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0、引言
空压机作为基础工业装备,在冶金、机械、矿山、电力、建材、粮食及轻纺等几乎所有的工业行业都有广泛的应用。据统计,空压机占大型工业设备(风机、水泵、锅炉及空压机等)耗电量的)15%。空压机能量损失主要有空压机本身的机械损失及压缩空气的浪费损失、空压机空负荷运转损失、压缩空气的流动过程损失及其他损失。目前,我国大部分老企业还用活塞连杆式空压机这类空压机大部分能量利用率很低;主要由于设计制造技术落后,运行管理水平低及控制方式不当等原因造成。因此,如何采取有效的措施降低空压机运行所消耗的能源,对于提高企业的经济效益十分重要。
1、空压机节能
在空压机实际运行中,可以通过这样一些措施来达到节能的目的,如:合理配置输气管道,减少管道的弯道压力损失与空气泄漏;合理,采用低黏度性能较好的油来降低摩擦耗;在保证实际用风量的同时尽可能低设定空压机的排气压力,因为排气压力设定越低所消耗的轴功率越少;定期对空压机进行维护保养,发挥机器的最佳性能;另外还可以通过选择高效的电动机来达到节能的目的。这些措施并不能完全挖掘出空压机的节能潜力。
在矿山、及行业生产中由于用风量不均衡,空压机供风量一般大于实际用风量,为保持储气压力不变,就必须要采用调节方式。目前压缩机的能量调节方式有:压缩机间歇控制运行;吸气调节;气缸卸载;热气旁通能量调节;分挡变速调节输气量;无级变速调节。空压机一般采用压缩机间歇运行或空载运行来调节能量。空压机间歇运行会带来压缩机频繁起停,增大电能损耗,引起电网波动增大,同时也会影响设备寿命;而空载运行则会加剧设备磨损,增加了运营成本,造成能源的浪费。因此这些调节方式并不经济适用。
随着近年来电力电子技术的发展,变频调速已经成为理想的高效调速节能技术之一,它主要通过变频器频率变化来实现空压机转速的变化进而调节空压机的能量,能够在一定范围内连续进行能量调节,满足空压机轻载时的运行需要,使制风量与实际用风量相匹配。经很多企业实践证明:对空压机采用变频调节的方法可大大提高轻载运行时的工作效率,降低空压机的能耗,创造较好的经济效益,对矿山企业及行业企业经济运转有着重要的意义。
关键词 改造诱因;改造思路;改造方案;改造效果
中图分类号TD44 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2012)73-0070-02
1 压风机组改造原因和基本思路
1.1 改造诱因分析
郑煤集团裴沟煤矿的压风系统原有三台压风设备,为传统压缩机,设定压力为0.75MPa。正常工况下两台为一组进行工作,高峰工况则三台同时运行,各个机组都可以独立操控。长期以来压风机向井下送风都是人工完成,容易造成供气压力的不稳定,各个机组开启与运行的时间,启停顺序也由人工管理,造成了每台设备运行的时间不平衡,同时设备有在空载情况下运行的情况,造成了设备的超限磨损。再有就是运行人员管理需要定期巡检和管理,如在无人值守时出现故障不易发现与排除。因此,为了生产的发展与管理水平提高,需要对压风机组进行自控化改造并使之达到节能目标。
1.2 恒压控制的改造思路
对压风机组的恒压送风改造的基本技术支持就是利用远程监测装置,对风压进行测定,并将压力信号传递到监控中心,然后根据其范围控制压风机的工况。空压机通过通信电缆与相应的集控中心连接,完成通信,将运行的参数传递到集控设备上,并进行显示和报警提示等。同时检测到的高压的电压电流参数、排气温度等也可在同时上传并显示,集控柜控制系统通过后台处理完成对数据的分析,并按照相关参数设定来对风机进行实时化控制,这就是恒压控制的该方向与思路。
