浅谈空压机安全运行

浅谈空压机安全运行

张朋

内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司

摘要：空压机是工业生产中常会用到的设备，做好运行优化工作十分重要。空压机是电厂中非常重要的公用系统，为机组自动控制系统中的众多气动执行机构提供仪用操作气源，同时还提供杂用空气。空压机系统运行中出现的问题会影响压缩空气的效率与质量，并且影响电厂机组的安全运行。如何及时处理这些问题也就成为了保证空压机稳定运行的关键。

关键词：空压机；系统运行；优化研究

1工程背景

压缩机通常以螺杆式为主，特点是安全可靠性较高，且产生噪声较小，设备不易损坏，其操作流程为转子转动带动空气进入空压机并对空气进行密封加压处理，将达到预定压力值的气体排出，完成空气压缩效果。空压系统由空压机体、压缩传动、动力系统等构成，其中附带空气滤清器对空压机进行定时除尘清洁，温度传感器对排出气体的温度进行检测，压力维持阀保持空压机腔体压力稳定，超出预定压力进行卸压报警等。

1）空压机应在出口处设计温度传感器，对排出气体的温度数据进行实时收集传输，达到预警值温度时会报警提示，超出后达到跳机值温度停机处理。

2）在空压机腔体设计压力传感器，对排出气体的压力数据进行收集监测，超出预警值压力时及时进行报警停机处理。

3）对过滤器以及分离器的堵塞情况进行分析并进行预警，超出预警值达到跳机值会自动停机。

4）在空压机有管路上设计压力传感器，对喷油压力数据进行收集监测，超出预警值压力时及时进行报警停机处理。
2空压机的运行状态
空压机的运行时，有联控和近控两种运行状态。如何将两台空压机转换成一台空压机运行，或者一台空压机切换成两台空压机运行，其中有两种模式控制着空压机的启停，也就是联控模式和近控模式。联控是由空压机运行到一定压力时由PLC机柜实现自动启动和停止的模式。当压力高于0.80Mpa的时候，联控模式会自动停止一台空压机的运行，转为一台空压机运行；当压力低于0.70Mpa的时候，联控模式会自动启动一台空压机运行，从而使得两台空压机运行。近控则是由现场启动或停止空压机的运行模式。当空压机的管网压力低于0.70Mpa时远控模式还没有自动启动空压机的运行，这时就需要操作员将空压机上的联控模式调换成近控模式，手动启动空压机的运行。
一般情况下空压机是由PLC机柜实现控制的，主机加载延时5秒，10秒卸载延时，备机加载延时90秒，备机卸载延时5秒，备机起机延时10分钟，每套干燥器分别有A和B两个干燥塔，每3600秒完成一次A塔和B塔的切换，交替吸附，使空压机出口露点维持在-40℃以下。

3空压机系统运行优化研究
3.1变频器选择
空压机系统中变频器的选型要根据空压机实际的使用情况来进行，本文结合某工业生产企业的空压机进行了变频调速系统的改造，该公司使用的空压机的电机型号为LS285TSC-2，其功率为22kW，实际的运行频率为50Hz，工作电压为380V，设计额定电流值为40A，电机实际的转速能达到1450r/min。结合空压机实际的电机型号以及使用情况，可以为该空压机配备三菱公司生产制造的FE-A5F30-22K型的变频器。

3.2系统改造
经过与周边电厂的交流，有的单位对压缩空气系统进行改造，在空压机至空气干燥机之间增加一个储气罐，用来减缓压缩空气波动，维持压缩空气压力平稳，并有一定的除水、除油的功能，空压机出口压力大幅波动的状态有所缓解，但仍存在空压机启停现象。有的单位将空压机、冷干机一对一模式，改成空压机、冷干机间加装母管，变成母管制，提供稳定性，并将各空压机机房压缩空气互联，提供可靠性。
3.3硬件组成设计
空压机的监测系统由控制室远程监测控制上位机系统与下位机现场监测控制子系统两部分组成，两者由终端控制器对数据进行接收传输，并通过PLC传输数据至控制室。通过地面监控室远程监测系统进行数据的处理，由终端空压机上的传感器对实时工况进行数据整理收集，经由交互机传至地面上位机进行PLC数据处理计算。PLC模块微处理器型号为S7-200CPU226，可对系统数据进行存储计算，通信模块选用西门子网络拓展模块，对输入信号有显著的抗干扰能力。由于空压机本身工况要求传感器具备耐冲击能力以及耐受高温的工作环境。因此对于温度传感器选用热电偶测温传感器，优点在于适用范围广，可靠性较高且较为稳定；对于压力传感器的选用同样如此，一般选用弹簧管压力传感器，通过弹簧管作为压力敏感元件对空气等流体压力进行测量，压力表选用YTZ-150型号，该型号压力表可实现对待测压力的实时测量，并可与通信系统连接对测量信号进行实时传输，效果较好；最后对于流量计的选取根据压缩机的用途不同，流量传感器的选用也有显著区别，对空压机来说LCX型号流量传感器可实现对远程流量的监测以及预警报警效果，通过安装在空压机冷却管路上，在冷却管路水流入终端时触发报警信号或紧急停机处理。或对水流流量设计阀值，流量超出阀值时自动接通报警电路或停机处理。

