一、技術(shù)改造思路
采用先進(jìn)技術(shù)解決空壓機(jī)組運(yùn)行中存在的問(wèn)題已成為當(dāng)務(wù)之急。改革的具體思路如下：
1、在完善空氣壓縮機(jī)組電控的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)房車間無(wú)人值守，安全管理上做到“無(wú)人則安、少人則安”。
2、將空壓機(jī)的人工操作改為計(jì)算機(jī)操作。
3、一臺(tái)變頻器切換后可驅(qū)動(dòng)四臺(tái)空氣壓縮機(jī)，節(jié)省投資。
4、’采用集中控制和變頻控制技術(shù)，可以消除空壓機(jī)空載運(yùn)行時(shí)間，減少空壓機(jī)啟動(dòng)次數(shù)，從而節(jié)約能源，減少對(duì)設(shè)備的影響。
5、利用變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)壓力穩(wěn)定、恒壓供風(fēng)，達(dá)到節(jié)約電能的目的。
6、螺桿空壓機(jī)組聯(lián)鎖控制系統(tǒng)是利用目前成功的電氣控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)組的集中控制；每個(gè)空氣壓縮機(jī)的運(yùn)行參數(shù)24h實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)異常即報(bào)警。
二、科技創(chuàng)新實(shí)施方案。
空壓機(jī)單元控制系統(tǒng)，包括工業(yè)控制系統(tǒng)（上位機(jī)）、微機(jī)控制系統(tǒng)（置控制柜）、壓力、溫度傳感器、高壓變頻器控制系統(tǒng)、高壓開(kāi)關(guān)系統(tǒng)等。
1、新建的集中控制系統(tǒng)，通過(guò)在空壓機(jī)房安裝集中控制柜、監(jiān)視操作用工控計(jì)算機(jī)(上位機(jī))。主要完成空壓機(jī)組遠(yuǎn)程參數(shù)的監(jiān)控、控制、運(yùn)行參數(shù)設(shè)置和實(shí)時(shí)曲線、歷史報(bào)表查詢及其他數(shù)據(jù)的處理等功能。
選用ACS4000型集控柜：由電源開(kāi)關(guān)及熔斷器、觸摸顯示屏、PLC控制器、輸出繼電器、24V直流電源、通訊轉(zhuǎn)換模塊、指示及報(bào)警裝置等組成。高壓變頻器、高壓?jiǎn)?dòng)柜、空氣壓縮機(jī)與集控柜通訊模塊通過(guò)通訊電纜進(jìn)行通訊，將空壓機(jī)運(yùn)行、變頻器運(yùn)行參數(shù)、高壓?jiǎn)?dòng)柜電壓、電流、儲(chǔ)氣罐溫度傳輸?shù)郊毓襁M(jìn)行數(shù)據(jù)處理、顯示。根據(jù)運(yùn)算數(shù)據(jù)控制空壓機(jī)與變頻器運(yùn)行。運(yùn)行狀況及各種參數(shù)、數(shù)據(jù)在上位機(jī)上顯示。
2、在主供氣管道上安裝壓力變送器。主要是檢測(cè)供風(fēng)出口壓力并把壓力信號(hào)傳輸給集控柜PLC，PLC運(yùn)作后，依據(jù)進(jìn)氣支管工作壓力和空氣壓縮機(jī)運(yùn)作情況智能控制系統(tǒng)軟啟動(dòng)器的運(yùn)作頻率，從而達(dá)到根據(jù)設(shè)定壓力范圍來(lái)控制空壓機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)的目的。
3、增設(shè)高壓變頻器，控制空壓機(jī)在需要的工況下運(yùn)行。
4、增設(shè)高壓切換柜內(nèi)裝4臺(tái)高壓真空接觸器，與空氣壓縮機(jī)高壓?jiǎn)?dòng)柜一一對(duì)應(yīng)，并相互閉鎖，達(dá)到有選擇性地控制空壓機(jī)在變頻狀態(tài)下運(yùn)行的目的。
5、空壓機(jī)組控制。
a、每臺(tái)空壓機(jī)啟動(dòng)、停止、變頻狀態(tài)下運(yùn)行均由PLC控制，PLC內(nèi)設(shè)空壓機(jī)運(yùn)行程序。
b、工作方式設(shè)定為5種：就地啟動(dòng)/停止、遠(yuǎn)程啟動(dòng)/停止、緊急停機(jī)、聯(lián)機(jī)控制、單臺(tái)控制。
