淺析螺桿式空壓機控制系統故障

摘 要：對螺桿式空壓機在電廠中的應用及其控制系統常見故障進行淺析，并對我廠空壓機系統存在的問題及改進建議做一簡要闡述。

關鍵詞：螺桿式空壓機；PLC控制器；變頻調速

1 螺桿式空壓機簡介

空壓機是電廠重要的輔助設備，用于制備品質合格、參數符合要求壓縮空氣，主要為儀表用壓縮空氣、雜用壓縮空氣和除灰用壓縮空氣系統提供氣源。螺桿式空壓機因其結構簡單、體積小、噪聲低、壽命長，得到廣泛應用。

螺桿式空壓機工作過程：機頭通過控制閥將過濾后空氣吸入，同時油進入機頭壓縮室，對機頭進行冷卻、密封以及軸承潤滑。壓縮后的油氣混合物進入油氣分離器，在離心力和重力的作用下，絕大多數的油被分離，剩余的油霧經硅酸硼玻璃纖維油分芯筒被分離。經油氣分離的壓縮空氣通過最小壓力閥進入干燥機，進一步除水、除油，成為品質合格的壓縮空氣輸送給電廠各個系統使用，驅動相關環節的正常運轉。而分離出來的油被冷卻后再經油過濾器過濾，送回至機頭繼續循環使用。

我廠空壓機控制過程：PLC控制器接到啟動命令，啟動高壓電機，同時打開斷油閥向機頭循環供油，PLC邏輯判斷出口壓力<0.8MPa時，打開加載閥，使空壓機加載運行；當出口壓力≥0.8MPa時，PLC發出關閉加載閥、打開卸載閥命令，使空壓機空載運行，直到出口壓力≤0.65MPa，再次關閉卸載閥、打開加載閥，空壓機重新加載運行。PLC如此加載、空載的控制方式，確保了空壓機出口壓力始終保持在0.65～0.8 MPa之間，以滿足生產現場對壓縮空氣壓力的使用要求。而空壓機停運的同時，PLC會關閉斷油閥，防止停運過程中油大量涌入機頭，增加機頭啟動負擔。控制過程如圖所示。

2 空壓機控制系統常見故障

2.1 加載閥不加載

原因主要是加載電磁閥安裝位置離機頭太近，機頭振動傳遞給電磁閥，加載電磁閥插頭長時間在高頻振動作用下發生接觸不良，進而導致動作不正常，反映出的工作狀態為不加載。

解決辦法就是移動加、卸載電磁閥的安裝位置，將其移至振動相對較小的位置，具體改造方案視現場實際情況而定，但應避免安裝位置離油氣分離器太近，因為油氣分離器處溫度較高，加之電磁閥帶電本身發熱，導致電磁閥線圈溫度過高，絕緣能力下降形成線圈短路或導電能力下降、動作失靈等情況發生。

2.2 斷油閥的控制邏輯不完善、有缺陷

前面提到，我廠空壓機系統PLC控制器接到停機命令，在給高壓電機開關發送分閘命令的同時，會給斷油電磁閥一個關閉的命令，即在電機分閘的同時關閉斷油閥，可是高壓電機開關到底有沒有分開，控制邏輯中并沒有相關的判斷，也就是沒有把高壓電機分閘反饋信號寫入邏輯中，這看似簡單的邏輯判斷關鍵時刻會發揮非常重要的保護作用。運行的空壓機會因切備用或檢修等各種原因停運，一旦PLC控制器發出停運指令，但高壓電機開關因故障沒有分閘，可斷油閥卻關閉了，空壓機機頭立刻就會因無油冷卻而出現溫度飆升，很快機頭就會過熱起火燃燒，發生這種情況是非常快的，一般都來不及處理，后果的嚴重程度就不言而喻了。因此，斷油閥的控制邏輯中必須要加入高壓電機分閘反饋信號的判斷。

2.3 低壓控制回路中的電磁干擾

由于我廠空壓機低壓控制箱所用220V電壓是由380V轉220V變壓器變出的，出線兩端均帶電。由于沒有零線，控制回路中的感應電壓沒法消除。當感應電積累到一定程度，與控制回路一端電壓疊加，就會觸發繼電器線圈吸合，引起信號誤發，進而觸發空壓機誤動故障。為有效避免電磁干擾對控制系回路造成影響，低壓柜電壓應盡量選用交流市電，并做好系統接地。

3 我廠空壓機存在問題及改進建議

3.1 存在問題

（1）空壓機依靠開關進氣門這種簡單方式控制壓力，當用氣量減少，氣壓超過設定值時，空壓機處于空載狀態，做無用功，能耗較大。（2）空壓機通過電機啟停方式調節氣壓，頻繁啟停電機對電網沖擊電流較大，電機自身壽命也會縮短。（3）并聯運行的空壓機系統存在因壓力傳感器的檢測位置及靈敏度不同造成的加卸載不同步問題，具體表現就是并列運行的空壓機中有的始終處于加載狀態，有的則很少加載、經常處于空載狀態。

3.2 改進建議

（1）將工頻電機改造為變頻調速電機來控制氣壓，當出口壓力低于設定值時電機加速運行，當出口壓力高于設定值時電機減速運行。節能及穩壓效果會非常顯著。（2）在壓縮空氣母管上選擇一處相對穩定的區域安裝一臺壓力控制器，用這一臺控制器控制所有空壓機，避免因傳感器的安裝位置及測量靈敏度造成空壓機運行不同步問題。

4 結束語

空壓機作為重要輔助設備在電廠中發揮著不可替代的重要作用，它的控制越來越趨向自動化、智能化，作為能耗大戶，節能降耗也是一大課題。因此，研究新型智能、節能環保的控制方式將成為今后空壓機系統發展的方向。