螺桿式空氣壓縮機(jī)智能控制技術(shù)應(yīng)用

陳建宇

摘 要：將智能控制技術(shù)用于螺桿式空氣壓縮機(jī)的機(jī)械控制領(lǐng)域中，強(qiáng)化控制效果，保障所有工作的落實(shí)及其開(kāi)展質(zhì)量，有利于螺桿式空氣壓縮機(jī)的可靠控制以及高效應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智能化控制技術(shù)；應(yīng)用；螺桿式空氣壓縮機(jī)；研究

中圖分類(lèi)號(hào)：TH45? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-6903（2023）05-0059-03

0 引言

空氣壓縮機(jī)設(shè)備，就是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體壓力的一種轉(zhuǎn)換裝置，是氣動(dòng)系統(tǒng)的內(nèi)部區(qū)域的一種關(guān)鍵的動(dòng)力源。當(dāng)前，其在石油化工以及機(jī)械制造、冶金、食品、電力、醫(yī)藥等各個(gè)行業(yè)均得到了普遍的應(yīng)用。在20世紀(jì)80年代，國(guó)內(nèi)開(kāi)始對(duì)空氣動(dòng)力式螺桿壓縮機(jī)設(shè)備展開(kāi)應(yīng)用。此后，把螺桿式空氣壓縮機(jī)深入地投入到各個(gè)相關(guān)領(lǐng)域中，為了強(qiáng)化設(shè)備以及裝置、系統(tǒng)的整體的控制水平，智能化控制技術(shù)也得到了重點(diǎn)的應(yīng)用，強(qiáng)化了螺桿式空氣壓縮機(jī)的整體應(yīng)用效果。

1 螺桿式空氣壓縮機(jī)的智能控制技術(shù)應(yīng)用的意義

1.1 可切合國(guó)家的節(jié)能改造需求

當(dāng)前，世界各國(guó)都面臨著環(huán)境污染以及資源短缺的問(wèn)題，綠色化的制造業(yè)發(fā)展思路成為關(guān)鍵，也成為全球各國(guó)的提升競(jìng)爭(zhēng)力的有效途徑。國(guó)家經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，讓資源以及能源的消耗量在持續(xù)地加大，基于此，各行各業(yè)提出了相應(yīng)的節(jié)能減排要求，積極倡導(dǎo)綠色、節(jié)能的生產(chǎn)模式。大部分企業(yè)也都在投入巨量的資金去引進(jìn)以及使用一些先進(jìn)的節(jié)能設(shè)備以及工藝技術(shù)，并積極地升級(jí)改造現(xiàn)有設(shè)備以及技術(shù)。

在此情形下，螺桿式空氣壓縮機(jī)設(shè)備自然也在此列。而傳統(tǒng)的控制方式以及技術(shù)的深入應(yīng)用，也容易發(fā)生資源浪費(fèi)、帶來(lái)環(huán)境污染問(wèn)題等，過(guò)大的能源消耗量以及過(guò)多的污染物排放，必然是難以滿足節(jié)能減排要求的，因此，應(yīng)當(dāng)要合理地應(yīng)用智能化控制技術(shù)。為了達(dá)成控制系統(tǒng)以及工藝升級(jí)改造的整個(gè)目的，就要淘汰以往的各種高能耗以及高排放量的技術(shù)模式，讓螺桿式空氣壓縮機(jī)可以在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，盡量地減少能源的消耗以及污染物的排放量，切合行業(yè)的節(jié)能綠化要求。

1.2 可強(qiáng)化智能化制造水平

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)的螺桿式空氣壓縮機(jī)的設(shè)備在投入應(yīng)用的過(guò)程中，早已因?yàn)檫\(yùn)用先進(jìn)性和適應(yīng)性的高水平技術(shù)設(shè)備，而得到了智能化控制技術(shù)的全面、有效的應(yīng)用，并提升了效果。利用動(dòng)態(tài)化、實(shí)時(shí)化的監(jiān)測(cè)控制電機(jī)設(shè)備以及泵體設(shè)備、風(fēng)機(jī)設(shè)備等，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，就能有效地強(qiáng)化工業(yè)生產(chǎn)的智能化以及綠色化水平。

