车间的压缩空气系统的改进

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摘 要：对集中供气的压缩空气系统进行改造，改用电接点压力表取代原来的压力开关；对三台空气压缩机的启停进行了优化，配合电接点压力表的控制，根据压力的高低而决定投入压缩机的数量；对自热式压缩空气干燥器的工艺进行了优化，当用气量少的时候，再生完毕后，自动延长工作时间，使之更加节能高效。

关键词：电接点压力表；上电启动；自热式压缩空气干燥器；节能工艺；冗余

1 任务的提出

车间楼一楼有15台CNC，担负着教学与对外生产的任务，原来每台CNC都配有一台微型压缩机。使用一段时间后发现，这样的配置既不经济，又易于出故障，影响该台CNC的教学与生产，而且压缩空气未经处理，含有大量的水与油，影响设备的长期可靠运行。同时，实训楼里还有其他设备，也需要压缩空气，这样还得再配置压缩机。

经学院同意，本人决定对实训楼一楼进行压缩空气集中供气的改造。利用三台闲置的1立方/分钟的移动式压缩机，再配套一个3立方/分钟的高效除油器，一个3立方/分钟的自热再生式压缩空气干燥器（出口附带粉尘过滤器），一个1立方的压缩空气储罐。经过处理后的压缩空气通过管道对CNC及其他用气设备进行供气，同时，预留二楼8台CNC的供气管道，为增加设备提供用气。

使用一段时间后，实训车间反应，用气的质量有了很大的提高，去除了水和油的压缩空气使设备的运行质量和稳定性得到了提高。但也出现了供气压力不稳定的新问题，供气压力有时候偏低。

经过观察，发现供气压力有时候低于要求的0.65MPa，原因是没有考虑高效除油器与自热式压缩空气干燥器的压降，这套压缩空气处理设备有约0.02MPa的压力降。

同时，三台空气压缩机的启动与停止，都是由原来机上的压力开关调节的，而这种压力开关的调节精度较低，且安装在压缩机上，受到的振动较大，所以很难精确地设定压缩机的启动与停止压力。

另外，自热式压缩空气干燥器需要一部分成品气进行再生，查产品手册，这一部分的再生气量为额定处理量的15%，消耗量不少。而现在用气量还未饱和，特别是下午5点到晚上9点的时间段。

2 改进

根据这些问题，笔者对这套集中供气系统再进行了改造，主要集中在三点：（1）采用新的电接点压力表取代原来的压力开关，使供气压力更加稳定。（2）压缩机采用新的联动程序，改善压缩机的工作状态，提高其运行的可靠性。（3）改进自热式压缩空气干燥器的运行工艺，节约再生气。

2.1 控制箱

原有的自热式压缩空气干燥器的控制箱不用，重新设计一个控制箱，采用一个FX2N-16MR型PLC作为主控制器。

其中8个输入点中使用4个，电接点压力表1上限接入X2（0.75MPa），下限接入X1（0.68MPa），电接点压力表2上限接入X3（0.76MPa），下限接入X0（0.67MPa）。

电接点压力表有上限触点和下限触点，可以任意设定压力。当压力低于设定的下限压力时，下限触点接通。当压力高于设定的上限压力时，上限触点接通。

其中8个输出点使用7个，Y0驱动干燥器电磁阀VY1，Y1驱动干燥器电磁阀VY2，Y2驱动干燥器电磁阀VY3，Y3驱动干燥器电磁阀VY4。Y4驱动中间继电器K1，Y5驱动中间继电器K2，Y6驱动中间继电器K2。三台压缩机的接触器保留，但改由K1、K2、K3三个中间继电器来控制。控制原理图见图1。

2.2 自热式压缩空气干燥器上电启动

原来的自热式压缩空气干燥器曾经多次发生过操作人员合上压缩机的开关后，没有按下干燥器控制箱上的启动按键，导致干燥器没有投入运行的情况。因此改进后的控制箱不设开/停机按钮，干燥器的供电与压缩机为同一个开关，一上电干燥器就投入运行，避免忘记启动干燥器的事件再发生。

2.3 压缩机的启动与停止

选用两个1.6级精度，表盘直径150毫米的电接点压力表，表1压力下限设为0.68MPa，上限设为0.75MPa，用于控制三台压缩机的启停，表2压力下限设为0.67MPa，上限设为0.76MPa，作为表1的冗余。

当压力低于0.65MPa的时候，1#压缩机启动，10秒钟后如果压力还是低于0.65MPa，2#压缩机启动，再10秒钟后，如果压力还是低于0.65MPa，3#压缩机启动。如果压力高于0.75MPa的时候，1#压缩机先停止，10秒钟后如果压力还是高于0.75MPa，2#压缩机停止，再10秒钟后，如果压力高于0.75MPa，3#压缩机停止。如果压力高于0.76MPa，所有压缩机马上停止工作。

2.4 自热式压缩空气干燥器的节能工艺

在一定的囟群脱沽ο拢干燥器处理多少立方的压缩空气，完全是由A塔和B塔内装填的吸附剂量的多少决定的。干燥装置是按照额定的压力有流量设计的，而实训车间目前的用气量大约是1.8立方/分钟，低于其额定的处理量3立方/分钟。即每一个塔工作时间为5分钟，但处理的压缩空气量并没有达到15立方，所以可以适当延长每一个塔的工作时间（再生时间4分钟不变），以达到节约再生气的目的。

对自热式压缩空气干燥器的程序改进为：当三台压缩机全开时，工作塔工作时间为5分钟，再生塔再生时间为4分钟。当两台压缩机工作时，工作塔工作时间为9分钟，再生塔再生时间为4分钟。当一台压缩机工作时，工作塔工作时间为13分钟，再生塔再生时间为4分钟。之所以没有按照台数来取工作周期值，是确保有一定的余量。

3 结束语

经过改进后的集中供气系统，克服了原来系统的问题，运行更加稳定可靠。压缩机的启动与停止与原来相比，变得有序，没有原来的频繁起动，压力的波动也没有原来那么大。自热式压缩空气干燥器的工作周期能够根据用气量的大小而自动调整，减少了再生气的消耗量。

参考文献

[1]三菱FX2N系列微型可编程序控制器编程手册[Z].

[2]钟肇新，范建东.可编程序控制器原理及应用（第三版）[M].华南理工大学出版社，2003.

[3]瞿彩萍.PLC应用技术（三菱）[M].中国劳社会保障出版社，2006.