劉柏均

摘 要：對集中供氣的壓縮空氣系統(tǒng)進(jìn)行改造，改用電接點壓力表取代原來的壓力開關(guān)；對三臺空氣壓縮機的啟停進(jìn)行了優(yōu)化，配合電接點壓力表的控制，根據(jù)壓力的高低而決定投入壓縮機的數(shù)量；對自熱式壓縮空氣干燥器的工藝進(jìn)行了優(yōu)化，當(dāng)用氣量少的時候，再生完畢后，自動延長工作時間，使之更加節(jié)能高效。

關(guān)鍵詞：電接點壓力表；上電啟動；自熱式壓縮空氣干燥器；節(jié)能工藝；冗余

1 任務(wù)的提出

車間樓一樓有15臺CNC，擔(dān)負(fù)著教學(xué)與對外生產(chǎn)的任務(wù)，原來每臺CNC都配有一臺微型壓縮機。使用一段時間后發(fā)現(xiàn)，這樣的配置既不經(jīng)濟(jì)，又易于出故障，影響該臺CNC的教學(xué)與生產(chǎn)，而且壓縮空氣未經(jīng)處理，含有大量的水與油，影響設(shè)備的長期可靠運行。同時，實訓(xùn)樓里還有其他設(shè)備，也需要壓縮空氣，這樣還得再配置壓縮機。

經(jīng)學(xué)院同意，本人決定對實訓(xùn)樓一樓進(jìn)行壓縮空氣集中供氣的改造。利用三臺閑置的1立方/分鐘的移動式壓縮機，再配套一個3立方/分鐘的高效除油器，一個3立方/分鐘的自熱再生式壓縮空氣干燥器（出口附帶粉塵過濾器），一個1立方的壓縮空氣儲罐。經(jīng)過處理后的壓縮空氣通過管道對CNC及其他用氣設(shè)備進(jìn)行供氣，同時，預(yù)留二樓8臺CNC的供氣管道，為增加設(shè)備提供用氣。

使用一段時間后，實訓(xùn)車間反應(yīng)，用氣的質(zhì)量有了很大的提高，去除了水和油的壓縮空氣使設(shè)備的運行質(zhì)量和穩(wěn)定性得到了提高。但也出現(xiàn)了供氣壓力不穩(wěn)定的新問題，供氣壓力有時候偏低。

經(jīng)過觀察，發(fā)現(xiàn)供氣壓力有時候低于要求的0.65MPa，原因是沒有考慮高效除油器與自熱式壓縮空氣干燥器的壓降，這套壓縮空氣處理設(shè)備有約0.02MPa的壓力降。

同時，三臺空氣壓縮機的啟動與停止，都是由原來機上的壓力開關(guān)調(diào)節(jié)的，而這種壓力開關(guān)的調(diào)節(jié)精度較低，且安裝在壓縮機上，受到的振動較大，所以很難精確地設(shè)定壓縮機的啟動與停止壓力。

另外，自熱式壓縮空氣干燥器需要一部分成品氣進(jìn)行再生，查產(chǎn)品手冊，這一部分的再生氣量為額定處理量的15%，消耗量不少。而現(xiàn)在用氣量還未飽和，特別是下午5點到晚上9點的時間段。

2 改進(jìn)

根據(jù)這些問題，筆者對這套集中供氣系統(tǒng)再進(jìn)行了改造，主要集中在三點：（1）采用新的電接點壓力表取代原來的壓力開關(guān)，使供氣壓力更加穩(wěn)定。（2）壓縮機采用新的聯(lián)動程序，改善壓縮機的工作狀態(tài)，提高其運行的可靠性。（3）改進(jìn)自熱式壓縮空氣干燥器的運行工藝，節(jié)約再生氣。

2.1 控制箱

原有的自熱式壓縮空氣干燥器的控制箱不用，重新設(shè)計一個控制箱，采用一個FX2N-16MR型PLC作為主控制器。

其中8個輸入點中使用4個，電接點壓力表1上限接入X2（0.75MPa），下限接入X1（0.68MPa），電接點壓力表2上限接入X3（0.76MPa），下限接入X0（0.67MPa）。

