壓縮機(jī)自動化的研究

薛 東

東煤沈陽鉆探機(jī)械研制中心，遼寧沈陽 110122

壓縮機(jī)自動化的研究

薛 東

東煤沈陽鉆探機(jī)械研制中心，遼寧沈陽 110122

工業(yè)自動化代表著工業(yè)發(fā)展的成果之一，能夠進(jìn)行自動化對于人力成本、工作績效等都是一個很大的優(yōu)勢。壓縮機(jī)在各個方面都有著廣泛用途，是工業(yè)中的重要設(shè)置。但是我國目前經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求能夠?qū)嚎s機(jī)的工作效率進(jìn)行提高，所以將壓縮機(jī)自動化是一個最根本的辦法。本文從壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)出發(fā)，對壓縮機(jī)自動化的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行一個概括。

壓縮機(jī)；自動化；設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；控制系統(tǒng)；節(jié)能

1 壓縮機(jī)自動化技術(shù)概述

隨著社會的不斷進(jìn)步，科技和工業(yè)的不斷發(fā)展，對于壓縮機(jī)這種各行各業(yè)都要用到的設(shè)備的要求在不斷提高。所以壓縮機(jī)的發(fā)展非常快，對于壓縮機(jī)目前的氣動技術(shù)也已經(jīng)被運(yùn)用到了工業(yè)自動化的范圍。本文從空氣壓縮機(jī)的角度來進(jìn)行對其的系統(tǒng)自動化改造，當(dāng)然由于對于空氣壓縮機(jī)的整體自動化改造實(shí)在是太復(fù)雜了，所以這里只從控制系統(tǒng)來進(jìn)行闡述，闡述系統(tǒng)改造的設(shè)計(jì)與應(yīng)用?？諝鈮嚎s機(jī)即空壓機(jī)，種類很多，常見的有活塞式、螺桿式和離心式，在工業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的運(yùn)用。在實(shí)際生產(chǎn)使用中發(fā)現(xiàn)，原有的空壓機(jī)控制系統(tǒng)存在著許多的缺點(diǎn)和不足，例如啟動電流大、噪音大、耗電量大、運(yùn)行不平穩(wěn)等。因此需要對其控制系統(tǒng)進(jìn)行改造和優(yōu)化。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，可以采用可編程變頻器技術(shù)對空壓機(jī)原控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。改造后的控制系統(tǒng)，工作穩(wěn)定可靠，節(jié)能明顯，具有良好的經(jīng)濟(jì)效果。

2 空氣壓縮機(jī)控制系統(tǒng)改造過程

運(yùn)行空壓機(jī)將壓縮空氣送入兩臺用于儲氣和緩沖系統(tǒng)壓力波動的儲氣罐，然后分兩路向用戶供氣。一路是不經(jīng)過干燥處理的雜用氣，一路是經(jīng)過兩臺干燥器干燥處理的儀用氣。改造前空壓機(jī)的壓力變送器和設(shè)定的加載卸載參數(shù)來控制各自的啟停、加載、卸載。

原空壓機(jī)采用傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，存在著很多的缺點(diǎn)和不足，主要表現(xiàn)在：啟動過程中雖然采用降壓啟動，但是啟動電流依然很大，而且啟動時間長，會對電網(wǎng)產(chǎn)生巨大的沖擊作用，并且影響其它設(shè)備的正常運(yùn)行；由于空壓機(jī)經(jīng)常處于空載狀態(tài)，會造成電能的嚴(yán)重浪費(fèi)，增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本；空壓機(jī)工頻運(yùn)行時噪音很大，造成工作條件惡劣，而且其運(yùn)行狀態(tài)的突然變化會對設(shè)備本身造成很大的破壞作用，縮短了設(shè)備的使用壽命。

正因?yàn)樵諌簷C(jī)控制系統(tǒng)存在著以上的種種不足，急需對其控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。以下就是空氣壓縮機(jī)控制系統(tǒng)改造的系統(tǒng)流程。

圖1 改造后的控制系統(tǒng)流程圖

如圖1所示，改造后的控制系統(tǒng)主要由變頻器、PID智能控制器、壓力傳感器、軟件控制單元等組成?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)壓力傳感器檢測到的空壓機(jī)出口處的壓力值大小，通過PID智能控制器和變頻器來調(diào)整空壓機(jī)的工作狀態(tài)，達(dá)到實(shí)時控制的目的。

