混合机型空气压缩机自动监控技术研究及应用

位于济宁兖州市的临沂矿业（集团）公司新驿煤矿对为井口绞车系统、井上下装卸、井下巷道喷浆、矿井风动机具、井下提斜吊梁提供压缩空气动力的不同类型空气压缩机混合工作状态进行科学分析，研究应用高压软启动与变频器自切拖动控制技术，同时对通讯、冷却系统进行自动控制改造，完善了故障报警、自动保护及在线监测功能，全过程实现人机分离，确保系统安全。

（1）原空气压缩机系统运行状况。 该矿现有5台空气压缩机，冷却系统均为水冷式。 其中，3 台为基建时期安装的活塞式空气压缩机，采用接点继电器式简单控制；2 台为投产初期安装的SA-250A/WG 螺杆式空气压缩机，采用三菱控制器进行单机控制。①螺杆式空气压缩机是目前在用的较先进空气压缩机，噪声低、可靠性好、自动化程度高、维护方便，但控制系统单机控制、可监控参数少、供电设备落后、保护功能少。 ②活塞式空气压缩机是较传统的空气压缩机，以适应性强、排压恒定、热效率高、功耗低等优点仍被使用，但控制系统相对落后、浪费能源、故障频发、维护困难，更难满足生产信息化的要求。③空气压缩机冷却水系统采用强制循环水冷方式，上水为手动。系统压力开关精确度较差，零点易漂移； 水压的瞬间波动会造成开关动作，水压在控制临界点反复波动时将造成电接点反复通断，使水泵反复启停，结果是控制失效、故障率很高。 他们针对上述空气压缩机控制系统的缺点和2种机型并存的现状，设计了混合机型空气压缩机自动监控系统。（2）监控系统构成。①结构原理。活塞式空气压缩机增加一排压力及温度、二排压力及温度、风包压力及温度、滤后油压、润滑油温度、冷却水进水压力检测变送器和冷却水进出水温度检测传感器； 控制系统由PLC 组成的工控系统代替原有的继电器控制系统；动力回路增加变频器环节和动力切换柜，使系统可实现动态调节风量和一拖三变频功能。螺杆式空气压缩机增加进气系统的进气差压模拟传感器、 空气冷却器出口压力变送器，实现进气系统动态监控；增加油气分离器监控模拟差压传感器，动态检测分离器状态并适时提前预警滤芯的堵塞情况； 高压6 kV 回路增加固态软启动柜、高压切换柜，使系统具有一拖二软启动功能及高压电动机微机保护模块。②自动控制过程。 以螺杆式空气压缩机为主、活塞式空气压缩机为辅的柔性供风方案，即在风压原则和开机负载率相同原则的基础上，在总控制柜面板设置用风压力设定值；现场用风时，由PLC 控制系统先高压软启动1 台螺杆式空气压缩机（通常情况下2 台螺杆式空气压缩机采用 “互为备用”的原则）。若供风压力不满足用风压力，再由变频器顺序拖动3 台活塞式空气压缩机来补充供风量。PLC 控制系统能够根据风压变化和变频器状态，自动调整活塞式空气压缩机的运行台数。 在运行过程中， 如果螺杆式空气压缩机组出现故障，系统能够实现向活塞式空气压缩机组控制系统的自动切换。 同样，如果出现活塞式空气压缩机组故障，或者1 台螺杆式空气压缩机和3 台活塞式空气压缩机同时运行都不能满足现场用风要求的情况，系统可高压软启动另外1 台备用螺杆式空气压缩机。

（以上3 则通汛由兖州矿业集团设计研究院李剑峰报道）