壓風(fēng)機(jī)組恒壓供風(fēng)節(jié)能控制技術(shù)改造研究

張延偉

鄭州煤炭工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司裴溝煤礦機(jī)電三隊(duì)，河南新密 452382

1 壓風(fēng)機(jī)組改造原因和基本思路

1.1 改造誘因分析

鄭煤集團(tuán)裴溝煤礦的壓風(fēng)系統(tǒng)原有三臺(tái)壓風(fēng)設(shè)備，為傳統(tǒng)壓縮機(jī)，設(shè)定壓力為0.75MPa。正常工況下兩臺(tái)為一組進(jìn)行工作，高峰工況則三臺(tái)同時(shí)運(yùn)行，各個(gè)機(jī)組都可以獨(dú)立操控。長(zhǎng)期以來(lái)壓風(fēng)機(jī)向井下送風(fēng)都是人工完成，容易造成供氣壓力的不穩(wěn)定，各個(gè)機(jī)組開(kāi)啟與運(yùn)行的時(shí)間，啟停順序也由人工管理，造成了每臺(tái)設(shè)備運(yùn)行的時(shí)間不平衡，同時(shí)設(shè)備有在空載情況下運(yùn)行的情況，造成了設(shè)備的超限磨損。再有就是運(yùn)行人員管理需要定期巡檢和管理，如在無(wú)人值守時(shí)出現(xiàn)故障不易發(fā)現(xiàn)與排除。因此，為了生產(chǎn)的發(fā)展與管理水平提高，需要對(duì)壓風(fēng)機(jī)組進(jìn)行自控化改造并使之達(dá)到節(jié)能目標(biāo)。

1.2 恒壓控制的改造思路

對(duì)壓風(fēng)機(jī)組的恒壓送風(fēng)改造的基本技術(shù)支持就是利用遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置，對(duì)風(fēng)壓進(jìn)行測(cè)定，并將壓力信號(hào)傳遞到監(jiān)控中心，然后根據(jù)其范圍控制壓風(fēng)機(jī)的工況?？諌簷C(jī)通過(guò)通信電纜與相應(yīng)的集控中心連接，完成通信，將運(yùn)行的參數(shù)傳遞到集控設(shè)備上，并進(jìn)行顯示和報(bào)警提示等。同時(shí)檢測(cè)到的高壓的電壓電流參數(shù)、排氣溫度等也可在同時(shí)上傳并顯示，集控柜控制系統(tǒng)通過(guò)后臺(tái)處理完成對(duì)數(shù)據(jù)的分析，并按照相關(guān)參數(shù)設(shè)定來(lái)對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)化控制，這就是恒壓控制的該方向與思路。

2 改造的具體實(shí)施

2.1 設(shè)備改造

對(duì)原有的空氣壓縮機(jī)進(jìn)行換代，選擇引入螺桿式風(fēng)壓機(jī)對(duì)原有的空氣壓縮機(jī)進(jìn)行替換，經(jīng)過(guò)多個(gè)方案的比較與模擬分析，選擇雙螺桿空氣壓縮機(jī)對(duì)原有設(shè)備進(jìn)行替換，并從原有的三臺(tái)變?yōu)樗呐_(tái)。雙螺桿空氣壓縮機(jī)的特點(diǎn)是電驅(qū)動(dòng)的二級(jí)螺桿，其電動(dòng)機(jī)的額定功率為355kW；設(shè)計(jì)排氣水平為50立方米每分鐘，其冷卻方式為風(fēng)冷形式。利用管道和導(dǎo)線、底板上裝置的各種附件就可以使之成為一個(gè)獨(dú)立的壓縮機(jī)組，該設(shè)備已經(jīng)具備了智能化控制基礎(chǔ)，通過(guò)集成電腦就可以完成其控制狀態(tài)顯示與調(diào)整。在改造方案設(shè)計(jì)中，選擇了四臺(tái)該型設(shè)備，常規(guī)下一臺(tái)共同運(yùn)行，而在高峰工況下為兩臺(tái)共同運(yùn)行，機(jī)組可以完成獨(dú)立工作。

2.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)建立

遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)是改造中最為重要的系統(tǒng)，通過(guò)遠(yuǎn)程控制可以改變?cè)械娜斯げ倏啬Ｊ?，?shí)現(xiàn)一體化智能化控制，使之具備了全自動(dòng)化控制的基礎(chǔ)。改造方案設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)可以同時(shí)對(duì)多臺(tái)風(fēng)機(jī)進(jìn)行操控。雖然螺桿式空壓機(jī)自身帶有自控芯片，完全可以控制單臺(tái)設(shè)備，但是不能使五臺(tái)設(shè)備自由組合，形成一個(gè)整體系統(tǒng)，因此需要建立遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)的主要利用現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)結(jié)合生產(chǎn)需求來(lái)完成對(duì)壓風(fēng)機(jī)的調(diào)控，到達(dá)生產(chǎn)與送風(fēng)的協(xié)調(diào)一致。

