TRICON系統(tǒng)在氮?dú)鈮嚎s機(jī)控制系統(tǒng)改造中的應(yīng)用探討

韓振林 徐恩濤 何男

摘 要：目前，作為工業(yè)制造大國的中國，在各行各業(yè)使用的壓縮機(jī)都普遍存在資源浪費(fèi)的現(xiàn)象，據(jù)調(diào)查，我國每年在工業(yè)制造業(yè)中空壓機(jī)的電力消耗極大，空壓機(jī)的用電量約為全國用電量的6%，與其它發(fā)達(dá)國家相比，空壓機(jī)的資源利用率仍有很大的差距，這是我國空壓機(jī)節(jié)能改造的方向和源動(dòng)力?；诖?，本文對(duì)TRICON系統(tǒng)在氮?dú)鈮嚎s機(jī)控制系統(tǒng)改造中的運(yùn)用展開了分析。

關(guān)鍵詞：TRICON系統(tǒng) 氮?dú)鈮嚎s機(jī) 控制系統(tǒng) 節(jié)能改造

我國目前的空壓機(jī)的種類有很多，通?？諌簷C(jī)供氣的控制方式都是通過加載和卸載的方式，在空壓機(jī)的運(yùn)行中，其工作效率會(huì)直接影響工廠的生產(chǎn)和人們的生活。下面以中國石化儀征化纖有限公司空分裝置壓縮機(jī)控制系統(tǒng)改造工程為例進(jìn)行分析。

一、壓縮機(jī)控制系統(tǒng)改造的必要性分析

中國石化儀征化纖有限公司空分裝置壓縮機(jī)控制系統(tǒng)原項(xiàng)目編號(hào)為G136、G137、G138。原系統(tǒng)下位機(jī)為VersaMax，上位機(jī)為EB8000觸摸屏。該GE控制系統(tǒng)運(yùn)行長達(dá)9年之久，柜內(nèi)所有系統(tǒng)模塊均已存在嚴(yán)重的老化現(xiàn)象。具體表現(xiàn)為：（1）PVC材質(zhì)的IO模塊硬件極易損壞。（2）PLC系統(tǒng)會(huì)經(jīng)常發(fā)生不可知原因的報(bào)錯(cuò)。這些老化現(xiàn)象會(huì)造成機(jī)組無故停車，產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

因系統(tǒng)老化造成無故停車的嚴(yán)重影響：（1）機(jī)組參數(shù)一切正常，無故停車，影響生產(chǎn)，影響經(jīng)濟(jì)收益。（2）GE控制系統(tǒng)卡件已經(jīng)停產(chǎn)，備件難以采購。（3）作為關(guān)鍵機(jī)組控制系統(tǒng)存在很多問題，所以導(dǎo)致停車風(fēng)險(xiǎn)很大，如果繼續(xù)使用，必將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

以上原因會(huì)造成再次開車的時(shí)間大大加長，對(duì)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因無故停車造成的經(jīng)濟(jì)損失要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于系統(tǒng)改造的成本。所以，對(duì)壓縮機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造非常必要。

2空壓機(jī)壓縮機(jī)控制系統(tǒng)改造技術(shù)

對(duì)于空壓機(jī)而言，其電機(jī)的運(yùn)行功率較大，在電機(jī)運(yùn)行時(shí)通常是瞬問加載和卸載的工作方式，且空壓機(jī)在啟動(dòng)瞬問也需要較大的電流。在不使用控制系統(tǒng)的情況下，大幅度的啟動(dòng)電流會(huì)使得空壓機(jī)的電源電壓出現(xiàn)上下波動(dòng)，使得電力機(jī)械設(shè)備磨損加重，進(jìn)而減少設(shè)備的工作壽命。另一方面，傳統(tǒng)的空壓機(jī)在使用時(shí)，其中的拖動(dòng)電機(jī)無法對(duì)自身進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，也無法自動(dòng)通過壓力和流量的變動(dòng)，完成降速和輸出功率的配對(duì)工作，所以盡管空壓機(jī)不會(huì)頻繁啟動(dòng)，但在用氣量少時(shí)，空壓機(jī)依然要保持運(yùn)行狀態(tài)，這樣往往會(huì)浪費(fèi)很多電力資源。因此，結(jié)合以上兩方面，對(duì)空壓機(jī)節(jié)能改造的必要性極大。

針對(duì)中國石化儀征化纖有限公司空分裝置壓縮機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)以及節(jié)能的需要，采用高可靠性的三重冗余容錯(cuò)的TS3000硬件平臺(tái)完成對(duì)原GE控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，由沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)自動(dòng)控制系統(tǒng)工程有限公司提供整個(gè)TRICON系統(tǒng)的硬件、軟件、技術(shù)服務(wù)、工程服務(wù)、技術(shù)培訓(xùn)、軟件組態(tài)、系統(tǒng)集成、包裝運(yùn)輸、開箱檢驗(yàn)、安裝指導(dǎo)、現(xiàn)場測試、系統(tǒng)驗(yàn)收和系統(tǒng)投運(yùn)，儀化公司全過程參與。

二、1TRICON系統(tǒng)節(jié)能原理

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以了解到，在空壓機(jī)節(jié)能改造中，TRICON系統(tǒng)的使用有著非常顯著的作用。TRICON系統(tǒng)是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。在空壓機(jī)節(jié)能改造中，TRICON系統(tǒng)能夠使空壓機(jī)的電機(jī)輕啟輕停，極大的減小了機(jī)械的磨損，延長機(jī)械設(shè)備的使用周期;同時(shí)，TRICON系統(tǒng)還能夠使空壓機(jī)的運(yùn)行頻率發(fā)生可控性的改變，使得電機(jī)的運(yùn)行頻率能夠根據(jù)空壓機(jī)的用氣量的多少自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，在電機(jī)運(yùn)行功率降低的同時(shí)減少電力資源的浪費(fèi)。

