田 海，王志升

內(nèi)蒙古科技大學(xué)，內(nèi)蒙古包頭 014010

1 技術(shù)改造背景

我廠英格索蘭機組共有5 套，分別安裝在兩個空壓站，其中7 號空壓站安裝2 臺，8 號空壓站安裝3 臺。這些機組在2000 年投產(chǎn)，連續(xù)使用將近10 年，隨著時間的推移，機組的電氣控制部分，如操作顯示屏的背光、液晶顯示、控制操作24V 電源等輔助配套設(shè)備不同程度的出現(xiàn)設(shè)備老化、控制不可靠的現(xiàn)象；主控制的單板機控制板，隨著時間推移、電子器件的老化，也急需備品備件的準備和更換，否則會影響機組的正常運行，甚至?xí)绊懙秸麄€公司的生產(chǎn)。

2 解決問題的方法

爭對上述問題，有兩種方案可以解決。第一種，保留原控制不變，訂購原來控制部分的主要備件單板機和操作顯示屏。此方案保證設(shè)備運行沒有問題，但是由于電子設(shè)備的升級換代，原來型號的備品備件廠家已經(jīng)不生產(chǎn)，只能更換升級換代的產(chǎn)品，這樣備品備件的價格較高，幾年以后，還是存在備品備件的更換和產(chǎn)品進一步的升級換代問題。第二種方案，保留原來控制系統(tǒng)的控制思想，用通用的西門子S7-300 PLC 代替原來單板機，用上位機代替操作面板，通過PLC 編程實現(xiàn)系統(tǒng)控制。此方案改造完成以后，不存在備品備件的問題，改造用通用產(chǎn)品，升級換代不影響；應(yīng)用上位機可以實現(xiàn)多臺機組都在上位機操作顯示，可以實現(xiàn)無人職守。

3 改造方案和改造過程

通過上述兩種方案的比較，從經(jīng)濟角度和將來維護方面考慮，選擇第二種方案，但是原來單板機的控制程序無法知道，我們只能從原來機組運行情況和廠家提供的說明書，去研究原來的控制過程和控制思想，將來改造后的控制可能會與原來控制不完全相同。

控制包括以下幾個方面：

1）輔助油泵控制部分

由于機組有同軸油泵，當機組運行時，潤滑油由同軸油泵提供，只有在機組啟動前和機組停止運行之后，輔助油泵才起作用。結(jié)合原來控制情況，輔助油泵控制如下：（1）密封氣壓力正常時，如果操作電送上，則輔助油泵立即啟動；（2）密封氣壓力正常時，如果空壓機啟動，高壓開關(guān)反饋輔助接點合上，則開始計時，延時20s 時輔助油泵停止；（3）PLC 發(fā)出空壓機停車指令時，立即啟動輔助油泵（此時高壓開關(guān)反饋輔助接點不參與控制，只要PLC 發(fā)出空壓機跳車指令，那么就啟動輔助油泵），并開始計時，延時30min 停止；（4）電機運行過程中，發(fā)生低油壓報警，輔助油泵自動投入運行，油壓達到正常值時輔助油泵自動停止運行。但是輔助油泵的運行不論什么時候都受密封氣壓力和過熱保護的連鎖保護。

改造保持以上控制不變，在空壓機機旁面板加手動控制輔助油泵卡子，卡子有三個位置，開/自動/停；輔助油泵隨時可以手動控制啟動和停止。輔助油泵的開和停在組態(tài)畫面有相應(yīng)色變顯示，綠色為油泵運行，紅色為油泵停止。

優(yōu)點：在空壓機空投時，輔助油泵開關(guān)卡子打到開的位置，輔助油泵在高壓開關(guān)反饋輔助接點合上20s 不會停止運行，PLC 不會發(fā)低油壓跳車，可以延長設(shè)備調(diào)試時間；在正常運行時，卡子打到自動位置。

2）空壓機啟動

空壓機啟動條件主要包括：操作電開關(guān)是否合上；密封氣壓力是否正常；油溫是否正常；油壓是否正常；入口閥開度是否為0°；放散閥是否為100°；儀控允許；閥門切換在自動位置。當啟動條件滿足，按下機旁啟動按鈕，空壓機啟動。

改造保持以上控制不變，在上位機增加開車保護程序和相應(yīng)起車條件的色變顯示，綠色為條件滿足，紅色為條件不滿足。當啟動條件全部具備時，上位機的“空壓機啟動按鈕”由“灰色”不可操作，變成“白色”可以操作，機旁的“允許啟動”燈亮，這時空壓機允許啟動，按下空壓機啟動按鈕（機旁的啟動按鈕或上位機上的啟動按鈕，兩處操作沒有區(qū)別，上位機啟動按鈕有二次確認），空壓機啟動。

