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　　1、概述

      空氣壓縮機是一種將電能轉變為空氣壓力能的能量轉換裝置。它產生的壓縮空氣提供給各種風動工具和設備動力，為礦井生產建設服務。它在煤礦生產建設中占有重要地位，被稱為煤礦四大機械設備(組成：驅動裝置、變速裝置等)之一。其運行性能的好壞直接影響煤礦的生產效率和安全。因此對整個壓風機房的進行實時監控和安全保護，可以進一步提高設備的安全性，可靠性和利用率，提高煤礦的管理水平，改善工人的勞動環境產生良好的經濟效益(Economic performance)和社會效益。
　　2、空氣壓縮機變頻改造系統(system)概述
　　某煤礦現裝備共有3臺螺桿式空氣(Basin air)壓縮機(compressor)，其中兩臺為20m3 /min型，一臺40m3 /min.壓風機房供電采用礦井為壓風機專門設置6kV變，配電所。昆山空壓機維修工作時，空氣經過自潔式空氣過濾器被吸入，通過PLC自動清洗過濾器，空氣在經過進口導葉自動調節后進入一級壓縮，經一級壓縮后的氣體溫度較高，然后進入中間冷卻器進行冷卻(水走管內，氣走管外，中冷器的水流量要求為110m/h)之后進入二級壓縮系統變電所的6kV主電源為兩回路，一路工作，一路備用，故障后手動切換。6kV系統采用單母線分段運行方式。
　　壓風機房設計(design)安裝(installation)2臺20m3 /min，0.8Mpa壓縮機，每臺壓縮機配1臺110kW異步電動機。1臺40m3 /min，0.8Mpa壓縮機，壓縮機配1臺220kW異步電動機，目前的運行方式方法異步電動機直接啟動，平時40立方壓縮機一直運行，當風壓（wind pressure）不足時再手動啟動一臺20立方空壓機，另外一臺空壓機作為備用。空壓機的長時間空轉導致大量的能源浪費，另外一方面增加礦方的生產成本。為降低能耗，節約成本，此次改造中利用變頻器驅動異步電動機，使電動機根據風量及風壓的要求運轉，節約大量的電能，也就是節約生產成本。根據經驗數據及各礦生產情況的不同，節能大約在40%以上，設備的投資在2-3年的節能款中收回。
　　針對老系統變頻改造提出了幾點要求。
　　（1）利用變頻器驅動電動機。
　　（2）三臺空壓機分別可以單獨控制，可實現單機直接啟動(start up)運行。
　　（3）三臺空壓機可以實現聯動控制，當平時正常工作的40立方空壓機不能滿足風壓要求時，自動啟動一臺20立方的空壓機，一臺空壓機不能滿足風壓要求時再啟動另外一臺20立方空壓機。
　　（4）三臺空壓機仍需保證獨立，每臺都可以停電檢修，不影響另外兩臺的運行，空壓機的聯動邏輯仍需能保證最優化運行。
　　（5）三臺空壓機的運行狀態須在總值班室監視，包括所有的壓力和溫度信號，變頻器電壓，電流，馬達轉速等。昆山空壓機維修在啟動前，首先啟動油泵控制系統，油泵控制系統啟動后保證空壓機各潤滑部件潤滑良好，同時油泵控制系統可通過內置的溫控閥來調節內部油壓和油溫，以滿足系統需要。
　　3系統結構。
　　三臺空壓機中有一臺處于長期備用，出于成本考慮，選用2臺變頻器驅動常用兩臺空壓機，一臺250KW變頻器驅動220kW電機，一臺132KW變頻器驅動110kW電機。備用壓縮機還是采用直接啟動的方式方法。
　　從集成化，網絡化的角度來設計壓風機房的集中控制系統，使系統做到安全，可靠，經濟，操作方便。昆山空壓機維修在啟動前，首先啟動油泵控制系統，油泵控制系統啟動后保證空壓機各潤滑部件潤滑良好，同時油泵控制系統可通過內置的溫控閥來調節內部油壓和油溫，以滿足系統需要。系統為二級分步式計算機集散式控制系統，對壓風機運行的過程進行檢測(檢查并測試)，顯示，控制，保護，管理。系統分操作站（上位機及操作PLC）和現場控制站兩部分。現場控制站采用SIEMENSS7-300系列PLC，操作站采用SIEMENSS7-200系列PLC.兩臺變頻器，現場控制站（主控PLC）和操作站（操作PLC）
　　組成DP網絡，變頻器的控制數據（data)及運行反饋（fǎn kuì）數據通過DP網絡與現場控制站進行交互，操作站主要與現場控制站進行數據交互，傳遞控制指令及運行狀態(status)反饋等。
　　編程器，觸摸屏，現場控制站，操作站組成MPI網絡，編程器對三方都可進行編程調試，觸摸屏采集現場控制站和操作站的運行數據來進行人機交互。
　　4空氣壓縮機(compressor)的控制功能實現。
　　4.1啟動功能。