根據(jù)實(shí)際情況，應(yīng)用智能化控制技術(shù)則可切合智能化制造的發(fā)展需求，利用數(shù)字化技術(shù)，則能強(qiáng)化設(shè)備的整體控制效果，還可整合云計(jì)算技術(shù)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、遠(yuǎn)程控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大型機(jī)械設(shè)備的全面監(jiān)測(cè)以及有效控制能源消耗量，達(dá)成各種優(yōu)化效果，開(kāi)展能源數(shù)字化管理以及精細(xì)化管理。

1.3 可切合企業(yè)的精細(xì)化制造需求

運(yùn)用螺桿式的空氣壓縮機(jī)設(shè)備來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，不僅要得到相應(yīng)的動(dòng)力支持，在發(fā)生災(zāi)難以及突變的情況時(shí)，也能夠?yàn)樯a(chǎn)提供合理的、高度安全的壓風(fēng)自救系統(tǒng)作出支持，保障新鮮空氣的可靠供應(yīng)。不過(guò)，當(dāng)前的絕大部分螺旋式空氣壓縮機(jī)在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，都是選擇就地控制，人工操作不能保障壓力的穩(wěn)定以及供氣的合理性，不利于提升操作質(zhì)量，也無(wú)法及時(shí)地找到設(shè)備故障問(wèn)題，并予以預(yù)警，繼而讓生產(chǎn)過(guò)程的安全得不到有力的保障。而在應(yīng)用了智能化控制技術(shù)后，則可基于自動(dòng)化控制的方式以及全過(guò)程監(jiān)督等有力的措施，來(lái)達(dá)成設(shè)備的精細(xì)化安全管控目的。運(yùn)用智能化技術(shù)來(lái)強(qiáng)化設(shè)備的全過(guò)程監(jiān)控，以更快地找出設(shè)備的故障風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題及其具體的影響因素，及時(shí)做出安全預(yù)警，令管理部門(mén)能夠按照預(yù)警情況，對(duì)此作出應(yīng)對(duì)。

2 螺桿式空氣壓縮機(jī)具體應(yīng)用問(wèn)題

2.1 電能損耗比較嚴(yán)重

一般來(lái)說(shuō)，在整個(gè)作業(yè)過(guò)程中，設(shè)備的運(yùn)行效率會(huì)很高，而且都是處在一種連續(xù)性的運(yùn)作之中，而工作人員彼此之間的交接班過(guò)程，會(huì)明顯減少對(duì)于設(shè)備的需求。有些企業(yè)為了讓設(shè)備啟動(dòng)的頻率降低，在成功開(kāi)啟設(shè)備之后不供氣，因此往往會(huì)處在一種卸載運(yùn)行中。雖然不會(huì)壓縮空氣，但實(shí)際上仍然會(huì)造成較大的電力能源的浪費(fèi)，使得電能浪費(fèi)問(wèn)題過(guò)于嚴(yán)重。

2.2 設(shè)備的壽命比較短

在應(yīng)用螺桿式空氣壓縮機(jī)的設(shè)備時(shí)，其電機(jī)額定電壓具體為6 kV，而額定電流、額定頻率則分別為 40 A、50 Hz。直接啟動(dòng)式操作，在空載啟動(dòng)時(shí)則會(huì)生成龐大的電流。加載以及卸載時(shí)的操作也將使得機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)大受沖擊，發(fā)生供氣壓力過(guò)于波動(dòng)、波動(dòng)幅度過(guò)大的現(xiàn)象。如此一來(lái)，將會(huì)讓設(shè)備加速磨損，加速老化，繼而縮短其整體使用壽命，也會(huì)在各個(gè)操作環(huán)節(jié)中遭受到設(shè)備的本質(zhì)影響，帶來(lái)電能損耗過(guò)度的問(wèn)題。

2.3 職業(yè)安全的問(wèn)題比較多

當(dāng)前，絕大部分企業(yè)都已在設(shè)備中應(yīng)用了隔震以及降噪技術(shù)，不過(guò)在設(shè)備的運(yùn)行以及運(yùn)轉(zhuǎn)的期間，往往會(huì)造成噪聲過(guò)大的問(wèn)題，不管是正常的工作人員操作，還是安排檢修人員做好定期性的檢查維修，都會(huì)使得設(shè)備的噪聲過(guò)高、溫度過(guò)高，如此一來(lái)，必然會(huì)影響相關(guān)人員的身體健康。

