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        中央供氣系統(tǒng)無線遠程集中控制改造

        2013-12-01 07:28:02楊磊李曄
        設備管理與維修 2013年10期
        關鍵詞:供氣空壓機氣量

        楊磊李曄

        云南云成印務有限公司 昆明市

        一、問題的提出

        兩臺阿特拉斯GA30型空壓機,工作模式為一用一備。近年,隨著公司對供氣的需求量增大,先后并網(wǎng)并增加兩臺GA45型空壓機,由設備維護人員根據(jù)生產(chǎn)需求,決定空壓機的運行組合,如啟動1臺、2臺或3臺,交班時視情況進行調(diào)整或切換。因在24h連續(xù)生產(chǎn)過程中用氣量變化較大,用氣量小時空壓機短暫加載后即卸載,啟動頻繁;用氣量大時空壓機長時間處于加載狀態(tài)又無法卸載,不僅無法適應生產(chǎn)需求,而且空壓機故障率高。為此決定改造中央供氣系統(tǒng),以確保為生產(chǎn)提供穩(wěn)定、可靠的氣源。

        4臺阿特拉斯GA系列空壓機(無變頻調(diào)速),單機設備已具備完備的自動控制功能,能以供氣管道的檢測氣壓作為控制對象,保持恒定的氣壓區(qū)間。4臺空壓機并網(wǎng)供氣后,由操作人員控制空壓機的運行組合,以啟動1~2臺為例,組合運行模式有:①運行1臺GA30時,供氣量4.5m3/min,運行功率15~30kW。②運行1臺GA45時,供氣量8m3/min,運行功率22~45kW。③運行兩臺GA30時,供氣量9m3/min,運行功率30~60kW。④運行1臺GA30和1臺GA45時,供氣量12.5m3/min,運行功率38~75kW。⑤運行兩臺GA45時,供氣量16m3/min,運行功率45~90kW。

        當用氣量≤4.5m3/min時,運行1臺GA30是最理想狀態(tài)。4.5m3/min≤用氣量≤8m3/min時,運行1臺GA45是最理想狀態(tài)。8m3/min≤用氣量≤13m3/min時,運行1臺GA30和1臺GA45是最理想狀態(tài)。13m3/min≤用氣量≤16m3/min時,運行兩臺GA45是最理想狀態(tài)。

        實際生產(chǎn)中用氣量會因生產(chǎn)調(diào)度變動、不同工序任務完成情況變化等因素在0~20m3/min波動,因此4臺空壓機并網(wǎng)供氣后,彼此不能兼顧,在生產(chǎn)用氣流量發(fā)生變化時,系統(tǒng)無法對用氣量和供氣量的變化做出正確反應,不能進行及時有效的自動調(diào)整,無法達到最佳模式運行。造成供氣量不足,空壓機長時間過負荷運轉(zhuǎn)或供氣量過大,加載卸載過于頻繁。解決這些問題的關鍵在于使整個中央供氣系統(tǒng)能夠自適應用氣量的變化,自動按最優(yōu)組合控制空壓機設備的運行。

        二、中央供氣系統(tǒng)改造

        1.改造目標

        采用遠程控制,最大程度降低設備操作強度,便于設備操作人員隨時監(jiān)控管理系統(tǒng)運行狀態(tài)。實時記錄統(tǒng)計各臺設備運行數(shù)據(jù),便于維保工作及時有效進行。系統(tǒng)能自適應用氣量的變化,自動調(diào)配在網(wǎng)空壓機以最優(yōu)策略組合運行。提高設備利用率,均分負荷,確保每臺空壓機運行時間基本均衡。使空壓機故障率明顯下降,任何一臺故障待修或停機保養(yǎng),不會影響整個系統(tǒng)的供氣能力,有效降低能耗和維保費用。

        2.改造方案

        對由4臺空壓機并網(wǎng)組成的中央供氣系統(tǒng)進行集中控制改造,建立智能控制系統(tǒng)。中央節(jié)能控制系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡與前端監(jiān)控電腦相聯(lián),管理人員可直接在辦公室電腦實時監(jiān)控空壓機運行狀態(tài),并對空壓機進行基本啟、停等操作,真正實現(xiàn)空壓機現(xiàn)場無人值守。

        3.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(圖 1)

