礦井空氣壓縮機綜合保護與監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計研究

路建玲

（潞安集團司馬煤業(yè)公司，山西 長治 047105）

1 引言

礦山壓氣設(shè)備由空氣壓縮機(簡稱空壓機)、電機拖動裝置、空氣過濾器、油細分離器后部冷卻器等組成。而人工對于空壓機油細分離器、空氣過濾器、油過濾器堵塞以及空壓機電氣故障等無法第一時間發(fā)現(xiàn)并進行相應(yīng)的檢修、維護。因此設(shè)計空壓機綜合保護與監(jiān)控系統(tǒng)，保證空壓機的穩(wěn)定、高效運行。

2 雙螺旋式空氣壓縮機系統(tǒng)概述

2.1 雙螺旋式空氣壓縮機簡介

雙螺桿式空壓機系統(tǒng)包括空壓機機體、氣路系統(tǒng)、油路系統(tǒng)、冷卻回路和電控系統(tǒng)。驅(qū)動電機為空壓機機體提供動力，外部空氣經(jīng)空氣過濾器過濾掉大顆?；覊m雜質(zhì)再進入空壓機機體，與經(jīng)過油過濾器過濾的潤滑油組成壓縮油氣混合體進入油氣桶，通過油細分離器將壓縮空氣與潤滑油進行分離，其中潤滑油返回機體繼續(xù)進行循環(huán)使用，被壓縮后的空氣通過后部冷卻器后將高溫水汽冷凝為液態(tài)水，冷凝后的壓縮空氣通過排氣管路進入儲氣罐儲存起來，各儲氣罐主管路相互貫通，均能儲存不同空壓機傳輸過來的壓縮氣體，儲氣罐外接管道將壓縮氣體送入井上、下各用氣地點。

2.2 雙螺旋式空壓機工作原理

2.2.1 雙螺旋式空壓機工作原理

外部空氣進入—空氣濾清器—伺服氣缸—雙螺桿壓縮主機—油氣桶（油細分離器）—分成潤滑油和空氣—空氣送給壓力維持閥（壓力維持閥：使壓力不小于0.45MPa，推動油空氣進入主機）—冷卻器（降溫，分離水分）—儲氣罐（風包，作用：緩沖、收集、分離水汽，夏天4h放一次水，冬天1h放一次）—井下用氣地點。

2.2.2 雙螺旋式空壓機主要操作

（1）旋起所開空壓機機體上的“緊?！卑粹o。

（2）將啟動盤上（或在液晶顯示控制屏上）的遠、近控開關(guān)選擇為“近控”。

（3）按下柜體控制面板上的“ON”(或“一般啟動”)鍵，壓風機即自動啟動，運轉(zhuǎn)指示燈亮。

（4）當需要停機時，按下柜體控制面板上的“OFF”或“停機”鍵，壓風機即停止運行。

（5）按下空壓機機體上的“緊?！卑粹o。運行過程中我們要時刻監(jiān)控電壓、電流、溫度、壓力值，保證設(shè)備正常運行。

3 礦井空壓機綜合保護與監(jiān)控系統(tǒng)

司馬礦設(shè)計的綜合保護與監(jiān)控系統(tǒng)，主要通過PLC控制器來控制空壓機機體、氣路系統(tǒng)、油路系統(tǒng)、冷卻回路和電氣控制回路。PLC型號采用西門子公司的S7- 300系列。通過PLC控制接近開關(guān)、電動閘閥來操作空壓機、電動機、冷卻風扇等。設(shè)備包括溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器，監(jiān)測溫度、壓力等，如果測量值超過設(shè)定值便會進行警告?？蓪崿F(xiàn)自動控制、監(jiān)控與報警監(jiān)測一體化，并滿足如下功能。

（1）集散控制功能。系統(tǒng)能實現(xiàn)對空壓機單控、聯(lián)控的控制功能，既可以控制單個空壓機的啟停，還可以控制多個空壓機的啟停。單控控制功能中選擇的單一空壓機根據(jù)壓力設(shè)定值實現(xiàn)啟停功能，既壓力低于設(shè)定值時該空壓機自動啟動，壓力高于設(shè)定值空壓機自動停止。聯(lián)控功能中選擇的多個空壓機在壓力低于設(shè)定值時依序延時自動啟動，避免同時啟動時，大電流對供電線路的沖擊，壓力低于設(shè)定值時依序延時自動停止。保證空壓機穩(wěn)定運行，供氣充足。

