空壓機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)化節(jié)能控制應(yīng)用

段劍峰

（山西兆豐鋁電有限責(zé)任公司， 山西 陽(yáng)泉 045000）

1 空壓機(jī)系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)介紹

1.1 壓縮機(jī)和電動(dòng)機(jī)

存在于大氣中的空氣被高度地壓縮，并以較高的壓力輸送給氣動(dòng)系統(tǒng)，在這個(gè)過(guò)程中，機(jī)械能被很好地轉(zhuǎn)換成氣壓能，能夠給整個(gè)壓縮系統(tǒng)提供機(jī)械能，電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的電能可以非常有效地轉(zhuǎn)化成電能[1]。

1.2 壓力開(kāi)關(guān)和單向閥

在整個(gè)空壓機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，必須要對(duì)整體儲(chǔ)氣罐中的壓力進(jìn)行全方位地控制，并更好地把壓力提高到一個(gè)更高點(diǎn)。如果在內(nèi)部運(yùn)行的過(guò)程中，正好達(dá)到這個(gè)壓力點(diǎn)之后，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行就會(huì)因此停止。如果儲(chǔ)氣罐中的壓力因此跌到了一個(gè)比較低的點(diǎn)，那么電動(dòng)機(jī)就會(huì)被迫重啟。單向閥的作用則是在壓縮機(jī)停止的過(guò)程中，更好地阻止壓縮空氣從反方向流動(dòng)。

1.3 安全閥和冷凍式空氣干燥劑

在運(yùn)行過(guò)程中，儲(chǔ)氣罐中的壓力超過(guò)運(yùn)行限度，安全閥就可以將多余的空氣排出。冷凍式空氣干燥器的作用是為了能夠更好地將壓縮好的空氣制冷到零上若干的溫度，然后空氣中大部分的濕氣就會(huì)因此凝結(jié)，之后就可以使整體系統(tǒng)中的水分凝結(jié)。

2 空壓機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)的工作原理

目前，常用的變頻驅(qū)動(dòng)器主要由變頻器、控制器、壓力傳感器和其他部件組成。在整個(gè)空壓機(jī)系統(tǒng)工作過(guò)程中，如果能夠巧妙地運(yùn)用變頻控制器進(jìn)行控制，那就可以有效地實(shí)現(xiàn)使用一臺(tái)空壓機(jī)電機(jī)對(duì)四個(gè)主要的開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，尤其是能夠?qū)諌簷C(jī)主要工作方式進(jìn)行全面控制。

在對(duì)變頻器進(jìn)行節(jié)能控制時(shí)，輸入固定的信號(hào)對(duì)空壓的運(yùn)行和停止進(jìn)行控制是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部的實(shí)際壓力大于設(shè)定壓力值時(shí)，變頻驅(qū)動(dòng)器就會(huì)在最短的時(shí)間內(nèi)下達(dá)相關(guān)命令，然后讓空壓機(jī)進(jìn)入全速運(yùn)行狀態(tài)；而當(dāng)實(shí)際壓力值低于設(shè)定壓力值時(shí)，那么空壓機(jī)就會(huì)進(jìn)入減速運(yùn)行狀態(tài)。變頻器的加入就是可以使空壓機(jī)系統(tǒng)進(jìn)入一個(gè)循環(huán)往復(fù)的工作，圖1為空壓機(jī)的變頻驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。

圖1 空壓機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3 PLC和計(jì)算機(jī)技術(shù)在空壓機(jī)系統(tǒng)中的運(yùn)用

為了使自動(dòng)化和節(jié)能控制系統(tǒng)能夠更好地融入空壓機(jī)系統(tǒng)中，PLC技術(shù)和光纖通訊技術(shù)的運(yùn)用顯得尤為重要。目前，很多企業(yè)都采用了多臺(tái)并網(wǎng)的集中控制模式，整個(gè)空壓機(jī)系統(tǒng)可以對(duì)電機(jī)、電流和電壓等信號(hào)進(jìn)行全面地采集，然后再把信息打包上傳，從而使每一臺(tái)空壓機(jī)都能夠更好地在控制端實(shí)現(xiàn)三位一體的保護(hù)、報(bào)警和監(jiān)控功能[3]。整個(gè)空壓機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要由上位監(jiān)控主機(jī)系統(tǒng)、PLC下位機(jī)系統(tǒng)、傳感器設(shè)備和視頻攝像機(jī)系統(tǒng)等。PLC下位機(jī)系統(tǒng)的存在主要是可以通過(guò)可編程的控制系統(tǒng)讓控制器對(duì)整體復(fù)雜的環(huán)境更好地進(jìn)行適應(yīng)，整個(gè)系統(tǒng)具有非常高的抗干擾能力，操作起來(lái)也就顯得更加方便。

4 自動(dòng)節(jié)能技術(shù)在空壓機(jī)系統(tǒng)中運(yùn)用的實(shí)例

在某次操作過(guò)程中，通過(guò)有效利用中小型的西門子系列的PLC計(jì)算機(jī)控制設(shè)備，就能夠有效地達(dá)到空壓機(jī)參數(shù)實(shí)時(shí)的掃描和運(yùn)算，并將相關(guān)的信息傳給現(xiàn)場(chǎng)的控制室和觸摸屏。在現(xiàn)場(chǎng)的操作人員只需對(duì)觸摸屏發(fā)出指令，就能對(duì)空壓機(jī)更好地進(jìn)行調(diào)停和控制。整體PLC采用的是模塊化設(shè)計(jì)方法，整體具有很好的功能配制和擴(kuò)展的特點(diǎn)，根據(jù)不同的組合方式靈活地進(jìn)行擴(kuò)展。

整體操作過(guò)程選用的是315-2dp型號(hào)的cpu，此cpu集合了包括mpi和dp在內(nèi)的多個(gè)通信接口，本身有著非常強(qiáng)大的通訊功能。采用ethernet協(xié)議來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信的方法能夠很好地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)到中控室的控制過(guò)程。在整體操作過(guò)程中，先由光纖鏈路模塊進(jìn)行控制，然后再將信息傳送到光纖，之后連接到中控室中的以太網(wǎng)，最終將plc的采集過(guò)程傳送到上位的機(jī)械，然后再由機(jī)械發(fā)送詳細(xì)的控制命令到達(dá)PLC機(jī)械。每個(gè)PLC的cpu上都需要配置一個(gè)固定的接口，以此來(lái)更好地連接到profibus轉(zhuǎn)modbus協(xié)議的轉(zhuǎn)換模塊上[4]。通過(guò)將上述的設(shè)備更好地連接到空氣壓縮機(jī)和智能電力監(jiān)測(cè)表上，空氣壓縮機(jī)內(nèi)部的功率和電力狀態(tài)等數(shù)據(jù)都可以很好地被表達(dá)出來(lái)，同時(shí)也可以向機(jī)器本身發(fā)送相關(guān)的命令。

5 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)自動(dòng)化節(jié)能控制技術(shù)更好地被運(yùn)用于空壓機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部時(shí)，可以更好地起到節(jié)電省油、減少噪音和延長(zhǎng)機(jī)器使用壽命等作用。此外變頻調(diào)速的功能也能夠從根本上改善設(shè)備的性能，從而使整個(gè)空壓機(jī)系統(tǒng)能夠更好地進(jìn)行運(yùn)行。隨著國(guó)家對(duì)于能源利用的不斷關(guān)注和深入，各項(xiàng)節(jié)能技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域不斷被深入地應(yīng)用，如果在空氣壓縮機(jī)的控制中加入自動(dòng)化控制模式，就能更好地提升效率和節(jié)約能源。