空压机控制改造

空压机控制改造（精选十篇）

空压机控制改造 篇1

1 中小型空压机的集中控制

空压机的基本控制电路如图1所示, 对于小型空压机电机一般可以直接启动, 大中型空压机则采用星三角启动或者自耦降压启动。我们想要对多台空压机进行集中控制, 就要外部干预空压机的加减载运行, 这样我们只要对压力开关部分进行简单改造即可, 图中虚线框内即为我们多台集中控制需要改造的位置。

1.1 多台并联运行方式

这种改造方式最为简单, 但只适用于中小型空压机的控制, 且多台空压机同时启停对电网冲击不会影响生产机械的运行。比如我单位的2#车间由于建立超过十年, 空压机由最早的两台逐步增加到四台, 而且每台功率只有20Kw相对生产机械要小很多, 即使同时启停也不会影响到车间供电, 故我们早期的改造方式即采用了此方案。如图2所示:在储气罐上增加一个压力开关P1, 根据工况设定低压0.63MPa、高压0.72MPa, 而P1控制中间继电器K2的动作, K2四个触点分别控制四台空压机的加减载信号;而中间继电器K1则有旋钮开关控制用以选择空压机的远程本地状态。实际运行中根据用气量的不同阶段, 人为选择开启空压机台数, 这样空压机的加减载时间基本可以控制在一个合理的时间差上。此方案运行一年, 从实际效果看确实达到了平均运行时间、降低故障率的初衷, 但是每班还是要涉及多次的人为操作, 为提高自动化程度, 还可以以第二套方案进行改造。

1.2 多台轮换运行方式

轮换方式运行需要增加PLC进行自动控制, 每台空压机对应PLC只需要一个输出信号和一个输入信号, 输出信号控制中间继电器K1用于断开空压机的本身加减载信号, 使空压机处于停机状态;输入信号需要在空压机加载电磁阀并联一个中间继电器K3用以向PLC提供空压机的加减载状态, 如图3所示。

由程序控制每台空压机均处于自控运行状态, 当其中任一台加载运行累加计时达到1小时时, PLC就会断开K1使之不再运行, 停机冷却10分钟;当然, 程序还要有互锁功能, 不允许在同一时间段有两台或以上的空压机进入停机冷却状态。单台控制程序如下:

2 中型空压机的变频改造

变频改造一般用于相对大中型空压机的运行, 如我单位1#车间, 新配备两台阿特拉斯55Kw螺杆式空压机, 平时一用一备, 实际运行中启停频繁, 存在能源浪费、启动电流大、供汽压力波动、噪音大等情况, 针对以上问题, 我们设计采用变频器对空压机进行节能改造。

空压机的变频改造在电源进线方面相对简单, 在主断路器下方接入变频器, 变频器的输出接到星三角启动主副接触器的上端, 并在输入输出两端配备断路器和接触器进行隔离, 主要是在控制回路转换的设计和变频器的选型上要注意: (1) 工频运行时变频器要完全隔离; (2) 变频运行前必须保证先接通△接法的接触器, 断开Y接法的接触器; (3) 变频器可以选用通用型, 但容量一定要比空压机电机大一等级; (4) 空压机电机非专用变频电机, 不允许长时间低频运转, 必须保证变频器的最低频率不低于25Hz; (5) 变频器的启动信号必须串接一个空压机本身加载开关信号, 用于用气量很小系统压力达到上限时停止变频器的运行。

根据现场的实际情况, 我们有两种控制方式可以选择: (1) 变频器启停信号控制模式。这种方式简单直观、非专业人员也可设定, 在储气罐处安装电接点压力表, 将压力表的下限信号作为变频器的启动信号。变频器只需要做基本的匹配设定, 频率下限设定为25Hz, 频率上限设定为50Hz, 电接点压力表的下限根据实际情况设定为6.5bar;这样在大部分生产设备正常运行, 用气量较为平衡时, 变频器输出频率会在较小的范围内波动, 系统压力基本稳定在设定值附近。当用气量很小时, 由于变频器的输出频率不得低于25Hz, 系统压力会逐渐上升, 当达到空压机的停机压力时, 串联在变频器启动信号的加载关联信号将断开, 使变频器停止运行, 空压机进入待机模式。在我们的实际应用中, 变频器输出频率波动在2Hz以内, 系统压力稳定, 完全满足生产需要。 (2) 变频恒压供气模式。这种方式只是将储气罐上的电接点压力表更换为压力变送器, 通过压力变送器将系统压力转化为模拟信号传送至变频器, 设置变频器PID控制数据, 变频器根据压力变化自动调节电动机转速实现节能运行, 变频器的启动信号仍然由空压机的加载关联信号给予。这样的控制方式较于简单的启停控制方式可以进一步提高电机的运行精度、使系统压力更加恒定。

以上几种改造方案均在我单位得到实际应用, 在自动控制、节能降耗方面都取得了一定的效果, 相对于购买成套控制设备进行改造能够得到同样的经济效益, 但却能大大降低了企业投入。

摘要：压缩空气是加工企业必不可少的清洁能源, 空气压缩机就是利用电动机将空气在压缩腔内进行压缩并使压缩的空气具备一定压力的设备。在大多数中小型企业中空压机的配备都是随着生产量的稳步提升而逐台增加的, 这就造成了多台 (种) 大小不一的空压机同时运行的状况。文章主要阐述运用简单的线路改造、变频器或PLC对多台 (种) 空压机进行自动控制的改造方案, 从而合理分配资源, 节约企业运行成本。

空压机的变频节能改造 篇2

随着电力电子技术的发展，变频器在调速领域中的应用越来越广泛，它具有性能稳定，操作方便，节能效果明显等优点。它是一种较为成熟的高科技产品，越来越受到国内外工程技术人员和管理人员的关注和重视。马鞍山黑马钢筋焊网有限公司经过多方考察和论证，选用了马鞍山隆达电力电子有限公司生产的 LB475型变频器，对公司两台75KW的空压机进行了技术改造，取得了显著的经济效益和综合效益。

二、空压机改造前运行情况

设备改造前，两台空压机一用一备，全部工作在工频状态。压力采用两点式控制(上、下限控制)，也就是当空压机气缸内压力达到设定值上限时，空压机通过本身的油压关闭进气阀，当压力下降到设定值下限时，空压机打开进气阀。钢筋焊网生产的工作状况决定了用气量的时常变化，这样就导致了空压机频繁的卸载和加载，经常是加载1分钟，卸载2分钟，对电动机、空压机和电网造成很大的冲击。再说，空压机卸荷运行时，不产生压缩空气，电动机处于空载状态，其用电量为满负载的60%左右，这部分电能被白白的浪费。在这种情况下，对其进行变频改造是非常必要的。

三、空压机变频改造实施方案

根据现场实际情况，我们用一台变频器来控制两台空压机，通过电气控制相互转换两台空压机的变频运行;当一台空压机出现故障时，可以转换到另一台空压机上运行，不会影响生产的正常进行。这样，即节省了设备投资，又能满足生产工艺的需要。

