淺談空壓機控制改造朱慶健

陳璐

摘 要：壓縮空氣是加工企業必不可少的清潔能源，空氣壓縮機就是利用電動機將空氣在壓縮腔內進行壓縮并使壓縮的空氣具備一定壓力的設備。在大多數中小型企業中空壓機的配備都是隨著生產量的穩步提升而逐臺增加的，這就造成了多臺（種）大小不一的空壓機同時運行的狀況。文章主要闡述運用簡單的線路改造、變頻器或PLC對多臺（種）空壓機進行自動控制的改造方案，從而合理分配資源，節約企業運行成本。

關鍵詞：空壓機；PLC；集中控制；節能降耗

而在實際運行中多臺空壓機各自獨立控制，向同一儲氣罐并網供氣，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加載或頻繁加減載或閑置的情況，這樣持續加載的空壓機會出現高溫報警停機，影響正常生產；頻繁加減載對設備損傷很大，易造成軸承損毀、轉子損傷。而配備單臺大容量的空壓機就存在能源浪費、電網沖擊、系統壓力波動較大等問題。無論何種問題都會對企業造成經濟上的損失，針對類似情況可以通過簡單的線路改造實現平均運行時間、降低故障率、節能降耗的效果。

1 中小型空壓機的集中控制

空壓機的基本控制電路如圖1所示，對于小型空壓機電機一般可以直接啟動，大中型空壓機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進行集中控制，就要外部干預空壓機的加減載運行，這樣我們只要對壓力開關部分進行簡單改造即可，圖中虛線框內即為我們多臺集中控制需要改造的位置。

1.1 多臺并聯運行方式

這種改造方式最為簡單，但只適用于中小型空壓機的控制，且多臺空壓機同時啟停對電網沖擊不會影響生產機械的運行。比如我單位的2#車間由于建立超過十年，空壓機由最早的兩臺逐步增加到四臺，而且每臺功率只有20Kw相對生產機械要小很多，即使同時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壓力開關P1，根據工況設定低壓0.63MPa、高壓0.72MPa，而P1控制中間繼電器K2的動作，K2四個觸點分別控制四臺空壓機的加減載信號；而中間繼電器K1則有旋鈕開關控制用以選擇空壓機的遠程＼本地狀態。實際運行中根據用氣量的不同階段，人為選擇開啟空壓機臺數，這樣空壓機的加減載時間基本可以控制在一個合理的時間差上。此方案運行一年，從實際效果看確實達到了平均運行時間、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行改造。

1.2 多臺輪換運行方式

輪換方式運行需要增加PLC進行自動控制，每臺空壓機對應PLC只需要一個輸出信號和一個輸入信號，輸出信號控制中間繼電器K1用于斷開空壓機的本身加減載信號，使空壓機處于停機狀態；輸入信號需要在空壓機加載電磁閥并聯一個中間繼電器K3用以向PLC提供空壓機的加減載狀態，如圖3所示。

由程序控制每臺空壓機均處于自控運行狀態，當其中任一臺加載運行累加計時達到1小時時，PLC就會斷開K1使之不再運行，停機冷卻10分鐘；當然，程序還要有互鎖功能，不允許在同一時間段有兩臺或以上的空壓機進入停機冷卻狀態。單臺控制程序如下：

Network 4 // 1#空壓機運行時間/休息時間

LD Q0.4 //程序啟動

LPS

A I0.0 //1#空壓機運行

LPS

AN T37

TON T37， 10

LPP

A T37

EU

INCW VW0 //1#空壓機運行累加計時

LRD

AW>= VW0， 3600 //1#空壓機運行累加計時超過1小時

AW> VW0， VW2

AW> VW0， VW4

AW> VW0， VW6 //1#空壓機運行累加計時大于其他三臺

AN M0.1

AN M0.2

AN M0.3 //其他三臺空壓機不在休息狀態

EU

S M0.0， 1 //1#空壓機休息

MOVW 0， VW0 //1#空壓機計時置零

S M1.0， 1

LRD

A M1.0

TON T38， 600 //1#空壓機休息計時10分鐘

LPP

A T38

EU

R M1.0， 1

R M0.0， 1

2 中型空壓機的變頻改造

變頻改造一般用于相對大中型空壓機的運行，如我單位1#車間，新配備兩臺阿特拉斯55Kw螺桿式空壓機，平時一用一備，實際運行中啟停頻繁，存在能源浪費、啟動電流大、供汽壓力波動、噪音大等情況，針對以上問題，我們設計采用變頻器對空壓機進行節能改造。

空壓機的變頻改造在電源進線方面相對簡單，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行隔離，主要是在控制回路轉換的設計和變頻器的選型上要注意：（1）工頻運行時變頻器要完全隔離；（2）變頻運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電機大一等級；（4）空壓機電機非專用變頻電機，不允許長時間低頻運轉，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空壓機本身加載開關信號，用于用氣量很小系統壓力達到上限時停止變頻器的運行。

根據現場的實際情況，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、非專業人員也可設定，在儲氣罐處安裝電接點壓力表，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定，頻率下限設定為25Hz，頻率上限設定為50Hz，電接點壓力表的下限根據實際情況設定為6.5bar；這樣在大部分生產設備正常運行，用氣量較為平衡時，變頻器輸出頻率會在較小的范圍內波動，系統壓力基本穩定在設定值附近。當用氣量很小時，由于變頻器的輸出頻率不得低于25Hz，系統壓力會逐漸上升，當達到空壓機的停機壓力時，串聯在變頻器啟動信號的加載關聯信號將斷開，使變頻器停止運行，空壓機進入待機模式。在我們的實際應用中，變頻器輸出頻率波動在2Hz以內，系統壓力穩定，完全滿足生產需要。（2）變頻恒壓供氣模式。這種方式只是將儲氣罐上的電接點壓力表更換為壓力變送器，通過壓力變送器將系統壓力轉化為模擬信號傳送至變頻器，設置變頻器PID控制數據，變頻器根據壓力變化自動調節電動機轉速實現節能運行，變頻器的啟動信號仍然由空壓機的加載關聯信號給予。這樣的控制方式較于簡單的啟停控制方式可以進一步提高電機的運行精度、使系統壓力更加恒定。

以上幾種改造方案均在我單位得到實際應用，在自動控制、節能降耗方面都取得了一定的效果，相對于購買成套控制設備進行改造能夠得到同樣的經濟效益，但卻能大大降低了企業投入。endprint