淺談空壓機(jī)控制改造朱慶健

陳璐

摘 要：壓縮空氣是加工企業(yè)必不可少的清潔能源，空氣壓縮機(jī)就是利用電動機(jī)將空氣在壓縮腔內(nèi)進(jìn)行壓縮并使壓縮的空氣具備一定壓力的設(shè)備。在大多數(shù)中小型企業(yè)中空壓機(jī)的配備都是隨著生產(chǎn)量的穩(wěn)步提升而逐臺增加的，這就造成了多臺（種）大小不一的空壓機(jī)同時(shí)運(yùn)行的狀況。文章主要闡述運(yùn)用簡單的線路改造、變頻器或PLC對多臺（種）空壓機(jī)進(jìn)行自動控制的改造方案，從而合理分配資源，節(jié)約企業(yè)運(yùn)行成本。

關(guān)鍵詞：空壓機(jī)；PLC；集中控制；節(jié)能降耗

而在實(shí)際運(yùn)行中多臺空壓機(jī)各自獨(dú)立控制，向同一儲氣罐并網(wǎng)供氣，無論各自壓力檢測單元的相同與否，總會存在或大或小的差距，這樣就容易造成其中一臺持續(xù)加載或頻繁加減載或閑置的情況，這樣持續(xù)加載的空壓機(jī)會出現(xiàn)高溫報(bào)警停機(jī)，影響正常生產(chǎn)；頻繁加減載對設(shè)備損傷很大，易造成軸承損毀、轉(zhuǎn)子損傷。而配備單臺大容量的空壓機(jī)就存在能源浪費(fèi)、電網(wǎng)沖擊、系統(tǒng)壓力波動較大等問題。無論何種問題都會對企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)上的損失，針對類似情況可以通過簡單的線路改造實(shí)現(xiàn)平均運(yùn)行時(shí)間、降低故障率、節(jié)能降耗的效果。

1 中小型空壓機(jī)的集中控制

空壓機(jī)的基本控制電路如圖1所示，對于小型空壓機(jī)電機(jī)一般可以直接啟動，大中型空壓機(jī)則采用星三角啟動或者自耦降壓啟動。我們想要對多臺空壓機(jī)進(jìn)行集中控制，就要外部干預(yù)空壓機(jī)的加減載運(yùn)行，這樣我們只要對壓力開關(guān)部分進(jìn)行簡單改造即可，圖中虛線框內(nèi)即為我們多臺集中控制需要改造的位置。

1.1 多臺并聯(lián)運(yùn)行方式

這種改造方式最為簡單，但只適用于中小型空壓機(jī)的控制，且多臺空壓機(jī)同時(shí)啟停對電網(wǎng)沖擊不會影響生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)行。比如我單位的2#車間由于建立超過十年，空壓機(jī)由最早的兩臺逐步增加到四臺，而且每臺功率只有20Kw相對生產(chǎn)機(jī)械要小很多，即使同時(shí)啟停也不會影響到車間供電，故我們早期的改造方式即采用了此方案。如圖2所示：在儲氣罐上增加一個(gè)壓力開關(guān)P1，根據(jù)工況設(shè)定低壓0.63MPa、高壓0.72MPa，而P1控制中間繼電器K2的動作，K2四個(gè)觸點(diǎn)分別控制四臺空壓機(jī)的加減載信號；而中間繼電器K1則有旋鈕開關(guān)控制用以選擇空壓機(jī)的遠(yuǎn)程＼本地狀態(tài)。實(shí)際運(yùn)行中根據(jù)用氣量的不同階段，人為選擇開啟空壓機(jī)臺數(shù)，這樣空壓機(jī)的加減載時(shí)間基本可以控制在一個(gè)合理的時(shí)間差上。此方案運(yùn)行一年，從實(shí)際效果看確實(shí)達(dá)到了平均運(yùn)行時(shí)間、降低故障率的初衷，但是每班還是要涉及多次的人為操作，為提高自動化程度，還可以以第二套方案進(jìn)行改造。

1.2 多臺輪換運(yùn)行方式

輪換方式運(yùn)行需要增加PLC進(jìn)行自動控制，每臺空壓機(jī)對應(yīng)PLC只需要一個(gè)輸出信號和一個(gè)輸入信號，輸出信號控制中間繼電器K1用于斷開空壓機(jī)的本身加減載信號，使空壓機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)；輸入信號需要在空壓機(jī)加載電磁閥并聯(lián)一個(gè)中間繼電器K3用以向PLC提供空壓機(jī)的加減載狀態(tài)，如圖3所示。

由程序控制每臺空壓機(jī)均處于自控運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)其中任一臺加載運(yùn)行累加計(jì)時(shí)達(dá)到1小時(shí)時(shí)，PLC就會斷開K1使之不再運(yùn)行，停機(jī)冷卻10分鐘；當(dāng)然，程序還要有互鎖功能，不允許在同一時(shí)間段有兩臺或以上的空壓機(jī)進(jìn)入停機(jī)冷卻狀態(tài)。單臺控制程序如下：