系统改造时，在保留原工频系统情况下，增加变频系统，做到了工频/变频互锁切换。通过外部控制电路，使空压机起停操作步骤仍然如前，操作简单，安全可靠。本系统采用压力闭环调节方式，在原来的压力罐上加装一个压力传感器，将压力信号转换成0-5V的电信号，送到变频器内部的PID调节器，调节器将信号与压力设定值进行比较运算后输出控制信号，变频器根据该信号输出频率，改变电动机的转速，调节供气压力，保持压力的恒定，使空压机始终处于节电运行状态。

四、系统改造中应注意的问题

1：电动机的散热问题 电动机经过变频器变频后，转速降低，其电机风扇的散热效果也要降低。

2：空压机的润滑问题 空压机的转速越低，润滑油的耗量也就越小，其润滑效果越差，

3：系统压力设定问题 在满足生产工艺的要求下，压力设定越低越好，因为空压机的排气压力越高，所需的电机轴功率越大，电机耗电也就越多。

针对以上问题，我们综合节能效果和空压机的机械特性，考虑了多种方案，最后把系统压力设定为0.6MPa,把变频器运行频率下限设定为 26HZ，这样，即能满足空压机散热和润滑的需要，又能最大限度的降低电能损耗。空压机系统变频器改造完成后，一次试车成功，运行稳定，效果明显。

五、节能效果及综合效益分析

改造前，空压机工频满载运行电流为140A，运行时间1分钟;空载运行电流为90A，运行时间2分钟，频繁的加载和卸载。改造后，空压机运行频率经常在30HZ-40HZ，运行电流平均为70A，基本上没有卸载时间。空压机平均每天工作16小时，每月工作25天。空压机每月用电量计算如下：

W前=√3( I×U)×12×25÷1000

=1.73×(140×1/3 90×2/3)×380×16×25÷1000

=28057.8(度)

W后=1.73×70×380×16×25÷1000

=18407.2(度)

每月节省电量= W前-W后

=28057.8-18407.2

=9650.6(度)

按每度电0.6元计算，每月可节省电费=9650.6×0.6=5790.36(元)

整套空压机系统改造费用5万元左右，约10个月就能收回设备投资。

诚然，节能是变频改造带来的一大好处，但并不是唯一的，空压机变频改造后，还有以下优点：

1：电动机从2HZ开始软起动，对电机、空压机、电网的冲击大为减小。

2：延长了设备的使用寿命，减少了设备的维修量和维护费用。

3：进一步完善了保护功能，如热保护，过电流、过电压、欠电压、短路、缺相保护等功能。

4：操作简单方便，运行平稳，电极、空压机温升正常，噪音、振动减小。

空压站恒压变频控制改造 篇3

由于压缩机需要考虑在满负荷运行的可能性，设计时一般是最大需求来进行设计电动机的容量，故设计容量一般偏大。在实际运行中，空载运行的时间所占的比例是非常高的。因此如果采用变频调速，可以提高运行时的工作效率，节能的潜力很大。

原系统工况分析

空压机站有两台空压机，1#空压机为为09年购置的阿特拉斯·科普柯空压机，2#空压机为12年购置的莫西尼空压机，均为螺杆式空压机。螺杆式空气压缩机的工作过程主要为吸气、传输、压缩、排气四个过程，通过螺杆的运动，压缩螺杆与壳体的空间，使得空气压力升高，通过排气口输出至储气罐，再经过冷干，油气分离，传输至用气单位供使用。

在实际生产中，当用气单位的用气量小于空压机的排气量时，传输空气的管网压力就会增加。当管网压力达到空压机所设定的卸载压力值0.85Mpa时，空压机进入卸载状态，停止空气输出，此时电机仍然处于工频运行，产生大量能耗，却没有空气输出，属于非经济运行。当管网压力继续降低至0.75Mpa时，空压机切换到加载状态，恢复空气输出，管网压力再次升高，如此循环。

空气压机运行时间统计（h）

两台空压机运行时空载比例分别为：42.59% ，和32.98%

原系统存在的问题：

1.生产单位用气量小时，电机长期空载，属于非经济运行，电能浪费严重

2.频繁加载卸载导致输出的空气压力上下波动，影响用气单位使用

3.加载运行时，工频启动机械冲击大，加快电机轴承磨损，减少设备使用寿命，增加了设备维护成本

4.电机长时间工频运行致使噪音很大

制定方案

本合理化小组根据原工况存在的问题并结合生产工艺要求，制定空压机变频改造后系统应有如下功能：

1.取消卸载运行模式，避免电机长期工频运行，降低能耗

2.电机通过变频运行保持恒压供气，减少气压波动

3.一台变频器能控制两台空压机组，并能实现工频与变频运行切换

4.系统机械噪音不应超过允许范围

在原有的系统基础上，增加由变频器、压力变送器和电机组成的压力控制系统，自动调节电机转速，使储气罐内空气压力稳定在设定范围内，进行恒压变频控制。

实施方案

通过综合设计，兼顾施工便利与现场整洁，在两台空压机之间安装变频器，在储气罐处安装压力变送器，采用PID调节控制，把储气罐压力作为控制对象，通过压力变送器将储气罐内的空气压力转换为电流信号反馈回智能控制器，与系统设定值进行比较运算，控制变频器输出频率，进而控制电机转速，实现变频启动。

为了进一步提高空压机站的可操作性和安全性，安装了第二台变频器，两台变频器互为备用，并且任意一台变频器均可以控制两台空压机组，从而实现控制系统的“双通道互换”，在任意一台变频器或空压机出现故障无法正常使用时，整套系统仍然可以保障正常供气。

恒压控制

经过一段时间的观察调试，结合设备厂家的建议，综合考虑用气单位反馈意见，最终将变频器恒压运行时最低频率设定为30Hz，启动压力设定为0.7Mpa，停机压力设定为0.78Mpa，避免了电机长时间工频运行，同时维持出口空气压力稳定。

改造后成果

1.生产成本降低

2013年8至10月每月用电量与12年同期相比，有较大幅度降低，分别同比下降43.78%，52.60%，54.86%

2013年8月份改造完成后，空压站8至10月平均每月用电29326Kw/h，比前七個月平均每月用电量41197Kw/h环比下降11871KW/h，按照2013年工业用电平均每度约0.75元计算，平均每月节约8903.25元。

2014年空气压缩机用电量统计（kW/h）

2014年空气压缩机用电量统计（kW/h）

2、输出压力稳定

采用变频控制系统后，可以实时监测储气罐内气体的压力，使供气管路中的气体的压力保持稳定，提高生产效率和产品质量。

3、使用寿命延长

空压机启动时采用变频模式，启动电流小，根据用气量自动调节电机转速，运行频率低，转速慢，机械磨损小，延长了设备使用寿命，降低了维护工作量。

4、系统噪音降低

电机运转频率低，机械转动噪音因此变小，通过变频调节电机转速的方式，不用反复加载、卸载，频繁加卸载，气压不稳定的噪音也得以消除。

5、系统稳定性增强

空压机站自动控制改造 篇4

一、实施方案

控制系统框图如图1所示。

1.通过触摸屏实现设定空压机运行时间、记录运行时间、定期维护报警及故障报警等功能。

2.通过PLC控制多台空压机、冷干机的开启、接收并贮存运行信息, 反馈到触摸屏显示。

二、操作方式

1.正常作息时间管理流程:根据公司正常作息时间, 设定空压机、冷干机启动、停机时间, 空压机与冷干机按设定好的开关机程序进行工作。

2.运行监控:触摸屏自动显示各空压机、冷干机启停记录及运行状况, 记录运行时间, 到达保养时间自动预警, 当空压机或冷干机出现故障时自动报警。

3.非正常作息时间管理流程:由各使用单位向设备部门申报, 设备部门根据各单位申报的时间设定了各空压机、冷干机的例外启停程序, 空压机与冷干机按例外启停程序进行工作。

