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行業(yè)資訊

空壓機(jī)結(jié)構(gòu)元件革新預(yù)設(shè)及運(yùn)用


  1、概述

      空氣壓縮機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝鈮毫δ艿哪芰哭D(zhuǎn)換裝置。它產(chǎn)生的壓縮空氣提供給各種風(fēng)動(dòng)工具和設(shè)備動(dòng)力,為礦井生產(chǎn)建設(shè)服務(wù)。它在煤礦生產(chǎn)建設(shè)中占有重要地位,被稱為煤礦四大機(jī)械設(shè)備(組成:驅(qū)動(dòng)裝置、變速裝置等)之一。其運(yùn)行性能的好壞直接影響煤礦的生產(chǎn)效率和安全。因此對(duì)整個(gè)壓風(fēng)機(jī)房的進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和安全保護(hù),可以進(jìn)一步提高設(shè)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(dòng)環(huán)境產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益(Economic performance)和社會(huì)效益。
  2、空氣壓縮機(jī)變頻改造系統(tǒng)(system)概述
  某煤礦現(xiàn)裝備共有3臺(tái)螺桿式空氣(Basin air)壓縮機(jī)(compressor),其中兩臺(tái)為20m3 /min型,一臺(tái)40m3 /min.壓風(fēng)機(jī)房供電采用礦井為壓風(fēng)機(jī)專門設(shè)置6kV變,配電所。昆山空壓機(jī)維修工作時(shí),空氣經(jīng)過(guò)自潔式空氣過(guò)濾器被吸入,通過(guò)PLC自動(dòng)清洗過(guò)濾器,空氣在經(jīng)過(guò)進(jìn)口導(dǎo)葉自動(dòng)調(diào)節(jié)后進(jìn)入一級(jí)壓縮,經(jīng)一級(jí)壓縮后的氣體溫度較高,然后進(jìn)入中間冷卻器進(jìn)行冷卻(水走管內(nèi),氣走管外,中冷器的水流量要求為110m/h)之后進(jìn)入二級(jí)壓縮系統(tǒng)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(dòng)切換。6kV系統(tǒng)采用單母線分段運(yùn)行方式。
  壓風(fēng)機(jī)房設(shè)計(jì)(design)安裝(installation)2臺(tái)20m3 /min,0.8Mpa壓縮機(jī),每臺(tái)壓縮機(jī)配1臺(tái)110kW異步電動(dòng)機(jī)。1臺(tái)40m3 /min,0.8Mpa壓縮機(jī),壓縮機(jī)配1臺(tái)220kW異步電動(dòng)機(jī),目前的運(yùn)行方式方法異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng),平時(shí)40立方壓縮機(jī)一直運(yùn)行,當(dāng)風(fēng)壓(wind pressure)不足時(shí)再手動(dòng)啟動(dòng)一臺(tái)20立方空壓機(jī),另外一臺(tái)空壓機(jī)作為備用??諌簷C(jī)的長(zhǎng)時(shí)間空轉(zhuǎn)導(dǎo)致大量的能源浪費(fèi),另外一方面增加礦方的生產(chǎn)成本。為降低能耗,節(jié)約成本,此次改造中利用變頻器驅(qū)動(dòng)異步電動(dòng)機(jī),使電動(dòng)機(jī)根據(jù)風(fēng)量及風(fēng)壓的要求運(yùn)轉(zhuǎn),節(jié)約大量的電能,也就是節(jié)約生產(chǎn)成本。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)及各礦生產(chǎn)情況的不同,節(jié)能大約在40%以上,設(shè)備的投資在2-3年的節(jié)能款中收回。
  針對(duì)老系統(tǒng)變頻改造提出了幾點(diǎn)要求。
 ?。?)利用變頻器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。
 ?。?)三臺(tái)空壓機(jī)分別可以單獨(dú)控制,可實(shí)現(xiàn)單機(jī)直接啟動(dòng)(start up)運(yùn)行。
