【摘 要】采用變頻驅(qū)動電動機(jī)，以輸出壓力作為控制對象，與壓力變送器等組成閉環(huán)恒壓控制系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】空氣壓縮機(jī)；變頻驅(qū)動；恒壓；自控

壓風(fēng)系統(tǒng)是煤礦主要生產(chǎn)配套系統(tǒng)之一，是礦井的安全動力系統(tǒng)，同時也是礦井安全自救系統(tǒng)。

1 空壓機(jī)系統(tǒng)概況

我公司地面工業(yè)廣場壓風(fēng)機(jī)房安設(shè)空壓機(jī)五臺，皆為MLGF-20/8-132G型，額定排氣量20m3/min，額定壓力為8kg/cm2，配用電機(jī)為Y315M2-8，功率：132kW，正常運(yùn)行方式為三用二備，每年連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時間25000小時以上，在設(shè)計選型時，空壓機(jī)按照滿負(fù)荷、長時間、連續(xù)運(yùn)行方式來選型的，實(shí)際運(yùn)行中空載運(yùn)行時間所占比例較高，根據(jù)現(xiàn)有電控系統(tǒng)即使在空載情況下，電動機(jī)仍以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，輸出功率變化小，無功功率大于有功功率，有效率低，大部分電能白白浪費(fèi)掉；存在的另一個問題，空壓機(jī)起動時沖擊電流大，對電網(wǎng)和設(shè)備危害較大，運(yùn)行質(zhì)量差。

2 空壓機(jī)系統(tǒng)改造

2.1 改造之前

2.1.1 空壓機(jī)加載期間風(fēng)量為20m3/min電流約為180A，空載期間電流約為45A，表1為五臺空壓機(jī)運(yùn)行時間、加載時間、空載時間的統(tǒng)計：

表1

以3#空壓機(jī)為例，平均空載率計算方法，平均空載率=（累計運(yùn)行時間-累計加載時間）/累計運(yùn)行時間=（3200-1620）/3200=49.4%通過對空載率的統(tǒng)計可知，空壓機(jī)因空載運(yùn)行浪費(fèi)大量電能。五臺空壓機(jī)平均空載率為50.54%，急需實(shí)施節(jié)能改造。

2.1.2 空壓機(jī)工頻起動時雖采用Y-△降壓起動，但電流仍在400A左右，對電網(wǎng)的沖擊較大，影響電網(wǎng)的穩(wěn)定。對設(shè)備的危害較大，沖擊電流降低了電動機(jī)使用壽命，影響了設(shè)備的運(yùn)行安全。

2.1.3 空壓機(jī)的開停需人工操作，一方面不方便，造成人力資源負(fù)擔(dān)，另一方面，由于人工切換操作極易造成氣壓不穩(wěn)定，給生產(chǎn)帶來不便。

2.2 改造狀況

2.2.1 控制原理

采用變頻驅(qū)動電動機(jī)，以輸出壓力作為控制對象，與壓力變送器等組成閉環(huán)恒壓控制系統(tǒng)，通過PLC集中控制，每臺空壓機(jī)根據(jù)自身儲氣罐壓力要求調(diào)整運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，整個自控系統(tǒng)根據(jù)總管壓力調(diào)整運(yùn)轉(zhuǎn)臺數(shù)和相應(yīng)空壓機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，雙重節(jié)能措施達(dá)到節(jié)能效果。

2.2.2 控制方式

1）整個系統(tǒng)分為現(xiàn)場手動、現(xiàn)場自動、遠(yuǎn)程控制三種控制方式，通過主控系統(tǒng)可使系統(tǒng)在自動和手動之間、自動和遠(yuǎn)程控制之間進(jìn)行數(shù)據(jù)切換，無論自動還是遠(yuǎn)程控制都能實(shí)現(xiàn)啟動、停止、保護(hù)、恒壓調(diào)節(jié)等功能，可以實(shí)現(xiàn)分時段不同壓力控制、保護(hù)控制、自動開關(guān)機(jī)等。

