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【摘 要】采用变频驱动电动机,以输出压力作为控制对象,与压力变送器等组成闭环恒压控制系统。
压风系统是煤矿主要生产配套系统之一,是矿井的安全动力系统,同时也是矿井安全自救系统。
1 空压机系统概况
我公司地面工业广场压风机房安设空压机五台,皆为MLGF-20/8-132G型,额定排气量20m3/min,额定压力为8kg/cm2,配用电机为Y315M2-8,功率:132kW,正常运行方式为三用二备,每年连续运转时间25000小时以上,在设计选型时,空压机按照满负荷、长时间、连续运行方式来选型的,实际运行中空载运行时间所占比例较高,根据现有电控系统即使在空载情况下,电动机仍以额定转速运行,输出功率变化小,无功功率大于有功功率,有效率低,大部分电能白白浪费掉;存在的另一个问题,空压机起动时冲击电流大,对电网和设备危害较大,运行质量差。
2 空压机系统改造
2.1 改造之前
2.1.1 空压机加载期间风量为20m3/min电流约为180A,空载期间电流约为45A,表1为五台空压机运行时间、加载时间、空载时间的统计:
表1
以3#空压机为例,平均空载率计算方法,平均空载率=(累计运行时间-累计加载时间)/累计运行时间=(3200-1620)/3200=49.4%通过对空载率的统计可知,空压机因空载运行浪费大量电能。五台空压机平均空载率为50.54%,急需实施节能改造。
2.1.2 空压机工频起动时虽采用Y-降压起动,但电流仍在400A左右,对电网的冲击较大,影响电网的稳定。对设备的危害较大,冲击电流降低了电动机使用寿命,影响了设备的运行安全。
2.1.3 空压机的开停需人工操作,一方面不方便,造成人力资源负担,另一方面,由于人工切换操作极易造成气压不稳定,给生产带来不便。
2.2 改造状况
2.2.1 控制原理
采用变频驱动电动机,以输出压力作为控制对象,与压力变送器等组成闭环恒压控制系统,通过PLC集中控制,每台空压机根据自身储气罐压力要求调整运转频率,整个自控系统根据总管压力调整运转台数和相应空压机的运转频率,双重节能措施达到节能效果。
2.2.2 控制方式
1)整个系统分为现场手动、现场自动、远程控制三种控制方式,通过主控系统可使系统在自动和手动之间、自动和远程控制之间进行数据切换,无论自动还是远程控制都能实现启动、停止、保护、恒压调节等功能,可以实现分时段不同压力控制、保护控制、自动开关机等。
2)选择性开机,可人为设定开机顺序,PLC控制系统具有加载时间累计设定功能,当前空压机加载累积时间超过设定时间时,则投入运行下一台空压机,以此类推;当前空压机加载累积时间少于设定时间时,则停止运行一台空压机,以此类推。
3)如空压机连续运行时间累加到一定的时间(该时间可设定),则自动停止该空压机的运行,开启下一台空压机。
4)PLC控制可自动跳过处于故障、现场手动、检修等状态的空压机,开启具备工作条件的空压机。
2.2.3 运行监视
1)可实现温度、压力等运行状况实时监视,参数在线修改,状态监视、过程监视、趋势分析、和监视系统异常等各种数据的监视。
2)当空压机有故障时,监控画面将自动显示有关画面,监控系统能够按要求,自动的组织相应时间区间的有关数据,以曲线的形式显示在屏幕上,便于故障的查询。
2.2.4 故障保护、记忆功能
1)实现各类保护和报警功能,油压、油温、水温、断水、断油等超限报警,可根据现场情况设定参数报警即停机或只报警不停机。
2)系统报警后,空压机自动设置为软检修状态,只有维修人员手动清除软检修状态,该空压机才能开机。
3)系统每天将设备的报警时间、报警设备等信息保存到计算机,可以随时查阅。
3 改造后运行状况
3.1 系统运行正常
改造后变频控制系统运行状况良好,空压机起动时启动电流在0-180A范围内缓慢上升,降低了冲击电流;PLC控制系统替代继电器控制后,故障率明显下降;压力变化幅值由改造前的±0.15降至±0.04保证了供风负荷稳定;同时因使用电接点压力控制器,压力调节精度更高,控制准确,从而避免了误动作导致加载、卸荷事故的发生。
3.2 节电效果
运行时间与卸荷时间约相等即各12小时,每年按350天计算,以1#空气压缩机为例,节电量每年节约电量191520kW。
4 结语
改造后的压风系统节电效果十分明显,对供电电网和设备本身的损害也大大降低,提高了系统的安全稳定性,减小了日常的维护量,既节约了人力及成本,又延长了设备的使用寿命。
【参考文献】
[1]邢子文.螺杆压缩机:理论、设计及应用[M].北京机械工业出版社,2008,6.
[2]兰运良.空气压缩机技术[M].西北工业大学出版社,2008,10.