湖北煙草金葉復(fù)烤有限責(zé)任公司襄陽復(fù)烤廠 夏小東 李陽 譚波
空氣壓縮機(jī)壓力自補(bǔ)償聯(lián)動控制方案改造
湖北煙草金葉復(fù)烤有限責(zé)任公司襄陽復(fù)烤廠夏小東李陽譚波
本文通過了解空壓站的現(xiàn)狀,分析了空壓站空氣壓縮機(jī)出氣量及壓力不足的原因,提出了聯(lián)動控制方式對空壓機(jī)供氣壓力進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆桨?,并對方案進(jìn)行了可行性試驗(yàn),計(jì)算了改造過程中的線路電流是否過載,并在原有基礎(chǔ)上對硬、軟件進(jìn)行了配置和改造,對要實(shí)現(xiàn)的功能、改造后的注意事項(xiàng)以及相應(yīng)制度完善進(jìn)行了說明,取得了較好的改進(jìn)效果。
空壓機(jī);自補(bǔ)償;聯(lián)動;PLC
在煙草打葉復(fù)烤行業(yè)中,閥體控制、真空回潮、設(shè)備清掃、煙箱打包等都需要用到壓縮空氣。湖北金葉復(fù)烤有限責(zé)任公司襄陽復(fù)烤廠復(fù)烤車間有兩臺英格索蘭空壓機(jī),并配有冷凍式干燥機(jī),主要參數(shù)如表1所示。
表1 襄陽復(fù)烤廠空壓機(jī)主要參數(shù)
螺桿空壓機(jī)的主要工作方式為啟動、停止、加載和卸載。兩臺空壓機(jī)目前在工頻下輪換獨(dú)立運(yùn)作,一主一備,主備每天輪換一次,通過外部電源開關(guān)來選擇工頻開啟哪一臺空壓機(jī),如圖1所示。
圖1 空壓機(jī)目前的工藝流程圖
手動開啟空壓機(jī)高壓供電柜中的電源開關(guān)K1,選擇開啟1#空壓機(jī)時(shí),閉合開關(guān)K2,斷開開關(guān)K3;選擇開啟2#空壓機(jī)時(shí),閉合開關(guān)K3,斷開開關(guān)K2。之后,開啟干燥機(jī)電源開關(guān)K4,選擇對應(yīng)的干燥機(jī)開關(guān)K5或K6。電源供電后,由操作人員在空壓機(jī)控制面板上手動進(jìn)行開啟、關(guān)閉、加載、卸載等操作。
由于設(shè)備老化及工藝改進(jìn)等原因,該工藝流程存在不能自動切換備用空壓機(jī)[1]、壓力不足[2]、供氣量不足[3]等缺陷。通過改造空壓機(jī)控制系統(tǒng),利用聯(lián)動控制,在壓力不足或主空壓機(jī)故障時(shí),自動啟動備用空壓機(jī)來補(bǔ)償壓力,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對供氣壓力和供氣量的調(diào)節(jié)。
在進(jìn)行改造前,先對兩臺空壓機(jī)同時(shí)運(yùn)行的可行性進(jìn)行了試驗(yàn),空壓機(jī)在20Hz以下運(yùn)行時(shí)滿足不了加載要求。一臺空壓機(jī)工頻加上一臺空壓機(jī)25Hz變頻同時(shí)運(yùn)行,就足以滿足車間用氣高峰期的需求,此時(shí)的總電流約在210A左右,原有線路額定負(fù)載約為300A,滿足要求,不需更改主電纜。將低壓配電室空壓機(jī)開關(guān)柜由原來的200A更改為250A,空壓站配電柜內(nèi)主空氣開關(guān)由原來的200A更改為250A。