  (3)三臺(tái)空壓機(jī)可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制,當(dāng)平時(shí)正常工作的40立方空壓機(jī)不能滿足風(fēng)壓要求時(shí),自動(dòng)啟動(dòng)一臺(tái)20立方的空壓機(jī),一臺(tái)空壓機(jī)不能滿足風(fēng)壓要求時(shí)再啟動(dòng)另外一臺(tái)20立方空壓機(jī)。
  (4)三臺(tái)空壓機(jī)仍需保證獨(dú)立,每臺(tái)都可以停電檢修,不影響另外兩臺(tái)的運(yùn)行,空壓機(jī)的聯(lián)動(dòng)邏輯仍需能保證最優(yōu)化運(yùn)行。
 ?。?)三臺(tái)空壓機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)須在總值班室監(jiān)視,包括所有的壓力和溫度信號(hào),變頻器電壓,電流,馬達(dá)轉(zhuǎn)速等。昆山空壓機(jī)維修在啟動(dòng)前,首先啟動(dòng)油泵控制系統(tǒng),油泵控制系統(tǒng)啟動(dòng)后保證空壓機(jī)各潤(rùn)滑部件潤(rùn)滑良好,同時(shí)油泵控制系統(tǒng)可通過(guò)內(nèi)置的溫控閥來(lái)調(diào)節(jié)內(nèi)部油壓和油溫,以滿足系統(tǒng)需要。
  3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
  三臺(tái)空壓機(jī)中有一臺(tái)處于長(zhǎng)期備用,出于成本考慮,選用2臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)常用兩臺(tái)空壓機(jī),一臺(tái)250KW變頻器驅(qū)動(dòng)220kW電機(jī),一臺(tái)132KW變頻器驅(qū)動(dòng)110kW電機(jī)。備用壓縮機(jī)還是采用直接啟動(dòng)的方式方法。
  從集成化,網(wǎng)絡(luò)化的角度來(lái)設(shè)計(jì)壓風(fēng)機(jī)房的集中控制系統(tǒng),使系統(tǒng)做到安全,可靠,經(jīng)濟(jì),操作方便。昆山空壓機(jī)維修在啟動(dòng)前,首先啟動(dòng)油泵控制系統(tǒng),油泵控制系統(tǒng)啟動(dòng)后保證空壓機(jī)各潤(rùn)滑部件潤(rùn)滑良好,同時(shí)油泵控制系統(tǒng)可通過(guò)內(nèi)置的溫控閥來(lái)調(diào)節(jié)內(nèi)部油壓和油溫,以滿足系統(tǒng)需要。系統(tǒng)為二級(jí)分步式計(jì)算機(jī)集散式控制系統(tǒng),對(duì)壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行的過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)(檢查并測(cè)試),顯示,控制,保護(hù),管理。系統(tǒng)分操作站(上位機(jī)及操作PLC)和現(xiàn)場(chǎng)控制站兩部分?,F(xiàn)場(chǎng)控制站采用SIEMENSS7-300系列PLC,操作站采用SIEMENSS7-200系列PLC.兩臺(tái)變頻器,現(xiàn)場(chǎng)控制站(主控PLC)和操作站(操作PLC)
  組成DP網(wǎng)絡(luò),變頻器的控制數(shù)據(jù)(data)及運(yùn)行反饋(fǎn kuì)數(shù)據(jù)通過(guò)DP網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場(chǎng)控制站進(jìn)行交互,操作站主要與現(xiàn)場(chǎng)控制站進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,傳遞控制指令及運(yùn)行狀態(tài)(status)反饋等。
  編程器,觸摸屏,現(xiàn)場(chǎng)控制站,操作站組成MPI網(wǎng)絡(luò),編程器對(duì)三方都可進(jìn)行編程調(diào)試,觸摸屏采集現(xiàn)場(chǎng)控制站和操作站的運(yùn)行數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行人機(jī)交互。