2 改造的具体实施
2.1 设备改造
对原有的空气压缩机进行换代,选择引入螺杆式风压机对原有的空气压缩机进行替换,经过多个方案的比较与模拟分析,选择双螺杆空气压缩机对原有设备进行替换,并从原有的三台变为四台。双螺杆空气压缩机的特点是电驱动的二级螺杆,其电动机的额定功率为355kW;设计排气水平为50立方米每分钟,其冷却方式为风冷形式。利用管道和导线、底板上装置的各种附件就可以使之成为一个独立的压缩机组,该设备已经具备了智能化控制基础,通过集成电脑就可以完成其控制状态显示与调整。在改造方案设计中,选择了四台该型设备,常规下一台共同运行,而在高峰工况下为两台共同运行,机组可以完成独立工作。
2.2 远程监控系统建立
远程控制系统是改造中最为重要的系统,通过远程控制可以改变原有的人工操控模式,实现一体化智能化控制,使之具备了全自动化控制的基础。改造方案设计远程控制系统可以同时对多台风机进行操控。虽然螺杆式空压机自身带有自控芯片,完全可以控制单台设备,但是不能使五台设备自由组合,形成一个整体系统,因此需要建立远程监控系统。系统的主要利用现场采集的数据结合生产需求来完成对压风机的调控,到达生产与送风的协调一致。
2.3 恒压控制系统
在空压系统中,对单台设备的自控也是十分重要的内容,对整个系统也具有重要意义。在煤矿风压机组的改造中,对机组进行恒压送风的节能控制是改造的重中之重。核心原理是利用变频技术、PLC、工控机、传感器等,结合压缩机自身的自控系统来实现恒压供风的目标,并实现远程自控和远程可视化控制。在控制系统中利用计算机和调度中心控制五台机组的启动与停止,并在运行中控制加压和卸载。实现了对风机的运行参数进行监控,并随时控制的目标。所有的现场信号均通过光纤完成通讯,由上位机进行远程监督与控制,同时将整个网络的技术参数综合起来,实现信息整合与分析,由此完成对机组的全面恒压供风控制,已到达智能化、节能化运行目标。
3 改造后的系统优势分析
经过改造后,系统首先改变了以往设备的落后状况,新型设备更加节能与高效。双机压缩的模式可以节能15%以上,极大的节约了压风机的电能消耗。利用风冷方式完成冷却可以节约水冷的用水,简化了辅助设备的数量,而冷却系统简化也降低了能耗,与原有机组相比较新设备的两台工作能力相当于过去三台的送风能力;新型设备先进的运行模式降低了噪音改善了工作环境;设备主要部件设计先进,系统配合良好寿命提高并降低了维护工作量;新系统实现了远程控制,提高了系统运行的稳定性与可靠性;多机组联动可以有效的优化送风模式,实现了恒压供风的效果;系统采用多级控制模式,并利用计算机实现了多种控制方式的转换;系统运行数据实现了自动化采集,为系统运行与维护提供了必要的历史数据;自控保护功能齐全,可以在不同工况或者故障下实现联锁,保证系统运行的安全性;系统运行中可以利用限制设定,提供系统报警保护。针对检测的技术参数系统可以设定限制,因此如检测到的机组数据出现问题就可实现报警保护,即故障时发出相应的报警信号,并根据此类故障的处理预案进行启停切换,保护系统安全;最后利用软件与操控平台的对接,可以利用组态软件完成控制,操作画面更加清晰,且内容丰富,方便查询与控制。
4 结论
完成改造后,机组的运行突出了经济效益的提高。在此模式下运行的机组交比原有机组其节约电量可以达到1/4,按照年累计电量计算,可以节省开支几十万元;同时采用自控系统其运行和维护更加的简单,从而实现了预测性检测与维护,进而减少了维护工作量,也减少了维护费用。可见恒压供风系统可以为煤矿运行降低能耗减少费用,并保证了系统的安全可靠。
参考文献
[1]张丽立.煤矿压风机组恒压供风节能化控制改造[J].煤矿机械,2010(7).
