(fēng)包壓力，排氣溫度，風(fēng)包溫度，排水溫度進(jìn)行查詢(xún)，對實(shí)時(shí)數據進(jìn)行分析。系統中主要故障為通訊故障，空壓機故障，變頻器故障，傳感器故障幾部分。通訊故障在本系統中分為兩種，一種為MPI通訊故障，第二種為DP通訊故障。系統具備自診斷通訊故障功能。當啟動(dòng)后，變頻器與主控回路正常(normal)，空壓機仍然不啟動(dòng)，檢查空壓機本身是否顯示故障。變頻器出現故障后，電機無(wú)法啟動(dòng)。此時(shí)查看變頻器操作控制裝飾面板上顯示的故障代碼，查找說(shuō)明書(shū)上的故障報警信息源。在空壓機運行過(guò)程(guò chéng)中，監視不到某一個(gè)傳感器的信號，檢查傳感器線(xiàn)路是否有問(wèn)題，或換個(gè)新的傳感器，檢驗是否傳感器損壞。
　　5結語(yǔ)。昆山空壓機是一種用以壓縮氣體的設備?？諝鈮嚎s機與水泵構造類(lèi)似。大多數空氣壓縮機是往復活塞式，旋轉葉片或旋轉螺桿。離心式壓縮機是非常大的應用程序。
　　系統自投入運行一年來(lái)穩定可靠，滿(mǎn)足了生產(chǎn)的需要，達到了預期的目的。實(shí)踐證明，變頻器用于空氣壓縮機具有可靠性高，節能效果顯著(zhù)，大大最大化減少了設備維護工作(gōng zuò)量及降低維護費用(expense)等優(yōu)點(diǎn)，具有明顯的直接和間接經(jīng)濟效益。