羅 俏

(廣東省自動(dòng)化研究所 廣東 510070)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家中，全部自動(dòng)化流程中約有30%裝有氣動(dòng)系統(tǒng)，90%的包裝機(jī)、70%的鑄造和焊接設(shè)備、50%的自動(dòng)操作機(jī)、40%的鍛壓設(shè)備、30%的采煤機(jī)械、20%的紡織機(jī)、制鞋機(jī)械、木材加工和食品機(jī)械都使用了氣動(dòng)系統(tǒng)。氣動(dòng)元件的驅(qū)動(dòng)離不開壓縮空氣，而壓縮空氣的產(chǎn)生和輸送又離不開壓縮空氣系統(tǒng)。

壓縮空氣系統(tǒng)是由空氣壓縮機(jī)、后處理設(shè)備（儲(chǔ)氣罐、壓縮空氣干燥系統(tǒng)和精密過濾器）以及管路等組成，其中空壓機(jī)起著舉足輕重的作用，如果我們沒有詳細(xì)了解和記錄空壓機(jī)的日常運(yùn)行狀況，一旦發(fā)生故障尤其是壓縮機(jī)主機(jī)損壞，其直接和間接損失將難以估量。就拿40m3/min噴油壓縮機(jī)主機(jī)來說，一旦增速齒輪打壞且轉(zhuǎn)子“咬死”，換一個(gè)主機(jī)至少要近20萬元人民幣，生產(chǎn)廠商或代理商很難為用戶免費(fèi)維修（一般情況下免費(fèi)維修的條件比較苛刻）。對(duì)于往復(fù)活塞式空壓機(jī)或工藝流程用壓縮機(jī)來說，同步記錄壓縮機(jī)日常運(yùn)行狀況（如電流、電壓、功耗、排氣壓力、排氣溫度、供油壓力等等），對(duì)日后的維護(hù)保養(yǎng)和事故分析尤為重要。

我們了解到許多企業(yè)都安裝了集散控制系統(tǒng)（DCS系統(tǒng)），在該系統(tǒng)中我們的確可以時(shí)時(shí)看到壓縮空氣系統(tǒng)的工作情況，但是DCS系統(tǒng)所固有的控制層的封閉性和專用性，以及非徹底地分級(jí)控制，網(wǎng)絡(luò)不能直接互連，從而導(dǎo)致所采集的數(shù)據(jù)很難同步進(jìn)行記錄。

我們知道空壓機(jī)的運(yùn)行電流與電網(wǎng)的電壓和空壓機(jī)此時(shí)的工作壓力、進(jìn)氣閥的開度大?。ㄎ鼩饬浚┮约斑\(yùn)行狀態(tài)（即加載運(yùn)行還是卸載運(yùn)行）息息相關(guān)，還有伴隨著壓縮機(jī)主機(jī)軸承的磨損軸功率逐步上升，從而運(yùn)行電流也在悄無聲息的上升，如果僅從單一數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和判斷是無法得出正確的結(jié)論。譬如主電機(jī)的熱保護(hù)繼電器跳閘，從現(xiàn)象上看是電流過大造成的，那么造成電機(jī)電流過大的原因有許多，電壓過低、壓縮機(jī)主機(jī)過載（可能由于軸承損壞造成或工作壓力超過設(shè)計(jì)壓力造成等）、電機(jī)本身的質(zhì)量問題都可能影響電流的變化，如果沒有長期同步時(shí)間內(nèi)的綜合記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分析是無法判斷這一停機(jī)事故背后的原因。

