(青海桥头铝电股份有限公司 青海西宁 810100)
摘要：随着科技的进步，我国空压机供气系统功能逐渐完善。为了降低喷气织机空压机供气系统能耗，提高供气系统效率，分析空压机、压缩空气管道、喷气织机气路、空压余热等存在的能耗浪费，通过维护保养、合理设置吸气口位置、控制排气温度及压力、空压机节能改造、保证运行环境、做好冷凝水排放、空气预过滤、电机日常维护保养、油气分离设备的维护保养、控制冷却液及润滑油的用量及温度、做好空压系统的3个循环这11条措施从空压机本体进行节能改造；利用变频调速系统、改造空压管道、重视喷气织机本体泄漏点、按压力不同进行分管网供气及做好压力调整这5条措施做好出气后各环节的节能；从供暖、热风及热水利用做好空压机余热全方位利用。结果表明：通过上述节能措施的落实和系统改造，全年可为企业节约资金500余万元，达到节能降耗、环保高效的目的。
关键词：空压机；供气系统；能耗；措施
引言
非煤矿山开采大都使用气动设备，由井上大功率空气压缩机提供压缩空气。目前，各个矿山使用的空气压缩机类型不尽相同，有些压缩机在运转过程中，由于润滑系统容易发热，使润滑油燃烧产生CO等有毒气体。CO气体是一种有毒的无色无味的气体，和血红蛋白结合的速度是氧气的250倍，可以被肺部快速吸收，引起机体组织缺氧，导致人体窒息死亡，因此具有极强的毒性，也因其无色、无臭、无味的气体，故易于忽略而致中毒。该气体随管路到了气动设备，严重威胁到了矿工的人身安全。为对该有毒有害气体有效监控，笔者提出了“矿山供气有害物质在线监测报警及空气压缩机自动控制系统的研发”项目，在线检测空压机管路中CO等有害气体的浓度，一旦浓度超标及时报警并自动停机，对提高整个矿井的安全生产有重要意义。
1系统组成
1.1恒压PID供气设计方法
PID控制是集比例、积分、微分控制方法与一体的综合控制系统。比例(P)控制:其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。积分(I)控制:控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。数字量转换模块，不需要另外安装A/D或D/A转换模块以实现数据转换，而且体积小、重量轻、抗干扰能力强。
1.2PID参数的整定步骤
1)预选择一个足够短的采样周期，使其系统工作。2)仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期。3)在一定的控制度下，通过公式计算，得到PID控制器的参数。
1.3PID控制模型
根据某煤矿井下用气要求，设计空压机供气压力恒定在0．8MPa，在低于0．75MPa时进行加载，在高于0．85MPa时进行卸载，使供气压力恒定在以0．8MPa为中心，上下0．05MPa误差范围内。设计方法采用PID闭环控制程序。在空压机排气管道中安装压力传感器，通过压力传感器检测排气压力，并将压力数据转换成电流信号，输入到欧姆龙PLC控制器的模拟量输入端口中，PLC根据程序设定对压力传感器数据进行判断，决定是否加载或卸载。
1.4显示控制器
针对改造前空压机采用仪表显示的缺陷，改造应用MAM-680显示控制器。显示控制器可将空压机的运行参数进行实时显示，显示内容包括:排气压力、加卸载状态、排气温度、故障状态、运行时间等，并可以通过控制器设定配件维护保养周期。系统中共有3种使用周期报警装置，即空气滤清器使用周期、油过滤器使用周期、油气分离器使用周期，均显示在控制面板上。当有过滤器使用时间到报警指示时，即表示过滤器使用时间已经到了，使用者必须在最短的时间内更换备品，否则将影响空压机正常运行。另外可以通过显示器设定加卸载压力数值，方便根据井下用风要求调整排气压力。
1.5保护装置
