壓縮機自動化的研究

薛 東

東煤沈陽鉆探機械研制中心，遼寧沈陽 110122

壓縮機自動化的研究

薛 東

東煤沈陽鉆探機械研制中心，遼寧沈陽 110122

工業自動化代表著工業發展的成果之一，能夠進行自動化對于人力成本、工作績效等都是一個很大的優勢。壓縮機在各個方面都有著廣泛用途，是工業中的重要設置。但是我國目前經濟的發展要求能夠對壓縮機的工作效率進行提高，所以將壓縮機自動化是一個最根本的辦法。本文從壓縮機的結構出發，對壓縮機自動化的設計和實現進行一個概括。

壓縮機；自動化；設計與實現；控制系統；節能

1 壓縮機自動化技術概述

隨著社會的不斷進步，科技和工業的不斷發展，對于壓縮機這種各行各業都要用到的設備的要求在不斷提高。所以壓縮機的發展非常快，對于壓縮機目前的氣動技術也已經被運用到了工業自動化的范圍。本文從空氣壓縮機的角度來進行對其的系統自動化改造，當然由于對于空氣壓縮機的整體自動化改造實在是太復雜了，所以這里只從控制系統來進行闡述，闡述系統改造的設計與應用。空氣壓縮機即空壓機，種類很多，常見的有活塞式、螺桿式和離心式，在工業生產中具有廣泛的運用。在實際生產使用中發現，原有的空壓機控制系統存在著許多的缺點和不足，例如啟動電流大、噪音大、耗電量大、運行不平穩等。因此需要對其控制系統進行改造和優化。根據實際生產經驗，可以采用可編程變頻器技術對空壓機原控制系統進行改造。改造后的控制系統，工作穩定可靠，節能明顯，具有良好的經濟效果。

2 空氣壓縮機控制系統改造過程

運行空壓機將壓縮空氣送入兩臺用于儲氣和緩沖系統壓力波動的儲氣罐，然后分兩路向用戶供氣。一路是不經過干燥處理的雜用氣，一路是經過兩臺干燥器干燥處理的儀用氣。改造前空壓機的壓力變送器和設定的加載卸載參數來控制各自的啟停、加載、卸載。

原空壓機采用傳統的控制系統，存在著很多的缺點和不足，主要表現在：啟動過程中雖然采用降壓啟動，但是啟動電流依然很大，而且啟動時間長，會對電網產生巨大的沖擊作用，并且影響其它設備的正常運行；由于空壓機經常處于空載狀態，會造成電能的嚴重浪費，增加了企業的生產成本；空壓機工頻運行時噪音很大，造成工作條件惡劣，而且其運行狀態的突然變化會對設備本身造成很大的破壞作用，縮短了設備的使用壽命。

正因為原空壓機控制系統存在著以上的種種不足，急需對其控制系統進行改造。以下就是空氣壓縮機控制系統改造的系統流程。

圖1 改造后的控制系統流程圖

如圖1所示，改造后的控制系統主要由變頻器、PID智能控制器、壓力傳感器、軟件控制單元等組成。控制系統根據壓力傳感器檢測到的空壓機出口處的壓力值大小，通過PID智能控制器和變頻器來調整空壓機的工作狀態，達到實時控制的目的。

在改造后的控制系統中利用變頻調速技術實現恒壓供氣控制，克服了原控制系統在供氣方式上存在的諸多的不足。在此方案中，將儲氣罐中的壓力作為主要的控制對象，儲氣罐中的壓力通過壓力變送器轉換為電信號后傳到PID智能控制器，通過與壓力設定值進行比較，得出偏差值，通過PID設定的控制模式運算產生控制信號，控制信號經變頻調速器控制電機的工作頻率和電機的轉速，使得儲氣罐中的壓力值始終與設定的壓力值大小相接近，以滿足空壓機工作的需要。其控制系統主要是主要利用了系統反饋控制的原理來搭建和實現的。在改造后的控制系統中添加了工頻和變頻之間切換的功能，這樣做的目的主要是為了保留原有的控制和保護系統。在改造后的控制系統中空壓機的啟動時通過變頻器來啟動的，實現了空壓機的軟啟動，避免了啟動過程中啟動電流對電網和設備的沖擊作用。

3 壓縮機自動化改造后的經濟效果

進行改造后經濟效果是非常明顯的，主要表現以下幾個方面：

1）節能效果顯著。采用變頻調速的方法調整供氣量，使得電機輸出功率基本與轉速成正比關系，可以取得很好的節電效果，據統計，節電率平均可達26%以上。

2）利用變頻技術實現空壓機的軟啟動，可以抑制過大的啟動電流，避免了對電網產生的沖擊作用，減小啟動過程中設備的機械振動和對設備本身的沖擊作用。

3）采用變頻調速技術可以無沖擊地完成電動機的加減速運行，減小了電機設備的磨損，延長了空壓機和其他設備的使用壽命，從而達到對設備進行優化控制。

4）采用變頻調速技術后噪音問題得到了很好的解決，對環境起到了很好的保護作用。

此外，可以根據實際的生產情況，采用滿足設備要求的最低壓力值進行輸出，降低了輸氣管道的損耗，同時在滿足設備正常運行要求情況下，降低了用氣量，節約了電能。采用改造后的控制系統，系統的自動化程度提高，由于采用恒壓供氣，設備工作穩定性變好了，生產工藝得到了優化，產品質量也隨之得到了提高。

綜上所述，基于可編程變頻器技術改造后的空壓機控制系統，實現了理想的控制效果，供氣系統安全、可靠和高效。系統的自動化程度得到很大的提高，減少了設備的操作、維護人員；空壓機工作的穩定性得到了很大程度的提高，噪音得到了很好的控制；具有良好的節能效果，同時降低了設備的維護費用，提高了設備的使用壽命。總的來說，降低了企業產品的生產成本，對企業具有非常好的經濟效果。

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1674-6708（2010）26-0086-01