淺談空壓機控制改造朱慶健

陳璐

摘 要：壓縮空氣是加工企業(yè)必不可少的清潔能源，空氣壓縮機就是利用電動機將空氣在壓縮腔內(nèi)進(jìn)行壓縮并使壓縮的空氣具備一定壓力的設(shè)備。在大多數(shù)中小型企業(yè)中空壓機的配備都是隨著生產(chǎn)量的穩(wěn)步提升而逐臺增加的，這就造成了多臺（種）大小不一的空壓機同時運行的狀況。文章主要闡述運用簡單的線路改造、變頻器或PLC對多臺（種）空壓機進(jìn)行自動控制的改造方案，從而合理分配資源，節(jié)約企業(yè)運行成本。

關(guān)鍵詞：空壓機；PLC；集中控制；節(jié)能降耗

而在實際運行中多臺空壓機各自獨立控制，向同一儲氣罐并網(wǎng)供氣，無論各自壓力檢測單元的相同與否，總會存在或大或小的差距，這樣就容易造成其中一臺持續(xù)加載或頻繁加減載或閑置的情況，這樣持續(xù)加載的空壓機會出現(xiàn)高溫報警停機，影響正常生產(chǎn)；頻繁加減載對設(shè)備損傷很大，易造成軸承損毀、轉(zhuǎn)子損傷。而配備單臺大容量的空壓機就存在能源浪費、電網(wǎng)沖擊、系統(tǒng)壓力波動較大等問題。無論何種問題都會對企業(yè)造成經(jīng)濟上的損失，針對類似情況可以通過簡單的線路改造實現(xiàn)平均運行時間、降低故障率、節(jié)能降耗的效果。

1 中小型空壓機的集中控制

空壓機的基本控制電路如圖1所示，對于小型空壓機電機一般可以直接啟動，大中型空壓機則采用星三角啟動或者自耦降壓啟動。我們想要對多臺空壓機進(jìn)行集中控制，就要外部干預(yù)空壓機的加減載運行，這樣我們只要對壓力開關(guān)部分進(jìn)行簡單改造即可，圖中虛線框內(nèi)即為我們多臺集中控制需要改造的位置。

1.1 多臺并聯(lián)運行方式

這種改造方式最為簡單，但只適用于中小型空壓機的控制，且多臺空壓機同時啟停對電網(wǎng)沖擊不會影響生產(chǎn)機械的運行。比如我單位的2#車間由于建立超過十年，空壓機由最早的兩臺逐步增加到四臺，而且每臺功率只有20Kw相對生產(chǎn)機械要小很多，即使同時啟停也不會影響到車間供電，故我們早期的改造方式即采用了此方案。如圖2所示：在儲氣罐上增加一個壓力開關(guān)P1，根據(jù)工況設(shè)定低壓0.63MPa、高壓0.72MPa，而P1控制中間繼電器K2的動作，K2四個觸點分別控制四臺空壓機的加減載信號；而中間繼電器K1則有旋鈕開關(guān)控制用以選擇空壓機的遠(yuǎn)程＼本地狀態(tài)。實際運行中根據(jù)用氣量的不同階段，人為選擇開啟空壓機臺數(shù)，這樣空壓機的加減載時間基本可以控制在一個合理的時間差上。此方案運行一年，從實際效果看確實達(dá)到了平均運行時間、降低故障率的初衷，但是每班還是要涉及多次的人為操作，為提高自動化程度，還可以以第二套方案進(jìn)行改造。

1.2 多臺輪換運行方式

輪換方式運行需要增加PLC進(jìn)行自動控制，每臺空壓機對應(yīng)PLC只需要一個輸出信號和一個輸入信號，輸出信號控制中間繼電器K1用于斷開空壓機的本身加減載信號，使空壓機處于停機狀態(tài)；輸入信號需要在空壓機加載電磁閥并聯(lián)一個中間繼電器K3用以向PLC提供空壓機的加減載狀態(tài)，如圖3所示。

由程序控制每臺空壓機均處于自控運行狀態(tài)，當(dāng)其中任一臺加載運行累加計時達(dá)到1小時時，PLC就會斷開K1使之不再運行，停機冷卻10分鐘；當(dāng)然，程序還要有互鎖功能，不允許在同一時間段有兩臺或以上的空壓機進(jìn)入停機冷卻狀態(tài)。單臺控制程序如下：

