我公司使用的3台活塞式空压机型号为4L-20／8,排气量为20m3/ m i n , 压力为 0 ．8 M P a , 冷 却 方 式 : 水 冷 , 是 2 0 世 纪 8 0 年代末的产品。在电气方面,每台电机由1台Y/ Δ降压启动柜控制 , 采用就地操作。压力、温度等事故信号为自制组装,由于控制回路、信 号 回 路 设 计 不 合 理 等 诸 多 因素,日常运行故障率极高,也经过多次改进,仍达不到安全可靠效果。我们本着减人 提 效 、降 低 电 耗 、安 全 可 靠 的 原 则 ,决定对空压机进行自动化更新改造。
1 空压机自动化改造选型设计
1．1 气系统的改造
为了实现3台空压机的计算机监控,对原气系统进行了改造,改造后的气系统结构如图1所示。在每台空压机的进风口,安装1个RDM-100电动阀,取代原手动阀;在每台空压机放风口安装1个RDM-10电动阀,取代原手动阀,由PLC自动控制。
1.2 冷却系统改造
在每台空压机冷却水进口侧安装1台RDM-20电动阀 ,由 PLC控制。
1.3 监控系统改造
1.3.1 温 度 监 控
在每台空压机的进水口和出水口分别安 装 PT-100型 温 度 传 感 器 ,二 级 缸 安 装PT-100温度传感器,润滑油安装PT100温度传感器,风包安装ZPK-231温度传感器,以上温度信号通过温度变送器转换成4m～20mA电流信号送入 PLC,传入后台计算机监控系统,在屏幕显示,当温度超限时,电脑报警或停机。
1.3.2 压 力 监 控
每台空压机在一级缸、二级缸分别安装1个压力变送器,代替原来的2块电接点压力表;每个风包安装一个压力变送器,代替原来的电接点压力表;每台空压机的润滑油和冷却水分别安装压力变送器,压力变送器将压力信号转换成4mA～20mA的电流信号,通过配电器送入PLC及计算机监控系统,用于空压机的启动、停机、报警、保护和实时显示各部位压力。
1 .3 .3 控 制 柜
在每台电机起动柜的右侧安装控制柜一台,控制柜内装设西门子S7-200型PLC(可编程控制器 ),控制空压机自动开停 ,同时采集处理电机电流、电压信号,温度、压力 信 号,并上传后台,实现空压机各种保护、报警、监控功能。同时安装三相电度表一块,用于计量电量使用情况。
1.3.4 风量监控计量
为了便于监测空压机出风量和各用户用风量,及时查找、处理漏风、跑风事故,节约用风、用电,我们在每台空压机出风口及各用风户进口,安装XKWJ-ZII型涡街流量计,各流量计信号输入ADAM-4017采集模块,最后上传后台,在计算机显示器动态显示。
1.3.5 视 频 监 控
在空压机便于观测位置安装3个摄像头,将空压机运转状况传入后台,在计算机屏幕显示,做为远方巡视用。
2 操作系统简介
空压机设计为单台机自动运行,每台空压机设起动柜一台,当一台空压机运行风包压力低于0.76MPa时,后台报警,调度员在远方通过电脑操作,开启第二台空压机。调度员根据风量显示,确认用风量减少时,通过电脑操作停一台空压机。
3 控制方式及控制回路的设计
在每台空压机的起动柜面板上,配置一个“就地／远方”方式选择开关进行空压机工作方式的选择,每台空压机有2种操作方式。
(1)空压机起动柜上的方式开关在“远方”位置时,PLC检测到的信号符合开机要求时,在中控室上位机及设有操作权限的局域网计算机可实现远方“启动／停止”操作。
(2)空压机起动柜上的方式开关在“就地”位置时,空压机不受监控系统PLC的控制,只能在每台空压机的起动柜上进行空压机的启动／停止操作。上位机只能显示每台空压机的工作状态,但不能操作。
4 控制流程的设计
空压机的正常运行是由计算机监控系统来完成的,监控系统的控制流程具有如下功能。
(1)根据风包的压力信号 ,当压力低于0．6MPa时报警 ,调度员用电脑操作将第二台工作空压机投入运行。
(2)根据风包的压力信号 ,当压力大于0．8MPa时报警 ,根据用风量显示 ,调度员停止一台空压机。
(3)一级缸压力超 0.18MPa～ 0.22MPa范围,进水温度超35℃,出水温度超40℃,油温超60℃,风包温度超120℃时,后台报警。
(4)油压、水压分别低于0.1MPa时,后台报警,同时停机。
(5)二级缸温度高于 160℃时 ,后台报警,同时延时30s停机。
(6)根据风包的压力信号 ,当压力大于0．85MPa时 ,发出风包压力异常信号 ,延时30s后自动停机。
(7)对空压机启／停次数、运行时间等空压机运行情况进行统计。
5 空压机的保护功能
空压机有完善的保护功能。各种温度、压力超限时,计算机显示器显示相应故障信号,同时上位机将故障信号上传局域网,以便运行人员远方监视。对于电机缺相过载等电气故障和排气
温度过高故障,不仅报警,并且停机。对于高压空压机
水压、油压低于下限值,风包压力、二级缸温度高于上限值故障,不仅报警,并且停机。
6 上位机上实现的功能
(1)通过计算机显示器显示空压机故障、事故信号。
(2)通过语音报警,报告空压机故障、事故信号。
(3)通过显示器主画面监视空压机的运行状态。
(4)制作空压机运行情况报表。
7 结语
由于我公司与唐山东润自动化有限公司密切合作,顺利地完成了空压机的更新改造。空压机自投入运行以来,运行情况良好,降低了检修维护工作量,节约了电费支出,达到减人提效目的,实现了无人职守,使我公司的自动化水平又上了一个新台阶。