2.2空壓機(jī)TRICON系統(tǒng)改造的意義

經(jīng)過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，一個(gè)普通的工業(yè)制造企業(yè)空壓機(jī)的成本的重要組成部分是其用電成本，不難看出，其空壓機(jī)在節(jié)能方面存在很大的漏洞，對(duì)于工業(yè)制造大國的中國而言，節(jié)約成本，減少能耗迫在眉睫，由上面TRICON系統(tǒng)的節(jié)能原理可以知道，使用TRICON系統(tǒng)的對(duì)增加空壓機(jī)的靈敏度和延長空壓機(jī)的使用周期、減少企業(yè)的運(yùn)營成本，增加企業(yè)在電力行業(yè)的核心競爭力都具有重要意義。

2.3改造和控制過程

由于該技術(shù)改造是在原拖動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造的技術(shù)，因此能夠根據(jù)選用電動(dòng)機(jī)的容量和轉(zhuǎn)速對(duì)TRICON系統(tǒng)的型號(hào)和類型，同時(shí)還要結(jié)合TRICON系統(tǒng)的性能、價(jià)格和安全性能進(jìn)行選擇。選擇一臺(tái)氮?dú)鈮嚎s機(jī)，用TRICON系統(tǒng)來控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，是通過減少空壓機(jī)電機(jī)的頻繁啟動(dòng)和運(yùn)行來達(dá)到節(jié)能的目的，即在供氣壓力上升時(shí)，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度下降，供氣壓力下降時(shí)，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度上升。

2.4系統(tǒng)調(diào)試過程

（1）在按照TRICON系統(tǒng)的使用說明書設(shè)定了相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)后，再結(jié)合空壓機(jī)的性能進(jìn)行頻率調(diào)試，且在TRICON系統(tǒng)正式投入使用之前，要先在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行幾分鐘，然后再以lOHz為調(diào)整段，逐漸加大頻率，在運(yùn)行時(shí)，要注意電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，振動(dòng)和噪聲的大小以及電機(jī)的升溫情況，在經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)后，證實(shí)當(dāng)最低轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的60%時(shí)，效果為最佳，因此，在空壓機(jī)節(jié)能改造中TRICON系統(tǒng)的頻率設(shè)置一般在30Hz，這樣既小影響生產(chǎn)，又保證了工業(yè)制造的節(jié)能減耗效果。

（2）在上述實(shí)驗(yàn)中可以看出，TRICON系統(tǒng)是對(duì)空壓機(jī)的主要控制設(shè)備，也是實(shí)現(xiàn)機(jī)組的變頻調(diào)整的重要設(shè)備。通常是三臺(tái)機(jī)器同時(shí)工作，共同完成對(duì)整個(gè)設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)行的控制。

2.5改造后的機(jī)械效果

（1）因?yàn)槭褂昧薚RICON系統(tǒng)，整個(gè)裝置的“靈敏性”大大提高，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)過程的自動(dòng)化應(yīng)用，從而使空壓機(jī)的運(yùn)行時(shí)問減少，對(duì)電能的消耗也隨之減少。

（2）由于空壓機(jī)在改造過程中TRICON系統(tǒng)的使用，使得機(jī)械的使用效率增加，基本消除了排空放氣的情況，同時(shí)減少了機(jī)械設(shè)備的噪音影響，改善了空壓機(jī)制造廠的工作環(huán)境。

（3）為空壓機(jī)提供穩(wěn)定的供氣壓力。在使用TRICON系統(tǒng)時(shí)，能夠十分方便的對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行壓力控制，能夠連續(xù)的對(duì)機(jī)器進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證壓力的穩(wěn)定性和合理性，減小壓力值的變化幅度，使得供氣和供壓都能夠穩(wěn)定持續(xù)。

（4）由于空壓機(jī)在設(shè)備啟動(dòng)和停比在結(jié)合TRICON系統(tǒng)的使用后，能很好的避免啟動(dòng)突增的電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊，從而減少了對(duì)械設(shè)備的磨損，對(duì)機(jī)械的使用壽命的延長具有重要意義。

（5）節(jié)約電能，保護(hù)環(huán)境。在使用TRICON系統(tǒng)對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行改造后，電動(dòng)機(jī)的重要效率大大提高，同時(shí)極大程度的節(jié)約了電能，這也問接的實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境的保護(hù)，使得工業(yè)行業(yè)和電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展得以實(shí)現(xiàn)。

三、結(jié)束語

綜上所述，在本次氮?dú)鈮嚎s機(jī)TRICON系統(tǒng)改造過程中，不僅在經(jīng)濟(jì)上控制了工業(yè)制造廠的成本，還能改善建接的保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了氮?dú)鈮嚎s機(jī)的自動(dòng)化運(yùn)行，因此，此種改造技術(shù)既是對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)的改進(jìn)，也是對(duì)國家實(shí)行可持續(xù)發(fā)展觀的響應(yīng)。此項(xiàng)技術(shù)的成熟也進(jìn)一步體現(xiàn)了新興技術(shù)對(duì)重要性，且體現(xiàn)了我國依然處于工業(yè)制造低級(jí)階段，電力企業(yè)和工業(yè)制造業(yè)的改革必須堅(jiān)持。希望本文對(duì)相關(guān)行業(yè)有一定的借鑒作用。

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