关键词:高效;节能;驱动系统
1 前言
空压机作为一种广泛应用于矿山、冶金等各种行业的重要机械,其工作原理是对气体进行压缩,使气体的压强增大,再经冷却和缓冲以后向外输送。其耗电量约占整个工业耗电量的15%左右,是名符其实的耗电大户。本项目的主要原理在于根据空压机的一系列变量的实时采样,随时计算出最优工作状态,兼顾了气体供应、能源消耗等方面,实现了最优节能。
2 项目原用能基本状况
我矿地面压风机房安装SA220A-6K型螺杆式空气压缩机两台。额定电压6000V,功率220KW,一用一备,每天运行24小时,每年运行时间330天。以满足井下掘进头正常供风。原用能状况:一台空压机运行24h的电量为220x24x0.85=4500 Kwh。
3 方案设计
安装空压机节电王进行节能,提高压缩效率,节约使用成本,并减少空压机的故障概率,整体节电潜力不低于13%。空压机节电王的主要原理在于不断核算使用中的代价---耗电量,并且寻找到最节能的状态,以便使空压机总是在最节能的状态下运行,在这种运行条件下,空压机付出的动能总是最经济的,产生的废热也是最低的,从而有效的阻断了恶性循环。
项目实施内容具体为:
(1)安装节电王设备与空压机联机,不影响正常的生产,节电王由监控驱动模块、旁路电路、柜体构成。
(2)节电王串联于空压机供电线路中,内置旁路空切装置,节电王出现故障不能影响空压机正常运行。
(3)节电王需要采集空压机压力信号、加载信号及功率信号,但不影响空压机的正常运行工况。设计框图:
4 技术分析
(1)节能原理:是寻找最稳定、节能的工作状况,并使空压机运行于这种状况下,它的设计思想是对空压机的运行气压稳定性、设备稳定性、运行能耗等方面进行折中处理,在保证气压比较稳定条件下(但不是恒压供气),使得空压机的出力处于高效、稳定的状态,能够提高空压机的实际运行效率。同时它也能降低温度、降低噪音、改善现场环境。它是空压机的一个附属设备,不影响空压机的运行,也不改变空压机的设定参数。
(2)节能特点:空压机节电王内置智慧云终端,进行最优节电率的实时计算,具有很大的先进性。其主要特点在于,计算过程是按照最优控制进行的,得出的是最优解,因此现场的所有节能空间都将被充分利用。并且,在使用效果上,本产品具有以下不可比拟的优势,概括为“一保”、“两不”、“三降”。一保:具有自动旁路和手动旁路,万一发生故障则自动恢复空压机的原有工况,保证使用安全。两不:不改变空压机的任何设定值;不改变空压机的任何操作模式,不增加任何额外操作。三降:降低空压机的耗电量,平均16%,降低空压机的油温至少10℃,最多30℃,降低空压机的故障率和维护成本。
(3)节电王与变频器的区别:普通变频是采用反馈控制,根据气压的变动不断调节转速,由于用气量不断变化,造成压缩机转速不断变动,且呈现出自然振荡,宽幅波动,对压缩机很不利,运行时的噪声听起来也非常奇怪,让人不能接受。压缩机转速不断波动时效率也低,节能效果不理想。
5 节能空间的核算
本方案的主要原理在于根据空压机的一系列变量的实时采样,随时计算出最优工作状态;这个方案兼顾了气体供应、能源消耗等方面,实现了最优节能。类似于一个不知疲倦的空压机专家一直在对空压机进行实时诊断,在调节的时候尽量做到最优,并尽量减少重复调节,使得空压机的出力为最稳定状态,达到设计最大效率运行,节能效果显著。
6 效果
年节约电量112万度,按平均电价0.7元/度,节约电费约78万元/年,进一步提高了企业的能源利用水平,降低了企业成本。通过积极吸收国内外先进的节能技术、设备和先进的管理经验,使公司实现了真正意义上的节能,进一步提高了企业的能源利用水平,降低了企业成本。
7 结语
关键词:空压机;热能回收;应用
中图分类号: R151.4文献标识码: A
前言
空压机系统存在的大量电能转化为热量 ,从而造成能源浪费的现象 ,是可以通过全面的系统解决方案来消除和弥补的。结合余热回收系统对原有的空气压缩系统进行改造 ,既可以解决空压机冷却散热的难题 ,又可以充分利用废热 ,减少常规燃料的消耗量 ,具有良好的经济和社会效益。
