一、项目的由来
珠海经济特区玻璃纤维企业有限公司动力车间,拥有三台活塞式空压机,为全厂提供压缩空气,是重要的动力来源。我们知道如果在空压机进气管路上装上节流阀控制工程网版权所有,调节时节流阀逐渐关闭,使进气受到节流,压力降低,也就是使压力系数lp减小,由排气量公式:
Q=p/4D2Slplvltlln
可知,当改变了lp时CONTROL ENGINEERING China版权所有,排气量Q也就随之变化。同时,我们也注意到多级压缩机采用节流进气调节,将引起级间压力重新分配,致使活塞力均匀性受到破坏,同时使末级的排气温度升高,甚至超过许用温度。因此,调节范围受到限制,经济性比较差,再加之设备使用年限久,所以,各种气阀、活塞环、导向环等部件容易损坏,维修费时、费工,使正常的生产受到影响。1999年4月,我们与该公司经过充分地协商,决定采用闭环控制方式,对原空压机系统进行恒压供气改造。改造结果证明:系统供气的精度得到了提高,故障率大幅度下降,并取得了一定的节能效果,达到了预期的目的。
 
; 二、系统改造前的状况
原系统输出压力在0.6~0.75MPa之间波动。
加载时间85秒,电流115安培;卸载时间35秒,电流5安培。
压力波动对管网冲击大,加载/卸载时噪音大。
开环控制,不能保证控制精度。
起动电流大。
输出气压大于0.75MPa时,自动打开泄载阀,造成能源浪费。
三、系统改造后的期望指标
空压机输出压力必须控制在(0.6±0.05)MPa范围内。
软起动方式。
分段运行控制。
油温、压力报警功能。
能与原操作系统切换;与备用机组切换。
四、系统方案的设计 系统采用SIEMENSMIDI MASTER75KW变频器为执行机构,SIEMENS6ES7 214-1BC01-0XB0可编程序控制器(PLC)为控制单元,用KYB600G08AM/1Y0Y工业压力变送器对压力信号采样,反馈给PXW9智能调节仪(PID)。此信号在PID内与工艺设定信号进行叠加和运算后,作为变频器的运行给定信号。 三、控制系统软件的实现 四、系统的调试和运行 1、运行转速降低近50% 它使:a设备寿命延长: 活塞环:改造前,平均寿命为50天,改造后,已使用110天未更换(其中含50天全速运行),阀片冲击声消除。 &
理论依据
从空压机排气量公式可知控制工程网版权所有,汽缸的面积和长度基本是不变的,唯有系数lp、lv、lt、ll及转速n的调节,才能有效地调整排气量Q。前面说过各种系数的变化范围有限,这样看来,理想的调节方式就是改变转速n。连续的转速调节,优点在于气量调节连续,调节工况比功率消耗小,压缩机各级压力比保持不变,压缩机上不需要设置专门的调节机构CONTROL ENGINEERING China版权所有,转速降低后,气阀和管路中的压力损失少,气体在汽缸中的热交换改善,单位气体量的功耗降低,各种易损件的寿命延长。
当系统准备条件就绪时,(无故障,卸荷阀关闭,各种压力正常,刀闸开关已选择好),就可以启动运行。因为整个系统是一个快速响应过程,所以采用PI算法控制。当过程变量(PV)大于设置值(SP)时,PID输出模拟的信号减小,变频器减速运行;反之,PID输出的摸拟信号增大,变频器加速运行。如果系统压力超过PID内置上限,变频器又转到上限频率运行。
99年4月底,开始了空压机系统的调试和试运行。变频器下限频率定在20HZ,上限设为50HZ,工作压力定在0.6Mpa。经过一段时间的运行,取得了以下的效果:
改造前为工频运行,压缩机转速为501转/分,改造后测定正常情况下控制工程网版权所有,运行转速为268转/分,即可满足供气要求。