浅谈空压机控制改造朱庆健

陈璐

摘 要：压缩空气是加工企业必不可少的清洁能源，空气压缩机就是利用电动机将空气在压缩腔内进行压缩并使压缩的空气具备一定压力的设备。在大多数中小型企业中空压机的配备都是随着生产量的稳步提升而逐台增加的，这就造成了多台（种）大小不一的空压机同时运行的状况。文章主要阐述运用简单的线路改造、变频器或PLC对多台（种）空压机进行自动控制的改造方案，从而合理分配资源，节约企业运行成本。

关键词：空压机；PLC；集中控制；节能降耗

而在实际运行中多台空压机各自独立控制，向同一储气罐并网供气，无论各自压力检测单元的相同与否，总会存在或大或小的差距，这样就容易造成其中一台持续加载或频繁加减载或闲置的情况，这样持续加载的空压机会出现高温报警停机，影响正常生产；频繁加减载对设备损伤很大，易造成轴承损毁、转子损伤。而配备单台大容量的空压机就存在能源浪费、电网冲击、系统压力波动较大等问题。无论何种问题都会对企业造成经济上的损失，针对类似情况可以通过简单的线路改造实现平均运行时间、降低故障率、节能降耗的效果。

1 中小型空压机的集中控制

空压机的基本控制电路如图1所示，对于小型空压机电机一般可以直接启动，大中型空压机则采用星三角启动或者自耦降压启动。我们想要对多台空压机进行集中控制，就要外部干预空压机的加减载运行，这样我们只要对压力开关部分进行简单改造即可，图中虚线框内即为我们多台集中控制需要改造的位置。

1.1 多台并联运行方式

这种改造方式最为简单，但只适用于中小型空压机的控制，且多台空压机同时启停对电网冲击不会影响生产机械的运行。比如我单位的2#车间由于建立超过十年，空压机由最早的两台逐步增加到四台，而且每台功率只有20Kw相对生产机械要小很多，即使同时启停也不会影响到车间供电，故我们早期的改造方式即采用了此方案。如图2所示：在储气罐上增加一个压力开关P1，根据工况设定低压0.63MPa、高压0.72MPa，而P1控制中间继电器K2的动作，K2四个触点分别控制四台空压机的加减载信号；而中间继电器K1则有旋钮开关控制用以选择空压机的远程＼本地状态。实际运行中根据用气量的不同阶段，人为选择开启空压机台数，这样空压机的加减载时间基本可以控制在一个合理的时间差上。此方案运行一年，从实际效果看确实达到了平均运行时间、降低故障率的初衷，但是每班还是要涉及多次的人为操作，为提高自动化程度，还可以以第二套方案进行改造。

1.2 多台轮换运行方式

轮换方式运行需要增加PLC进行自动控制，每台空压机对应PLC只需要一个输出信号和一个输入信号，输出信号控制中间继电器K1用于断开空压机的本身加减载信号，使空压机处于停机状态；输入信号需要在空压机加载电磁阀并联一个中间继电器K3用以向PLC提供空压机的加减载状态，如图3所示。

由程序控制每台空压机均处于自控运行状态，当其中任一台加载运行累加计时达到1小时时，PLC就会断开K1使之不再运行，停机冷却10分钟；当然，程序还要有互锁功能，不允许在同一时间段有两台或以上的空压机进入停机冷却状态。单台控制程序如下：

Network 4 // 1#空压机运行时间/休息时间

LD Q0.4 //程序启动

LPS

A I0.0 //1#空压机运行

LPS

AN T37

TON T37， 10

LPP

A T37

EU

INCW VW0 //1#空压机运行累加计时

LRD

AW>= VW0， 3600 //1#空压机运行累加计时超过1小时

AW> VW0， VW2

AW> VW0， VW4

AW> VW0， VW6 //1#空压机运行累加计时大于其他三台

AN M0.1

AN M0.2

AN M0.3 //其他三台空压机不在休息状态

EU

S M0.0， 1 //1#空压机休息

MOVW 0， VW0 //1#空压机计时置零

S M1.0， 1

LRD

A M1.0

TON T38， 600 //1#空压机休息计时10分钟

LPP

A T38

EU

R M1.0， 1

R M0.0， 1

2 中型空压机的变频改造

变频改造一般用于相对大中型空压机的运行，如我单位1#车间，新配备两台阿特拉斯55Kw螺杆式空压机，平时一用一备，实际运行中启停频繁，存在能源浪费、启动电流大、供汽压力波动、噪音大等情况，针对以上问题，我们设计采用变频器对空压机进行节能改造。

空压机的变频改造在电源进线方面相对简单，在主断路器下方接入变频器，变频器的输出接到星三角启动主副接触器的上端，并在输入输出两端配备断路器和接触器进行隔离，主要是在控制回路转换的设计和变频器的选型上要注意：（1）工频运行时变频器要完全隔离；（2）变频运行前必须保证先接通△接法的接触器，断开Y接法的接触器；（3）变频器可以选用通用型，但容量一定要比空压机电机大一等级；（4）空压机电机非专用变频电机，不允许长时间低频运转，必须保证变频器的最低频率不低于25Hz；（5）变频器的启动信号必须串接一个空压机本身加载开关信号，用于用气量很小系统压力达到上限时停止变频器的运行。

根据现场的实际情况，我们有两种控制方式可以选择：（1）变频器启停信号控制模式。这种方式简单直观、非专业人员也可设定，在储气罐处安装电接点压力表，将压力表的下限信号作为变频器的启动信号。变频器只需要做基本的匹配设定，频率下限设定为25Hz，频率上限设定为50Hz，电接点压力表的下限根据实际情况设定为6.5bar；这样在大部分生产设备正常运行，用气量较为平衡时，变频器输出频率会在较小的范围内波动，系统压力基本稳定在设定值附近。当用气量很小时，由于变频器的输出频率不得低于25Hz，系统压力会逐渐上升，当达到空压机的停机压力时，串联在变频器启动信号的加载关联信号将断开，使变频器停止运行，空压机进入待机模式。在我们的实际应用中，变频器输出频率波动在2Hz以内，系统压力稳定，完全满足生产需要。（2）变频恒压供气模式。这种方式只是将储气罐上的电接点压力表更换为压力变送器，通过压力变送器将系统压力转化为模拟信号传送至变频器，设置变频器PID控制数据，变频器根据压力变化自动调节电动机转速实现节能运行，变频器的启动信号仍然由空压机的加载关联信号给予。这样的控制方式较于简单的启停控制方式可以进一步提高电机的运行精度、使系统压力更加恒定。

以上几种改造方案均在我单位得到实际应用，在自动控制、节能降耗方面都取得了一定的效果，相对于购买成套控制设备进行改造能够得到同样的经济效益，但却能大大降低了企业投入。endprint