空压机简介
空气压缩机(简称空压机)是工业领域应用最广泛的动力源之一 ,被广泛应用于机械制造及其他需要压缩气体的场所。实际检测发现,空压机排出机体的油气混合物温度较高,如果热量不及时排出,会对设备造成严重的损坏,并影响产气效率。因此,将空压机产生的余热回收利用 ,既可以最大限度地回收能量,减少能耗,又能提高空压机的产气效率 ,延长设备寿命。
螺杆式空压机工作原理及热能回收工艺流程分析
(一)工作原理分析
1、气路。如图1可知,空气通过过滤器进入第一级低压转子的加压和中间冷却器冷却,再通过管路系统进入第二级高压转子的加压和后冷却器冷却 ,使高油的压缩空气降低到可接受的程度
2、水路。如图1可知,外界的冷却水进入后冷却器、中间冷却器和油冷却器 ,冷却高温压缩空气和高温油。
3、油路。如图1可知,油通过管路系统冷却低压转子和高压转子,高温油进入油冷却器冷却后 ,在内部循环使用。对于空压机空气经过第二级高压转子的压缩,一般可以达到180℃~190℃的温度,经过冷却后,压缩空气温度一般控制在40℃~45℃进入干燥机干燥,空压机的输入功率大约有 90%(大部分为轴功率)是作为热量通过冷却器带走,消耗在环境中的。
图1
(二)热能回收工艺流程图
图2的工艺流程是将余热回收系统的冷却器直接安装在空压机油路系统中形成串联连接方式,螺杆空压机运行过程中把空气吸入机组内部与油混合,经过阴阳螺杆腔体压缩产生80~90℃高温,高温油气混合体在机组产生的压力作用下进入油气分离器内分离: 高温油先进入余热回收系统的冷却器进行热量交换,油温下降15~20h后,再流入空压机原装冷却器,又经过原装冷却器冷却后,直接供螺杆空压机工作使用,油在油路工艺系统中反复循环,分离出来的高温气体经过原装冷却器冷却后直接供给用户使用"水泵将低温水从水箱中运送到余热回收冷却器中加温后再返回到水箱,这样水在密闭的回路中反复循环加热,最终能将水温提高55℃。
图2热能回收工艺流程
三、空压机热能回收必要性分析
实践证明,一台喷油螺杆空压机在规定情况下运行时,只有总功率20%~30%的能量转化为压缩空气势能,而70 % ~80%的轴功率以热能方式散发掉,有94%的能量从高温气体中及油排出。用自制热能回收机反复多次实验,证明能将空气压缩机的高温油的热能通过热交换器以水加热的形式回收利用。空压机连续加载4.5 h足以把12.5m3水从15℃加热到70℃,主机运行温度从99℃下降到86℃。实验效果产热水量明显,既能有效降低运行温度和延长油使用寿命,又可以把70℃的热水应用到其它辅助生产中,降低生产成本,减少设备投资。
余热回收原理用能量交换方式收集空压机运行过程中产生的热能,通过冷水来吸收,用反复循环方式将自来水温度从5 ~ 20℃升到60~75℃,这部分的热水可以用来洗澡、供暖、补充锅炉水等。
(一)螺杆式空压机余热的价值
现行螺杆式空气压缩机的工作流程如下:空气通过进气过滤器将大气中的灰尘或杂质滤除后,由进气控制阀进入压缩机主机,在压缩过程中与喷入的冷却油混合,经压缩后的混合气体从压缩腔排入油气分离罐,从而分别得到高温高压的油、气。由于机器工作温度的要求,这些高温高压的油、气必须送入各自的冷却系统,其中压缩空气经冷却器冷却后,最后送入使用系统;而高温高压的油经冷却器冷却后,返回油路进入下一轮循环。 空压机内高温高压的油、气所含热量相当于空压机输入功率的75%,温度通常在80℃(冬季)至100℃(夏秋季),这些热能由于机器运行温度的要求,都被无端地排弃至大气中,热量被白白的浪费。
空压机余热回收设备的使用,对空压机所产生的高温高压油、气进行冷却,不但可以提高空压机的产气效率,而且可提供生产生活所需的热水。在减低运行设备购置及运行成本的同时,也起到了良好的节能环保作用。
(二)螺杆式空压机热回收的优点
