离心式空气压缩机组冷却系统的改造

孔凡成

(云南云铝涌鑫铝业有限公司，云南)

0 引 言

离心式空气压缩机是工业生产过程中提供动力资源的常用设备。某公司使用大型离心式空气压缩机提供输送原料的动力源，机型：C100070MX3空气压缩机，排气量200 m3/min，3级压缩，排气压力0.85 MPa，主电机功率1 500马力，转速2 975 r/min，共安装4 台空气压缩机。

空气压缩机的冷却系统采用冷却塔对4台空气压缩机进行集中冷却，由于冷却塔属于开放式冷却，冷却水池淤泥逐年增加，淤泥随冷却水流入空压机冷却器，导致空压机冷却效率逐年下降，最终无法满足冷却要求，由于空压机组不能全停对水池进行清理，经常清洗冷却器对冷却器造成损伤，因此，必须对空压机的冷却系统进行改造。

1 原空压机冷却系统工作原理

冷却系统结构图如图1所示，冷却水泵组从冷却水池将水泵入循环管道，经过空压机冷却器，经过冷却塔后回到冷却水池。单台水泵流量250 m3/h，正常情况下运行3台空压机，冷却水流量在700 m3左右，进水温度25℃以下，需要至少开启3台水泵，备用两台，冷却风机视温度情况开启。系统框图见图1。

2 改造方式

采用水风冷的方式，将空压机冷却系统由集中冷却改造为分部式冷却，。根据空压机的名牌散热容量1 250 kW，采用4组单组冷却容量为315 kW的冷却器对其一台空压机进行冷却系统改造，其改造示意图如图2。

图1 冷却系统结构框图

图2 改造示意图

3 离心式空气压缩机冷却装置改造的电气部分

3.1 负荷计算及电缆选择

1)1组315 kW冷却器电源功率为9 kW，配置四组为36 kW，加上水泵18.5 kW，一台空压机改造所需有功容量P=54.5 kW。

2)考虑功率因数0.85，所需视在容量S=65 kVa，计算电流Ic=99 A。

3)经上述计算，负荷电流为99 A，电缆选择如下：根据《工业与民用供配电设计手册(第四版)》表92.3～26，选择3×35 mm3+1×16 mm3交联氯乙烯绝缘电缆。

图3 水泵及风机控制主回路原理图

图4 冷却器电气控制原理图

3.2电气控制部分

水风冷却系统，采用2台流量92 m3/h，扬程6 m，功率18.5 kW的水泵，一备一用，一台水泵故障后可自动切换到另一台水泵；1组冷却器有3个风机，主回路使用1个空气开关，每个风机可单独启停。各个电机支路使用热继电器作为电机的过载缺相保护，每个电机均可通过PLC远程启动和运行状态监测。电气控制原理图见图3、图4。

3.3 自动化控制部分

冷却器远程控制系统系统通过上位机实现人机对话功能，上位机使用ifix完成组态，选用ABMicrologix-1400，CPU本机配置24点输入和14点输出。

PLC的开关量输入主要包括水泵及冷却风机启动信号、停止信号、近远控信号、故障信号。PLC的开关量输出主要控制水泵及冷却风机电气回路接触器。PLC的模拟量输入主要包括高位水箱水位信号、水温、水压、流量信号。其组态网络如图3所示。