三、投资回报

制作远程运行控制系统实际投入金额为2 200元, 其1年实际回报如下。

1.延长了保养的时间, 节约了保养成本。现用空压机 (含冷干机) 每4 000h保养1次, 一般是1年1次, 在采取自动运行控制后, 保养时间延长到1年零4个月1次, 节约1/3的时间, 5台空压机1年节约金额在3万元左右。

2.根据配电室的显示, 空压机负载运行电流为218A、空载运行电流为108A, 使用自动运行后, 大大缩短了负载与空载时间, 月节约电费约为8 000元, 1年为96 000元。

3.社会效益。大大节约了人力成本、减少了维修人员的劳动强度、提高了工作效率。

此次改造, 投入小、回报大, 凝聚了维修人员的技术能力, 开拓了设备管理的新思路与创新方法, 为设备的精益管理打下基础。

摘要：在企业节能降耗的要求下, 针对空压机站手动开启、关闭浪费人力, 且长期开启造成能源浪费的弊端, 进行远程集中控制改造, 达到小投入大回报的目的。

空压机控制改造 篇5

【关键词】空气压缩机；CF20变频器；变频调速；应用

0.引言

空气压缩机广泛应用于工矿企业的生产中，其担负着为多种设备提供气源的重任，因此空气压缩机运行的状况直接影响着生产工艺和产品质量。本文着重讨论变频器在空气压缩机上的应用，用于解决其节能与效率的问题。

1.空压机供气控制方式存在的问题

空压机是一种压缩空气的气压发生装置，其属于恒转矩负载，运行功率与转速成正比：

PL=TLnL/9550

式中，PL为空压机功率；TL为空压机转矩；nL为空压机转速。就运行功率而言，采用变频调速控制其节能效果远不如风机泵类二次方负载显著，但空压机一般都处于长期连续运行状态，传统的控制方式是采用进气阀开、关来控制的，即压力达到上限时关阀，空压机进入轻载运行；压力达到下限时开阀，空压机进入满载运行。这种频繁地加减载操作，使得供气压力波动大，空压机的负荷状态也是在频繁地变换。由于设计时都是按压缩机在满负荷状态下运行来考虑，故选择的电机容量一般较大。而在实际运行中，压缩机轻载运行的时间较多，因此造成巨大的能源浪费。

特别提出的是，产品质量的好坏与供气压力的稳定性有很大关系，生产工艺对供气压力有一定的要求，若供气压力偏低，则不能满足工艺要求，可能出现废品。所以为避免气压不足，一般要求供气压力值要偏高些，但这样会使供气成本、能耗增加，同时也会产生一定的不稳定因素。

1.1 供气控制方式的能量浪费

由于空压机的加、卸载供气控制方式使得压缩气体的压力在设定值Pmin~Pmax间来回变化。其中，Pmin为能够保证用户正常工作的最低压力值；Pmax为设定的最高压力值。一般情况下，Pmin、Pmax之间的关系可以用下式表示：

Pmax=（1+t）Pmin

式中，t的数值大致在10﹪～25﹪之间变化。若采用变频调速技术连续调节供气量，则可将管网的压力里始终维持在设定值上，即等于Pmin的数值。由此可见，加、卸载供气控制方式浪费的能量主要在以下三个部分：

（1）压缩机压缩的空气压力值超过Pmin所消耗的能量。

当储气罐中空气压力达到Pmin后，加、卸载供气控制方式还要使其压力继续上升，直到Pmax值。这一过程中就是一个耗能的过程，从而使得能量损失。

（2）减压阀减压消耗的能量。

气动元件的额定气压都设定在Pmin值左右，当压力高于Pmin值时，气体在进入气动元件前是需要将其压力经过减压阀减压至接近Pmin值的。这同样是一个耗能过程。

（3）卸载时由于调节方法不合理而消耗的能量。

通常空气压力达到Pmax值时，空压机通过如下方法来进行降压卸载：关闭进气阀使得空压机不再压缩气体做功，但空压机的电动机还是在带动着螺杆做回转运动，据测算，空压机卸载时的能耗约占空压机满载运行时的10﹪～15﹪，由于空压机在做无用功，白白地消耗能量。同时将分离罐中多余的已压缩的空气通过放空阀进行放空，造成很大的能源浪费。

1.2供气控制方式的其他损失

（1）供气压力产生大幅波动，使供气压力达不到工艺要求的精度，就会影响产品的质量甚至产出废品。再加上这种控制方式在频繁的调节进气阀，使进气阀的磨损大，从而增加了维修量和维修成本。

（2）频繁开、关放气阀，也会使放气阀的寿命缩短。

2.空压机变频调速控制方式的设计

2.1 空压机变频调速系统概述

变频器是一种基于交－直－交电源变换的原理，通过电力电子元件和微型计算机来控制的综合性电气产品。

由电动机知识知道，电动机转速与电源频率成正比：

n=60f(1－s)／p

式中，n为转速；f为输入电源的频率；s为电机转差率；p为电机磁极对数。因此，采用变频器来控制空压机，就可以方便地改变空气机的转速。空压机采用变频器进行恒压供气控制的系统原理框图如图1所示。

图1 系统原理框图

变频调速系统的控制对象为管网压力，管网的压力通过安装在上面的压力变送器将压力信号转变为电信号送给变频器内部的PID调节器，与压力给定值进行比较，并根据差值的大小按既定的PID控制模式进行运算，产生控制信号去控制变频器的输出电压和频率，调整电机转速，从而使实际压力始终维持在给定压力。此外，空压机采用变频器控制后，电机起动时还可实现软起动功能，避免了起动时的大电流给空压机带来的机械冲击。

2.2 变频器的选择

由于空压机是恒转矩负载，故变频器应选用通用型的。又因为空压机的转速也不允许超过额定值，电机不会过载，一般变频器出厂标注的额定容量都有一定的裕量安全系数，所以选择变频器容量与所驱动的电机容量相同即可。

2.3 变频器的运行控制方式选择

由于空压机的运转速度不宜太低，对机械特性的硬度没有特别要求，故可采用U／f控制方式。

2.4 空压机变频调速系统

空压机变频调速系统电路原理图如图2所示。

图2 空压机变频调速系统电路原理图

操作过程叙述如下：为便于对空压机进行“变频运行”和“工频运行”的切换，控制电路采用三位开关SA进行选择。当SA选择“工频运行”位置时，按SB2起动后，KA1中间继电器即动作并通过KA1接点自锁，从而使KM3接触器动作，电机得电，进入工频运行状态。按SB1停止后，KA1中间继电器和KM3接触器均断电，电机停止运行。当SA选择“变频运行”位置时，按SB2起动后，KA1中间继电器即动作并通过KA1接点自锁，从而使KM2接触器动作，将电机接至变频器的输出端。KM2接触器动作后使KM1接触器也动作，将工频电源接入变频器的输入端，并允许电机起动。同时使连接到KM3接触器线圈控制电路中的KM2接触器的常闭触点断开，确保KM3接触器不能接通。按SB4，KA2中间继电器动作，电机开始加速，进入“变频运行”状态。KA2中间继电器动作后，SB1停止按钮失去作用，以防止直接通过切断变频器电源使电机停机。在变频运行过程中，如果变频器检测到故障，则变频器的TA、TB触点断开，接触器KM1和KM2线圈均断电，其主触点切断了变频器与电源之间，以及变频器与电机之间的连接。同时TA、TC闭合，接通HA报警扬声器和HL报警灯进行声光报警。同时，KT时间继电器得电，其触点经过一段时间延时后闭合，使得KM3动作，电机进入工频运行状态。当操作人員接到声光报警信号后，应及时将SA选择开关选择“工频运行”位置，这时，声光报警即停止，并使KT时间继电器断电。这时便可以开始对变频控制系统进行检修。