1、零成本利用热能。为客户提供生活热水,安全、卫生、方便、实用。螺杆空压机余热回收装置与燃油、燃气锅炉比较,无污染、一氧化碳、二氧化硫、黑烟和噪音、油污对大气环境的污染。一旦安装投入使用,只要空压机在运行,企业职员就随时可以提取到热水使用。为创建资源节约型环境友好型企业奠定基础。
2、将设备运行效率提高。增加排气量,减少耗电,实现空压机的经济运行。安装螺杆空压机回收装置运行的空压机组温度在85℃以内,可以降低风冷螺杆空压机散热风扇运转时间。空压机余热回收装置足可以使空压机温度降8~12℃,其降幅都在4~8%,夏天更佳,为此它的经济效益就更显著了。
3、使得维修保养成本减少。降低设备运行温度,减少了机器的故障,延长了设备的使用寿命,延长机油、油气分离器等常用耗件的更换周期。螺杆空气压缩机的主要费用支付是运行费用,属于高成本设备,其次是耗材的更换,如机油、机油隔、油气分离器。空压机在85℃内运行,防止机油乳化、积碳现象降低,二者是严重影响油隔、油气分离器寿命性能的致命因素。如果碳化颗粒超常将堵塞机油隔、油气分离器,严重影响机器的运行,使内压剧增,机体温度超高,后果是多耗电能,机器烧毁和引发火灾。
四、螺杆式空压机余热回收利用具体实例分析
(一)实例
某企业拟采用空压机余热回收系统制备职工洗浴用热水,每班约有300人同时洗浴,二班制,年时基数4016小时。 空压站内采用90kW及75kW螺杆式空压机各两台,在空压机内安装了热量回收包,同时选用一台热回收闭式循环换热机组。空压机内的轴功率约65%~75%可以回收,按照70%的回收率计算,可回收的轴功率合231kW。空压机余热可提供的一次侧热水温度设定为55℃,回水为50℃;二次侧夏季供回水温为40/10℃(温差30℃),冬季为50/4℃(温差46℃)。
(二)应用
1、员工洗浴热水加热应用
自来水冬季温度约为 8℃,需要加热到 45℃供工人洗澡。经过加热采暖系统回水后 ,空压机热水回收的温度约为50℃~55℃左右,可把洗澡水加热到 45℃。按平均洗澡人数为 300 人/天 ,每人次用水量按60 L计算。满足每天 300 人洗浴所需要的热量为 :300×0.06t×(45-8)=666 Mcal,折合消耗能量为 777 Kw.h。平均每小时消耗空压机回收能量38 Kw,即利用空压机热能回收用于冬季洗浴用热水可节约的能量总数为38 Kw×20h×120=91200 Kw·h。91200 Kw·h相当于328320兆焦 ,180℃蒸汽的热值为2520兆焦/吨。冬季洗浴利用热能回收(120 天)折合节省蒸汽为162吨。(按蒸汽80%的热效率)一个冬季用于采暖和洗浴共可节省蒸汽684+162=846吨。按我厂锅炉实际平均耗油产汽比为1:15(吨柴油/吨蒸汽)换算,冬季120天采暖、洗浴用热水可通过空压机热能回收减少柴油消耗为846/15=56.4吨。
2、软化水加热应用
按实际开机功率每小时可回收能量318 Kw·h,洗浴用热水每小时用 31 Kw·h。剩余的空压机热回收能量为每小时287 Kw用于软水加热应用。因受限于空压机进出冷却系统效率要求,温升要求最佳状态为10℃,所以其余热量由辅助冷却系统排放到室外,不能完全应用。按该厂软化水平均每小时使用20吨 ,则每小时可利用空压机热能为200 Mcal,折合能量为233 Kw·h,相当于838.8兆焦。则其他季节(按120天生产期)利用空压机热能回收加热软化水可节能能量总数为2013120 兆焦。180℃蒸汽的热值为2520兆焦/吨 ,即其他季节120天将回收热能用于加热软化水折合节省蒸汽为998吨。(蒸汽80%的热效率利用计算)按该厂锅炉实际平均耗油产汽比为1:15(吨柴油/吨蒸汽)换算,其他季节将回收热能用于加热软化水减少柴油消耗为66吨。按照柴油8000元/吨,利用空压机回收热能加热软化水计算,可以节省528000元。
结语
