摘要：对于一个发电能源企业来说，仪用空压机做为提供压缩空气的机器，在公司系统的连续运行中，若其中某台出现故障问题，而其它的备用空压机未能及时开启，出现系统用气设备或其它相关设备不能正常工作，导致系统不能正常运行，甚至系统短时停产，将直接影响企业的出产率。如何提高系统主要设备运行的稳定性及可靠性将是每个企业考虑的问题，也是必然趋势。
关键词：仪用空压机；连锁改造；故障；系统生产
绪论
仪用空压机在制造企业的应用非常广泛，同样属于必备设备，主要为一些气压传动设备提供源源不断的具有一定压力的压缩空气，是气动设备的动力源泉，相当于电气设备的供电电源，举足轻重。例如锅炉落煤斗上的气锤，仪表的气动阀、包装电子称等等都需要依靠压力来动作。某公司就曾经因为化水仪用空压机跳停，没有发现，仪用气源压力低，结果造成背压拖动空压机停机的事故。其品牌主要使用的是阿特拉斯科普柯的空压机，本文主要考虑某公司所使用的空压机，如何做到两两互为备用的目的，一台运行一台备用，属于同一管网，其中两台可以考虑DCS远控，操作起来方便，故障点也少；而另外两台由于投运时间早，没有DCS远控条件，所使用的两台螺杆式空气压缩机，在投入运行后，基本都是人为去手动启停跟切换，操作麻烦。所以提出了通过外回路的设计，来提高系统的安全性。
一、空压机原理与故障简介
空压机，顾名思义就是对气体进行压缩的机械设备。气体的压缩依靠容积的变化来实现，而容积的变化又是借助一对转子在机壳内做回转运动来达到。随着现代企业自动化程度的不断提高，一个压缩空气系统使用多台空压机并联运转是相当普遍的配置，此时如何提高设备的使用效率及生产需要的安全性是企业考虑的重点。
空压机在运行过程中，由于冷却换热效果不好、压力不正常、排气量不足、超常的振动和噪音、过热故障等原因，导致空压机无法高效的安全运行，其中最常见的是高排气温度：空气在气缸内被压缩后，等于是被做了功，其温度必然升高，最后导致缸体发热，所以温度对于空压机的正常运行起到了关键性的作用。当然空压机对安装环境也有一定的要求：首先安装空间要宽敞，以便于操作与检修，其次就是环境温度最好低于40℃，因为环境温度高了，空压机输出的可以量就少了。
曾几何时出现过设备投运段时间后，在一次切换过程中，#4仪用空压机启动就报警：出口温度高；导致无法进行正常切换。经过对进口滤网的清洗、冷却油油位的检查均未果，期间也检查了温控阀，在停止状态显示正常，最后在深入检查时发现温控阀内受潮，导致启动温度检测就出现乱报警。
当然空压机不能启动的故障有很多种，平时常见的电气问题在空压机中均有几率发生；热控方面也会出现各类传感器、电磁阀等元器件出现问题；其他油温、机头温度等等，任何一方面故障的发生都会引起空压机无法启动或正常运行。
这么多潜在的故障问题，一旦发生了，势必对我们的生产产生影响，如何最低限度的降低危险性，是我们在平时需要考虑的问题。本文提出了一套简易的连锁保护系统，从低成本、有效性入手。
二、 空压机的使用与改造设想
1、现有联锁控制方式
目前在用的其中两台空压机，把相关需要的压力测点，空压机的启停命令，运行/停止信号，空压机的工作与备用选择，直接传送到了DCS，通过设计两台空压机连锁控制的逻辑来控制空压机的启停，其主要内容是：一、当某一台空压机的运行信号消失了，另一台备用的空压机立刻启动；二、当系统压力急剧下降到某一定值时，备用的空压机也启动加载，确保系统压力稳定。当系统压力维持在运行值，备用空压机就无需加载，若这样的情况持续20min，就停止备用空压机，按照以上方式已经处于运行阶段，暂未出现问题。
所需材料费用也较少：通过小改造实现了大作用。
2、硬件设计安装
考虑到另外两台仪用空压机技术条件限制，没有DCS系统来配合，同样属于一个供气系统，为了提高其可靠性，同样需要进行改造，若购买PLC等控制器来设计本文的观点，成本相对高些。故设想了用外加硬接线回路来有效的保护系统的正常运行。其功能如下：
（1）在老发酵的控制室安装一个空压机连锁切换控制箱；监盘人员通过报警灯及空压机控制面板的运行信号来监控空压机的运行状态。