原有控制系統(tǒng)采用施耐德Micor系列PLC,配有16位開關(guān)量輸入模塊、16位開關(guān)量輸出模塊、4位模擬量輸入模塊、4位模擬量輸出模塊各1塊,通道都有冗余,引腳數(shù)量能夠滿足改造需求,并帶有一臺變頻器進(jìn)行工頻、變頻切換。為了降低改造成本,盡量利用原有設(shè)備,僅在控制柜上新加一個(gè)三位旋鈕開關(guān),分別為1#機(jī)和2#機(jī)變頻準(zhǔn)備信號,在原有接觸器上添加兩個(gè)常開輔助觸點(diǎn),分別采集1#機(jī)工頻啟動觸電信號、2#機(jī)工頻啟動觸電信號,儲氣罐壓力信號已經(jīng)接在PLC輸入口上。將兩組變頻準(zhǔn)備信號和工頻接觸器信號接至空壓機(jī)PLC,由PLC自動控制,并實(shí)現(xiàn)自鎖[4]。
通過現(xiàn)場PLC中原始程序,找到原程序控制1#機(jī)和2#機(jī)變頻啟動的變量分別為%M0和%M1,改造時(shí)只需要實(shí)現(xiàn)對%M0和%M1的自動控制,工頻啟動依然為手動啟動。通過PLC采集三位開關(guān)的變頻啟動信號狀態(tài),1#機(jī)工頻啟動觸電信號(%I1. 3)、變頻啟動信號(%I1.4),2#機(jī)工頻啟動觸電信號(%I1.5)、變頻啟動信號(%I1.7),并實(shí)現(xiàn)互鎖。通過PLC的模擬量輸入通道%IW1.3采集儲氣罐的壓力信號,并進(jìn)行比較判斷。程序流程圖如圖2所示。
圖2 聯(lián)動控制程序流程圖
當(dāng)PLC模擬模塊采集的壓力信號低于0.54MPa時(shí),定時(shí)器開始計(jì)時(shí),持續(xù)時(shí)間大于等于3min時(shí),定時(shí)器發(fā)出動作,接通變頻啟動觸點(diǎn),啟動變頻機(jī);持續(xù)時(shí)間小于3min時(shí),變頻機(jī)不啟動。變頻機(jī)啟動后,當(dāng)采集的壓力信號大于6.6Mpa時(shí),定時(shí)器開始計(jì)時(shí),持續(xù)時(shí)間超過5min時(shí),觸動定時(shí)器,斷開2#機(jī)變頻觸電,關(guān)閉2#機(jī),此時(shí)1#機(jī)繼續(xù)在運(yùn)行,空氣壓力在用氣高峰期可維持約1小時(shí)才會降到5.4kg以下,避免了反復(fù)啟動[6];持續(xù)時(shí)間小于5min時(shí),變頻機(jī)不關(guān)閉。
在運(yùn)行過程中出現(xiàn)斷電現(xiàn)象后,工頻機(jī)自動啟動,變頻機(jī)不會自動啟動,但會進(jìn)入壓力采集及判斷環(huán)節(jié)。在雙機(jī)運(yùn)行的過程中,如果工頻機(jī)出現(xiàn)故障,則變頻機(jī)由于開關(guān)信號和壓力判斷會導(dǎo)致二號機(jī)一直運(yùn)行,通過15分鐘的定時(shí)器控制變頻機(jī)的運(yùn)行時(shí)間,來關(guān)閉變頻機(jī);如果變頻機(jī)出現(xiàn)故障,工頻機(jī)正常工作,壓力不足時(shí),由于不能正常啟動二號機(jī),會發(fā)出報(bào)警[5]。部分程序如圖3所示。
圖3 聯(lián)動控制程序
空壓機(jī)控制系統(tǒng)聯(lián)動改造后,通過實(shí)際運(yùn)用,能夠滿足生產(chǎn)需要,但是也存在一些缺陷,如氣壓過高的5min內(nèi),排氣閥會自動排氣,造成了一定程度的浪費(fèi),備用空壓機(jī)在低頻狀態(tài)下長期運(yùn)行,會出現(xiàn)電機(jī)噪聲大、溫度高的問題。由于空壓機(jī)低頻運(yùn)行時(shí)間較短,后期又對空壓機(jī)操作及管理制度進(jìn)行了完善[7],改造后的效果可以接受。
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夏小東,1987年出生,碩士,研究方向:設(shè)備管理與維護(hù)工作。