压缩空气是工业领域中应用最广泛的动力源之一,由于其具有安全、无公害、调节性能好、输送方便等诸多优点,使其在现代工业领域中应用越来越广泛,但要得到品质优良的压缩空气需要消耗大量能源,在大多数生产型企业中,压缩空气的能源消耗占全部电力消耗的 10%~35%,在不断提高压缩空气系统效率的同时,空压机运行时会产生大量的压缩热,压缩热消耗的能量占机组运行功率的85%以上,通常这部分能量通过机组的风冷或水冷系统释放到大气当中$所以压缩机的热回收是持续降低空气系统损耗,提高客户生产力的必要手段$余热回收的节能技术目前研究很多,但大多只针对喷油螺杆式空压机的油路改造而言$本文通过对几种典型空压机的工作原理和余热回收系统特点进行详细介绍,更加丰富地了解空压机余热回收的途径和形式,可以更好地进行余热回收,降低企业的能源费用,达到节能环保的目的。
参考文献:
关键词:PLC;空压机;控制系统;
中图分类号:TL503.6 文献标识码: A
在我国能源日益紧张和浪费严重的形势下,高效低耗的节能技术受到人们 的关注。空压机作为制造业最常用的设备之所产生的廉价适用的压縮空气能源备受青睐。基于PLC的空压机的用途很广,几乎遍及工农业、国防、科技、民用等各个领域。它可以利用电动机将气体在压缩腔内进行压縮 ,并使压缩的气体具有一定压力。
一、PLC的定义及特点
PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。它的特点表现在以下几个方面:
1.可靠性高,抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术,采用专业的生产工艺制造,内部电路采取先进的抗干扰性技术,有很高的可靠性。同时,PLC具有硬件故障的自我检测功能,当出现故障时,可及时发出警报信息。在应用软件中,应用者还可以编写器故障的诊断程序,使相应的电路及设备获得故障诊断保护,最终整个系统具有极高的可靠性。
2. 配套齐全,功能完善,适用性强
迄今为止,PLC已经形成了大、中、小各种规模的产品,可用于各种规模的工业场合。除了逻辑处理的功能以外,现代PLC大部分数据运算能力,都用于各种数字的控制领域。近年来,PLC的功能单元大量出现,使PLC进入了温度控制、位置控制、CNC等工业控制中。同时,PLC人机界面技术的发展及通信能力的增强,使PLC组成各种控制系统变得非常容易。
3.易学易用,深受工程技术人员欢迎
PLC作为通用工业控制计算机,是面向工矿企业的工控设备。它接口容易,编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近,只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能,为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事打开了方便之门。
4.系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造
PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计及建造的周期大为缩短,同时维护起来也变得容易。
二、空压机控制系统的简要介绍
继电器电气控制系统
其逻辑功能由传统的继电器来完成的,比如控制时间,就有相应的时间继电器。继电器的动作一般与电磁有关,是一种电子控制器件,它具有控制系统和被控制系统,通常应用于自动控制电路中。它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
2. 智能单片机控制系统
单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。目前,单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。比如导弹的导航装置、飞机上各种仪表的控制、广泛使用的各种智能IC卡、录像机、电子宠物等。
3.PLC控制系统