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)的一些部門(mén)已開(kāi)始持續(xù)地完善工作人員的健康權(quán)益保障制度以及相關(guān)的法律，提高了對(duì)惡劣環(huán)境中長(zhǎng)期工作的工作者的保護(hù)。若是企業(yè)無(wú)法保障合理的設(shè)備操作管控，則必然會(huì)導(dǎo)致過(guò)重的后果。在應(yīng)用這類(lèi)設(shè)備的時(shí)候就要著重地引入智能化控制技術(shù)以及健全的人性化管理控制模式，繼而使其達(dá)成無(wú)人值守的智能化全過(guò)程監(jiān)測(cè)，以解決職業(yè)安全性的問(wèn)題，讓職工們都能獲得身心健康的安全維護(hù)以及保障。

2.4 檢修方式比較落后

一般的設(shè)備檢修以及維護(hù)方式不能全方位地達(dá)成檢修維護(hù)的效果，當(dāng)該類(lèi)設(shè)備處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，也不能更快地找出故障、相關(guān)的安全隱患以及風(fēng)險(xiǎn)。特別是在整個(gè)檢修的過(guò)程中，要多安排一些人來(lái)值守巡查，確定有沒(méi)有出現(xiàn)各類(lèi)問(wèn)題，比如壓力問(wèn)題以及泄漏問(wèn)題、溫度問(wèn)題等，并將其記錄到有關(guān)的冊(cè)子上。但記錄在紙面上的信息是很難及時(shí)地反饋出某些數(shù)據(jù)信息的。如果備用設(shè)備長(zhǎng)期不開(kāi)機(jī)的話，也無(wú)法及時(shí)地了解到它的故障，不能確保備用設(shè)備是可用的，是處于良好的狀態(tài)的，若是兩個(gè)設(shè)備均有了故障，則必然會(huì)使得正常的生產(chǎn)直接受到影響。

3 螺桿式空氣壓縮機(jī)設(shè)備的智能化控制技術(shù)的有效應(yīng)用措施

3.1 變頻技術(shù)的合理使用

在螺桿式空氣壓縮機(jī)的智能化控制中，變頻技術(shù)的應(yīng)用是很關(guān)鍵的，它適合不具備水泵負(fù)荷以及壓縮機(jī)負(fù)荷變化，而且對(duì)于恒速度沒(méi)有什么要求的環(huán)境，在設(shè)備控制系統(tǒng)之中安排變頻器設(shè)備，可提升電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的整體運(yùn)行速度?；谲泦?dòng)的方式，來(lái)達(dá)成電力能源的有效節(jié)約。

變頻控制技術(shù)的合理應(yīng)用，可幫助設(shè)計(jì)整個(gè)變頻控制系統(tǒng)，具體來(lái)說(shuō)，在其中去設(shè)置它的各個(gè)部分，比如旁路柜部分以及變壓器柜部分、移向變壓器柜部分、傳感器部分、變頻器部分以及智能控制器部分等，把壓力傳感器安于壓縮空氣總管之處，把現(xiàn)場(chǎng)的壓力數(shù)據(jù)信息有效地采集起來(lái)，并將其反饋至高壓變頻器設(shè)備上，繼而達(dá)成閉環(huán)性的控制目的。而在這一過(guò)程中，變頻器能夠按照其壓力數(shù)據(jù)值的具體情況，來(lái)自動(dòng)化調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，并對(duì)電機(jī)設(shè)備的轉(zhuǎn)速情況加以改善、對(duì)氣量作出合理的調(diào)節(jié)。

以變頻控制技術(shù)智能控制設(shè)備的使用來(lái)看，電機(jī)的轉(zhuǎn)速以及電源頻率之間的關(guān)系應(yīng)當(dāng)要以式（1）來(lái)運(yùn)算和分析。

N = 60 f （1- s）/ p? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式中：N為電機(jī)的轉(zhuǎn)速指標(biāo)，s為電機(jī)轉(zhuǎn)差率指標(biāo)，f為電源頻率指標(biāo)，p為電機(jī)設(shè)備對(duì)應(yīng)的極對(duì)數(shù)指標(biāo)。