在改造后的控制系統(tǒng)中利用變頻調(diào)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)恒壓供氣控制，克服了原控制系統(tǒng)在供氣方式上存在的諸多的不足。在此方案中，將儲氣罐中的壓力作為主要的控制對象，儲氣罐中的壓力通過壓力變送器轉(zhuǎn)換為電信號后傳到PID智能控制器，通過與壓力設(shè)定值進(jìn)行比較，得出偏差值，通過PID設(shè)定的控制模式運(yùn)算產(chǎn)生控制信號，控制信號經(jīng)變頻調(diào)速器控制電機(jī)的工作頻率和電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使得儲氣罐中的壓力值始終與設(shè)定的壓力值大小相接近，以滿足空壓機(jī)工作的需要。其控制系統(tǒng)主要是主要利用了系統(tǒng)反饋控制的原理來搭建和實(shí)現(xiàn)的。在改造后的控制系統(tǒng)中添加了工頻和變頻之間切換的功能，這樣做的目的主要是為了保留原有的控制和保護(hù)系統(tǒng)。在改造后的控制系統(tǒng)中空壓機(jī)的啟動時通過變頻器來啟動的，實(shí)現(xiàn)了空壓機(jī)的軟啟動，避免了啟動過程中啟動電流對電網(wǎng)和設(shè)備的沖擊作用。

3 壓縮機(jī)自動化改造后的經(jīng)濟(jì)效果

進(jìn)行改造后經(jīng)濟(jì)效果是非常明顯的，主要表現(xiàn)以下幾個方面：

1）節(jié)能效果顯著。采用變頻調(diào)速的方法調(diào)整供氣量，使得電機(jī)輸出功率基本與轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系，可以取得很好的節(jié)電效果，據(jù)統(tǒng)計(jì)，節(jié)電率平均可達(dá)26%以上。

2）利用變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)的軟啟動，可以抑制過大的啟動電流，避免了對電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊作用，減小啟動過程中設(shè)備的機(jī)械振動和對設(shè)備本身的沖擊作用。

3）采用變頻調(diào)速技術(shù)可以無沖擊地完成電動機(jī)的加減速運(yùn)行，減小了電機(jī)設(shè)備的磨損，延長了空壓機(jī)和其他設(shè)備的使用壽命，從而達(dá)到對設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化控制。

4）采用變頻調(diào)速技術(shù)后噪音問題得到了很好的解決，對環(huán)境起到了很好的保護(hù)作用。

此外，可以根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)情況，采用滿足設(shè)備要求的最低壓力值進(jìn)行輸出，降低了輸氣管道的損耗，同時在滿足設(shè)備正常運(yùn)行要求情況下，降低了用氣量，節(jié)約了電能。采用改造后的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的自動化程度提高，由于采用恒壓供氣，設(shè)備工作穩(wěn)定性變好了，生產(chǎn)工藝得到了優(yōu)化，產(chǎn)品質(zhì)量也隨之得到了提高。

綜上所述，基于可編程變頻器技術(shù)改造后的空壓機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了理想的控制效果，供氣系統(tǒng)安全、可靠和高效。系統(tǒng)的自動化程度得到很大的提高，減少了設(shè)備的操作、維護(hù)人員；空壓機(jī)工作的穩(wěn)定性得到了很大程度的提高，噪音得到了很好的控制；具有良好的節(jié)能效果，同時降低了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用，提高了設(shè)備的使用壽命。總的來說，降低了企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，對企業(yè)具有非常好的經(jīng)濟(jì)效果。

[1]文麗松.PLC和變頻器在礦山空氣壓縮機(jī)改造中的應(yīng)用[J]. 采礦技術(shù)，2008，8(5)：102-103.

[2]白坤海.空壓機(jī)變頻及微機(jī)自動控制系統(tǒng)研究[D].山東： 山東大學(xué)，2006，5.

[3]羅韜.基于可編程變頻器控制的空氣壓縮機(jī)控制系統(tǒng)的改 造[J].江西有色金屬，2009，23(2)：44-45.

[4梁啟宇.10kV螺桿空壓機(jī)的節(jié)能升級控制策略[J].電力通用 機(jī)械，2009，5：77-79.

[5]陳陶鍇.空壓機(jī)控制系統(tǒng)改造[J].科技動態(tài)，2007， 4(298)：37-38.

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1674-6708（2010）26-0086-01