電接點壓力表有上限觸點和下限觸點，可以任意設(shè)定壓力。當(dāng)壓力低于設(shè)定的下限壓力時，下限觸點接通。當(dāng)壓力高于設(shè)定的上限壓力時，上限觸點接通。

其中8個輸出點使用7個，Y0驅(qū)動干燥器電磁閥VY1，Y1驅(qū)動干燥器電磁閥VY2，Y2驅(qū)動干燥器電磁閥VY3，Y3驅(qū)動干燥器電磁閥VY4。Y4驅(qū)動中間繼電器K1，Y5驅(qū)動中間繼電器K2，Y6驅(qū)動中間繼電器K2。三臺壓縮機的接觸器保留，但改由K1、K2、K3三個中間繼電器來控制。控制原理圖見圖1。

2.2 自熱式壓縮空氣干燥器上電啟動

原來的自熱式壓縮空氣干燥器曾經(jīng)多次發(fā)生過操作人員合上壓縮機的開關(guān)后，沒有按下干燥器控制箱上的啟動按鍵，導(dǎo)致干燥器沒有投入運行的情況。因此改進(jìn)后的控制箱不設(shè)開/停機按鈕，干燥器的供電與壓縮機為同一個開關(guān)，一上電干燥器就投入運行，避免忘記啟動干燥器的事件再發(fā)生。

2.3 壓縮機的啟動與停止

選用兩個1.6級精度，表盤直徑150毫米的電接點壓力表，表1壓力下限設(shè)為0.68MPa，上限設(shè)為0.75MPa，用于控制三臺壓縮機的啟停，表2壓力下限設(shè)為0.67MPa，上限設(shè)為0.76MPa，作為表1的冗余。

當(dāng)壓力低于0.65MPa的時候，1#壓縮機啟動，10秒鐘后如果壓力還是低于0.65MPa，2#壓縮機啟動，再10秒鐘后，如果壓力還是低于0.65MPa，3#壓縮機啟動。如果壓力高于0.75MPa的時候，1#壓縮機先停止，10秒鐘后如果壓力還是高于0.75MPa，2#壓縮機停止，再10秒鐘后，如果壓力高于0.75MPa，3#壓縮機停止。如果壓力高于0.76MPa，所有壓縮機馬上停止工作。

2.4 自熱式壓縮空氣干燥器的節(jié)能工藝

在一定的溫度和壓力下，干燥器處理多少立方的壓縮空氣，完全是由A塔和B塔內(nèi)裝填的吸附劑量的多少決定的。干燥裝置是按照額定的壓力有流量設(shè)計的，而實訓(xùn)車間目前的用氣量大約是1.8立方/分鐘，低于其額定的處理量3立方/分鐘。即每一個塔工作時間為5分鐘，但處理的壓縮空氣量并沒有達(dá)到15立方，所以可以適當(dāng)延長每一個塔的工作時間（再生時間4分鐘不變），以達(dá)到節(jié)約再生氣的目的。

對自熱式壓縮空氣干燥器的程序改進(jìn)為：當(dāng)三臺壓縮機全開時，工作塔工作時間為5分鐘，再生塔再生時間為4分鐘。當(dāng)兩臺壓縮機工作時，工作塔工作時間為9分鐘，再生塔再生時間為4分鐘。當(dāng)一臺壓縮機工作時，工作塔工作時間為13分鐘，再生塔再生時間為4分鐘。之所以沒有按照臺數(shù)來取工作周期值，是確保有一定的余量。

3 結(jié)束語

經(jīng)過改進(jìn)后的集中供氣系統(tǒng)，克服了原來系統(tǒng)的問題，運行更加穩(wěn)定可靠。壓縮機的啟動與停止與原來相比，變得有序，沒有原來的頻繁起動，壓力的波動也沒有原來那么大。自熱式壓縮空氣干燥器的工作周期能夠根據(jù)用氣量的大小而自動調(diào)整，減少了再生氣的消耗量。

參考文獻(xiàn)

[1]三菱FX2N系列微型可編程序控制器編程手冊[Z].

[2]鐘肇新，范建東.可編程序控制器原理及應(yīng)用（第三版）[M].華南理工大學(xué)出版社，2003.

[3]瞿彩萍.PLC應(yīng)用技術(shù)（三菱）[M].中國勞社會保障出版社，2006.