自動監控系統在雙螺桿空壓機上的應用

張麗瓊

（同煤集團晉華宮礦， 山西 大同 037000）

引言

煤礦空氣壓縮機俗稱壓風機，是煤礦井下風鉆、風動鑿巖機械、風鎬設備、風動裝巖機器等機械設備的動力。其一煤礦井下有瓦斯或煤塵爆炸、有害氣體的產生，所以煤礦井下使用壓風設備比使用電氣設備更加安全；其二風鉆、風動鑿巖機械、風鎬設備、風動裝巖機器等這類機械風動設備的沖擊力強,最適用于鉆削堅硬的巖石。因此壓風機及其自動化程度在煤礦生產中作用重大。

1 晉華宮礦壓風機的運行現狀

我礦（晉華宮礦）綜合工業區2014年以前運行的是1965年安裝的老式4 L壓風機（活塞式壓縮機），因設備年久存在很多問題，配件緊缺、效率低下、耗能低，根本不能滿足礦井需求，為此根據實際需求為了滿足井下生產用風、避災用風需求。現通過調查、計算后選擇高效節能空氣壓縮機為LGS-100/8K-6K（噴油螺桿式空氣壓縮機），并完成了各系統的改造設計。改造后壓風機雖然可滿足我礦空氣動力設備的運行，但其自動化程度降低，在壓風機日常維護與檢查中，需要人員定期巡檢，發現問題及時操作，由于壓風機房溫度高，噪聲大，且巡檢間隔中有異常情況不能及時發現，存在安全隱患，因此為了提高壓風機安全運行系數，減輕工人工作負擔，需在原有的基礎上進行改進，增加壓風機的自動監控系統，能無間隔的進行設備運行狀態監視，且具有超限控制、報警功能，提高壓風機的自動化程度，確保設備安全運行[1]。

2 雙螺桿空壓機的工作原理

雙螺桿空壓機又叫雙螺桿式空氣壓縮機，是一種雙軸容積式回轉型空氣壓縮機。他的工作原理是由電動機直接驅動空氣壓縮機，使曲軸產生旋轉運動，從而帶動連桿使活塞產生往復運動，引起氣缸容積的變化。由於氣缸內壓力的變化，通過進氣閥使空氣經過空氣濾清器（消聲器）進入氣缸，在壓縮行程中，由于於氣缸容積的縮小，壓縮空氣受排氣閥的作用，經排氣管、單向閥（止回閥）進入儲氣罐，當排氣壓力達到額定壓力0.7 MPa時由壓力開關控制而自動停機。當儲氣罐壓力降至0.5～0.6 MPa時壓力開關自動聯接啟動。雙螺桿空壓機運轉可靠性和效率較高，其壓縮機主機結構簡單，易損件較少，因此螺桿主機運轉可靠，使用壽命較長。有比較好的動力平衡特性。并且因壓縮機其結構原理，本身沒有不平衡慣性力，所以壓縮機在高速運轉狀態下非常平穩，因此使用簡單，故障較少，而且雙螺桿空壓機重量輕、體積小，使用時高效又簡便[2]。這種結構使得螺桿壓縮機具有強制輸氣的功能，容積流量受排氣壓力的影響小，而且能夠產生高品質壓縮空氣。

3 壓風機的自動化改造

雖然雙螺桿空壓機較活塞式壓縮機性能較好，但如果沒有自動化控制系統，則需要有專人進行值班，使之不能夠及時發現設備異常，存在一定的安全隱患。因此增加自動化控制系統，自動化控制系統的核心器件是控制器，控制器的工作原理是通過自動加載和卸載壓縮機，使壓縮機出口母管壓力維持在可設定的范圍內[3]。根據工作需要設定有若干個設定值，包括卸載和加載壓力、最小停機時間和電機啟動的最大次數等。控制系統由以下部分組成：變頻器、可編程控制器、電抗器、壓力變速器、溫度變速器、空氣開關、電流表、電壓表、按鈕和互感器等組成。其控制原理如下頁圖1所示。

為了更好地保護壓縮機運行，我們在壓縮機上裝上測點，測點把實際參數通過傳感器進行傳輸，如果傳輸參數的測量值超過設定的停機標準，壓縮機將停止運行并將停機報警信號在壓縮機控制器上顯示出來。在實際中我們對保養操作進行若干分組，每組有不一樣的設定時間間隔，如果超過設定的時間間隔，壓縮機控制器將顯示信息，提醒操作員執行該級別中的保養操作。壓縮機上還有其他許多測點，包括軸承、油溫、電流等，通過變送器傳到中間柜，然后進入熱控后臺，后臺經過一定的邏輯處理后將參數反饋到電腦操作站，壓風機司機通過操作站對設備運行狀態進行了解，并可對設備進行遠方的分合操作，操作人員在遠方就可以進行設備的操作，實施遠方監控，隨時監控壓風機軸承溫度、電流、壓力、出口空氣溫度等參數，當參數達異常時系統會自動發生報警，值班人員可立即進行檢查，到達保護動作值時，保護可動作，避免設備的損壞，保證系統的安全運行[4]。

圖1 控制原理圖

4 結語

壓風機是煤礦生產中的重要設備之一，其自動監控系統的改造，將會使壓風機自動化程度大大提高，從而可大大提高煤礦的生產運行效率。隨著自動化技術的不斷發展，空壓機的自動化改造必不可少。