2.5 压力变送器选用与连接

根据用户要求若其要求的供气压力为0．6MPa，我们选择的压力变送器量程为0～1MPa，输出4～20mA的模拟信号。压力变送器的连接说明如下：

（1）VS端与GND端为压力变送器提供电源10VDC。（VS跳线在下两个针脚）

（2）压力反馈信号从CC端输入。

PID给定值的计算：

先通过压力变送器的量程及其对应的电流计算出当供气压力为0．6MPa时变送器的输出电流。

0．6／（I－4）＝1／（20－4）得I＝13．6mA

再根据最小、最大给定量对应的反馈量计算出当反馈电流为13．6 mA时的给定量V。

（13．6－4）／V＝（20－4）／10得V＝6。

2.6华光变频器CF20的功能预置

空压机电机经过变频器改造后，转速降低，其风扇的散热效果也降低，空压机的转速越低，润滑油的耗量也就越小。在满足生产工艺的要求下，随着压力值降低，点击的耗电也会减少，考虑节能效果和空压机的机械特性，把系统压力设为0．6MPa运行，频率上限为46Hz，把变频器运行频率下限定为27Hz，这既能满足空压机散热和润滑的需要，又能降低电能的损耗。此外改造时注意使用变频后电机运行方向与原空压机电机运行方向一致。参数预置如下：

3.结论

空压机在进行了变频器节能改造后，其节能效益和运行性能主要表现在：

3.1节约能源使运行成本降低

空压机的运行成本由初始采购成本、维护成本和能源成本三部分组成。通过测算，使用变频器前空压机的用电量约为55度／小时，使用变频器后加载电流为107A，卸载电流为45A。因变频器采用PID控制，频率在27～46Hz之间，工作压力在0．6MPa左右，空压机的用电量为38度／小时，每小时节电17度。按以下计算：每月节电量=17度×24小时×30天=12240度，若每度电按0．6元计算，则：每月节约电费=12240×0．6元／度=7344元。可见投资回报高。

3.2提高压力控制精度

变频控制系统能对压力进行精确控制，能使空压机的空气压力输出与用户空气系统所需的气量匹配。变频控制空压机的输出气量随着电机转速的改变而改变。由于变频控制使电机的转速精度提高，所以它可以使管网的系统压力保持恒定，有效地提高了产品质量。

3.3改善空压机的运行性能

变频器从0Hz开始起动空压机，其起动加速时间可以调整，从而减少起动时对空压机的电器部件和机械部件所造成的冲击，增强系统可靠性，使空压机的使用寿命延长。此外，采用变频器控制能够减少机组起动时的电流波动（这一波动电流会影响电网和其他设备的用电，变频起动能有效地将起动电流的峰值减少到最低程度）。根据空压机的工作状况要求，采用变频改造后，电机转速明显减慢，现场测定表明，噪音与原系统比较下降约3～7dB，有效地降低噪音。

通过多年的运行证明，由于变频器具有良好的控制性能，其应用于空压机上具有节能、提高压力控制精度、改善空压机的运行性能等优点，可将此应用进行推广。

【参考文献】

［１］邱阿瑞．电机与电力拖动．北京：电子工业出版社，2002．

［２］周鹗．电机学．水利电力出版社，1995.

［３］孙余凯等．电动机基础与技能实训教程．电子工业出版社，2007．

［４］王玉梅等．电动机控制与变频调速．中国电力出版社，2011．

空压机并网运行自稳压控制系统改造 篇6

关键词：空压机并网改造,自稳压控制,自动切换,自动化改造

0 引言

某厂原有2台空压机分别向2个车间用气设备供气。由于工厂的发展,2010年初,2个车间的设备同时搬迁至新的数控基地内。加上新购的7台铣削加工中心和车削中心(中心是带刀库的数控机床的简称),原有2台空压机容量已不能满足使用要求。新购空压机需与原有空压机并网运行(原有2台空压机中的1台,因容量小且陈旧,在这次改造中被淘汰)。并网改造安装调试工作由新空压机生产厂家负责实施。2010年3月,改造后的空压机组正式投入使用,但运行效果一直不理想,运行1年后,问题越来越严重:(1) 2台空压机运行转换由手动开关控制,需派人定时切换,在空压机实际运行过程中,常因切换不及时而导致空压机运行时间过长,对空压机造成损害;(2) 空压机储气罐下部冷凝水汇集后,需通过手动截止阀排放,操作工人无法准确掌握排放时间,造成太多水汽进入气压传动系统,致使干燥器寿命缩短;(3) 储气罐容量较小,不能达到稳定供气的效果,特别是用气设备同时工作时,小容量空压机流量不足的问题不能得到解决,同时压力也不稳定,经常出现打刀事件;(4) 一台空压机故障时,不能自动切换到另一台空压机,给生产造成较大的安全隐患;(5) 输出的干燥空气中水分超标时不能自动报警,水汽对设备造成较大伤害。鉴此,该厂决定实施第二次空压机并网改造。

1 改造方案

1.1 改造要求

(1) 实现2台空压机的定时自动转换运行。

(2) 实现水汽分离后液体的定时自动排放。

(3) 当一台空压机故障时,另一台空压机能自动感应,不间断连续工作。

(4) 当一台空压机输出压力流量不能满足生产要求时,另一台空压机能自动工作,从而保证需要。当选定的空压机满足要求后,另一台空压机能自动停机。

(5) 防止2台空压机压缩空气的倒灌,避免空压机间的相互干扰。

(6) 输出的干燥空气水分含量超过规定值时,能及时报警,防止水汽对机床的损害。

(7) 空压机运行到规定时间,应能提示报警,以便及时更换空压机油及各种润滑油。

1.2 改造后的管路连接

第二次空压机并网改造后的管路连接[1]如图1所示。第一次空压机并网改造时,2台空压机各自成独立的系统,压缩空气只是在进入车间时并联输出。这种设计思路没有增大储气罐的容量,不能达到稳定供气的效果。当只有一台空压机工作时,还可能导致压缩空气的倒灌,影响另一台空压机的过滤器和干燥器。第二次空压机并网改造时,将2台空压机储气罐串联,当任意一台空压机工作时,压缩空气都必须首先充满储气罐再向外输出,这样既增大了储气罐的容量,又保证了输出的压缩空气流量和压力的可靠性、稳定性。同时,因气体只能单向流出,使过滤器和干燥器都能很好工作。