图5 组态网络

3.4 I/O分配

根据系统功能要求，以及AB Micrologix-1400的结构特点，确定PLC主要输入/输出点见表1、表2。

表1 PLC输入地址

I:O.0/161#冷却风机故障信号I:O.0/172#冷却风机故障信号I:O.0/183#冷却风机故障信号I:O.0/194#冷却风机故障信号I:O.1/05#冷却风机故障信号I:O.1/16#冷却风机故障信号I:O.1/27#冷却风机故障信号I:O.1/38#冷却风机故障信号I:O.1/49#冷却风机故障信号I:O.1/510#冷却风机故障信号I:O.1/611#冷却风机故障信号I:O.1/712#冷却风机故障信号I:O.1/7远控信号I:O.5出水压力I:O.6出水温度I:O.7水箱水位B:3.0/01#水泵启动/停止B:3.0/12#水泵启动/停止B:3.0/21#冷却风机启动/停止B:3.0/32#冷却风机启动/停止B:3.0/43#冷却风机启动/停止B:3.0/54#冷却风机启动/停止B:3.0/65#冷却风机启动/停止B:3.0/76#冷却风机启动/停止B:3.0/87#冷却风机启动/停止B:3.0/98#冷却风机启动/停止B:3.0/109#冷却风机启动/停止B:3.0/1110#冷却风机启动/停止

表2 PLC输出地址

O:0.0/1110#冷却风机接触器线圈O:0.1/011#冷却风机接触器线圈O:0.1/112#冷却风机接触器线圈

4 软件设计

4.1 PLC程序

在RSLogix500编程环境下，先配置PLC的系统硬件，定义系统相关参数。PLC采用梯形图编程的方法，上电后复位，水泵及冷却风机处于停止位置，当上位机发出启动命令时，水泵及风机启动，当出现水泵故障热继电器动作时，输出口复位。程序片段如图4所示。

图6 程序片段

4.2 IFIX组态

PLC与IFIX连接使用OPC规约进行通信，通过“变量实现数据交换”，包括实时检测数据、运行及故障状态、远程操作指令等。PLC通过OPC规约对通信数据进行“规范化”，并完成数据交换任务。

其部分脚本程序如下

Private Sub CommandButton2_Click( )

'WizardName=数据输入

On Error GoTo ErrorHandler

If blnDataEntryFrmFlag=True Then

Exit Sub

End If

GetFormPushbutton

Dim strOpenButton As String

Dim strCloseButton As String

Dim dblLow As Double

Dim dblHigh As Double

dblLow=0

dblHigh=1

strOpenButton="打开"

strCloseButton="关闭"

Pushbutton.GetTheVars A：=1，B：="Fix32.FIX.输出点.F_CV"

Pushbutton.cmdOpen.Caption=strOpenButton

Pushbutton.cmdClose.Caption=strCloseButton

Pushbutton.cmdOK.SetFocus

Pushbutton.Show

Exit Sub

ErrorHandler：

HandleError

End Sub

Private Sub DataLink3_Click( )

'WizardName=数据输入

On Error GoTo ErrorHandler

Dim blnFetch As Boolean

If blnDataEntryFrmFlag=True Then

Exit Sub

End If

GetFormNumeric

Numeric.GetTheLimits H：=24，L：=0

blnFetch=False

Numeric.IsAlpha A：=False

Numeric.GetTheVars A：=1，B：="Fix32.FIX.小时设置1.F_CV"

Numeric.Show

Exit Sub

ErrorHandler：

HandleError

End Sub

Private Sub GaugeVoltLg_Edit( )

frmRoundGaugeAnim.InitializeDynamo GaugeVoltLg

frmRoundGaugeAnim.Show

End Sub

Private Sub Text2_Click( )

'WizardName=数据输入

On Error GoTo ErrorHandler

If blnDataEntryFrmFlag=True Then

Exit Sub

End If

GetFormPushbutton

Dim strOpenButton As String

Dim strCloseButton As String

Dim dblLow As Double

Dim dblHigh As Double

dblLow=0

dblHigh=1

strOpenButton="启动"

strCloseButton="停止"

Pushbutton.GetTheVars A：=1，B：="Fix32.FIX.输出点.F_CV"

Pushbutton.cmdOpen.Caption=strOpenButton

Pushbutton.cmdClose.Caption=strCloseButton

Pushbutton.cmdOK.SetFocus

Pushbutton.Show

Exit Sub

ErrorHandler：

HandleError

End Sub

5 结 语

改造完成后，冷却系统运行的情况表明，整个系统设计合理、运行可靠，该系统的运行解决了空压机冷却系统冷却器结垢堵塞的情况，降低了运行风险，同时提高了空压机运行效率。