湖北煙草金葉復(fù)烤有限責任公司襄陽復(fù)烤廠　夏小東　李陽　譚波

空氣壓縮機壓力自補償聯(lián)動控制方案改造

湖北煙草金葉復(fù)烤有限責任公司襄陽復(fù)烤廠夏小東李陽譚波

本文通過了解空壓站的現(xiàn)狀，分析了空壓站空氣壓縮機出氣量及壓力不足的原因，提出了聯(lián)動控制方式對空壓機供氣壓力進行補償?shù)姆桨?，并對方案進行了可行性試驗，計算了改造過程中的線路電流是否過載，并在原有基礎(chǔ)上對硬、軟件進行了配置和改造，對要實現(xiàn)的功能、改造后的注意事項以及相應(yīng)制度完善進行了說明，取得了較好的改進效果。

空壓機；自補償；聯(lián)動；PLC

1　設(shè)備現(xiàn)狀

在煙草打葉復(fù)烤行業(yè)中，閥體控制、真空回潮、設(shè)備清掃、煙箱打包等都需要用到壓縮空氣。湖北金葉復(fù)烤有限責任公司襄陽復(fù)烤廠復(fù)烤車間有兩臺英格索蘭空壓機，并配有冷凍式干燥機，主要參數(shù)如表1所示。

表1　襄陽復(fù)烤廠空壓機主要參數(shù)

螺桿空壓機的主要工作方式為啟動、停止、加載和卸載。兩臺空壓機目前在工頻下輪換獨立運作，一主一備，主備每天輪換一次，通過外部電源開關(guān)來選擇工頻開啟哪一臺空壓機，如圖1所示。

圖1　空壓機目前的工藝流程圖

手動開啟空壓機高壓供電柜中的電源開關(guān)K1，選擇開啟1#空壓機時，閉合開關(guān)K2，斷開開關(guān)K3；選擇開啟2#空壓機時，閉合開關(guān)K3，斷開開關(guān)K2。之后，開啟干燥機電源開關(guān)K4，選擇對應(yīng)的干燥機開關(guān)K5或K6。電源供電后，由操作人員在空壓機控制面板上手動進行開啟、關(guān)閉、加載、卸載等操作。

由于設(shè)備老化及工藝改進等原因，該工藝流程存在不能自動切換備用空壓機［1］、壓力不足［2］、供氣量不足［3］等缺陷。通過改造空壓機控制系統(tǒng)，利用聯(lián)動控制，在壓力不足或主空壓機故障時，自動啟動備用空壓機來補償壓力，進而實現(xiàn)對供氣壓力和供氣量的調(diào)節(jié)。

2　控制系統(tǒng)硬件改造

在進行改造前，先對兩臺空壓機同時運行的可行性進行了試驗，空壓機在20Hz以下運行時滿足不了加載要求。一臺空壓機工頻加上一臺空壓機25Hz變頻同時運行，就足以滿足車間用氣高峰期的需求，此時的總電流約在210A左右，原有線路額定負載約為300A，滿足要求，不需更改主電纜。將低壓配電室空壓機開關(guān)柜由原來的200A更改為250A，空壓站配電柜內(nèi)主空氣開關(guān)由原來的200A更改為250A。

原有控制系統(tǒng)采用施耐德Micor系列PLC，配有16位開關(guān)量輸入模塊、16位開關(guān)量輸出模塊、4位模擬量輸入模塊、4位模擬量輸出模塊各1塊，通道都有冗余，引腳數(shù)量能夠滿足改造需求，并帶有一臺變頻器進行工頻、變頻切換。為了降低改造成本，盡量利用原有設(shè)備，僅在控制柜上新加一個三位旋鈕開關(guān)，分別為1#機和2#機變頻準備信號，在原有接觸器上添加兩個常開輔助觸點，分別采集1#機工頻啟動觸電信號、2#機工頻啟動觸電信號，儲氣罐壓力信號已經(jīng)接在PLC輸入口上。將兩組變頻準備信號和工頻接觸器信號接至空壓機PLC，由PLC自動控制，并實現(xiàn)自鎖［4］。