（2）壓力的監(jiān)測與報警。主要包括：油氣桶壓力、儲氣罐、主管道壓力、潤滑油壓力等，并將以上壓力顯示在監(jiān)控機上，供工作人員實時監(jiān)測，同時壓力值反饋給空壓機控制系統(tǒng)，供空壓機做出反應(yīng)，比如，油氣桶、儲氣罐超壓時，自動打開泄壓閥釋放壓力，保證系統(tǒng)壓力穩(wěn)定。

（3）溫度的監(jiān)測與報警。主要有：電機溫度和潤滑油溫度、儲氣罐溫度等，以上溫度均能顯示在監(jiān)控機上，供工作人員實時監(jiān)測，同時壓力值反饋給空壓機控制系統(tǒng)，控制根據(jù)空壓機溫度設(shè)定區(qū)間，針對空壓機進行啟?？刂?。

（4）電氣參數(shù)的監(jiān)測與報警。主要有：電機電流、電壓、功率等。以上參數(shù)均能顯示在監(jiān)控機上，供工作人員實時監(jiān)測，針對空壓機運行情況，發(fā)出聲光報警提醒附近工作人員前來檢查并排除故障，且具有故障實時打印功能。

（5）運行時間的監(jiān)測。統(tǒng)計各空壓機總運行時間及每日運行時間，為操作人員啟?？諌簷C提供依據(jù)，避免某一臺空壓機長時間運行，同時為周期性更換的設(shè)備提供時間依據(jù)。

（6）操作方便，易于發(fā)現(xiàn)問題。操作人員可在集控室及調(diào)度中心通過計算機或觸摸屏對所有空壓機進行遠程操作，操作人員根據(jù)監(jiān)控機所顯示的各種運行參數(shù)，進行啟停操作，系統(tǒng)操作簡便。而且任何故障均能遠程發(fā)生聲光報警從而提醒工作人員進行針對性的檢修、維護，避免因為工作人員巡查不到位，不能及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障的問題，有效提高了勞動效率，降低了勞動強度。

4 綜合保護與監(jiān)控系統(tǒng)顯示的故障分類

改造后空壓機站綜合保護與監(jiān)控系統(tǒng)主要分為輕故障和重故障兩類。其中輕故障主要有空氣過濾器報警、油細分離器報警、油過濾器報警等；重故障主要有系統(tǒng)高溫、主機過載、電氣故障等。

4.1 空氣過濾器報警

在空氣過濾器一端安裝壓力開關(guān)檢測壓力，正常情況下，潔凈的空氣過濾器對氣路的阻力相對較?。豢諡V器堵塞時管路阻力相對較大，空濾器兩端差壓變大，空壓機的排氣量不足，即發(fā)生報警。

解決方法：應(yīng)定期清理空氣過濾器濾芯上的灰塵或其他雜質(zhì)，避免堵塞；定期更換空氣過濾器。

4.2 油細分離器報警

當油細分離器濾芯前后的壓差過高產(chǎn)生報警時，是因為分離潤滑油和壓縮氣體的油分濾芯被堵塞。

解決方法：定期更換油細分離器。

4.3 油過濾器報警

油過濾器過濾被油細分離器分離出的潤滑油中的雜質(zhì)。被堵塞時產(chǎn)生報警。

解決方法：定期更換新的油過濾器。

4.4 系統(tǒng)高溫

排氣溫度過高，油濾堵塞造成主機供油過少，油冷卻器灰塵過多無法起到冷卻效果，熱控閥異常使經(jīng)過油細分離器分離出的潤滑熱油不經(jīng)過油冷卻器而直接進入空壓機機體等。

解決方法：排氣溫度過高警報時，按順序檢查油過濾器、熱控閥、潤滑油品質(zhì)，一一進行排除。

4.5 主機過載

主機過載可能為以下幾種情況：

（1）電壓太低：低壓空壓機額定工作電壓為380V，高壓空壓機額定工作電壓為6kV，電壓過低會產(chǎn)生過載情況。提供穩(wěn)定的供電電壓即可解決。

（2）接線松動：檢查主接線，是否有松動。

（3）壓力閥密封失效，電機啟動時負載過大使機組壓力超過額定壓力：更換壓力閥，防止壓力過大即可解決。

（4）空氣過濾器濾芯、油過濾器濾芯、油細分離器濾芯堵塞：縮短空壓機維修保養(yǎng)時間，更換相應(yīng)的濾芯即可解決。

（5）接觸器故障：更換接觸器。

5 結(jié)語

安裝礦井空壓機綜合保護與監(jiān)控系統(tǒng)后，實現(xiàn)了針對空壓機的遠程監(jiān)視與操縱，實時掌握了空壓機的運行情況，檢修、維護方向針對性強，同時降低了作業(yè)人員勞動強度，確保了空壓機的高效運行。