2.3 恒壓控制系統(tǒng)

在空壓系統(tǒng)中，對(duì)單臺(tái)設(shè)備的自控也是十分重要的內(nèi)容，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)也具有重要意義。在煤礦風(fēng)壓機(jī)組的改造中，對(duì)機(jī)組進(jìn)行恒壓送風(fēng)的節(jié)能控制是改造的重中之重。核心原理是利用變頻技術(shù)、PLC、工控機(jī)、傳感器等，結(jié)合壓縮機(jī)自身的自控系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)恒壓供風(fēng)的目標(biāo)，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自控和遠(yuǎn)程可視化控制。在控制系統(tǒng)中利用計(jì)算機(jī)和調(diào)度中心控制五臺(tái)機(jī)組的啟動(dòng)與停止，并在運(yùn)行中控制加壓和卸載。實(shí)現(xiàn)了對(duì)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，并隨時(shí)控制的目標(biāo)。所有的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)均通過(guò)光纖完成通訊，由上位機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)督與控制，同時(shí)將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)參數(shù)綜合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)信息整合與分析，由此完成對(duì)機(jī)組的全面恒壓供風(fēng)控制，已到達(dá)智能化、節(jié)能化運(yùn)行目標(biāo)。

3 改造后的系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)分析

經(jīng)過(guò)改造后，系統(tǒng)首先改變了以往設(shè)備的落后狀況，新型設(shè)備更加節(jié)能與高效。雙機(jī)壓縮的模式可以節(jié)能15%以上，極大的節(jié)約了壓風(fēng)機(jī)的電能消耗。利用風(fēng)冷方式完成冷卻可以節(jié)約水冷的用水，簡(jiǎn)化了輔助設(shè)備的數(shù)量，而冷卻系統(tǒng)簡(jiǎn)化也降低了能耗，與原有機(jī)組相比較新設(shè)備的兩臺(tái)工作能力相當(dāng)于過(guò)去三臺(tái)的送風(fēng)能力；新型設(shè)備先進(jìn)的運(yùn)行模式降低了噪音改善了工作環(huán)境；設(shè)備主要部件設(shè)計(jì)先進(jìn)，系統(tǒng)配合良好壽命提高并降低了維護(hù)工作量；新系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性；多機(jī)組聯(lián)動(dòng)可以有效的優(yōu)化送風(fēng)模式，實(shí)現(xiàn)了恒壓供風(fēng)的效果；系統(tǒng)采用多級(jí)控制模式，并利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了多種控制方式的轉(zhuǎn)換；系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化采集，為系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)提供了必要的歷史數(shù)據(jù)；自控保護(hù)功能齊全，可以在不同工況或者故障下實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖，保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性；系統(tǒng)運(yùn)行中可以利用限制設(shè)定，提供系統(tǒng)報(bào)警保護(hù)。針對(duì)檢測(cè)的技術(shù)參數(shù)系統(tǒng)可以設(shè)定限制，因此如檢測(cè)到的機(jī)組數(shù)據(jù)出現(xiàn)問(wèn)題就可實(shí)現(xiàn)報(bào)警保護(hù)，即故障時(shí)發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)，并根據(jù)此類故障的處理預(yù)案進(jìn)行啟停切換，保護(hù)系統(tǒng)安全；最后利用軟件與操控平臺(tái)的對(duì)接，可以利用組態(tài)軟件完成控制，操作畫面更加清晰，且內(nèi)容豐富，方便查詢與控制。

4 結(jié)論

完成改造后，機(jī)組的運(yùn)行突出了經(jīng)濟(jì)效益的提高。在此模式下運(yùn)行的機(jī)組交比原有機(jī)組其節(jié)約電量可以達(dá)到1/4，按照年累計(jì)電量計(jì)算，可以節(jié)省開(kāi)支幾十萬(wàn)元；同時(shí)采用自控系統(tǒng)其運(yùn)行和維護(hù)更加的簡(jiǎn)單，從而實(shí)現(xiàn)了預(yù)測(cè)性檢測(cè)與維護(hù)，進(jìn)而減少了維護(hù)工作量，也減少了維護(hù)費(fèi)用?？梢?jiàn)恒壓供風(fēng)系統(tǒng)可以為煤礦運(yùn)行降低能耗減少費(fèi)用，并保證了系統(tǒng)的安全可靠。

[1]張麗立.煤礦壓風(fēng)機(jī)組恒壓供風(fēng)節(jié)能化控制改造[J].煤礦機(jī)械，2010(7).

[2]趙素芳.變頻調(diào)速在煤礦風(fēng)機(jī)上的節(jié)能應(yīng)用[J].煤礦技術(shù)，2012(1).

[3]孫旻，任吉海，董翠霞.變頻技術(shù)在煤礦主扇風(fēng)機(jī)節(jié)能改造中的應(yīng)用[J].工礦自動(dòng)化，2010(2).