目前我們國家提倡設(shè)備節(jié)能，就空壓機(jī)能耗節(jié)省是一個(gè)比較棘手的問題，許多空壓站為了挖潛采用增大儲(chǔ)氣罐在電機(jī)允許啟動(dòng)次數(shù)的情況下，減少空壓機(jī)卸載運(yùn)行時(shí)間使空壓機(jī)停機(jī)，螺桿空壓機(jī)設(shè)置了卸載時(shí)間超過設(shè)定的時(shí)間停機(jī)的功能，但是對(duì)于長期運(yùn)行的空壓機(jī)來說一旦泄放系統(tǒng)（如停機(jī)后油氣分離罐內(nèi)空氣泄放時(shí)間過長）和最小壓力閥（如閥體密封不嚴(yán)空氣倒流）出問題空壓機(jī)無法在停機(jī)后自動(dòng)啟動(dòng)（無法帶載啟動(dòng)），而DCS系統(tǒng)又很難記錄到卸載運(yùn)行的狀況，也無法診測(cè)到泄放系統(tǒng)和最小壓力閥所發(fā)生的問題，更無法做到有計(jì)劃的運(yùn)行使之節(jié)能。這對(duì)于空壓站運(yùn)行人員來說是一個(gè)比較難解決的問題。

再譬如螺桿空壓機(jī)主機(jī)機(jī)頭“抱死”的問題，這對(duì)于空壓機(jī)生產(chǎn)廠商和空壓站運(yùn)行人員來說也是一個(gè)比較難解決的問題，因?yàn)槲覀冊(cè)诳諌簷C(jī)正常工作時(shí)很少有人關(guān)心空壓機(jī)日常的運(yùn)行功率，眾所周知空壓機(jī)功率同電流、電壓、功率因數(shù)和工作壓力、吸氣量有關(guān)。當(dāng)用戶按設(shè)計(jì)要求購買到標(biāo)定的排氣壓力和排氣量時(shí)，一般情況下空壓機(jī)在運(yùn)行時(shí)其所需工作壓力和耗氣量往往略小于空壓機(jī)標(biāo)定的參數(shù)，換句話說也就是每臺(tái)空壓機(jī)很少長期運(yùn)行在滿負(fù)荷狀態(tài)下，而生產(chǎn)廠商在出廠測(cè)試時(shí)只測(cè)試在標(biāo)定的排氣壓力下其軸功率和排氣量不超過規(guī)定值即可，它無法告訴你每臺(tái)空壓機(jī)在不同工作壓力下其電流、功率和排氣量的數(shù)值（一是國家標(biāo)準(zhǔn)沒有規(guī)定，二是不確定因素太多）。上述這些日常運(yùn)行數(shù)據(jù)只有靠我們?nèi)辗e月累進(jìn)行數(shù)據(jù)間的綜合比較才能做出判斷，冰凍三尺非一日之寒。

還有就是用戶為了比較各品牌的優(yōu)劣或其它原因，而購買了不同品牌的空壓機(jī)，由于其控制系統(tǒng)的不統(tǒng)一，導(dǎo)致不同品牌空壓機(jī)之間無法聯(lián)控、監(jiān)控和數(shù)據(jù)記錄。

綜上所述我們需要開發(fā)一個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)，不僅可以將不同品牌的空壓機(jī)聯(lián)系在一起，還可以進(jìn)行監(jiān)控、記錄和數(shù)據(jù)分析，從而使我們的維修保養(yǎng)由過去的“救火式”，變成有計(jì)劃有目的進(jìn)行。

壓縮機(jī)組專家診測(cè)分析系統(tǒng)就是在這種情況下孕育而生的，它是新一代32位嵌入式智能裝置，可廣泛用于壓縮機(jī)站房，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)壓縮空氣系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、信息收集、記錄、專家分析等功能集一身的設(shè)備，可獨(dú)立使用，也可集中送往當(dāng)?shù)睾笈_(tái)，同時(shí)將DCS/中央監(jiān)控系統(tǒng)的命令傳遞到各測(cè)控裝置，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)程控制。

