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一、技術(shù)改造思路
如何利用先進(jìn)技術(shù)解決空壓機組運行中存在的不足，成為亟待解決的問題。具體改造思路如下：
1、在完善空氣壓縮機組電控的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)空壓機房車間無人值守，安全管理上做到“無人則安、少人則安”。
2、將空壓機的人工操作改為計算機操作。
3、一臺變頻器切換后可驅(qū)動四臺空氣壓縮機，節(jié)省投資。
4、’采用集中控制和變頻控制技術(shù)，可以消除空壓機空載運行時間，減少空壓機啟動次數(shù)，從而節(jié)約能源，減少對設(shè)備的影響。
5、利用變頻技術(shù)實現(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)，實現(xiàn)空壓機組的集中控制；每個空氣壓縮機的運行參數(shù)24h實時在線監(jiān)測，實現(xiàn)空壓機異常即報警。
二、技術(shù)改造實施方案
空壓機單元控制系統(tǒng)，包括工業(yè)控制系統(tǒng)（上位機）、微機控制系統(tǒng)（置控制柜）、壓力、溫度傳感器、高壓變頻器控制系統(tǒng)、高壓開關(guān)系統(tǒng)等。
1、新建的集中控制系統(tǒng)，通過在空壓機房安裝集中控制柜、監(jiān)視操作用工控計算機(上位機)。主要完成空壓機組遠(yuǎn)程參數(shù)的監(jiān)控、控制、運行參數(shù)設(shè)置和實時曲線、歷史報表查詢及其他數(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、指示及報警裝置等組成。高壓變頻器、高壓啟動柜、空氣壓縮機與集控柜通訊模塊通過通訊電纜進(jìn)行通訊，將空壓機運行、變頻器運行參數(shù)、高壓啟動柜電壓、電流、儲氣罐溫度傳輸?shù)郊毓襁M(jìn)行數(shù)據(jù)處理、顯示。根據(jù)運算數(shù)據(jù)控制空壓機與變頻器運行。運行狀況及各種參數(shù)、數(shù)據(jù)在上位機上顯示。
2、在主供氣管道上安裝壓力變送器。主要是檢測供風(fēng)出口壓力并把壓力信號傳輸給集控柜PLC，PLC運作后，依據(jù)進(jìn)氣支管工作壓力和空氣壓縮機運作情況智能控制系統(tǒng)軟啟動器的運作頻率，從而達(dá)到根據(jù)設(shè)定壓力范圍來控制空壓機的運行狀態(tài)的目的。
3、增設(shè)高壓變頻器，控制空壓機在需要的工況下運行。
4、增設(shè)高壓切換柜內(nèi)裝4臺高壓真空接觸器，與空氣壓縮機高壓啟動柜一一對應(yīng)，并相互閉鎖，達(dá)到有選擇性地控制空壓機在變頻狀態(tài)下運行的目的。
5、空壓機組控制。
a、每臺空壓機啟動、停止、變頻狀態(tài)下運行均由PLC控制，PLC內(nèi)設(shè)空壓機運行程序。
b、工作方式設(shè)定為5種：就地啟動/停止、遠(yuǎn)程啟動/停止、緊急停機、聯(lián)機控制、單臺控制。
c、風(fēng)壓設(shè)定：5.5～6.2kg/cm2;空壓機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍：電機額定轉(zhuǎn)速的60%～100%。
6、空壓機啟動停止全部由PLC程序控制?？諌簷C運行規(guī)定，連續(xù)運行不得超過72h，按照空壓機編號設(shè)定主機1、主機2、主機3、主機4，程序控制每72h更換一次主機，輔機每24h更換一次。主機、輔機分別在工頻、變頻狀態(tài)下運行。變頻頻率達(dá)到50Hz、10min內(nèi)風(fēng)壓達(dá)不到設(shè)定值，該臺空壓機自動轉(zhuǎn)為工頻運行，同時啟動第3臺空壓機變頻運行，以控制風(fēng)壓穩(wěn)定。空壓機變頻方式運行頻率30Hz及以下達(dá)10min以上時，該臺空壓機自動停止運行，同時原輔機或主機自動轉(zhuǎn)為變頻方式運行。
三、技術(shù)關(guān)鍵及創(chuàng)新點
1、工頻、變頻狀態(tài)下空壓機運行曲線的智能擬合。
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、輔機按時切換控制。
四、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益分析
2011年1月系統(tǒng)改造完成并投入工業(yè)性運行，實現(xiàn)了多臺空壓機組聯(lián)動控制，運行狀況良好。
1、節(jié)能降耗效果顯著：通過實際測定，技術(shù)改造后比原運行方式節(jié)能13%～15%，年節(jié)電耗43.2萬kW?h，約21.6萬元，節(jié)能效果明顯。
2、實現(xiàn)了大型設(shè)備車間真正無人值守。機組自動24h穩(wěn)定高效運行，減少操作人員9人，年可節(jié)約人工費用54萬元。
3、穩(wěn)定的壓力輸出，減少了對生產(chǎn)的影響，為礦井安全生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。
4、維護(hù)量小，運行效率高。集控系統(tǒng)及變頻的投入運行減少了空壓機配件的磨損，延長了電機及空壓機的使用壽命，年可維修及配件費用可減少10余萬元。
5、實時設(shè)備運行狀況，便于人員觀察和及時掌握，發(fā)生異常及時處理，避免機械事故的發(fā)生。(6)采用變頻控制，實測減少噪聲15dB，減少噪聲污染。
五、結(jié)語
高壓變頻器技術(shù)成功應(yīng)用于礦井空壓機控制，實現(xiàn)了空壓機組自動化控制與礦井的恒壓供風(fēng)，減少了崗位用工，提高了設(shè)備的運行效率，年節(jié)電耗43.2萬kW?h，節(jié)能效果顯著，降低了空壓機的噪音15dB，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和較高的推廣應(yīng)用價值。