1.3 空压机组电气控制原理

2台空压机控制系统以西门子S7-200 PLC为控制核心,其电气控制原理如图2所示(大流量空压机简称大机,小流量空压机简称小机;引脚X1和X2、X3和X4、D1和D2、D3和D4分别为小机启动、小机停止、大机启动、大机停止输入信号的接线端子;引脚T1和T2、T3和T4分别为小机、大机紧急停止输入信号的接线端子)[2,3]。PLC外部接线[4,5]如图3所示。

闭合开关SB2-1,接触器KA1线圈得电,KA1常开闭合,小机得电运行,同时使接触器 KA8线圈得电并自锁,小机运行指示灯亮。时间继电器KT1线圈得电,小机开始运行计时,到达通电延时设定时间T1后,时间继电器KT1的延时闭合触头闭合,接触器KA2线圈得电,小机停止运行,指示灯灭。同时,KA2常开闭合,接触器KA3线圈得电,KA3常开闭合,大机开始运行,同时使接触器 KA9线圈得电并自锁,大机运行指示灯亮。KA9常开闭合,时间继电器KT2线圈得电,大机运行计时开始,到达通电延时设定时间T2后,时间继电器KT2的延时闭合触头闭合,接触器KA4线圈得电,大机停止运行。这时,接触器KA4的常开触点闭合使KA1得电,小机又进入运行状态。

当小机气压低于设定气压值时,气压检测开关KP动作,使KA11线圈得电,继而KA13线圈得电自锁,状态指示报警灯HL5亮,且接通蜂鸣器HA。同时KA11常开闭合,使KA3线圈得电,大机得电启动,并且KA13断开通电延时继电器电路,使大、小机不能循环启动,一直由大机运行,并置小机为故障状态,直到小机修复正常后才可继续投入使用。

当大机气压低于设定气压值时, KP闭合,使KA12线圈得电,继而KA13线圈得电,状态指示报警灯HL5亮。同时KA12常开闭合,使KA1线圈得电,小机得电启动,并且KA13断开通电延时继电器电路,使大、小机不能循环启动,一直由小机运行,并置大机为故障状态,直到大机修复正常后才可继续投入使用。

从图2可看出,第二次改造后的空压机并网运行自稳压控制系统可预先设定大、小机循环间隔时间;当一台空压机故障时,可自动换机运行并及时报警,提高了工作效率;设有急停开关SB1-1、小机启动开关SB2-1、小机停止开关SB3-1、大机启动开关SB4-1、大机停止开关SB3-2,从而可直接控制大、小机启动运行或停止运行。

2 应用效果

(1) 在空压机组的使用中,考虑了每一台空压机的功率和压力流量,设定其合理的运行时间,并能定时自动切换循环运行。该功能可以在任意时刻对机组中任意一台设备的运行和停止起控制作用,且具有手动功能。

(2) 当空压机组中任意一台空压机故障时,另一台空压机能立即投入工作,从而降低了设备的停机率。

(3) 可检测压缩空气压力、流量、湿度,异常时能报警。

(4) 具有自动排水功能。

(5) 供气压力、流量稳定。

3 结语

截至2012年4月,第二次改造后的空压机组已安全运行6个月,未出现设备打刀事件。2012年3月16日,一台空压机出现一次故障,另一台空压机自动投入运行。储气罐冷凝水每天排放1次,定时排水功能运行正常。由于改造后的空压机组运行时间较短,有些问题可能还未暴露,有些设计功能还未能实践,如干燥空气的湿度检测等。因此,这次改造还需更长时间的验证。

参考文献

[1]王炳实,左健民.液压与气压传动[M].北京:机械工业出版社,2005.

[2]柯节成.简明电子元器件手册[M].北京:高等教育出版社,2002.

[3]王炳实,王兰军.机床电气控制[M].4版.北京:机械工业出版社,2005.

[4]袁任光.可编程控制器选用手册[M].北京:机械工业出版社,2002.

空压机控制改造 篇7

在目前能源短缺、电力紧张的今天, 压缩空气系统如何节能降耗受到各方面的关注。合理选择空气压缩机及确定其运行方案对节能减排有重要的意义。

在压缩空气系统的设计和规划时, 可根据实际使用的要求和特点综合考虑, 合理地选择空压机的配置方案, 为节能降耗打下基础。本文针对郑州某纺织厂空气压缩机的现场运行情况, 采用了一种智能流量控制器 (IFC) , 用于精确控制空压机系统的排气, 并提出合理的运行方案, 对节能系统的运行结果进行了分析。

1 影响空压机能耗的因素分析

空压机的电耗与进气压力、排气温度、供气压力、排气量等因素有关, 实现空气压缩机节能运行, 以下工作要做好:

1.1 空气压缩机的进气

进气压力由当地大气压力和空压机吸气系统阻力决定。空气压缩机的进气有两种:一是室内进气, 二是室外集中进气。不论哪一种都必须采取过滤措施, 不仅能延长空压机的寿命, 而且能降低功耗。过滤器在运行一段后, 过滤阻力增加, 空气压缩机的吸力也会增加, 流量会相应下降。因此, 应根据当地运行环境状态定期对过滤器进行维护保养和更换, 使过滤器的阻力维持在一个较低的范围内, 这也是节能的好措施之一。

1.2 排气温度

排气温度严重影响空气压缩机的运行和效率。排气温度每下降10℃, 功耗也随之下降3%[5]。提高冷却器的冷却效率, 控制好温度, 不仅能使空压机稳定运行, 还能进一步降低功耗。因此, 在夏季高温季节, 应对冷却系统进行全部检查、维护保养, 或清洗更换, 把温度控制在合适的范围内。

1.3 供气压力及压力降

压力是针对整个系统, 节能潜力较大。供气压力保持相对稳定, 压力变化的范围越大, 说明系统的节能潜力就越大。供气压力每降低0.01MPa, 功耗就相应减少0.3%~0.5%[5]。在满足生产工艺和使用要求的前提下, 应尽可能地降低供气压力。

传输过程中免不了存在压力降, 合理地控制压力降有利于节能降耗。当压力降增加时, 空气压缩机就要多做功, 功耗就增加。压力降每增加0.01MPa是, 功耗就相应增加0.3%~0.5%[6]。因此, 应采取有效措施降低压力降, 例如适时地更换油分离器、定期清洗干燥机空气通道等。

1.4 排气量

空压机的排气量降低, 则电耗降低。但排气量由于受空分生产限制, 在正常生产状况下不可能进行较大幅度地调整;通常为充分发挥空分的生产潜力, 往往需要尽可能大的空气量以满足空分生产。当空分产品过剩需减负荷运行时, 也可适当关小空压机导叶减少空气量来降低电耗。但受“喘振区域的限制, 空气的调节量是有限的;另外, 导叶关小后, 空压机吸入阻力会增加, 对节电又不利。所以调节空气量只能是空压机的调节手段之一, 但并不是节能降耗的有效途径。

2 空压机系统节能改造措施

2.1 空压机系统节能前

该纺织厂关键用气车间为织机车间 (低压车间用气) 和纺丝车间 (高压车间用气) , 安全压力底限分别为4.3bar和6.8bar。空气压缩机房共有8 台空气压缩机, 并网使用, 正常生产情况下为3台备用, 空气压缩机系统年运转时数为8400h/a。

