離心式空氣壓縮機(jī)組冷卻系統(tǒng)的改造

孔凡成

(云南云鋁涌鑫鋁業(yè)有限公司，云南)

0 引 言

離心式空氣壓縮機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中提供動(dòng)力資源的常用設(shè)備。某公司使用大型離心式空氣壓縮機(jī)提供輸送原料的動(dòng)力源，機(jī)型：C100070MX3空氣壓縮機(jī)，排氣量200 m3/min，3級(jí)壓縮，排氣壓力0.85 MPa，主電機(jī)功率1 500馬力，轉(zhuǎn)速2 975 r/min，共安裝4 臺(tái)空氣壓縮機(jī)。

空氣壓縮機(jī)的冷卻系統(tǒng)采用冷卻塔對(duì)4臺(tái)空氣壓縮機(jī)進(jìn)行集中冷卻，由于冷卻塔屬于開(kāi)放式冷卻，冷卻水池淤泥逐年增加，淤泥隨冷卻水流入空壓機(jī)冷卻器，導(dǎo)致空壓機(jī)冷卻效率逐年下降，最終無(wú)法滿(mǎn)足冷卻要求，由于空壓機(jī)組不能全停對(duì)水池進(jìn)行清理，經(jīng)常清洗冷卻器對(duì)冷卻器造成損傷，因此，必須對(duì)空壓機(jī)的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行改造。

1 原空壓機(jī)冷卻系統(tǒng)工作原理

冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，冷卻水泵組從冷卻水池將水泵入循環(huán)管道，經(jīng)過(guò)空壓機(jī)冷卻器，經(jīng)過(guò)冷卻塔后回到冷卻水池。單臺(tái)水泵流量250 m3/h，正常情況下運(yùn)行3臺(tái)空壓機(jī)，冷卻水流量在700 m3左右，進(jìn)水溫度25℃以下，需要至少開(kāi)啟3臺(tái)水泵，備用兩臺(tái)，冷卻風(fēng)機(jī)視溫度情況開(kāi)啟。系統(tǒng)框圖見(jiàn)圖1。

2 改造方式

采用水風(fēng)冷的方式，將空壓機(jī)冷卻系統(tǒng)由集中冷卻改造為分部式冷卻，。根據(jù)空壓機(jī)的名牌散熱容量1 250 kW，采用4組單組冷卻容量為315 kW的冷卻器對(duì)其一臺(tái)空壓機(jī)進(jìn)行冷卻系統(tǒng)改造，其改造示意圖如圖2。

圖1 冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

圖2 改造示意圖

3 離心式空氣壓縮機(jī)冷卻裝置改造的電氣部分

3.1 負(fù)荷計(jì)算及電纜選擇

1)1組315 kW冷卻器電源功率為9 kW，配置四組為36 kW，加上水泵18.5 kW，一臺(tái)空壓機(jī)改造所需有功容量P=54.5 kW。

2)考慮功率因數(shù)0.85，所需視在容量S=65 kVa，計(jì)算電流Ic=99 A。

3)經(jīng)上述計(jì)算，負(fù)荷電流為99 A，電纜選擇如下：根據(jù)《工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)(第四版)》表92.3～26，選擇3×35 mm3+1×16 mm3交聯(lián)氯乙烯絕緣電纜。

圖3 水泵及風(fēng)機(jī)控制主回路原理圖

圖4 冷卻器電氣控制原理圖

3.2電氣控制部分

水風(fēng)冷卻系統(tǒng)，采用2臺(tái)流量92 m3/h，揚(yáng)程6 m，功率18.5 kW的水泵，一備一用，一臺(tái)水泵故障后可自動(dòng)切換到另一臺(tái)水泵；1組冷卻器有3個(gè)風(fēng)機(jī)，主回路使用1個(gè)空氣開(kāi)關(guān)，每個(gè)風(fēng)機(jī)可單獨(dú)啟停。各個(gè)電機(jī)支路使用熱繼電器作為電機(jī)的過(guò)載缺相保護(hù)，每個(gè)電機(jī)均可通過(guò)PLC遠(yuǎn)程啟動(dòng)和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。電氣控制原理圖見(jiàn)圖3、圖4。

3.3 自動(dòng)化控制部分

冷卻器遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)系統(tǒng)通過(guò)上位機(jī)實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話(huà)功能，上位機(jī)使用ifix完成組態(tài)，選用ABMicrologix-1400，CPU本機(jī)配置24點(diǎn)輸入和14點(diǎn)輸出。

PLC的開(kāi)關(guān)量輸入主要包括水泵及冷卻風(fēng)機(jī)啟動(dòng)信號(hào)、停止信號(hào)、近遠(yuǎn)控信號(hào)、故障信號(hào)。PLC的開(kāi)關(guān)量輸出主要控制水泵及冷卻風(fēng)機(jī)電氣回路接觸器。PLC的模擬量輸入主要包括高位水箱水位信號(hào)、水溫、水壓、流量信號(hào)。其組態(tài)網(wǎng)絡(luò)如圖3所示。

圖5 組態(tài)網(wǎng)絡(luò)

3.4 I/O分配

根據(jù)系統(tǒng)功能要求，以及AB Micrologix-1400的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定PLC主要輸入/輸出點(diǎn)見(jiàn)表1、表2。