3.4空压机系统其他部件的维护
压缩机每运转500小时或者空气滤清器压差指示灯亮时，将空气滤清器拆出并清洁。一般每2000小时更换一次，若周边环境较差可适当做出调整。另外工作人员要在规定期间及时清理滤网，最好每一到两周将其拆下并清洗干净，不必更换。

油过滤器的时间是在压缩机运转500小时后，当油过滤器压差指示灯亮时更换，一般更换周期为2000小时，环境较差更换的时间也会缩短。当油细分离器压差指示灯亮时，或油压力比气压高时须检查，油细分离器必须更换。一般更换时间为4000小时左右，如环境较差时其更换时间会缩短。
空压机的每个部分都会有它的使用寿命，空压机的操作屏幕中有相关部件的使用寿命，比如空气过滤器的使用寿命为2000个小时，油过滤器的使用寿命为2000个小时，油细分离器的使用寿命为4000个小时，润滑油的使用寿命为8000个小时，电机润滑脂的使用寿命为2000个小时。当任意一个部件的使用寿命快到了规定时间，巡检员要记录下来随时更换部件。
4运行效果分析
通过对设计出的空压机故障监测控制系统进行测试，对3台空压机进行了现场试验分析。可以看出，在该系统实际运行过程中对各参数的监测效果较好，其中出气口温度以及排气压力都控制在预警范围之内，且监测值相近符合实际运行状况。对空压机进行远程监控操作大幅降低了井下工作人员的劳动强度，节省了设备的维修保养费用，达到了对空压机设备的自动化控制故障监测目的，使用效果较好。

5空压机智能控制系统节能优化策略
5.1 完善闭环控制
从节能角度展开分析，在智能控制系统节能优化中需做好闭环控制的完善工作，具体的控制优化过程如下：利用管道上布置好的压力变送器、流量变送器来采集相关数据，将得到的数据和设定值进行对比，根据得到的对比结果来完成 PID 运算，随后下达相应的控制指令，调整电动机的具体转速，以此来完成流量的增加或减小。在流量变化的情况下，也会对出口压力带来直接影响，而这些数据也会直接反馈给变频器，此时变频器会借助 PID 运算完成频率改变，从而完成空压机转速的调整，实现流量调节的目的，以此来提高出口压力控制稳定性，实现空压机系统运行过程的闭环控制。需要注意的是，在 PID 运算过程中，也会使用智能控制系统中的相关软件进行处理，以此来提高闭环控制结果的可靠性，利于后续活动的顺利推进，达到良好的应用控制效果。
5.2 设备节能整合
在节能策略的拟定中，需做好设备节能整合设计，这也是相关活动顺利推进的基础条件。在具体的节能整合活动中，也需注意以下内容：（1）做好整体系统的节能改造工作。基于目前企业的生产用量和后续增量，对目前空压机设备进行优化，智能控制系统也需做好升级工作，使其可以满足企业长期发展需求。同时大功率设备的进场，也可以减少小功率设备数量，减少供压过程的压力损失，保证流量的充足性 。（2）对高效设备进行节能改造。可以引入两级压缩永磁变频空压机，利用不同大小的两组螺杆转子，完成压力的科学分配，以此来降低空气压缩过程的压缩比。而且在改造过程中也需要设置好备用设备，以此来保障系统运行状态的持续性，保证设备能效能够得到最大程度的发挥。
5.3 进行远端控制
在互联网技术、智能技术不断成熟的情况下，也可以通过远端控制的方式达到节能目的。具体实践中的工作要点如下：对以往的工作资料进行整理，基于互联网技术提供的便利条件，建立云端工况远端监测平台，在平台中可以对空压机目前的运行工况进行实时监督，并且在智能控制系统各类传感器的辅助下，可以采集实时工况数据。这些数据都可以通过电脑端、移动端进行查看，在发现预警信息后也可以通过远程控制的方式下达相关指令，以维持现场空压机作业的安全性。相较于传统的现场控制方式，远端控制降低了相关人员的工作强度，同时可以更加及时地发现系统运行故障问题，降低了故障发生后带来的直接或间接影响，从而提升系统运行过程的稳定性与节能性，减少各类资源的浪费。
6结语
当空压机的管网压力低于0.50Mpa时，威胁机组运行稳定，影响机组负荷，甚至会停机。可见空压机系统在整个厂区的作用是至关重要的。保证空气压缩机系统的稳定运行，就要在平时多加强巡检，及时维护保养，及时处理设备缺陷。并在实际运行中积累经验，提高技术水平，加强故障的处理能力。
参考文献
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　　[2]罗浩,宋燕燕.PLC 和变频器在空压机节能改造中的应用[J].中文科技 期刊数据库（引文版）工程技术,2016(8):221.