（2）控制箱具有空压机的工与备切换，总管压力，空压机的启停及报警蜂鸣器。
（3）在控制箱蜂鸣器响起时，检查空压机的运行情况，备用的有没有起，若已启动，至现场检查报警的原因。
（4）通过控制箱上转换开关进行工作备用设备的切换；
（5）当需要解除连锁时，单独对2台空压机进行控制。
为了能够直观的观察到空压机电机的启动跟运行情况，所以在空压机的现场出现侧安装一个电流互感器，使运行人员能更方便的对空压机的运行情况做好监视工作。
整个控制箱内安装了6个中间继电器（24VDC），4个按钮开关，1个转换开关，2个时间继电器，1个压力显示器，1个空端子排，预计总费用2500元左右。
具体控制箱设计如下图：
三、 回路改造原理分析
下面分析下回路的主要设想（具体系统图纸见附录页）：
1、首先在两台空压机的总管出口安装一个压力传感器，对系统压力进行检测，若压力处于正常定值，宇光表上的压力接点接通，对KA0进行控制。
2、当转换开关打至0°位置时，此时两台空压机可以进行独立的控制，可以对其进行单独的启停，不受连锁控制。
3、当转换开关打至+45°时，#2作为备用，#3作为正常运行；在#3运行中若出现管道压力低于某一设定值时，将通过KA0来启动备用空压机，达到保持系统压力的目的；当然若运行中的#3出现故障停机状况，将通过KA3的常闭接点进行连锁启动。
4、若#2作为工作设备，#3作为备用时，此时转换开关需打至-45°，其工作原理跟4.3条一样。
5、系统在正常运行过程中，由于管道压力低了，备用设备启动，待压力达到目标值，设备将处于卸载状态，但此时设备仍有能源消耗，所以考虑将备用设备停运，此时，我们通过宇光表上的高压力接点来对其控制；管道持续高压力时间达一定值后，通过KA2/KA4发出停止命令。
6、在进行设备定期切换的时候，我们可以将转换开关首先打至0°位置，将备用设备先试启动，若正常，停运原运行设备；将转换开关连锁投入；若无法启动，待检查结束后，再次启动。
7、当连锁处于投入状态时，管道压力低于限值，压力继电器KA0失电，启动命令继电器KA1/KA3得电，这时空压机的控制面板接收到启动命令，空压机正式启动，同时由于压力低控制室报警蜂鸣器将响起。
其控制面板简图如下：
空压机是一个星-△启动的主回路，通过控制器上的输出继电器实现起停功能，启动转换需要20s左右的时间，另外整个空压机的系统性控制也都集成在一个控制电路板上若压力低了空压机启动后会直接加载，这样就没必要考虑压力忽高忽低，导致压力接点时而接通时而断开。
倘若在连锁中，备用空压机没有成功启动，切不可多次频繁启停空压机，以免烧毁电机等设备，待联系检修人员检查三相电源、线路有无松动、出口压力是否高于设定值、控制面板有无异常、热过载继电器是否动作、控制变压器是否正常等等电气故障，来将故障排除再启动。
结论
空压机在正常运行中不允许频繁启动，导致在用气量少的时候电机仍然要空载运行，浪费电能，所以更完美的改造可以考虑：1、加入变频器PID控制，减少对压缩机对电网跟机械部位的冲击，延长设备的使用寿命；2、在进口处增加挡板调门，同样可以控制进气量，来调节空压机的负载。
本文所设计的控制系统只是必要的辅助设施，并非万能的，整个系统的正常运行仍需我们去关注系统的每一个细节，通过不断的探索改善，严格按照操作规程作业，制定维护计划，定期保养，是其在最佳的工况下长期安全运行，来提高系统的安全性与稳定性。
参考文献：
[1]刘建民，陈建军。螺杆式空压机运行及维护技术问答，中国电力出版社。2011；05
[2]阿特拉斯科普柯空压机中文操作说明书
[3]阿特拉斯科普柯二次原理图
[4]邢子文。螺杆式空压机理论及应用。机械工业出版社。2007.07
论文作者:周金锋
论文发表刊物:《电力设备》2018年第27期
论文发表时间:2019/3/12
标签：空压机论文; 压力论文; 系统论文; 设备论文; 控制箱论文; 转换开关论文; 两台论文; 《电力设备》2018年第27期论文;