表1 PLC輸入地址

I:O.0/161#冷卻風(fēng)機(jī)故障信號(hào)I:O.0/172#冷卻風(fēng)機(jī)故障信號(hào)I:O.0/183#冷卻風(fēng)機(jī)故障信號(hào)I:O.0/194#冷卻風(fēng)機(jī)故障信號(hào)I:O.1/05#冷卻風(fēng)機(jī)故障信號(hào)I:O.1/16#冷卻風(fēng)機(jī)故障信號(hào)I:O.1/27#冷卻風(fēng)機(jī)故障信號(hào)I:O.1/38#冷卻風(fēng)機(jī)故障信號(hào)I:O.1/49#冷卻風(fēng)機(jī)故障信號(hào)I:O.1/510#冷卻風(fēng)機(jī)故障信號(hào)I:O.1/611#冷卻風(fēng)機(jī)故障信號(hào)I:O.1/712#冷卻風(fēng)機(jī)故障信號(hào)I:O.1/7遠(yuǎn)控信號(hào)I:O.5出水壓力I:O.6出水溫度I:O.7水箱水位B:3.0/01#水泵啟動(dòng)/停止B:3.0/12#水泵啟動(dòng)/停止B:3.0/21#冷卻風(fēng)機(jī)啟動(dòng)/停止B:3.0/32#冷卻風(fēng)機(jī)啟動(dòng)/停止B:3.0/43#冷卻風(fēng)機(jī)啟動(dòng)/停止B:3.0/54#冷卻風(fēng)機(jī)啟動(dòng)/停止B:3.0/65#冷卻風(fēng)機(jī)啟動(dòng)/停止B:3.0/76#冷卻風(fēng)機(jī)啟動(dòng)/停止B:3.0/87#冷卻風(fēng)機(jī)啟動(dòng)/停止B:3.0/98#冷卻風(fēng)機(jī)啟動(dòng)/停止B:3.0/109#冷卻風(fēng)機(jī)啟動(dòng)/停止B:3.0/1110#冷卻風(fēng)機(jī)啟動(dòng)/停止

表2 PLC輸出地址

O:0.0/1110#冷卻風(fēng)機(jī)接觸器線(xiàn)圈O:0.1/011#冷卻風(fēng)機(jī)接觸器線(xiàn)圈O:0.1/112#冷卻風(fēng)機(jī)接觸器線(xiàn)圈

4 軟件設(shè)計(jì)

4.1 PLC程序

在RSLogix500編程環(huán)境下，先配置PLC的系統(tǒng)硬件，定義系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)。PLC采用梯形圖編程的方法，上電后復(fù)位，水泵及冷卻風(fēng)機(jī)處于停止位置，當(dāng)上位機(jī)發(fā)出啟動(dòng)命令時(shí)，水泵及風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，當(dāng)出現(xiàn)水泵故障熱繼電器動(dòng)作時(shí)，輸出口復(fù)位。程序片段如圖4所示。

圖6 程序片段

4.2 IFIX組態(tài)

PLC與IFIX連接使用OPC規(guī)約進(jìn)行通信，通過(guò)“變量實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換”，包括實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)、運(yùn)行及故障狀態(tài)、遠(yuǎn)程操作指令等。PLC通過(guò)OPC規(guī)約對(duì)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行“規(guī)范化”，并完成數(shù)據(jù)交換任務(wù)。

其部分腳本程序如下

Private Sub CommandButton2_Click( )

'WizardName=數(shù)據(jù)輸入

On Error GoTo ErrorHandler

If blnDataEntryFrmFlag=True Then

Exit Sub

End If

GetFormPushbutton

Dim strOpenButton As String

Dim strCloseButton As String

Dim dblLow As Double

Dim dblHigh As Double

dblLow=0

dblHigh=1

strOpenButton="打開(kāi)"

strCloseButton="關(guān)閉"

Pushbutton.GetTheVars A：=1，B：="Fix32.FIX.輸出點(diǎn).F_CV"

Pushbutton.cmdOpen.Caption=strOpenButton

Pushbutton.cmdClose.Caption=strCloseButton

Pushbutton.cmdOK.SetFocus

Pushbutton.Show

Exit Sub

ErrorHandler：

HandleError

End Sub

Private Sub DataLink3_Click( )

'WizardName=數(shù)據(jù)輸入

On Error GoTo ErrorHandler

Dim blnFetch As Boolean

If blnDataEntryFrmFlag=True Then

Exit Sub

End If

GetFormNumeric

Numeric.GetTheLimits H：=24，L：=0

blnFetch=False

Numeric.IsAlpha A：=False

Numeric.GetTheVars A：=1，B：="Fix32.FIX.小時(shí)設(shè)置1.F_CV"

Numeric.Show

Exit Sub

ErrorHandler：

HandleError

End Sub

Private Sub GaugeVoltLg_Edit( )

frmRoundGaugeAnim.InitializeDynamo GaugeVoltLg

frmRoundGaugeAnim.Show

End Sub

Private Sub Text2_Click( )

'WizardName=數(shù)據(jù)輸入

On Error GoTo ErrorHandler

If blnDataEntryFrmFlag=True Then

Exit Sub

End If

GetFormPushbutton

Dim strOpenButton As String

Dim strCloseButton As String

Dim dblLow As Double

Dim dblHigh As Double

dblLow=0

dblHigh=1

strOpenButton="啟動(dòng)"

strCloseButton="停止"

Pushbutton.GetTheVars A：=1，B：="Fix32.FIX.輸出點(diǎn).F_CV"

Pushbutton.cmdOpen.Caption=strOpenButton

Pushbutton.cmdClose.Caption=strCloseButton

Pushbutton.cmdOK.SetFocus

Pushbutton.Show

Exit Sub

ErrorHandler：

HandleError

End Sub

5 結(jié) 語(yǔ)

改造完成后，冷卻系統(tǒng)運(yùn)行的情況表明，整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、運(yùn)行可靠，該系統(tǒng)的運(yùn)行解決了空壓機(jī)冷卻系統(tǒng)冷卻器結(jié)垢堵塞的情況，降低了運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)提高了空壓機(jī)運(yùn)行效率。