PLC控制系统是由模仿原继电器控制原理发展起来的。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令,通过数字输入和输出操作,来控制各类机械或生产过程。PLC用梯形图编程,在解算逻辑方面表现出快速的优点。在微秒量级,解算1K逻辑程序不到1毫秒。
4.DCS控制系统
DCS,分散控制系统的简称,国内一般习惯称之为集散控制系统。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统,综合了计算机、通信、显示和控制等4C技术。其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。
三、基于PLC空压机系统的控制要求
1.恒压控制
原料空压机的作用就是满足工艺要求送出一个压力恒定的气流,为分馏塔分馏提供原料空气,所以它的最基本的控制要求就是恒压控制。
2.防喘振控制
喘振工况是空压机系统的非正常工况,也是离心式压缩机特有的工况之一,具有破坏性。如果空压机出现喘振,则会直接损坏空压机设备,造成空分停车事故,所以必须要避免喘振现象的发生,以免造成更大的损失。
3.故障连锁逻辑控制
在空压机正常运行时,只要有任意一个监控参数达到连锁值,为了避免损坏设备,必须将空压机停车。这也是空压机的故障连锁控制的基本要求。
4.辅助安全控制
为了防止出口压力过高,空压机的出口压力设置了一个安全保护范围,使它工作在正常范围之内;为了防止空压机电动机超负荷工作,限制入口无限开大,通过电动机过载保护控制器的调节而减小负荷;实现空压机的自动加载大大方便了操作人员的操作,避免了操作升压时误操作而引起空压机喘振,缩短了人工加载的加载时间,具有升压快,升压电流小,节能的特点。
通过了解以上各个控制要求,控制策略的设计必须合理、有效地把各个要求都在控制系统中得以实现,从而对空压机的可靠运行提供重要的保障
三、PLC空压机控制系统的设计要求
1.具体的控制要求
基本控制要求为油压油温、断水保护、超限保护、排气温度超限保护、空压机气压超限压力保护、保护及故障、启动功能、停止功能、报警功能。当系统在自动集控工作方式时。系统根据设定的供气压力值,当冷却水压力、空压机油油压满足要求时,自动控制卸荷或加载。
2.系统的硬件设计
PLC主机选择留有少量的余量,连接时电源和CPU模块放在最左侧,扩展模拟量输入模块用扁平电缆与左侧的模块相连。系统所使用的电源均由交流稳压器进行滤波和稳压,很好地消除了现场环境中的电源干扰,保障了系统的稳定运行。
四、基于PLC空压机控制系统的应用
1.硬件施工
造成PLC信号采样出错的原因主要是: 传输信号短路或开路。当传输信号出现故障时, 现场信号无法传送给PLC,造成采样出错。因此,要提高PLC 输入信号的可靠性,采用可靠性高的开关接点、 高质量的传输导线、减少端子数量和一次表是必须的。但是规范的布线和屏蔽接地措施更具有实际意义。
2.软件编程
为使整个控制系统运行更加稳定,软件系统可靠性配套也是必不可少的。因此我们对控制软件进行了特别处理,对输入信号进行滤波处理要提高现场输入给空压机PLC控制系统的信号的可靠性,对于空压机储气罐的卸荷控制,为了防止卸荷阀在卸荷值附近频繁的动作,可以采用余量控制法程序段来解决这一问题。
总之,使用PLC空压机的控制系统后,减少大量的时间和中间继电器等器件,减少大量的安装接线时间。 加上开关柜体积的减小,可以节省大量的费用。同时,PLC 的故障率很低, 具有完善的自诊断和显示功能。PLC还可以进行网络化管理, 现场参数可以通过网络传送到监视屏幕中,为运行人员提供参考,同时它具有对历史数据的记忆功能,如果连上打印机就可以打印生产报表,免去运行人员抄写报表工作, 减轻了运行人员的工作量。
结语
对基于PLC的空压机控制系统的设计,不仅有效地排除了常排气的隐患,使得空压机工作条件大大改善, 提高了使用性能的安全性、可靠性,保证了空压机能长周期稳定运转,同时也取得了良好的经济效益。
参考文献
[l]马伯渊,吕京梅,张志同.PLC软冗余系统性能分析[J].电力自动化谈备,2009,2.