李德钖

介紹變頻調(diào)速裝置在壓風(fēng)機(jī)上的恒壓控制系統(tǒng)中的運(yùn)用，系統(tǒng)采用變頻調(diào)速裝置后，有效實(shí)現(xiàn)了壓力恒定和節(jié)約能源。

PLC；變頻；環(huán)保；節(jié)能；恒壓

公司地面壓風(fēng)機(jī)房現(xiàn)有6臺(tái)無(wú)錫壓縮機(jī)股份有限公司生產(chǎn)的L-20/6-X型往復(fù)活塞空氣壓縮機(jī)，配無(wú)錫聯(lián)合控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的JJ18-132型自耦減壓起動(dòng)箱，配電動(dòng)機(jī)功功率為132KW。隨著礦井井下的用風(fēng)情況的不斷變化，空氣壓縮機(jī)機(jī)組的出風(fēng)量也不斷調(diào)節(jié)。以目前空氣壓縮機(jī)機(jī)組出風(fēng)量主要靠開(kāi)啟或關(guān)閉進(jìn)風(fēng)閥門來(lái)調(diào)節(jié)，但這種方式會(huì)引起供風(fēng)管路和閥門的振動(dòng)，而且在使用過(guò)程中還存在一些問(wèn)題，最突出的是進(jìn)風(fēng)閥門易損壞，機(jī)組運(yùn)行效率較低，電能損耗較大。

1.空氣壓縮機(jī)動(dòng)行效率較低，電能損耗較大

往復(fù)活塞空氣壓縮機(jī)平時(shí)負(fù)荷不恒定，波動(dòng)性較大，壓風(fēng)量一般在40～75%之間波動(dòng)（因關(guān)閉空氣壓縮機(jī)進(jìn)風(fēng)閥門運(yùn)行時(shí)電機(jī)電流為170A左右），驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)電機(jī)的額定電流為262A，空氣壓縮機(jī)在這樣的情況下運(yùn)行效率較低，而且電能損耗較大。

2.目前空氣壓縮機(jī)運(yùn)行方式

改造前控制方式，如圖1所示：

由圖1可知，當(dāng)壓力容器內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定值上限時(shí)，壓力調(diào)節(jié)裝置通過(guò)A管所反映的壓力來(lái)關(guān)閉空氣壓縮機(jī)進(jìn)風(fēng)閥門，從而使空氣壓縮機(jī)空載運(yùn)行，當(dāng)壓力容器內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定值下限時(shí)，壓力調(diào)節(jié)裝置也是通過(guò)A管所反映的壓力來(lái)開(kāi)啟空氣壓縮機(jī)進(jìn)風(fēng)閥門，從而使空氣壓縮機(jī)滿載運(yùn)行，這樣靠壓力調(diào)節(jié)裝置關(guān)閉、開(kāi)啟進(jìn)風(fēng)閥門的方法，雖然很容易控制，但是在任何時(shí)間段空氣壓縮機(jī)都屬于高速動(dòng)轉(zhuǎn)狀態(tài)，從而加劇機(jī)械磨損，且電能損耗較大。

3.改造方案

根據(jù)以上情況，公司在2009年的的設(shè)備改造中，購(gòu)置了一臺(tái)AODA160KW變頻器對(duì)其井行改造，控制系統(tǒng)由主控制器（變頻器）、人機(jī)界面、PLC三大部分構(gòu)成，人機(jī)界面與PLC之間采用數(shù)據(jù)通訊PS-232，主控制器與PLC之間采用數(shù)據(jù)通訊PS-485，主令控制器與PLC之間通訊采用I/O點(diǎn)及模擬信號(hào)控制。

如圖1中所示在空氣壓縮機(jī)出風(fēng)管路A點(diǎn)處安裝一個(gè)壓力傳感器，然后壓力傳感器將壓力信號(hào)變換為5～20mA的電流信號(hào)傳送至PLC模擬信號(hào)端口，經(jīng)PLC數(shù)據(jù)處理，再控制變頻器輸出頻率，控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使其空氣壓縮機(jī)出風(fēng)管路達(dá)到恒壓輸出，保證礦井井對(duì)壓風(fēng)的正常需要，同時(shí)人機(jī)界面與PLC監(jiān)控顯示變頻器、壓力運(yùn)行狀態(tài)。

改造后控制系統(tǒng)框圖，如圖2所示：

4.改造效果

節(jié)能：根據(jù)空氣壓縮機(jī)的運(yùn)行的特性，空氣壓縮機(jī)的輸出風(fēng)量與空氣壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比，根據(jù)近半個(gè)多月的抄表觀察與工頻運(yùn)行比較，變頻運(yùn)行97度/小時(shí)，工頻運(yùn)行103度/小時(shí)，變頻運(yùn)行比工頻運(yùn)行每小時(shí)少耗電6度，按全年運(yùn)行5000小時(shí)計(jì)算，變頻運(yùn)行電量大約是—97度？000小時(shí)=485000度，工頻運(yùn)行電量大約是—103度？000小時(shí)=515000度，變頻運(yùn)行全年比工頻運(yùn)行節(jié)約30000度。

減少對(duì)空氣壓縮機(jī)的機(jī)械沖擊：加裝變頻器之后，空氣壓縮機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中電動(dòng)機(jī)從零頻率開(kāi)始緩慢加速，經(jīng)過(guò)幾十秒后達(dá)到設(shè)定頻率，由于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流小，轉(zhuǎn)速較低，大大降低機(jī)械設(shè)備的沖擊力，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

環(huán)保：自改用變頻器控制已來(lái)，采用壓力傳感器、PLC、變頻器直接調(diào)節(jié)輸出壓力，所以空氣壓縮機(jī)不用長(zhǎng)期高速運(yùn)行，降低機(jī)械磨損，維修周期延長(zhǎng)，同時(shí)降低供風(fēng)管路的震動(dòng)和噪音，大大降低噪音污染。