压缩机组专家诊测分析系统研究

罗 俏

(广东省自动化研究所 广东 510070)

据统计，在工业发达国家中，全部自动化流程中约有30%装有气动系统，90%的包装机、70%的铸造和焊接设备、50%的自动操作机、40%的锻压设备、30%的采煤机械、20%的纺织机、制鞋机械、木材加工和食品机械都使用了气动系统。气动元件的驱动离不开压缩空气，而压缩空气的产生和输送又离不开压缩空气系统。

压缩空气系统是由空气压缩机、后处理设备（储气罐、压缩空气干燥系统和精密过滤器）以及管路等组成，其中空压机起着举足轻重的作用，如果我们没有详细了解和记录空压机的日常运行状况，一旦发生故障尤其是压缩机主机损坏，其直接和间接损失将难以估量。就拿40m3/min喷油压缩机主机来说，一旦增速齿轮打坏且转子“咬死”，换一个主机至少要近20万元人民币，生产厂商或代理商很难为用户免费维修（一般情况下免费维修的条件比较苛刻）。对于往复活塞式空压机或工艺流程用压缩机来说，同步记录压缩机日常运行状况（如电流、电压、功耗、排气压力、排气温度、供油压力等等），对日后的维护保养和事故分析尤为重要。

我们了解到许多企业都安装了集散控制系统（DCS系统），在该系统中我们的确可以时时看到压缩空气系统的工作情况，但是DCS系统所固有的控制层的封闭性和专用性，以及非彻底地分级控制，网络不能直接互连，从而导致所采集的数据很难同步进行记录。

我们知道空压机的运行电流与电网的电压和空压机此时的工作压力、进气阀的开度大小（吸气量）以及运行状态（即加载运行还是卸载运行）息息相关，还有伴随着压缩机主机轴承的磨损轴功率逐步上升，从而运行电流也在悄无声息的上升，如果仅从单一数据进行分析和判断是无法得出正确的结论。譬如主电机的热保护继电器跳闸，从现象上看是电流过大造成的，那么造成电机电流过大的原因有许多，电压过低、压缩机主机过载（可能由于轴承损坏造成或工作压力超过设计压力造成等）、电机本身的质量问题都可能影响电流的变化，如果没有长期同步时间内的综合记录数据进行分析是无法判断这一停机事故背后的原因。

目前我们国家提倡设备节能，就空压机能耗节省是一个比较棘手的问题，许多空压站为了挖潜采用增大储气罐在电机允许启动次数的情况下，减少空压机卸载运行时间使空压机停机，螺杆空压机设置了卸载时间超过设定的时间停机的功能，但是对于长期运行的空压机来说一旦泄放系统（如停机后油气分离罐内空气泄放时间过长）和最小压力阀（如阀体密封不严空气倒流）出问题空压机无法在停机后自动启动（无法带载启动），而DCS系统又很难记录到卸载运行的状况，也无法诊测到泄放系统和最小压力阀所发生的问题，更无法做到有计划的运行使之节能。这对于空压站运行人员来说是一个比较难解决的问题。

再譬如螺杆空压机主机机头“抱死”的问题，这对于空压机生产厂商和空压站运行人员来说也是一个比较难解决的问题，因为我们在空压机正常工作时很少有人关心空压机日常的运行功率，众所周知空压机功率同电流、电压、功率因数和工作压力、吸气量有关。当用户按设计要求购买到标定的排气压力和排气量时，一般情况下空压机在运行时其所需工作压力和耗气量往往略小于空压机标定的参数，换句话说也就是每台空压机很少长期运行在满负荷状态下，而生产厂商在出厂测试时只测试在标定的排气压力下其轴功率和排气量不超过规定值即可，它无法告诉你每台空压机在不同工作压力下其电流、功率和排气量的数值（一是国家标准没有规定，二是不确定因素太多）。上述这些日常运行数据只有靠我们日积月累进行数据间的综合比较才能做出判断，冰冻三尺非一日之寒。

还有就是用户为了比较各品牌的优劣或其它原因，而购买了不同品牌的空压机，由于其控制系统的不统一，导致不同品牌空压机之间无法联控、监控和数据记录。

综上所述我们需要开发一个系统平台，不仅可以将不同品牌的空压机联系在一起，还可以进行监控、记录和数据分析，从而使我们的维修保养由过去的“救火式”，变成有计划有目的进行。

压缩机组专家诊测分析系统就是在这种情况下孕育而生的，它是新一代32位嵌入式智能装置，可广泛用于压缩机站房，实现对整个压缩空气系统进行现场监控、信息收集、记录、专家分析等功能集一身的设备，可独立使用，也可集中送往当地后台，同时将DCS/中央监控系统的命令传递到各测控装置，实现现场或远程控制。

可实时监测空压机电脑面板的数据，显示其数据所绘制的曲线，记录母管工作压力和空气流量，空压机系统内、外压力和排气温度、总运行时间、加载运行时间、加卸载的时刻和每天的次数、电源电压、运行电流和功率等电力参数。对往复活塞式空压机或工艺流程用压缩机，我们可以通过加装传感器，显示其润滑油供油压力、级间冷却温度、排气温度、冷却水供水情况等等。

压缩机组专家诊测分析系统它是按秒钟采集数据，按分钟记录存储数据，它不仅可以记录故障事件，还可以大量存储压缩空气系统的运行数据，如压缩空气的露点温度，空压机运行的三相电流电压、功率、能耗（千瓦时）、功率因数等等。

通过压缩机组专家诊测分析系统所记录的大量同步的综合数据，可以为判断压缩空气系统故障提供有效的数据依据。如螺杆空压机的进气阀、最小压力阀、放空阀、压缩机主机故障，空滤器、油滤器和油气分离器堵塞等等。

利用压缩机组专家诊测分析系统所记录的大量历史数据，不仅可以监控空压机的运转状况，提前预防大事故的发生，为压缩空气系统的日常维护提供了科学准确的数据支持；同时也可以利用其数据进行统计，为科学的有计划的节能提供了强有力的数据支持。如某空压站引进了一台节能产品，我们单从运行费用上看很难确认其节能效果，因为用气现场每天的耗气量是一个变数，也就是说空压机随着耗气量的变化供气量也在变化，能耗也在变化，如果我们通过压缩机组专家诊测分析系统加装的流量计所记录的流量和能耗同步时间情况下进行综合数据统计，问题不就迎刃而解了吗。

对于出现故障的空压机，压缩机组专家诊测分析系统不仅能够提供历史数据查询，还能像放录像片一样以24分钟的时间播放全天24小时的历史回放，实现事故追忆，供维修人员判断故障种类提高维修效率。可以这么说我们维修服 务人员坐在办公室里就可以知道整个压缩空气系统的运行情况，预知可能会发生的问题，有计划有目的实施维护保养，俗话说知己知彼方能百战百胜。

压缩机组专家诊测分析系统采取了模块化设计，除了连接记录螺杆机、离心机数据外，还可以与压缩空气系统的其它设备对接，如控制干燥机的启停、压力露点仪、冷却水温度和压力等等。

压缩机组专家诊测分析系统也是一个系统平台，它能平滑连接大多数厂商的螺杆机、离心机和其它形式的压缩机，也可以根据客户现场需求进行联机开发。

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