3　控制系統(tǒng)軟件改造

通過現(xiàn)場PLC中原始程序，找到原程序控制1#機和2#機變頻啟動的變量分別為%M0和%M1，改造時只需要實現(xiàn)對%M0和%M1的自動控制，工頻啟動依然為手動啟動。通過PLC采集三位開關(guān)的變頻啟動信號狀態(tài)，1#機工頻啟動觸電信號（%I1. 3）、變頻啟動信號（%I1.4），2#機工頻啟動觸電信號（%I1.5）、變頻啟動信號（%I1.7），并實現(xiàn)互鎖。通過PLC的模擬量輸入通道%IW1.3采集儲氣罐的壓力信號，并進行比較判斷。程序流程圖如圖2所示。

圖2　聯(lián)動控制程序流程圖

當PLC模擬模塊采集的壓力信號低于0.54MPa時，定時器開始計時，持續(xù)時間大于等于3min時，定時器發(fā)出動作，接通變頻啟動觸點，啟動變頻機；持續(xù)時間小于3min時，變頻機不啟動。變頻機啟動后，當采集的壓力信號大于6.6Mpa時，定時器開始計時，持續(xù)時間超過5min時，觸動定時器，斷開2#機變頻觸電，關(guān)閉2#機，此時1#機繼續(xù)在運行，空氣壓力在用氣高峰期可維持約1小時才會降到5.4kg以下，避免了反復(fù)啟動［6］；持續(xù)時間小于5min時，變頻機不關(guān)閉。

在運行過程中出現(xiàn)斷電現(xiàn)象后，工頻機自動啟動，變頻機不會自動啟動，但會進入壓力采集及判斷環(huán)節(jié)。在雙機運行的過程中，如果工頻機出現(xiàn)故障，則變頻機由于開關(guān)信號和壓力判斷會導(dǎo)致二號機一直運行，通過15分鐘的定時器控制變頻機的運行時間，來關(guān)閉變頻機；如果變頻機出現(xiàn)故障，工頻機正常工作，壓力不足時，由于不能正常啟動二號機，會發(fā)出報警［5］。部分程序如圖3所示。

圖3　聯(lián)動控制程序

4　總結(jié)

空壓機控制系統(tǒng)聯(lián)動改造后，通過實際運用，能夠滿足生產(chǎn)需要，但是也存在一些缺陷，如氣壓過高的5min內(nèi)，排氣閥會自動排氣，造成了一定程度的浪費，備用空壓機在低頻狀態(tài)下長期運行，會出現(xiàn)電機噪聲大、溫度高的問題。由于空壓機低頻運行時間較短，后期又對空壓機操作及管理制度進行了完善［7］，改造后的效果可以接受。

［1］杜鑫.雙螺桿型空壓機運行維護應(yīng)注意的問題分析［J］.科技與企業(yè)，2014，05：35-38.

［2］黃景.螺桿式空壓機的維護保養(yǎng)和故障排除探究［J］.東方企業(yè)文化，2014，07：41-43.

［3］李文華，韋蕊蕊，張益祥.改善空壓機運行的節(jié)能技術(shù)［J］.煤礦機械，2007，08：173-174.

［4］何鳳有，鮑衛(wèi)寧，湯瑒等.給予模糊PID控制器的空壓機恒壓供氣系統(tǒng)的設(shè)計［J］.工礦自動化，2010，01：91-93.

［5］張還.空壓機組電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計 ［J］.自動化儀表，2010，04：34-36.

［6］王乃斌，王寶玉，高志清，丁振康.AP1000核電機組空壓機頻繁加/卸載原因分析及處理方案［J］.節(jié)能，2015，03：75-78.

［7］郭江，黃坤，于學忠等.大型往復(fù)壓縮機綜合管理經(jīng)驗［J］.壓縮機技術(shù)，20009，03：44-48.

夏小東，1987年出生，碩士，研究方向：設(shè)備管理與維護工作。