压缩机自动化的研究

薛 东

东煤沈阳钻探机械研制中心，辽宁沈阳 110122

压缩机自动化的研究

薛 东

东煤沈阳钻探机械研制中心，辽宁沈阳 110122

工业自动化代表着工业发展的成果之一，能够进行自动化对于人力成本、工作绩效等都是一个很大的优势。压缩机在各个方面都有着广泛用途，是工业中的重要设置。但是我国目前经济的发展要求能够对压缩机的工作效率进行提高，所以将压缩机自动化是一个最根本的办法。本文从压缩机的结构出发，对压缩机自动化的设计和实现进行一个概括。

压缩机；自动化；设计与实现；控制系统；节能

1 压缩机自动化技术概述

随着社会的不断进步，科技和工业的不断发展，对于压缩机这种各行各业都要用到的设备的要求在不断提高。所以压缩机的发展非常快，对于压缩机目前的气动技术也已经被运用到了工业自动化的范围。本文从空气压缩机的角度来进行对其的系统自动化改造，当然由于对于空气压缩机的整体自动化改造实在是太复杂了，所以这里只从控制系统来进行阐述，阐述系统改造的设计与应用。空气压缩机即空压机，种类很多，常见的有活塞式、螺杆式和离心式，在工业生产中具有广泛的运用。在实际生产使用中发现，原有的空压机控制系统存在着许多的缺点和不足，例如启动电流大、噪音大、耗电量大、运行不平稳等。因此需要对其控制系统进行改造和优化。根据实际生产经验，可以采用可编程变频器技术对空压机原控制系统进行改造。改造后的控制系统，工作稳定可靠，节能明显，具有良好的经济效果。

2 空气压缩机控制系统改造过程

运行空压机将压缩空气送入两台用于储气和缓冲系统压力波动的储气罐，然后分两路向用户供气。一路是不经过干燥处理的杂用气，一路是经过两台干燥器干燥处理的仪用气。改造前空压机的压力变送器和设定的加载卸载参数来控制各自的启停、加载、卸载。

原空压机采用传统的控制系统，存在着很多的缺点和不足，主要表现在：启动过程中虽然采用降压启动，但是启动电流依然很大，而且启动时间长，会对电网产生巨大的冲击作用，并且影响其它设备的正常运行；由于空压机经常处于空载状态，会造成电能的严重浪费，增加了企业的生产成本；空压机工频运行时噪音很大，造成工作条件恶劣，而且其运行状态的突然变化会对设备本身造成很大的破坏作用，缩短了设备的使用寿命。

正因为原空压机控制系统存在着以上的种种不足，急需对其控制系统进行改造。以下就是空气压缩机控制系统改造的系统流程。

图1 改造后的控制系统流程图

如图1所示，改造后的控制系统主要由变频器、PID智能控制器、压力传感器、软件控制单元等组成。控制系统根据压力传感器检测到的空压机出口处的压力值大小，通过PID智能控制器和变频器来调整空压机的工作状态，达到实时控制的目的。

在改造后的控制系统中利用变频调速技术实现恒压供气控制，克服了原控制系统在供气方式上存在的诸多的不足。在此方案中，将储气罐中的压力作为主要的控制对象，储气罐中的压力通过压力变送器转换为电信号后传到PID智能控制器，通过与压力设定值进行比较，得出偏差值，通过PID设定的控制模式运算产生控制信号，控制信号经变频调速器控制电机的工作频率和电机的转速，使得储气罐中的压力值始终与设定的压力值大小相接近，以满足空压机工作的需要。其控制系统主要是主要利用了系统反馈控制的原理来搭建和实现的。在改造后的控制系统中添加了工频和变频之间切换的功能，这样做的目的主要是为了保留原有的控制和保护系统。在改造后的控制系统中空压机的启动时通过变频器来启动的，实现了空压机的软启动，避免了启动过程中启动电流对电网和设备的冲击作用。

3 压缩机自动化改造后的经济效果

进行改造后经济效果是非常明显的，主要表现以下几个方面：

1）节能效果显著。采用变频调速的方法调整供气量，使得电机输出功率基本与转速成正比关系，可以取得很好的节电效果，据统计，节电率平均可达26%以上。

2）利用变频技术实现空压机的软启动，可以抑制过大的启动电流，避免了对电网产生的冲击作用，减小启动过程中设备的机械振动和对设备本身的冲击作用。

3）采用变频调速技术可以无冲击地完成电动机的加减速运行，减小了电机设备的磨损，延长了空压机和其他设备的使用寿命，从而达到对设备进行优化控制。

4）采用变频调速技术后噪音问题得到了很好的解决，对环境起到了很好的保护作用。

此外，可以根据实际的生产情况，采用满足设备要求的最低压力值进行输出，降低了输气管道的损耗，同时在满足设备正常运行要求情况下，降低了用气量，节约了电能。采用改造后的控制系统，系统的自动化程度提高，由于采用恒压供气，设备工作稳定性变好了，生产工艺得到了优化，产品质量也随之得到了提高。

综上所述，基于可编程变频器技术改造后的空压机控制系统，实现了理想的控制效果，供气系统安全、可靠和高效。系统的自动化程度得到很大的提高，减少了设备的操作、维护人员；空压机工作的稳定性得到了很大程度的提高，噪音得到了很好的控制；具有良好的节能效果，同时降低了设备的维护费用，提高了设备的使用寿命。总的来说，降低了企业产品的生产成本，对企业具有非常好的经济效果。

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1674-6708（2010）26-0086-01