c、風(fēng)壓設(shè)定：5.5～6.2kg/cm2;空壓機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍：電機(jī)額定轉(zhuǎn)速的60%～100%。
6、空壓機(jī)啟動(dòng)停止全部由PLC程序控制?？諌簷C(jī)運(yùn)行規(guī)定，連續(xù)運(yùn)行不得超過(guò)72h，按照空壓機(jī)編號(hào)設(shè)定主機(jī)1、主機(jī)2、主機(jī)3、主機(jī)4，程序控制每72h更換一次主機(jī)，輔機(jī)每24h更換一次。主機(jī)、輔機(jī)分別在工頻、變頻狀態(tài)下運(yùn)行。變頻頻率達(dá)到50Hz、10min內(nèi)風(fēng)壓達(dá)不到設(shè)定值，該臺(tái)空壓機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行，同時(shí)啟動(dòng)第3臺(tái)空壓機(jī)變頻運(yùn)行，以控制風(fēng)壓穩(wěn)定?？諌簷C(jī)變頻方式運(yùn)行頻率30Hz及以下達(dá)10min以上時(shí)，該臺(tái)空壓機(jī)自動(dòng)停止運(yùn)行，同時(shí)原輔機(jī)或主機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)為變頻方式運(yùn)行。
三、技術(shù)要點(diǎn)和創(chuàng)新要點(diǎn)。
1、工頻、變頻狀態(tài)下空壓機(jī)運(yùn)行曲線的智能擬合。
2、ACS400集控系統(tǒng)、高壓變頻的配合控制。
3、變頻方式與工頻方式轉(zhuǎn)換控制。
4、主機(jī)、輔機(jī)按時(shí)切換控制。
四、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益分析
2011年1月系統(tǒng)改造完成并投入工業(yè)性運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了多臺(tái)空壓機(jī)組聯(lián)動(dòng)控制，運(yùn)行狀況良好。
1、節(jié)能降耗效果顯著：通過(guò)實(shí)際測(cè)定，技術(shù)改造后比原運(yùn)行方式節(jié)能13%～15%，年節(jié)電耗43.2萬(wàn)kW?h，約21.6萬(wàn)元，節(jié)能效果明顯。
2、實(shí)現(xiàn)了大型設(shè)備車間真正無(wú)人值守。機(jī)組自動(dòng)24h穩(wěn)定高效運(yùn)行，減少操作人員9人，年可節(jié)約人工費(fèi)用54萬(wàn)元。
3、穩(wěn)定的壓力輸出，減少了對(duì)生產(chǎn)的影響，為礦井安全生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。
4、維護(hù)量小，運(yùn)行效率高。集控系統(tǒng)及變頻的投入運(yùn)行減少了空壓機(jī)配件的磨損，延長(zhǎng)了電機(jī)及空壓機(jī)的使用壽命，年可維修及配件費(fèi)用可減少10余萬(wàn)元。
5、實(shí)時(shí)設(shè)備運(yùn)行狀況，便于人員觀察和及時(shí)掌握，發(fā)生異常及時(shí)處理，避免機(jī)械事故的發(fā)生。(6)采用變頻控制，實(shí)測(cè)減少噪聲15dB，減少噪聲污染。
五、結(jié)語(yǔ)
通過(guò)在礦井空壓機(jī)變頻器的控制中成功應(yīng)用高壓變頻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了空壓機(jī)組的自動(dòng)控制，并與礦井恒壓供風(fēng)相結(jié)合，減少了崗位用工，提高了設(shè)備運(yùn)行效率，年節(jié)電43.2萬(wàn) kW· h，節(jié)能效果顯著，降低了空壓機(jī)噪音15 dB，具有顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益和推廣應(yīng)用價(jià)值。