　　主機啟動前確認壓風機出口管路的電磁閥(magnet valve )處于關閉狀態，系統檢查變頻器是否處于待機狀態，接到司機臺的啟動命令，控制器啟動變頻器，空壓機開始運轉當壓力達到設定的0.6MPa時維持當前的空壓機轉速(Rotating speed)，打開空壓機出口閥門，空壓機投入運行。S7-300可實現壓力閉環，閉環的輸出控制變頻器的轉速，維持壓力恒定。另外單臺空壓機的工作狀態上傳(Upload)給總控PLC，由總控PLC確定是否需要啟動另外一臺空壓機。
　　4.2自動保護。
　　電控系統對主機和電動機應設有排氣超壓/超溫，變頻器故障，潤滑油超溫，軸瓦超溫，冷卻水壓低，潤滑油壓低等自動保護。
　　（1）主回路故障：當電動機(Motor)主回路因故過電流或過電壓時，控制系統(system)應自動停機并全卸荷。
　　（2）冷卻水系統故障（fault）：本技術規格書要求冷卻水泵與風機的閉鎖，當冷卻水的進口壓力低于壓力調節儀設定的下限值（共兩級）時，控制系統應根據情況(Condition)自動發出聲光報警(Call the police)或停機并全卸荷。
　　（3）潤滑油(Lubricating oil)系統故障：本技術規格書要求潤滑油泵與風機的閉鎖，當潤滑油的壓力低于壓力調節儀設定的下限值（共兩級）時，控制系統應根據情況自動報警或停機并全卸荷。
　　（4）排氣超限：無論壓縮機處于何種負荷調節工作狀態，當Ⅰ（Ⅱ）級排氣壓力超過壓力調節儀設定的上限值（共兩級）
　　時，控制系統(system)應根據情況自動發出聲光報警或停機并全卸荷。
　　（5）溫度超限：溫度超限的保護范圍(fàn wéi)包括Ⅰ級排氣，Ⅱ級進，排氣，潤滑(lubricating)油，后冷卻器，前，中，后軸瓦的溫度，當上述溫度超過溫度調節儀設定的上限值（共兩級）時，控制系統應根據情況(Condition)自動發出聲光報警（類型：警報器）或停機并全卸荷。
　　4.3參數測量。
　　包括有壓力測量，溫度測量，電動機電氣參數測量。
　　（1）壓力測量：壓力測量的范圍(fàn wéi)包括排氣壓力，潤滑油壓力，冷卻水進水壓力，儲氣罐壓力以及空氣過濾(filter)器進排氣壓差測量。壓力測量采用壓力傳感器加壓力變送器，并給PLC系統提供測量到的數據。
　　（2）溫度測量：溫度測量的范圍包括排氣溫度，潤滑油(Lubricating oil)溫度，后冷卻(cooling)器排水溫度，儲氣罐溫度以及前，中，后軸瓦溫度，溫度測量采用溫度傳感器加變送器，并給PLC系統提供測量到的數據。
　　（3）電動機電氣測量：電氣測量范圍包括電機主回路電流，有功電度，功率因數，勵磁電壓，電流。
　　4.4單機和三機自動(automatic)運行控制功能。
　　控制系統(system)為每臺壓風機配置單機配電和控制系統包括變頻柜。當壓風機單機運行時可實現主機的啟動，正常停止(stop)，緊急停止，自動調節等控制，同時實現對主機的各種自動保護(bǎo hù )，參數測量。
　　系統應能實現對3臺壓風機的聯鎖自動控制，根據環境條件和生產情況的變化自動控制壓風機的啟動，正常停止，緊急停止，負荷調節，同時實現對主機的各種自動保護，和參數測量。三機聯鎖控制采用PLC系統，設置三機聯控柜和集中控制操作臺。
　　4.5系統數據記錄(jì lù)功能。
　　系統數據（data)記錄功能實現了實時數據記錄以供查詢運行狀態及進行故障（fault）分析。昆山空壓機是回轉容積式壓縮機，在其中水或其它液體當作活塞來壓縮氣體，然后將氣體排出。
　　在歷史數據（data)查詢界面，通過上位機可對排氣壓力，風包壓力，排氣溫度，風包溫度，排水溫度進行查詢，對實時數據進行分析。系統中主要故障為通訊故障，空壓機故障，變頻器故障，傳感器故障幾部分。通訊故障在本系統中分為兩種，一種為MPI通訊故障，第二種為DP通訊故障。系統具備自診斷通訊故障功能。當啟動后，變頻器與主控回路正常(normal)，空壓機仍然不啟動，檢查空壓機本身是否顯示故障。變頻器出現故障后，電機無法啟動。此時查看變頻器操作控制裝飾面板上顯示的故障代碼，查找說明書上的故障報警信息源。在空壓機運行過程(guò chéng)中，監視不到某一個傳感器的信號，檢查傳感器線路是否有問題，或換個新的傳感器，檢驗是否傳感器損壞。
　　5結語。昆山空壓機是一種用以壓縮氣體的設備。空氣壓縮機與水泵構造類似。大多數空氣壓縮機是往復活塞式，旋轉葉片或旋轉螺桿。離心式壓縮機是非常大的應用程序。
　　系統自投入運行一年來穩定可靠，滿足了生產的需要，達到了預期的目的。實踐證明，變頻器用于空氣壓縮機具有可靠性高，節能效果顯著，大大最大化減少了設備維護工作(gōng zuò)量及降低維護費用(expense)等優點，具有明顯的直接和間接經濟效益。