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[综合] PLC应用编程实践_空压机控制(2)

Bob 2020-4-17 13:12:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
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本帖最后由 Bob 于 2020-4-18 10:16 编辑

空压机工作原理与工艺特点
1)从外界吸入的空气可能含有粉尘杂质,为保护螺杆,空气在进入压缩机头之前首先通过空气过滤器,滤除杂质。
2)经过滤清后的空气,经过一个电磁控制的进气阀才能到达压缩机头,当打开电磁阀时,空气进入压缩机头,机头旋转时就可产生压力空气输出;当关闭电磁阀时,空气不能进入压缩机头,即使机头旋转也没有排气输出,从而调节供气压力输出。
     目前的工频驱动的空压机仍采用进气阀进行压力控制;在变频驱动的压缩机中,虽不是以电磁阀调节压力,但在供气管网压力压力上限时,也会立即关闭进气阀,以避免过压导致管网设备损坏。通过开关进气阀来保持排气压力在设定范围,避免过压,是控制器的主要任务之一。
3)压缩机头内的两个螺杆之间总会存在气隙,会泄露压力空气;在两个转子旋转中不可避免存在摩擦,产生发热累积;空气在被压缩时也会产生发热等等,为解决机头温度升高的问题,需在机头运行时不断注入润滑油,在转子表面形成油膜,用于两个转子之间的“密封”和散热,因此润滑油是螺杆空压机的重要介质,运行过程中,润滑油的温度基本代表了螺杆转子接触表面的温度,通过散热来保持油温在设定温度范围,从而保证压缩机头的温度,是控制器的任务之二。
      润滑油在低温状态下,经过机头搅拌容易乳化;温度过高,粘度下降,影响也影响润滑效果。经验表明,润滑油在82~88℃范围,其润滑、密封效果最佳,通过控制散热风扇的运行,调节润滑油温度。
      散热风扇的驱动方式有两种,工频方式控制简单,当温度低于82℃时,关闭风扇电机;当温度高于88℃时启动风扇电机。该方案的缺点是风机运行时,会产生比较大的噪声。
      另外散热风扇还可以变频驱动,以PID方式控制风扇的转速,可以将油温稳定地控制在85℃,由于多数时间是以低于50Hz运行,运行噪声大为降低。
工频电气图.jpg
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Bob 2020-4-17 13:14:12 | 显示全部楼层
本帖最后由 Bob 于 2020-4-18 10:22 编辑

      顺便提一下,采用润滑油冷却的压缩空气,适合作自动化设备气动部件、施工机械的动力用,若要作为食品、医药设备动力用的纯净压缩空气,需采用无油压缩机,机头以水来作为冷却介质,工作原理相同,工作水温则高出很多。H2U-8A91G-XP控制器有一路温度检测范围是-5℃~260℃,就可以用于水润滑压缩机的温度控制。
4)油气分离器在空压机内部是一个体积相对比较大的压力腔体部件,压缩机头输出的高温油气混合物,进入油气分离器,在混合流体的离心力作用下,润滑油液体与压缩空气分离,后者从分离器罐体顶部中心引出,送入空气散热器散热,就可以送给空压机外部的压力储气罐了。空压机控制器的主要任务是保证排气口的压力在设定范围。
5)压力变送器(4~20mA)、温度传感器(PT100)是空压机压力控制与过压保护、温度控制与过温保护的监测部件,一旦传感器断线或失灵,就可以导致过压或过温而损坏设备,因此对传感器的状态也是监测范围,一旦故障,需要停机告警。
6)螺杆机头的转速越高,运行效率越高,螺杆机头的转速在2000rpm以上,超过了常见2对极异步电机的1440rpm额定速度,在工频电机驱动的空压机中,螺杆机头与电机之间采用三角皮带的机械传动,通过大小皮带轮的方式,提高机头的旋转速度。这种方式存在设备体积大、可靠性差、维护成本高的问题,这也是逐渐被变频同步驱动代替的原因。
      另外,螺杆机头不能反向转动,反向转动时会使得润滑油从进气口喷出,工频驱动的空压机,当外部三相电源的相序反向时,就会使主电机反向旋转,因此控制器需要事先就能检测出交流电源的相序错误,告警提示;
     三相电源的缺相,还会导致电机过载损坏,控制器若能检测电机的缺相、过流,应告警停机,避免引起设备损坏;
7)空压机中的空气过滤器、润滑油及过滤器等,需要定期更换,驱动电机需要加润滑脂,控制器需要累计记录其实际运行时间,当接近保养计划时间后,需提示用户及时保养;
空气过滤器、润滑油过滤器、油气分离器可能会出现堵塞,导致进气不畅、油路不畅,根据堵塞后,过滤器进口与出口端的压力差别变大的原理,采用压差开关信号表示,控制要检查这类信号,给出预警信息;
    典型的工频驱动空压机的驱动控制原理如下图所示,控制器是空压机的关键部件,负责压力稳定控制、温度控制、故障检测与保护等:
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Bob 2020-4-17 13:15:47 | 显示全部楼层
9)空压机在长期运行过程种,难免会出现故障,控制器要能记录故障类型、发生的时间、出现故障时的相关设定参数等,便于维护人员分析原因。
10)控制器设定参数的访问权限管理:
0级权限:只可以看到运行的基本参数,不能修改任何设置参数;
一级权限:操作员用,可以设定运行参数,基本保护参数,可查看运行参数;
二级权限:维保员用,可以查看修改运行参数,保护参数,可查看运行参数;
三级权限:设备厂用,可以查看修改所用参数,保护参数
这三级权限依次增高,高权限者可以访问低权限的所有内容。
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Bob 2020-4-17 14:29:39 | 显示全部楼层
上面介绍了控制对象的功能、特点、正常的控制、异常时的保护等等,这些都需要控制程序中一一考虑。
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