2.2 IFC系统节能特点

IFC (Intelligent Flow Controllers) 智能流量控制器, 是空压机系统用于精确控制用气量、降低空压机负载的节能设备, 并通过恒压供气优化生产制程、提高生产质量。IFC流量控制器是用气端需求控制, VSD变频空压机是产气端供应控制。虽然变频空压机 (VSD) 随用气量条件变化其节能效果相应变化, 但是一个空压站只会安装一台VSD, 需求增加则空压机转速升高流量增大, 需求下降则空压机转速下降流量减少。与VSD系统不同的是, IFC是根据用气量 (需求) 的变化灵敏控制总流量 (供应) 的输出, 而且IFC则是控制整个空压站的系统总量, 且恒压精度更高。

IFC空压机系统的供需平衡控制是依靠压力信号的变化及空压机供应的响应来达成, 压力信号从用气端传递到产气端、再由产气端做功产气并输送到用气端的循环周期中需要经过整个空气系统并耗费一定的时间, 必然导致信号的损失及响应的滞后性。所以, 当压缩空气输送到达用气工厂时, 用气工厂的需求又变化了, 这时才完成的需求响应就成为了浪费, 这种需求类似一种错觉, 被称为错觉需求。

IFC专门解决这种错觉需求产生的浪费损失, 其主要特征: (1) 稳定的压力输出 (±1 psig/±0.07 bar) ; (2) 具备压力输出的日程默认功能; (3) 故障旁通功能; (4) 断电后上电自启动功能; (5) 远程控制功能; (6) 自身能耗及保养成本极低; (7) 安装简单。

3 改造后节能分析

3.1 压力测量情况

该纺织厂关键空压压力为空压站的供气压力、厂房供气压力和使用压力, 针对这些压力, 采用Data logger对空压系统运转数据进行了监测和记录。测点分别布置在低压主管、低压车间用气入口、高压主管、高压车间用气入口。测量期间4 点压力同步记录监测压力变化, 以观察空压机系统整体压力降与波动情况。

根据记录空压机管线压力, 在IFC控制下压力由5.1bar (73.95psig) 下降到4.3bar (62.35psig) 。由图4 也明显看出, 采用IFC控制后系统供气压力明显下降。供气压力、及压力降就下降, 意味着空压机的功耗下降, 系统达到节能的目的。

3.2 改造后性能

3.2.1 节约能源

IFC控制空压机与传统控制的空压机比较, 能源节约是最有实际意义的, 根据压缩空气需求量来供给的空压机工作是经济的运行状态, 节省电费约5%。

3.2.2 运行成本降低

传统压缩机的运行成本由三项组成:初始采购成本、维护成本和能源成本。其中, 能源成本大约占压缩机运行成本的77%。通过IFC能源 (电能) 成本降低5%, 再加上压力恒定对设备的冲击减少, 维护和维修量也跟随降低, 所以运行成本将大大降低。

3.2.3 提高压力控制精度

IFC控制系统具有精确的压力控制能力。使压缩机的空气压力输出与用户空气系统所需的气量相匹配。由于IFC控制, 供气压力精度提高, 所以它可以使管网的系统压力变化保持在1pisg变化范围, 也就是0.07bar范围内, 有效地提高了工况的质量。

3.2.4 延长压缩机的使用寿命

它的启动加速时间可以调整, 从而减少起动时对压缩机的电器部件和机械部件所造成的冲击, 增强系统的可靠性, 使压缩机的使用寿命延长。此外, 变频控制能够减少机组起动时电流波动, 这一波动电流会影响电网和其它设备的用电, 变频器能够有效的将起动电流的峰值减少到最低程度。

总之, 采用IFC后, 系统不但可以节约电力费用, 延迟空压机是寿命, 并可实现供气压力恒定, 提高生产效率和产品质量

4 结语

对空压机系统采取节能措施, 将会对用户节省投资、降低成本、提高效益起到重要的作用。在能源匮乏的今天, 合理配置空气压缩机系统并达到节能效果, 变得极为重要。在满足生产工艺要求的前提下, 尽可能降低供气压力和压力降, 将起到节能的作用。改造后的空压机系统, 运行安全、可靠, 同时达到了生产工业的要求。采用IPFC流量控制器, 在精确地控制空压机压力的同时, 延长空压机的寿命, 并大大节约了电能。

纺织厂压缩空气机价格昂贵, 运行费用也较高, 空压机连续24h运转, 大约10 年后将进入故障多发期。针对节能设备, 应对相关人员进行教育训练, 认识空压机节能设备 (IFC) 的操作、安全维修保养程序、故障测试及维护要领。加强日常运行中的维护和保养, 将延长空压机的寿命和大大降低维修成本, 并创造更好的经济效益。

参考文献

[1]秦宏播, 胡寿根.工业压缩空气系统优化潜力研究[J].流体机械, 2010, 38 (6) :49-52.

[2]蔡茂林.空压机能耗现状及系统节能潜力[J].中国设备工程, 2009, (7) :42-44.

[3]孙晓名, 彭恒, 林子良.动力用空气压缩机能源效率探讨[J].流体机械, 2013, 41 (11) :48-51.

[4]李莉.提高工业压缩空气系统能效途径的探讨[J].能源技术与管理, 2007 (3) :87-89.

[5]郭天霞.基于空气压缩机节能措施的研究.科技致富向导[J].2011 (8) :333.

[6]袁有增.压缩空气系统节能降耗浅析.棉纺织技术[J].2008, 36 (10) :588-590.

空压机控制改造 篇8

华能南通电厂一期厂用空压机站装有英格索兰 (INGERSOLL-RAND) 公司20世纪90年代生产的2台离心式5级压缩厂用空压机, 其控制系统为落后的分立式继电器回路控制, 且控制设备老化很严重, 抗干扰能力非常差, 空压机跳闸频繁, 现场执行器也为基地式调节, 故障多, 运行中极易发生喘振。同时, 这2台空压机大部分控制元件早已停产, 基本无法在市场上购得备件, 故该系统已无法维持正常运行。

随着电厂脱硫项目的投入, 厂用气需求量增大, 现有能正常运行的二期空压机站都长时间处于加载状态, 全厂的厂用气几乎没有余量。考虑到要确保全厂机组安全稳定运行, 一期空压机控制系统必须进行改造。

1 改造方案

Allen-Bradley SLC500虽为一种小型框架式可编程逻辑控制器, 但其还是具有强大的运算处理能力, 包括离散量、模拟量、特殊I/O模块的处理, 相应的通讯网络、功能模块、存储容量都可以灵活进行选择和配置。

华能南通电厂一期厂用空压机控制系统改造方案采用AB SLC500可编程逻辑控制器作为控制系统改造的主控制器, 通过模件等硬件配置及组态、编程等软件设计, 实现对厂用空压机的逻辑控制, 操作员控制接口站采用Preface GP-37W2触摸屏, 并通过相应的画面组态设计, 实现空压机的启停、加/卸载控制、报警及主要运行参数实时监控等功能。

厂用空压机控制系统的闭环控制设备入口阀与旁路阀的执行器采用普通的角行程的两位阀加I/P和西门子的PS2定位器的组合形式来代替。其他现场一般仪表、开关等按设计要求进行必要的增设或替换, 特殊仪表 (振动监控仪) 按设计要求进行布置。