2）選擇性開機(jī)，可人為設(shè)定開機(jī)順序，PLC控制系統(tǒng)具有加載時間累計設(shè)定功能，當(dāng)前空壓機(jī)加載累積時間超過設(shè)定時間時，則投入運(yùn)行下一臺空壓機(jī)，以此類推；當(dāng)前空壓機(jī)加載累積時間少于設(shè)定時間時，則停止運(yùn)行一臺空壓機(jī)，以此類推。

3）如空壓機(jī)連續(xù)運(yùn)行時間累加到一定的時間（該時間可設(shè)定），則自動停止該空壓機(jī)的運(yùn)行，開啟下一臺空壓機(jī)。

4）PLC控制可自動跳過處于故障、現(xiàn)場手動、檢修等狀態(tài)的空壓機(jī)，開啟具備工作條件的空壓機(jī)。

2.2.3 運(yùn)行監(jiān)視

1）可實(shí)現(xiàn)溫度、壓力等運(yùn)行狀況實(shí)時監(jiān)視，參數(shù)在線修改，狀態(tài)監(jiān)視、過程監(jiān)視、趨勢分析、和監(jiān)視系統(tǒng)異常等各種數(shù)據(jù)的監(jiān)視。

2）當(dāng)空壓機(jī)有故障時，監(jiān)控畫面將自動顯示有關(guān)畫面，監(jiān)控系統(tǒng)能夠按要求，自動的組織相應(yīng)時間區(qū)間的有關(guān)數(shù)據(jù)，以曲線的形式顯示在屏幕上，便于故障的查詢。

2.2.4 故障保護(hù)、記憶功能

1）實(shí)現(xiàn)各類保護(hù)和報警功能，油壓、油溫、水溫、斷水、斷油等超限報警，可根據(jù)現(xiàn)場情況設(shè)定參數(shù)報警即停機(jī)或只報警不停機(jī)。

2）系統(tǒng)報警后，空壓機(jī)自動設(shè)置為軟檢修狀態(tài)，只有維修人員手動清除軟檢修狀態(tài)，該空壓機(jī)才能開機(jī)。

3）系統(tǒng)每天將設(shè)備的報警時間、報警設(shè)備等信息保存到計算機(jī)，可以隨時查閱。

3 改造后運(yùn)行狀況

3.1 系統(tǒng)運(yùn)行正常

改造后變頻控制系統(tǒng)運(yùn)行狀況良好，空壓機(jī)起動時啟動電流在0-180A范圍內(nèi)緩慢上升，降低了沖擊電流；PLC控制系統(tǒng)替代繼電器控制后，故障率明顯下降；壓力變化幅值由改造前的±0.15降至±0.04保證了供風(fēng)負(fù)荷穩(wěn)定；同時因使用電接點(diǎn)壓力控制器，壓力調(diào)節(jié)精度更高，控制準(zhǔn)確，從而避免了誤動作導(dǎo)致加載、卸荷事故的發(fā)生。

3.2 節(jié)電效果

運(yùn)行時間與卸荷時間約相等即各12小時，每年按350天計算，以1#空氣壓縮機(jī)為例，節(jié)電量每年節(jié)約電量191520kW。

4 結(jié)語

改造后的壓風(fēng)系統(tǒng)節(jié)電效果十分明顯，對供電電網(wǎng)和設(shè)備本身的損害也大大降低，提高了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，減小了日常的維護(hù)量，既節(jié)約了人力及成本，又延長了設(shè)備的使用壽命。

【參考文獻(xiàn)】

[1]邢子文.螺桿壓縮機(jī)：理論、設(shè)計及應(yīng)用[M].北京機(jī)械工業(yè)出版社，2008，6.

[2]蘭運(yùn)良.空氣壓縮機(jī)技術(shù)[M].西北工業(yè)大學(xué)出版社，2008，10.

[責(zé)任編輯：王迎迎]