Network 4 // 1#空壓機運行時間/休息時間

LD Q0.4 //程序啟動

LPS

A I0.0 //1#空壓機運行

LPS

AN T37

TON T37， 10

LPP

A T37

EU

INCW VW0 //1#空壓機運行累加計時

LRD

AW>= VW0， 3600 //1#空壓機運行累加計時超過1小時

AW> VW0， VW2

AW> VW0， VW4

AW> VW0， VW6 //1#空壓機運行累加計時大于其他三臺

AN M0.1

AN M0.2

AN M0.3 //其他三臺空壓機不在休息狀態(tài)

EU

S M0.0， 1 //1#空壓機休息

MOVW 0， VW0 //1#空壓機計時置零

S M1.0， 1

LRD

A M1.0

TON T38， 600 //1#空壓機休息計時10分鐘

LPP

A T38

EU

R M1.0， 1

R M0.0， 1

2 中型空壓機的變頻改造

變頻改造一般用于相對大中型空壓機的運行，如我單位1#車間，新配備兩臺阿特拉斯55Kw螺桿式空壓機，平時一用一備，實際運行中啟停頻繁，存在能源浪費、啟動電流大、供汽壓力波動、噪音大等情況，針對以上問題，我們設(shè)計采用變頻器對空壓機進(jìn)行節(jié)能改造。

空壓機的變頻改造在電源進(jìn)線方面相對簡單，在主斷路器下方接入變頻器，變頻器的輸出接到星三角啟動主副接觸器的上端，并在輸入輸出兩端配備斷路器和接觸器進(jìn)行隔離，主要是在控制回路轉(zhuǎn)換的設(shè)計和變頻器的選型上要注意：（1）工頻運行時變頻器要完全隔離；（2）變頻運行前必須保證先接通△接法的接觸器，斷開Y接法的接觸器；（3）變頻器可以選用通用型，但容量一定要比空壓機電機大一等級；（4）空壓機電機非專用變頻電機，不允許長時間低頻運轉(zhuǎn)，必須保證變頻器的最低頻率不低于25Hz；（5）變頻器的啟動信號必須串接一個空壓機本身加載開關(guān)信號，用于用氣量很小系統(tǒng)壓力達(dá)到上限時停止變頻器的運行。

根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，我們有兩種控制方式可以選擇：（1）變頻器啟停信號控制模式。這種方式簡單直觀、非專業(yè)人員也可設(shè)定，在儲氣罐處安裝電接點壓力表，將壓力表的下限信號作為變頻器的啟動信號。變頻器只需要做基本的匹配設(shè)定，頻率下限設(shè)定為25Hz，頻率上限設(shè)定為50Hz，電接點壓力表的下限根據(jù)實際情況設(shè)定為6.5bar；這樣在大部分生產(chǎn)設(shè)備正常運行，用氣量較為平衡時，變頻器輸出頻率會在較小的范圍內(nèi)波動，系統(tǒng)壓力基本穩(wěn)定在設(shè)定值附近。當(dāng)用氣量很小時，由于變頻器的輸出頻率不得低于25Hz，系統(tǒng)壓力會逐漸上升，當(dāng)達(dá)到空壓機的停機壓力時，串聯(lián)在變頻器啟動信號的加載關(guān)聯(lián)信號將斷開，使變頻器停止運行，空壓機進(jìn)入待機模式。在我們的實際應(yīng)用中，變頻器輸出頻率波動在2Hz以內(nèi)，系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，完全滿足生產(chǎn)需要。（2）變頻恒壓供氣模式。這種方式只是將儲氣罐上的電接點壓力表更換為壓力變送器，通過壓力變送器將系統(tǒng)壓力轉(zhuǎn)化為模擬信號傳送至變頻器，設(shè)置變頻器PID控制數(shù)據(jù)，變頻器根據(jù)壓力變化自動調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速實現(xiàn)節(jié)能運行，變頻器的啟動信號仍然由空壓機的加載關(guān)聯(lián)信號給予。這樣的控制方式較于簡單的啟停控制方式可以進(jìn)一步提高電機的運行精度、使系統(tǒng)壓力更加恒定。

以上幾種改造方案均在我單位得到實際應(yīng)用，在自動控制、節(jié)能降耗方面都取得了一定的效果，相對于購買成套控制設(shè)備進(jìn)行改造能夠得到同樣的經(jīng)濟效益，但卻能大大降低了企業(yè)投入。endprint