1)压力保护。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在排气管道中装有SＲC-330T压力传感器，它可以当作恒压控制的压力数据采集器，根据压力信号变换成0～20mA的电流信号传给控制器，PLC控制器根据其传过来的压力值，在达到压力上限时，迅速断开空压机启动器电源。2)超温保护。分别在主机及排气管中装有(HGT-50D型)温度传感器，用于检测主机及排气温度。主机温度高时报警，排气温度高时报警及停机。HGT型传感器灵敏多较高，可以精确判断排气温度，保证动作的可靠性。3)流量开关断水保护。以往断水保护采用压力继电器或电接点压力表，针对其在使用过程中的缺陷，采用流量开关作为断水保护。空压机冷却水进水量必须达到一定的流量才可，保证冷却效果流量开关可以较好地适合空压机的断水保护，在无水或进水流量较小的情况下及时保护空压机。4)电动机保护。欧姆龙MAM空压机控制器对主电动机具有过载、缺相、不平衡保护，电压高、电压低保护。空压机系统内共有两个电动机:空压机机头驱动主电动机和冷却循环风扇驱动电动机。在正常状况下，其运转电流均不会超过额定电流之3%，当电动机运转电流超过控制器保护装置所设定之上限时，过电流保护装置会自动切断主电源，空压机停机。5)空压机防逆转保护。当空压机停机，检测到相序错误时，现场故障显示“相序错误”，不允许启动空压机，此时仅需任意交换两相电源线并观察电动机转向即可。6)传感器失灵保护。当压力传感器或温度传感器开路时，控制器报警停机，现场故障显示“＊＊传感器失灵”。
2空压机的节能措施
2.1对空压机进行节能改造
采用永磁PM电机，较普通电机节能率提高约8%；采用变频控制系统空气压力自动调节，可减少加载与卸载频次，稳定管道压力。除此之外，改造时对空压机房内的管道进行了优化，采取母管并联方式，可根据季节不同合理调整干燥机。改造后测试，节能率约为30%，全年可节约电费约240万元。
2.2做好空压机冷凝水排放设备的日常维护保养
冷凝水是空气冷却过程的副产品，它不仅影响空压机本身，而且影响空压管路设施，喷气织机及产品的质量。冷凝水对螺杆机的影响尤为严重。中冷器的冷凝水排放不及时，冷凝水会进入二级转子并对其进行腐蚀，加剧转子的磨损和涂层剥落，造成压缩效率下降。加载、卸载组合件也会因之粘连，造成加、卸载困难，因此在高温高湿季节应确保冷凝水排放畅通、及时。冷凝水如进入管网系统，对管路设施，喷气织机甚至产品质量都会造成严重影响。因此，要保证空压机和干燥机上的冷凝水及时排放，需在管网内设置排放点，确保冷凝水及时排放。
2.3做好空压机空气预过滤工作
空气作为空压机的工作介质，其品质直接影响空压机的使用，虽然空压机均配置空气过滤器，但无法将空气中的超细粉尘完全过滤掉，加之空气中含有大量的短纤维，做好空气预过滤工作，对延长空气过滤器的使用寿命，降低运行费用非常必要。
2.4良好的运行环境，可提高空压机的运行效率
尽量采用自然风循环，降低空压机运行的环境温度，如将空压站单独设置，双面通风等；当空压站在车间附房、无法进行自然通风时，则采用机械通风方式，降低空压机周围的温度，从而提高空压机效率。
2.5空压机吸气口应设在阴凉位置
吸入空气的温度越低，空压机的工作效率就愈高。在相同功耗下，吸气口空气温度每上升3℃，排气量就下降1%。因此，空压机吸入空气温度的控制对降低能耗非常重要。
结语
此次空压机系统控制改造提高了空压机设备性能，完善了各种保护装置，优化了人机界面，使设备维护更加方便，自动化水平得到提高。通过PID恒压供气设计，保证了井下用风要求，增加空压机联动控制功能，提高了空压机的自动化水平，为实现空压机的无人化运行监控奠定了基础。
参考文献：
[1]侯丽平．电气控制与可编程控制器［M］．北京:电子工业出版社，2011．
[2]韩元伟，梁磊．空压机余热回收节能系统在煤矿的应用分析［J］．中州煤炭，2012(12):41-42．
论文作者:李桂芳
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/12
标签：空压机论文; 压力论文; 控制器论文; 系统论文; 电动机论文; 温度论文; 节能论文; 《电力设备》2018年第21期论文;