因此，建議每3臺(tái)設(shè)備共用1個(gè)變頻器系統(tǒng)來(lái)展開(kāi)控制操作，并且以變頻調(diào)速智能化控制來(lái)對(duì)供氣電壓的數(shù)值作出統(tǒng)一的設(shè)定。變頻器系統(tǒng)應(yīng)與對(duì)控制器所反饋的供氣電壓的波動(dòng)情況結(jié)合，自動(dòng)化及實(shí)時(shí)性地就壓縮機(jī)設(shè)備的轉(zhuǎn)速作出調(diào)節(jié)處理，把供氣壓力波動(dòng)區(qū)間盡量地控制到最小化程度，生成良好的恒壓供氣模式。而當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程中只有極少的用氣數(shù)量時(shí)，變頻器系統(tǒng)會(huì)保持5 min下限頻率?？赏Ｖ乖O(shè)備，并在壓力明顯降低至設(shè)定的下限閾值之后，再重啟設(shè)備，就能在智能化控制的基礎(chǔ)上預(yù)防能源的不良浪費(fèi)以及設(shè)備的過(guò)分磨損[1]。

3.2 制定遠(yuǎn)程化的智能監(jiān)控計(jì)劃

企業(yè)使用智能控制技術(shù)基礎(chǔ)的設(shè)備，要用以太網(wǎng)平臺(tái)以及礦井自動(dòng)化平臺(tái)等有效整合工業(yè)，并設(shè)計(jì)基于PLC控制器這一核心的智能化的控制程序以及在線的監(jiān)測(cè)程序，并在此之中去設(shè)置高清的數(shù)字化攝像儀設(shè)備以及正壓或溫度類(lèi)傳感器設(shè)備、液位傳感器設(shè)備等。同時(shí)，準(zhǔn)確地采集現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備運(yùn)行圖片內(nèi)容以及數(shù)據(jù)信息等，并將其反饋至一個(gè)成熟的閉環(huán)控制系統(tǒng)之中，并借助于PLC通訊以及遠(yuǎn)程接口來(lái)達(dá)成對(duì)以太網(wǎng)系統(tǒng)的接入。

除此之外，應(yīng)于壓風(fēng)機(jī)房之中新增一批高清的數(shù)字化攝像儀設(shè)備，在使得光纖以及以太網(wǎng)達(dá)成了互相的連接之后，真正地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化以及現(xiàn)代化的壓風(fēng)機(jī)設(shè)備監(jiān)控平臺(tái)。將其并入于整個(gè)自動(dòng)化管控系統(tǒng)之中，運(yùn)用集控室來(lái)有效地監(jiān)測(cè)與處理設(shè)備自動(dòng)化。在智能化控制以及實(shí)時(shí)性的監(jiān)管、無(wú)人值守之狀態(tài)下，基于對(duì)控制室的有效的調(diào)度，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中真正地達(dá)成對(duì)于設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程化的、實(shí)時(shí)化的監(jiān)控。對(duì)設(shè)備的具體的用能時(shí)間以及用能狀態(tài)的狀況等加以監(jiān)督，對(duì)設(shè)備的整體運(yùn)行狀態(tài)作出準(zhǔn)確的判斷，繼而讓啟動(dòng)設(shè)備能夠長(zhǎng)久地運(yùn)行下去，讓它的用氣條件始終保持良好。并根據(jù)實(shí)際用氣需求來(lái)實(shí)現(xiàn)供氣、科學(xué)供風(fēng)，讓終端用能設(shè)備的能耗可獲得科學(xué)化管理以及高效的利用。除此之外，管理部門(mén)還可在任意的聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)中，盡量地了解到壓縮機(jī)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息以及其具體的運(yùn)行狀態(tài)，并強(qiáng)化遠(yuǎn)程化監(jiān)控的效果，對(duì)當(dāng)前的監(jiān)管狀態(tài)作出改善，切實(shí)呈現(xiàn)出各項(xiàng)控制措施以及控制手段的最終價(jià)值表現(xiàn)。

3.3 智能化監(jiān)控系統(tǒng)的功能的完善

智能監(jiān)控系統(tǒng)是否具備齊全的、可靠的功能，這會(huì)對(duì)螺桿式空氣壓縮機(jī)本身的智能控制效果產(chǎn)生直接性的影響。故而，企業(yè)在其工作過(guò)程中，須盡量地著重把握監(jiān)控系統(tǒng)的功能應(yīng)用水平，確保監(jiān)管質(zhì)量的有效提高。