  4空氣壓縮機(jī)(compressor)的控制功能實(shí)現(xiàn)。
  4.1啟動(dòng)功能。
  主機(jī)啟動(dòng)前確認(rèn)壓風(fēng)機(jī)出口管路的電磁閥(magnet valve )處于關(guān)閉狀態(tài),系統(tǒng)檢查變頻器是否處于待機(jī)狀態(tài),接到司機(jī)臺(tái)的啟動(dòng)命令,控制器啟動(dòng)變頻器,空壓機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定的0.6MPa時(shí)維持當(dāng)前的空壓機(jī)轉(zhuǎn)速(Rotating speed),打開(kāi)空壓機(jī)出口閥門,空壓機(jī)投入運(yùn)行。S7-300可實(shí)現(xiàn)壓力閉環(huán),閉環(huán)的輸出控制變頻器的轉(zhuǎn)速,維持壓力恒定。另外單臺(tái)空壓機(jī)的工作狀態(tài)上傳(Upload)給總控PLC,由總控PLC確定是否需要啟動(dòng)另外一臺(tái)空壓機(jī)。
  4.2自動(dòng)保護(hù)。
  電控系統(tǒng)對(duì)主機(jī)和電動(dòng)機(jī)應(yīng)設(shè)有排氣超壓/超溫,變頻器故障,潤(rùn)滑油超溫,軸瓦超溫,冷卻水壓低,潤(rùn)滑油壓低等自動(dòng)保護(hù)。
 ?。?)主回路故障:當(dāng)電動(dòng)機(jī)(Motor)主回路因故過(guò)電流或過(guò)電壓時(shí),控制系統(tǒng)(system)應(yīng)自動(dòng)停機(jī)并全卸荷。
  (2)冷卻水系統(tǒng)故障(fault):本技術(shù)規(guī)格書要求冷卻水泵與風(fēng)機(jī)的閉鎖,當(dāng)冷卻水的進(jìn)口壓力低于壓力調(diào)節(jié)儀設(shè)定的下限值(共兩級(jí))時(shí),控制系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)情況(Condition)自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警(Call the police)或停機(jī)并全卸荷。
  (3)潤(rùn)滑油(Lubricating oil)系統(tǒng)故障:本技術(shù)規(guī)格書要求潤(rùn)滑油泵與風(fēng)機(jī)的閉鎖,當(dāng)潤(rùn)滑油的壓力低于壓力調(diào)節(jié)儀設(shè)定的下限值(共兩級(jí))時(shí),控制系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)情況自動(dòng)報(bào)警或停機(jī)并全卸荷。
  (4)排氣超限:無(wú)論壓縮機(jī)處于何種負(fù)荷調(diào)節(jié)工作狀態(tài),當(dāng)Ⅰ(Ⅱ)級(jí)排氣壓力超過(guò)壓力調(diào)節(jié)儀設(shè)定的上限值(共兩級(jí))
  時(shí),控制系統(tǒng)(system)應(yīng)根據(jù)情況自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警或停機(jī)并全卸荷。
 ?。?)溫度超限:溫度超限的保護(hù)范圍(fàn wéi)包括Ⅰ級(jí)排氣,Ⅱ級(jí)進(jìn),排氣,潤(rùn)滑(lubricating)油,后冷卻器,前,中,后軸瓦的溫度,當(dāng)上述溫度超過(guò)溫度調(diào)節(jié)儀設(shè)定的上限值(共兩級(jí))時(shí),控制系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)情況(Condition)自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警(類型:警報(bào)器)或停機(jī)并全卸荷。
  4.3參數(shù)測(cè)量。
  包括有壓力測(cè)量,溫度測(cè)量,電動(dòng)機(jī)電氣參數(shù)測(cè)量。
 ?。?)壓力測(cè)量:壓力測(cè)量的范圍(fàn wéi)包括排氣壓力,潤(rùn)滑油壓力,冷卻水進(jìn)水壓力,儲(chǔ)氣罐壓力以及空氣過(guò)濾(filter)器進(jìn)排氣壓差測(cè)量。壓力測(cè)量采用壓力傳感器加壓力變送器,并給PLC系統(tǒng)提供測(cè)量到的數(shù)據(jù)。