2 SLC500组态应用

设计的控制系统主机架采用SLC500 1746-A10型的10槽机架, 槽位为#0～#9。配置1块电源卡件、1块CPU卡件、3块AI卡件、2块DI卡件、2块DO卡件、1块AO卡件。SLC500控制器内置EtherNet/IP、DH+、DH-485、RS-232 (DF1、ASCⅡ或DH-485协议) 的通讯接口。

使用RSLogix 500软件包进行编程组态。RSLogix 500软件包含有RSLogix 500和RSLinx, 其中RSLogix 500用来进行逻辑设计, RSLinx用来进行个人PC和SLC500的通讯设置。另外, 软件设置部分还涉及到SLC500 I/O配置、SLC500 0/1通道配置以及I/O点表的确定等部分。软件设计中的重要步骤是逻辑程序段的合理划分, 合理的划分不仅使程序条理清晰, 更重要的是能合理分配程序的执行周期。现按功能划分7段: (1) MAIN:主程序。 (2) AI/DI_INPUT:模拟量/数字量输入处理子程序。 (3) RUN_SETUP:运行参数设置子程序。 (4) PID_ARITHMETIC:PID控制算法子程序。 (5) TROUBLE_ALARM:热工保护、联锁、报警子程序。 (6) COMMUNICATION:与操作员控制接口站通信 (RS-232) 、交换数据处理子程序。 (7) AO/DO_OUTPUT:模拟量/数字量输出控制子程序。

3 主要闭环控制设备

3.1 入口/旁路阀

入口阀作用为调节并控制空压机的进气量, 以配合全容量A与节气范围B (A、B如图1、图2所示) 的下限之间的系统需量。4～20 m A指令对应0～100%的开度。

旁路阀作用为在入口阀达到了下限B之后, 调节并控制进入系统管路内的空气量。4～20 m A指令对应100%～0的开度。

3.2 阀控制器

采用双PID控制的方式, 分别控制入口和旁路阀。双PID控制具备手动和自动功能, 逻辑自动判别、实现PID的手自动切换, 配合喘振开关, 确定最小开度, 将入口阀PID控制正常的最低输出 (40%) 作为入口阀的最低开度, 旁路阀PID控制的最低开度是0。

3.3 PID指令应用

PID指令用于闭环的入口和旁路阀的控制。它从模拟量输入通道采集母管压力信号, 经过PID运算后, 提供阀开度指令的模拟量输出信号, 使入口和旁路阀稳定在一个期望点。PID方程决定了输入和输出信号的关系。

式中, Output为PID运算输出;Kc为比例系数, 也叫开环增益, 一般设置为引起输出振荡所需值的一半;E为输入信号对期望点的偏移量;Ti为积分时间常数, 一般设置为上述Kc标定时测定的自然周期;Td为微分时间常数, 一般设置为1/8×Ti;Bias为给输出加上的一个偏移量。

在PID参数的确定上, 首先选择一个足够短的采样周期让系统工作;其次, 仅加入比例控制环节, 直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡, 记下这时的比例放大系数和临界振荡周期;最后, 在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。当输入信号偏移期望点越大, 这个调整量就越大。另外, 可再加上一个值Bias (可看作偏移量Offset) 作为运算的结果输出, 它使得被控过程量快速、平滑、超调量小地向期望点靠近。

Process Variable (PV) :控制的过程量。可选设置为Scaled for PID的模拟量输入口, 也可为整数0～16 383。

Control Variable (CV) :PID运算结果的输出地址。运算结果的取值范围也为0～16 383, 16 383作为100%“ON”值输出。

4 调节控制方式

不管是在调制还是ADC方式下, 空压机初次启动必须保证20 min的调制运行, 以便使其完全预热。

4.1 调制方式

控制如图1所示。

在加载需求下, 当系统压力小于目标设定压力, 入口阀开始开, 延时3 s后, 旁路阀全关, 设系统压力 (PV) 与目标设定压力 (SP) 的差值ε= (SP-PV) 。

在A～B区间内, 入口阀的调节过程控制: (1) 当ε> (0+死区) 时, 入口阀持续开, 如果入口阀开度是100%, 空压机便在图1中A点, 以100%的全容量进行工作。 (2) 当ε< (0-死区) 时, 入口阀持续关, 空压机将沿着A～B线进行工作。到B点上, 入口阀将处最小开度, 入口阀停止调节。 (3) 当ε∈[0-死区, 0+死区]时, 入口阀将保持。

在B～C区间内, 旁路阀的调节过程控制基本同入口阀的调节过程控制。

4.2 ADC方式 (自动双重控制)

控制如图2所示。

ADC控制方式基本同调制方式的控制, 主要区别如下: (1) 启动条件不同:在调制方式下, 当实际压力小于目标设定压力满足条件, 且无加载设定压力;在ADC方式下, 当实际压力小于加载设定压力满足条件, 且有目标设定压力。 (2) 卸载条件不同:在调制方式下, 无自动卸载功能;在ADC方式下, 当入口阀关到位置B点时, 延时20 min后自动卸载。

5 操作员控制接口站

采用Digital公司GP系列的GP-37W2, 使用GP-PRO/PBⅢ软件进行编程组态。GP在实际运行时, 通过串行通信接口RS-232C与主机连接。GP与主机通信方式分为2种: (1) 直接存取通信, 实现与SLC500的通信。当选定连接的PLC类型后, 在画面数据下载时, 会将与PLC通信的协议下装到GP中, 当GP运行时, 根据部件、Tag的设置, 与PLC之间读、写数据。 (2) Memory Link通信, 用于GP与计算机之间的连接。在计算机上要编写与GP之间读、写数据的命令, 以便与GP的数据存储器交换数据。通过TOOL CONNECTOR实现与PC机的通信。

6 结语

自华能南通电厂一期空压机控制系统改造完成后投入运行以来, 空压机控制系统就一直相当稳定, 改造已达到甚至超过预期的效果。在系统整体的可靠性得到极大提高的同时, 直观简易的操作界面也使运行维护变得很方便、简单。实践证明, SLC500控制器在空压机控制系统改造中得到了成功应用。

参考文献

[1]Rockwell Automation, Inc.SLC500Set Reference Manual, 2000

[2]Rockwell Automation, Inc.SLC500RTD/Resistance Input Module, 2007

[3]Digital Electronics Corporation.GP-37W2Series User Manual, 2000

[4]Digital Electronics Corporation.GP-PRO/PBⅢfor Windows Ver3.0操作手册, 2001

空压机控制改造 篇9

关键词：空压机,变频调速,PLC控制,节能降耗,电控系统

1原空压机运行状况

平禹煤电公司白庙矿现使用的是L132/200A双缸、水冷、活塞式空压机, 产气量20 m3/min, 拖动电机功率132 kW, 额定转速730 r/min, 额定工作电压380 V, 额定工作电流261 A, 空载电流62 A, 功率因数0.81, 额定工作压力0.8 MPa, 使用工作压力0.55～0.65 MPa。当空压机达到额定工作压力0.8 MPa时, 空压机自动关闭进气阀, 使电动机带动空压机做空载运行, 每天带载运行时间和空载运行时间比为10 ∶14, 控制柜为Y—Δ启动柜, 保护功能少, 空、重载连续运行。