Network 4 // 1#空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)間/休息時(shí)間

LD Q0.4 //程序啟動

LPS

A I0.0 //1#空壓機(jī)運(yùn)行

LPS

AN T37

TON T37， 10

LPP

A T37

EU

INCW VW0 //1#空壓機(jī)運(yùn)行累加計(jì)時(shí)

LRD

AW>= VW0， 3600 //1#空壓機(jī)運(yùn)行累加計(jì)時(shí)超過1小時(shí)

AW> VW0， VW2

AW> VW0， VW4

AW> VW0， VW6 //1#空壓機(jī)運(yùn)行累加計(jì)時(shí)大于其他三臺

AN M0.1

AN M0.2

AN M0.3 //其他三臺空壓機(jī)不在休息狀態(tài)

EU

S M0.0， 1 //1#空壓機(jī)休息

MOVW 0， VW0 //1#空壓機(jī)計(jì)時(shí)置零

S M1.0， 1

LRD

A M1.0

TON T38， 600 //1#空壓機(jī)休息計(jì)時(shí)10分鐘

LPP

A T38

EU

R M1.0， 1

R M0.0， 1

2 中型空壓機(jī)的變頻改造

變頻改造一般用于相對大中型空壓機(jī)的運(yùn)行，如我單位1#車間，新配備兩臺阿特拉斯55Kw螺桿式空壓機(jī)，平時(shí)一用一備，實(shí)際運(yùn)行中啟停頻繁，存在能源浪費(fèi)、啟動電流大、供汽壓力波動、噪音大等情況，針對以上問題，我們設(shè)計(jì)采用變頻器對空壓機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造。

空壓機(jī)的變頻改造在電源進(jìn)線方面相對簡單，在主斷路器下方接入變頻器，變頻器的輸出接到星三角啟動主副接觸器的上端，并在輸入輸出兩端配備斷路器和接觸器進(jìn)行隔離，主要是在控制回路轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)和變頻器的選型上要注意：（1）工頻運(yùn)行時(shí)變頻器要完全隔離；（2）變頻運(yùn)行前必須保證先接通△接法的接觸器，斷開Y接法的接觸器；（3）變頻器可以選用通用型，但容量一定要比空壓機(jī)電機(jī)大一等級；（4）空壓機(jī)電機(jī)非專用變頻電機(jī)，不允許長時(shí)間低頻運(yùn)轉(zhuǎn)，必須保證變頻器的最低頻率不低于25Hz；（5）變頻器的啟動信號必須串接一個(gè)空壓機(jī)本身加載開關(guān)信號，用于用氣量很小系統(tǒng)壓力達(dá)到上限時(shí)停止變頻器的運(yùn)行。

根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，我們有兩種控制方式可以選擇：（1）變頻器啟停信號控制模式。這種方式簡單直觀、非專業(yè)人員也可設(shè)定，在儲氣罐處安裝電接點(diǎn)壓力表，將壓力表的下限信號作為變頻器的啟動信號。變頻器只需要做基本的匹配設(shè)定，頻率下限設(shè)定為25Hz，頻率上限設(shè)定為50Hz，電接點(diǎn)壓力表的下限根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定為6.5bar；這樣在大部分生產(chǎn)設(shè)備正常運(yùn)行，用氣量較為平衡時(shí)，變頻器輸出頻率會在較小的范圍內(nèi)波動，系統(tǒng)壓力基本穩(wěn)定在設(shè)定值附近。當(dāng)用氣量很小時(shí)，由于變頻器的輸出頻率不得低于25Hz，系統(tǒng)壓力會逐漸上升，當(dāng)達(dá)到空壓機(jī)的停機(jī)壓力時(shí)，串聯(lián)在變頻器啟動信號的加載關(guān)聯(lián)信號將斷開，使變頻器停止運(yùn)行，空壓機(jī)進(jìn)入待機(jī)模式。在我們的實(shí)際應(yīng)用中，變頻器輸出頻率波動在2Hz以內(nèi)，系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，完全滿足生產(chǎn)需要。（2）變頻恒壓供氣模式。這種方式只是將儲氣罐上的電接點(diǎn)壓力表更換為壓力變送器，通過壓力變送器將系統(tǒng)壓力轉(zhuǎn)化為模擬信號傳送至變頻器，設(shè)置變頻器PID控制數(shù)據(jù)，變頻器根據(jù)壓力變化自動調(diào)節(jié)電動機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行，變頻器的啟動信號仍然由空壓機(jī)的加載關(guān)聯(lián)信號給予。這樣的控制方式較于簡單的啟停控制方式可以進(jìn)一步提高電機(jī)的運(yùn)行精度、使系統(tǒng)壓力更加恒定。

以上幾種改造方案均在我單位得到實(shí)際應(yīng)用，在自動控制、節(jié)能降耗方面都取得了一定的效果，相對于購買成套控制設(shè)備進(jìn)行改造能夠得到同樣的經(jīng)濟(jì)效益，但卻能大大降低了企業(yè)投入。endprint