  (2)溫度測(cè)量:溫度測(cè)量的范圍包括排氣溫度,潤(rùn)滑油(Lubricating oil)溫度,后冷卻(cooling)器排水溫度,儲(chǔ)氣罐溫度以及前,中,后軸瓦溫度,溫度測(cè)量采用溫度傳感器加變送器,并給PLC系統(tǒng)提供測(cè)量到的數(shù)據(jù)。
  (3)電動(dòng)機(jī)電氣測(cè)量:電氣測(cè)量范圍包括電機(jī)主回路電流,有功電度,功率因數(shù),勵(lì)磁電壓,電流。
  4.4單機(jī)和三機(jī)自動(dòng)(automatic)運(yùn)行控制功能。
  控制系統(tǒng)(system)為每臺(tái)壓風(fēng)機(jī)配置單機(jī)配電和控制系統(tǒng)包括變頻柜。當(dāng)壓風(fēng)機(jī)單機(jī)運(yùn)行時(shí)可實(shí)現(xiàn)主機(jī)的啟動(dòng),正常停止(stop),緊急停止,自動(dòng)調(diào)節(jié)等控制,同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)的各種自動(dòng)保護(hù)(bǎo hù ),參數(shù)測(cè)量。
  系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)3臺(tái)壓風(fēng)機(jī)的聯(lián)鎖自動(dòng)控制,根據(jù)環(huán)境條件和生產(chǎn)情況的變化自動(dòng)控制壓風(fēng)機(jī)的啟動(dòng),正常停止,緊急停止,負(fù)荷調(diào)節(jié),同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)的各種自動(dòng)保護(hù),和參數(shù)測(cè)量。三機(jī)聯(lián)鎖控制采用PLC系統(tǒng),設(shè)置三機(jī)聯(lián)控柜和集中控制操作臺(tái)。
  4.5系統(tǒng)數(shù)據(jù)記錄(jì lù)功能。
  系統(tǒng)數(shù)據(jù)(data)記錄功能實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄以供查詢運(yùn)行狀態(tài)及進(jìn)行故障(fault)分析。昆山空壓機(jī)是回轉(zhuǎn)容積式壓縮機(jī),在其中水或其它液體當(dāng)作活塞來(lái)壓縮氣體,然后將氣體排出。
  在歷史數(shù)據(jù)(data)查詢界面,通過(guò)上位機(jī)可對(duì)排氣壓力,風(fēng)包壓力,排氣溫度,風(fēng)包溫度,排水溫度進(jìn)行查詢,對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。系統(tǒng)中主要故障為通訊故障,空壓機(jī)故障,變頻器故障,傳感器故障幾部分。通訊故障在本系統(tǒng)中分為兩種,一種為MPI通訊故障,第二種為DP通訊故障。系統(tǒng)具備自診斷通訊故障功能。當(dāng)啟動(dòng)后,變頻器與主控回路正常(normal),空壓機(jī)仍然不啟動(dòng),檢查空壓機(jī)本身是否顯示故障。變頻器出現(xiàn)故障后,電機(jī)無(wú)法啟動(dòng)。此時(shí)查看變頻器操作控制裝飾面板上顯示的故障代碼,查找說(shuō)明書上的故障報(bào)警信息源。在空壓機(jī)運(yùn)行過(guò)程(guò chéng)中,監(jiān)視不到某一個(gè)傳感器的信號(hào),檢查傳感器線路是否有問(wèn)題,或換個(gè)新的傳感器,檢驗(yàn)是否傳感器損壞。
  5結(jié)語(yǔ)。昆山空壓機(jī)是一種用以壓縮氣體的設(shè)備。空氣壓縮機(jī)與水泵構(gòu)造類似。大多數(shù)空氣壓縮機(jī)是往復(fù)活塞式,旋轉(zhuǎn)葉片或旋轉(zhuǎn)螺桿。離心式壓縮機(jī)是非常大的應(yīng)用程序。
  系統(tǒng)自投入運(yùn)行一年來(lái)穩(wěn)定可靠,滿足了生產(chǎn)的需要,達(dá)到了預(yù)期的目的。實(shí)踐證明,變頻器用于空氣壓縮機(jī)具有可靠性高,節(jié)能效果顯著,大大最大化減少了設(shè)備維護(hù)工作(gōng zuò)量及降低維護(hù)費(fèi)用(expense)等優(yōu)點(diǎn),具有明顯的直接和間接經(jīng)濟(jì)效益。


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