2原系统存在的问题

(1) 运行功率因数低。

功率因数为0.81, 电机启动电流大, 启动电流940 A。空压机噪音大, 震动和电机发热严重。空压机反复空、重载运行, 加快了空压机的磨损, 增加电费支出, 加大维修人员的工作量和维修费用的支出, 缩短空压机的使用寿命。

(2) 保护功能少。

只有断油、断水和超压3种保护, 故障率高, 不能确保空压机正常运转, 保证不了矿井用风量。

(3) 耗电量高。

经计算, 年有载耗电量50.78万kWh、空载耗电量16.89万kWh。

3技术改造

针对原电控柜 (XSJK132/380) 和空压机运行存在的问题, 我们与电气公司有关专家进行了现场论证, 针对白庙矿空压机及电控系统存在的问题提出改造方案。

3.1变频调速系统的原理及构成

(1) 变频调速系统的原理。

变频调速就是通过改变输入到交流电动机电源的频率和电压, 达到调节交流电动机的输出转速的目的。变频调速器从电网接收工频50 Hz交流电, 经过整流变换成直流, 再逆变成为频率和幅值都可调节的交流电输出到交流电动机, 通过PLC程序控制实现交流电动机的变速运行。

(2) 变频调速系统的构成。

变频调速系统通常由整流器、控制、逆变器和保护等系统构成 (图1) 。将工频交流电逆变成可变频的交流电输出的变换方法, 主要是交—直—交变频方式。该变频方式可以实现不同频率的输出, 输出交流电的质量以及功率因数均较高, 是变频调速技术发展的主流。

3.2电控系统改造

结合空压机的实际运行状况, 将电控柜改造为PLC控制的JNG-KYJ-1-132kW-380V变频节能柜, 变频调速器及PLC在控制系统的接入如图2所示。

(1) 基本原理。

变频节能柜采用先进的变频调速技术, 内置PLC智能控制器, 以压力为控制对象, 根据生产的实际需要, 在空压机的最高允许压力内设定供气压力。当储气罐压力高于或低于设定压力时, 压力传感器将实时信息上传给PLC, PLC对变频器控制系统发出指令, 从而实现自动软启动、停止空压机, 杜绝空运转, 实现空压机自动恒压闭环控制。节电性能良好, 可靠性高。

(2) 实现目标。

①节电效果显著, 年可节电16.89万kWh, 13个月可收回投资。②实现恒压供气, 有利于提高矿井生产效率和质量。③平滑启动, 改善运行性能, 降低震动、发热和噪音。延长电机、空压机寿命, 减少维修工作量, 改善工作环境。④具有过流、过压、短路、接地、过载、缺相等故障保护和显示, 确保设备的安全运行。

4改造效果

2007年1月, 根据设备的各项技术指标和安全性能, 按要求进行了空负荷试车和带负荷试车。空负荷试车, 运行平稳, 各项指标符合设计要求, 无故障。带负荷满载全速试车, 运行平稳, 无不良响声, 无故障, 各项性能指标、指示反映均符合要求。

空压机控制改造 篇10

关键词：框架式液压机,电气系统,工控机,PLC,改造

一、问题的提出

北京北方车辆集团有限公司传动分厂使用1台RZU2500HA框架式液压机 (合肥锻压机床厂2003年产) 进行热压成型。液压机采用研华工控机+三菱FX2N系列PLC电气控制方式, 实现逻辑动作和模拟量的控制, 以及数据设置。工控机与PLC采用无协议通信 (RS指令) 实现链接, FX2N-232BD接口与工控机串行接口COM1-232接口通信。热压成型时工件温度约为900℃, 夏季30℃以上时, 设备附近温度可达40℃左右, 这样工控机温度始终无法下降, 经常死机, 导致液压机自动控制失灵, 影响正常生产, 为此决定改造液压机电气控制系统。

二、液压机电气控制系统改造

1. 改造方案

根据使用经验, 研华系统稳定性不如PLC, 特别是处于油污、振动或金属易氧化的空气等条件恶劣的环境中, 研华板卡易出现问题, 使用寿命也会缩短。三菱FX2NPLC系统配置较低, 适用低端控制系统, 而且液压机上传感器、电磁阀、比例阀等元件较多, 若不用研华板卡采集数据而单独用1个FX2N无法满足设备需求 (根据电流负荷, 目前1个FX2N主模块无法扩展用于数据采集及数据输出的特殊模块) , 考虑改造方案如下。

(1) 将原工控机更换为1个FX2NPLC主站, 主站上扩展几个必要的模块组成1个独立的系统, 这样将原工控机内板卡的功能全部转接到新的PLC主站。新PLC主站与原有电气柜内的FX2N分站通过并行通信数据线进行连接, 交换必要的数据。将原触摸显示器改为触摸屏 (PLC无法与原显示器进行通信) , 触摸屏接到新PLC主站上的RS422通信接口。在触摸屏可进行数据显示 (例如主缸位移等数据) 和参数设定, 所有数据或参数都来自两个CPU组成的PLC系统。

(2) 全部拆除原工控机和FX2NPLC, 更换为西门子S7-300PLC (或同等水平其他品牌PLC) +触摸屏控制系统, 所有的系统控制及数据监测均由该PLC完成。

方案 (1) 改动小, 成本低, 决定采用该方案进行电气改造。

2. 硬件配置

FX2N-128MR (主模块) +FX2N-48ER (扩展模块) +FX2N-16ER (扩展模块) 构成从站PLC系统, 控制液压机的一系列逻辑动作。改造增加部分: (1) 两个1HC特殊模块, 分别读取3#和4#磁栅尺脉冲信号 (滑块位移数据) 。 (2) 主站FX2N-48MR带几个特殊模块实现与从站的并行链接。液压机电气控制原理见图1。

(1) 并行链接通信 (图2) 。两个FX2NPLC的数据传输可在1∶1的基础上通过100个M辅助继电器和10个D数据寄存器完成。并行链接中, PLC是主站点时驱动M8070触点接通, PLC是从站点时驱动M8071触点接通。机床动作控制程序中数据交换用到的M辅助继电器和D数据寄存器见表1。

(2) 主站功能。 (1) NO.0, FX2N-4AD的4个通道分别读取1#～4#主缸压力传感器的模拟量数据 (4～20mA) ; (2) NO.1, FX2N-4AD的1、2号通道分别读取系统压力信号、液压垫压力信号、液压垫位移信号。液压垫的位移信号为巴鲁夫BTL5-E17模拟量位移传感器的4～20mA; (3) NO.2, FX2N-4DA的4个通道分别输出-10～+10V信号给4个主泵, 用于泵的流量控制; (4) NO.3, FX2N-4DA的4个通道分别输出-10～+10V信号给液压系统中的4个比例阀, 用于控制流入4个主缸的流量, 已达调平效果; (5) NO.4, FX2N-4DA的1、2号通道分别输出-10～+10V信号给系统比例压力阀和液压垫比例压力阀; (6) NO.5、NO.6的FX2N-1HC和FX2N-1HC高速计数模块分别读取1#和2#磁栅尺脉冲信号 (滑块位移数据) 。

3. 特殊模块的编程

特殊模块的编程主要是对BFM缓冲存储器读写控制。以主站NO.0、NO.2和NO.5模块为例, 相应特殊模块的编程设计见表2, 其他BFM参数可按初始值不变。对应于上述设定的程序编写见图3。