3.3.1 節(jié)能降損功能的有效完善

智能化控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用會(huì)對(duì)空壓機(jī)設(shè)備的啟動(dòng)與停止作出優(yōu)化，對(duì)其啟停功能予以完善，并智能化地為其調(diào)節(jié)空氣情況，以防設(shè)備在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間段的卸載之后發(fā)生電能的損耗問(wèn)題。啟動(dòng)過(guò)程處在平滑及穩(wěn)定的狀態(tài)之下，在啟動(dòng)時(shí)不會(huì)帶來(lái)沖擊性的電流，而且電網(wǎng)系統(tǒng)鮮少發(fā)生電壓波動(dòng)的狀況，繼而不讓電氣設(shè)備被它的大電流沖擊所影響，有效延長(zhǎng)電網(wǎng)中的種種電氣設(shè)備的使用壽命。同時(shí)，還會(huì)在智能化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用過(guò)程中，強(qiáng)化軟啟動(dòng)功能應(yīng)用的平穩(wěn)性，以免影響到機(jī)械設(shè)備，對(duì)其產(chǎn)生沖擊性的影響，防范相關(guān)的零部件磨損狀況，并降低設(shè)備的維修數(shù)量。此外，每年節(jié)約10萬(wàn)以上的電能成本，節(jié)約2萬(wàn)元以上的維修費(fèi)用成本。

3.3.2 對(duì)恒壓供氣功能的深入完善

在智能化控制的過(guò)程中，對(duì)恒壓供氣功能予以設(shè)置以及完善，就可切實(shí)地強(qiáng)化空氣以及供風(fēng)質(zhì)量。從根本上來(lái)說(shuō)是由于在智能化以及自動(dòng)化的控制技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，可基于供風(fēng)負(fù)荷的具體情況，對(duì)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)作出自動(dòng)化的調(diào)整，繼而達(dá)成恒壓供氣目標(biāo)，保障供風(fēng)質(zhì)量的提高，防范由于不標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)量問(wèn)題而引起的不利影響，繼而提高啟動(dòng)設(shè)備的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中的工作效能，并讓設(shè)備以及系統(tǒng)的整體的使用壽命得以延長(zhǎng)，切實(shí)保障系統(tǒng)的運(yùn)作的安全性及其可靠性[2]。

3.4 智能化控制器的合理應(yīng)用

智能化控制器在投入應(yīng)用之后，就能強(qiáng)化壓縮機(jī)的整體的智能化控制效率及效果。企業(yè)在整個(gè)生產(chǎn)管理的過(guò)程中，須著重結(jié)合設(shè)備的實(shí)際以及控制需求等，更有力地引入一些優(yōu)秀的、高水平的智能化控制器。

具體而言，第一，要嚴(yán)控設(shè)備排氣壓力這一指標(biāo)，運(yùn)用輸出壓力，讓繼電氣設(shè)備可以快速發(fā)出壓力信號(hào)，在設(shè)備的壓力明顯過(guò)高或過(guò)低的情形下，嚴(yán)控輸出開(kāi)、關(guān)主機(jī)。

第二，油過(guò)濾器設(shè)備以及油分濾芯設(shè)備之中的過(guò)壓報(bào)警的工作，運(yùn)用繼電器來(lái)送出過(guò)壓信號(hào)，以方便管理部門(mén)展開(kāi)調(diào)整以及控制。

第三，切實(shí)地把握好溫度信號(hào)以及三相電源各自模擬量的自動(dòng)化以及智能化管理，真正地將其執(zhí)行到底。并對(duì)智能化控制器的空壓機(jī)展開(kāi)合理的負(fù)荷運(yùn)行控制以及減荷運(yùn)行控制、停止運(yùn)行控制等狀態(tài)，確立與壓縮機(jī)的具體實(shí)際結(jié)合，繼而動(dòng)態(tài)性地展開(kāi)智能化的控制，將智能化控制器的合理價(jià)值切實(shí)地發(fā)揮而出。

4 結(jié)束語(yǔ)

在具體的工作過(guò)程中，必須結(jié)合空壓機(jī)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)及其控制目的等要求，借助于變頻技術(shù)來(lái)對(duì)遠(yuǎn)程化的智能監(jiān)控計(jì)劃展開(kāi)完善處理，并對(duì)智能化監(jiān)控系統(tǒng)中的各項(xiàng)功能予以完善，切實(shí)利用好智能化的控制器設(shè)備，將其作用切實(shí)發(fā)揮，繼而強(qiáng)化智能控制水平。

參考文獻(xiàn)

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