        圖1 改造后的中央供氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

        PLC可根據(jù)系統(tǒng)總線采集的信號,自動控制空壓機啟停,并將信號傳至聯(lián)控主機,聯(lián)控主機則根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)各空壓機的運行情況,合理控制各空壓機以最理想狀態(tài)運行。同時,聯(lián)控主機與遠程監(jiān)控主機通過無線網(wǎng)絡連接,操作人員可以通過遠程監(jiān)控主機實時監(jiān)控系統(tǒng)運行情況,也可根據(jù)實際情況人為干預。

        4.系統(tǒng)控制策略

        對改造后實施的系統(tǒng)控制策略采用智能控制方法,對網(wǎng)絡內(nèi)的空壓機根據(jù)用氣量按設備功率、設備運行時間,以最優(yōu)方法自動控制空壓機啟停??刂撇呗粤鞒桃妶D2。

        圖2 改造后的中央供氣系統(tǒng)控制策略流程

        (1)控制策略的主要步驟。①設定系統(tǒng)壓力上、下限及強制停機壓力后,各臺空壓機相繼啟動,聯(lián)控主機開始讀取各空壓機數(shù)據(jù)并在觸摸屏顯示。②當系統(tǒng)壓力達到上限壓力時,聯(lián)控主機優(yōu)先卸載運行時間相對較長且功率較高的空壓機,直至只有1臺空壓機運行。③當系統(tǒng)壓力低于啟動壓力時,聯(lián)控主機將優(yōu)先啟動兩臺功率較小的空壓機中運行時間短的1臺,若用氣量仍不足,停1臺功率較小的空壓機,啟動兩臺功率較大的空壓機中運行時間較短的1臺;若用氣量還是不足,啟動另一臺功率小、運行時間短的空壓機;若用氣量還不足,則停1臺小空壓機,運行另一臺功率較大空壓機;若用氣量還不足,運行1臺功率大且運行時間短的空壓機,同時運行兩臺功率小的空壓機。按上述順序各空壓機逐一自動投入運行。④當系統(tǒng)壓力下降至不同的設定值時,聯(lián)控系統(tǒng)將逐一遞增地將功率較小且運行時間短的空壓機先行轉(zhuǎn)入加載運行狀態(tài),以滿足所設定的壓力值,此后的啟動方式按前述③進行。

        (2)控制策略的選擇機制。根據(jù)以上基本步驟,空壓機以較理想狀態(tài)投放運行,由于4臺空壓機功率不同,在控制空壓機啟停時,除了空壓機運行時間外,還需考慮設備用電量,具體見(1)中的③。

        (3)控制策略降低故障和能耗的方法。聯(lián)控系統(tǒng)實時檢測系統(tǒng)故障,當發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障后,聯(lián)控系統(tǒng)停止故障空壓機,同時啟動1臺處于停機狀態(tài)空壓機,系統(tǒng)不會因某臺空壓機故障而影響整個管網(wǎng)壓力及供氣能力。系統(tǒng)具有平衡各臺空壓機運行時間的功能,因此各臺空壓機運行時間大致相同,有效降低設備故障率。

        在生產(chǎn)用氣流量發(fā)生變化時,系統(tǒng)對用氣量和供氣量的變化做出正確反應,整個中央供氣系統(tǒng)能夠自適應用氣量的變化,自動按最優(yōu)組合控制空壓機設備運行,最大限度降低能耗。

        三、改造效果

        中央供氣系統(tǒng)無線遠程集中控制改造完畢投入運行1年來,實際運行數(shù)據(jù)表明,空壓機及聯(lián)控系統(tǒng)運行正常,系統(tǒng)可根據(jù)實際需要自動開機或加載空壓機保持系統(tǒng)空氣壓力穩(wěn)定,有效解決了用氣量波動的自適應問題。實現(xiàn)操作人員遠程監(jiān)控管理,工作強度減輕,管控水平提升。由于每臺空壓機都能以最優(yōu)狀態(tài)運行和加載,設備故障率明顯降低,公司未再出現(xiàn)因中央供氣系統(tǒng)設備故障造成生產(chǎn)設備停機的情況。中央供氣系統(tǒng)耗能比技改前減少20%,系統(tǒng)各項運行指標達到技改預期目的。 W13.10-24

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