PLC、變頻器在空氣壓縮機上的應用

李德钖

介紹變頻調(diào)速裝置在壓風機上的恒壓控制系統(tǒng)中的運用，系統(tǒng)采用變頻調(diào)速裝置后，有效實現(xiàn)了壓力恒定和節(jié)約能源。

PLC；變頻；環(huán)保；節(jié)能；恒壓

公司地面壓風機房現(xiàn)有6臺無錫壓縮機股份有限公司生產(chǎn)的L-20/6-X型往復活塞空氣壓縮機，配無錫聯(lián)合控設備有限公司生產(chǎn)的JJ18-132型自耦減壓起動箱，配電動機功功率為132KW。隨著礦井井下的用風情況的不斷變化，空氣壓縮機機組的出風量也不斷調(diào)節(jié)。以目前空氣壓縮機機組出風量主要靠開啟或關(guān)閉進風閥門來調(diào)節(jié)，但這種方式會引起供風管路和閥門的振動，而且在使用過程中還存在一些問題，最突出的是進風閥門易損壞，機組運行效率較低，電能損耗較大。

1.空氣壓縮機動行效率較低，電能損耗較大

往復活塞空氣壓縮機平時負荷不恒定，波動性較大，壓風量一般在40～75%之間波動（因關(guān)閉空氣壓縮機進風閥門運行時電機電流為170A左右），驅(qū)動空氣壓縮機電機的額定電流為262A，空氣壓縮機在這樣的情況下運行效率較低，而且電能損耗較大。

2.目前空氣壓縮機運行方式

改造前控制方式，如圖1所示：

由圖1可知，當壓力容器內(nèi)壓力達到設定值上限時，壓力調(diào)節(jié)裝置通過A管所反映的壓力來關(guān)閉空氣壓縮機進風閥門，從而使空氣壓縮機空載運行，當壓力容器內(nèi)壓力達到設定值下限時，壓力調(diào)節(jié)裝置也是通過A管所反映的壓力來開啟空氣壓縮機進風閥門，從而使空氣壓縮機滿載運行，這樣靠壓力調(diào)節(jié)裝置關(guān)閉、開啟進風閥門的方法，雖然很容易控制，但是在任何時間段空氣壓縮機都屬于高速動轉(zhuǎn)狀態(tài)，從而加劇機械磨損，且電能損耗較大。

3.改造方案

根據(jù)以上情況，公司在2009年的的設備改造中，購置了一臺AODA160KW變頻器對其井行改造，控制系統(tǒng)由主控制器（變頻器）、人機界面、PLC三大部分構(gòu)成，人機界面與PLC之間采用數(shù)據(jù)通訊PS-232，主控制器與PLC之間采用數(shù)據(jù)通訊PS-485，主令控制器與PLC之間通訊采用I/O點及模擬信號控制。

如圖1中所示在空氣壓縮機出風管路A點處安裝一個壓力傳感器，然后壓力傳感器將壓力信號變換為5～20mA的電流信號傳送至PLC模擬信號端口，經(jīng)PLC數(shù)據(jù)處理，再控制變頻器輸出頻率，控制電動機的轉(zhuǎn)速，使其空氣壓縮機出風管路達到恒壓輸出，保證礦井井對壓風的正常需要，同時人機界面與PLC監(jiān)控顯示變頻器、壓力運行狀態(tài)。

改造后控制系統(tǒng)框圖，如圖2所示：

4.改造效果

節(jié)能：根據(jù)空氣壓縮機的運行的特性，空氣壓縮機的輸出風量與空氣壓縮機的轉(zhuǎn)速成正比，根據(jù)近半個多月的抄表觀察與工頻運行比較，變頻運行97度/小時，工頻運行103度/小時，變頻運行比工頻運行每小時少耗電6度，按全年運行5000小時計算，變頻運行電量大約是—97度？000小時=485000度，工頻運行電量大約是—103度？000小時=515000度，變頻運行全年比工頻運行節(jié)約30000度。

減少對空氣壓縮機的機械沖擊：加裝變頻器之后，空氣壓縮機在啟動過程中電動機從零頻率開始緩慢加速，經(jīng)過幾十秒后達到設定頻率，由于電動機啟動電流小，轉(zhuǎn)速較低，大大降低機械設備的沖擊力，增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

環(huán)保：自改用變頻器控制已來，采用壓力傳感器、PLC、變頻器直接調(diào)節(jié)輸出壓力，所以空氣壓縮機不用長期高速運行，降低機械磨損，維修周期延長，同時降低供風管路的震動和噪音，大大降低噪音污染。