可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空壓機(jī)電腦面板的數(shù)據(jù)，顯示其數(shù)據(jù)所繪制的曲線，記錄母管工作壓力和空氣流量，空壓機(jī)系統(tǒng)內(nèi)、外壓力和排氣溫度、總運(yùn)行時(shí)間、加載運(yùn)行時(shí)間、加卸載的時(shí)刻和每天的次數(shù)、電源電壓、運(yùn)行電流和功率等電力參數(shù)。對(duì)往復(fù)活塞式空壓機(jī)或工藝流程用壓縮機(jī)，我們可以通過加裝傳感器，顯示其潤滑油供油壓力、級(jí)間冷卻溫度、排氣溫度、冷卻水供水情況等等。

壓縮機(jī)組專家診測(cè)分析系統(tǒng)它是按秒鐘采集數(shù)據(jù)，按分鐘記錄存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，它不僅可以記錄故障事件，還可以大量存儲(chǔ)壓縮空氣系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，如壓縮空氣的露點(diǎn)溫度，空壓機(jī)運(yùn)行的三相電流電壓、功率、能耗（千瓦時(shí)）、功率因數(shù)等等。

通過壓縮機(jī)組專家診測(cè)分析系統(tǒng)所記錄的大量同步的綜合數(shù)據(jù)，可以為判斷壓縮空氣系統(tǒng)故障提供有效的數(shù)據(jù)依據(jù)。如螺桿空壓機(jī)的進(jìn)氣閥、最小壓力閥、放空閥、壓縮機(jī)主機(jī)故障，空濾器、油濾器和油氣分離器堵塞等等。

利用壓縮機(jī)組專家診測(cè)分析系統(tǒng)所記錄的大量歷史數(shù)據(jù)，不僅可以監(jiān)控空壓機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，提前預(yù)防大事故的發(fā)生，為壓縮空氣系統(tǒng)的日常維護(hù)提供了科學(xué)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持；同時(shí)也可以利用其數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，為科學(xué)的有計(jì)劃的節(jié)能提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持。如某空壓站引進(jìn)了一臺(tái)節(jié)能產(chǎn)品，我們單從運(yùn)行費(fèi)用上看很難確認(rèn)其節(jié)能效果，因?yàn)橛脷猬F(xiàn)場(chǎng)每天的耗氣量是一個(gè)變數(shù)，也就是說空壓機(jī)隨著耗氣量的變化供氣量也在變化，能耗也在變化，如果我們通過壓縮機(jī)組專家診測(cè)分析系統(tǒng)加裝的流量計(jì)所記錄的流量和能耗同步時(shí)間情況下進(jìn)行綜合數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，問題不就迎刃而解了嗎。

對(duì)于出現(xiàn)故障的空壓機(jī)，壓縮機(jī)組專家診測(cè)分析系統(tǒng)不僅能夠提供歷史數(shù)據(jù)查詢，還能像放錄像片一樣以24分鐘的時(shí)間播放全天24小時(shí)的歷史回放，實(shí)現(xiàn)事故追憶，供維修人員判斷故障種類提高維修效率?？梢赃@么說我們維修服 務(wù)人員坐在辦公室里就可以知道整個(gè)壓縮空氣系統(tǒng)的運(yùn)行情況，預(yù)知可能會(huì)發(fā)生的問題，有計(jì)劃有目的實(shí)施維護(hù)保養(yǎng)，俗話說知己知彼方能百戰(zhàn)百勝。

壓縮機(jī)組專家診測(cè)分析系統(tǒng)采取了模塊化設(shè)計(jì)，除了連接記錄螺桿機(jī)、離心機(jī)數(shù)據(jù)外，還可以與壓縮空氣系統(tǒng)的其它設(shè)備對(duì)接，如控制干燥機(jī)的啟停、壓力露點(diǎn)儀、冷卻水溫度和壓力等等。

壓縮機(jī)組專家診測(cè)分析系統(tǒng)也是一個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)，它能平滑連接大多數(shù)廠商的螺桿機(jī)、離心機(jī)和其它形式的壓縮機(jī)，也可以根據(jù)客戶現(xiàn)場(chǎng)需求進(jìn)行聯(lián)機(jī)開發(fā)。

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