3）空壓機停止

空壓機停車條件包括：機旁急停按鈕，大于空壓機聯(lián)鎖跳車值，密封氣壓力低。

改造在上位機增加了停車保護程序和空壓機故障跳車報警顯示，使空壓機運行更安全。上位機空壓機停車的回路包括：1）上位機通過檢測，PLC 聯(lián)鎖跳車模塊發(fā)出指令，空壓機停車；2）按下上位機空壓機停車按鈕（有二次確認），空壓機停車；3）PLC 發(fā)出空壓機啟動指令，延時5s，如果高壓開關(guān)反饋輔助接點沒有閉合，PLC 解除啟動指令，發(fā)出“啟動器故障”的跳車信號；4）空壓機啟動后，延時10s 后，判斷運行電流，，當電流沒有衰減到175A 以下，發(fā)出“啟動時間過長”的跳車命令。空壓機跳車后，需要按下跳車復(fù)位按鈕才可以解除跳車信號。

4）入口閥和放散閥的控制部分

入口閥初始狀態(tài)為全關(guān)狀態(tài)，放散閥初始狀態(tài)為全開狀態(tài)。當發(fā)出啟動命令后，檢測到高壓開關(guān)合上的信號后，入口閥馬上打開到12°。以后兩閥的控制以加載和卸載控制來完成。

（1）加載

點擊加載按鈕，首先檢測電機電流，若電機電流為正常的空載電流，則比較出口壓力與設(shè)定壓力，若小于設(shè)定壓力，則入口閥開始打開，這時電機電流開始上升，只要出口壓力小于設(shè)定壓力，入口閥一直打開，若電流達到節(jié)流下限175A 時，入口閥保持不動，放散閥開始關(guān)閉，直到全關(guān)。當放散閥全關(guān)后，出口壓力還是小于設(shè)定壓力，繼續(xù)打開入口閥，這時還在檢查壓力和電流比較，壓力不夠，繼續(xù)開閥，當電流到電流上限205A 時，無論壓力是否滿足，入口閥不在打開，完成加載。

（2）卸載

點擊卸載按鈕或空壓機有跳車命令或當檢測到喘振繼電器動作時，發(fā)出卸載命令，放散閥全開，入口閥關(guān)到12°。

改造保持以上控制不變，在上位機增加了加載按鈕保護程序和閥門的手/自動切換。當空壓機啟動延時10 秒后，電流已經(jīng)衰減到160A 以下，也就是啟動成功后，“加載”按鈕，才由“灰色”不可操作，變?yōu)椤鞍咨痹试S操作，這時才可以加載。手動和自動兩種方式，通過上位機的選擇開關(guān)選擇。當選到“手動”時，可以對上位機對入口閥和放散閥進行校驗。選到“自動”時，閥門由PLC 的PID 控制模塊調(diào)節(jié)。

5）空壓機喘振

空壓機自帶喘振檢測裝置，當空壓機發(fā)生喘振時，喘振裝置發(fā)跳車信號。

改造控制有所變化，由于沒有空壓機的喘振曲線數(shù)據(jù)，入口閥和放散閥的控制不能和全來的控制完全一樣，設(shè)備經(jīng)常在加載時發(fā)生喘振跳車，所以控制改為：當空壓機發(fā)生喘振時，喘振裝置發(fā)卸載信號，同時把入口閥和放散閥調(diào)節(jié)間隔時間延長，閥門調(diào)節(jié)延緩。

6）其它

原空壓機機旁面板為單通道讀取數(shù)據(jù)，而且每次只能讀一個點的數(shù)據(jù)，空壓機為四級壓縮，點比較多，讀起來非常麻煩。

改造后各點參數(shù)值在上位機顯示，圖形畫面形象易懂，數(shù)據(jù)易讀，維護非常直觀。在上位機還增加了報警記錄，各點的趨勢，并且歸檔，可以調(diào)出任何時候的短期歷史歸檔或長期歷史歸檔，對空壓機的運行情況深入了解，防患于未然。

由于設(shè)備噪聲非常大，PLC 采用以太網(wǎng)傳輸模式，可以實現(xiàn)無人值守。

4 結(jié)論

改造完成后，輔助油泵控制、機組啟動、各種跳車保護和報警、加載運行都沒有問題，運行良好。

這次改造我們不僅學(xué)習(xí)了空壓機的工藝，而且對其他機組的改造也積累的寶貴的經(jīng)驗。同時，設(shè)備在備件上也解決了斷貨的狀況，為我廠的降本增效作出貢獻。