PLC、变频器在空气压缩机上的应用

李德钖

介绍变频调速装置在压风机上的恒压控制系统中的运用，系统采用变频调速装置后，有效实现了压力恒定和节约能源。

PLC；变频；环保；节能；恒压

公司地面压风机房现有6台无锡压缩机股份有限公司生产的L-20/6-X型往复活塞空气压缩机，配无锡联合控设备有限公司生产的JJ18-132型自耦减压起动箱，配电动机功功率为132KW。随着矿井井下的用风情况的不断变化，空气压缩机机组的出风量也不断调节。以目前空气压缩机机组出风量主要靠开启或关闭进风阀门来调节，但这种方式会引起供风管路和阀门的振动，而且在使用过程中还存在一些问题，最突出的是进风阀门易损坏，机组运行效率较低，电能损耗较大。

1.空气压缩机动行效率较低，电能损耗较大

往复活塞空气压缩机平时负荷不恒定，波动性较大，压风量一般在40～75%之间波动（因关闭空气压缩机进风阀门运行时电机电流为170A左右），驱动空气压缩机电机的额定电流为262A，空气压缩机在这样的情况下运行效率较低，而且电能损耗较大。

2.目前空气压缩机运行方式

改造前控制方式，如图1所示：

由图1可知，当压力容器内压力达到设定值上限时，压力调节装置通过A管所反映的压力来关闭空气压缩机进风阀门，从而使空气压缩机空载运行，当压力容器内压力达到设定值下限时，压力调节装置也是通过A管所反映的压力来开启空气压缩机进风阀门，从而使空气压缩机满载运行，这样靠压力调节装置关闭、开启进风阀门的方法，虽然很容易控制，但是在任何时间段空气压缩机都属于高速动转状态，从而加剧机械磨损，且电能损耗较大。

3.改造方案

根据以上情况，公司在2009年的的设备改造中，购置了一台AODA160KW变频器对其井行改造，控制系统由主控制器（变频器）、人机界面、PLC三大部分构成，人机界面与PLC之间采用数据通讯PS-232，主控制器与PLC之间采用数据通讯PS-485，主令控制器与PLC之间通讯采用I/O点及模拟信号控制。

如图1中所示在空气压缩机出风管路A点处安装一个压力传感器，然后压力传感器将压力信号变换为5～20mA的电流信号传送至PLC模拟信号端口，经PLC数据处理，再控制变频器输出频率，控制电动机的转速，使其空气压缩机出风管路达到恒压输出，保证矿井井对压风的正常需要，同时人机界面与PLC监控显示变频器、压力运行状态。

改造后控制系统框图，如图2所示：

4.改造效果

节能：根据空气压缩机的运行的特性，空气压缩机的输出风量与空气压缩机的转速成正比，根据近半个多月的抄表观察与工频运行比较，变频运行97度/小时，工频运行103度/小时，变频运行比工频运行每小时少耗电6度，按全年运行5000小时计算，变频运行电量大约是—97度？000小时=485000度，工频运行电量大约是—103度？000小时=515000度，变频运行全年比工频运行节约30000度。

减少对空气压缩机的机械冲击：加装变频器之后，空气压缩机在启动过程中电动机从零频率开始缓慢加速，经过几十秒后达到设定频率，由于电动机启动电流小，转速较低，大大降低机械设备的冲击力，增强了系统的稳定性。

环保：自改用变频器控制已来，采用压力传感器、PLC、变频器直接调节输出压力，所以空气压缩机不用长期高速运行，降低机械磨损，维修周期延长，同时降低供风管路的震动和噪音，大大降低噪音污染。