壓風(fēng)機組恒壓供風(fēng)節(jié)能控制技術(shù)改造研究

張延偉

鄭州煤炭工業(yè)（集團）有限責(zé)任公司裴溝煤礦機電三隊，河南新密 452382

1 壓風(fēng)機組改造原因和基本思路

1.1 改造誘因分析

鄭煤集團裴溝煤礦的壓風(fēng)系統(tǒng)原有三臺壓風(fēng)設(shè)備，為傳統(tǒng)壓縮機，設(shè)定壓力為0.75MPa。正常工況下兩臺為一組進行工作，高峰工況則三臺同時運行，各個機組都可以獨立操控。長期以來壓風(fēng)機向井下送風(fēng)都是人工完成，容易造成供氣壓力的不穩(wěn)定，各個機組開啟與運行的時間，啟停順序也由人工管理，造成了每臺設(shè)備運行的時間不平衡，同時設(shè)備有在空載情況下運行的情況，造成了設(shè)備的超限磨損。再有就是運行人員管理需要定期巡檢和管理，如在無人值守時出現(xiàn)故障不易發(fā)現(xiàn)與排除。因此，為了生產(chǎn)的發(fā)展與管理水平提高，需要對壓風(fēng)機組進行自控化改造并使之達到節(jié)能目標。

1.2 恒壓控制的改造思路

對壓風(fēng)機組的恒壓送風(fēng)改造的基本技術(shù)支持就是利用遠程監(jiān)測裝置，對風(fēng)壓進行測定，并將壓力信號傳遞到監(jiān)控中心，然后根據(jù)其范圍控制壓風(fēng)機的工況。空壓機通過通信電纜與相應(yīng)的集控中心連接，完成通信，將運行的參數(shù)傳遞到集控設(shè)備上，并進行顯示和報警提示等。同時檢測到的高壓的電壓電流參數(shù)、排氣溫度等也可在同時上傳并顯示，集控柜控制系統(tǒng)通過后臺處理完成對數(shù)據(jù)的分析，并按照相關(guān)參數(shù)設(shè)定來對風(fēng)機進行實時化控制，這就是恒壓控制的該方向與思路。

2 改造的具體實施

2.1 設(shè)備改造

對原有的空氣壓縮機進行換代，選擇引入螺桿式風(fēng)壓機對原有的空氣壓縮機進行替換，經(jīng)過多個方案的比較與模擬分析，選擇雙螺桿空氣壓縮機對原有設(shè)備進行替換，并從原有的三臺變?yōu)樗呐_。雙螺桿空氣壓縮機的特點是電驅(qū)動的二級螺桿，其電動機的額定功率為355kW；設(shè)計排氣水平為50立方米每分鐘，其冷卻方式為風(fēng)冷形式。利用管道和導(dǎo)線、底板上裝置的各種附件就可以使之成為一個獨立的壓縮機組，該設(shè)備已經(jīng)具備了智能化控制基礎(chǔ)，通過集成電腦就可以完成其控制狀態(tài)顯示與調(diào)整。在改造方案設(shè)計中，選擇了四臺該型設(shè)備，常規(guī)下一臺共同運行，而在高峰工況下為兩臺共同運行，機組可以完成獨立工作。

2.2 遠程監(jiān)控系統(tǒng)建立

遠程控制系統(tǒng)是改造中最為重要的系統(tǒng)，通過遠程控制可以改變原有的人工操控模式，實現(xiàn)一體化智能化控制，使之具備了全自動化控制的基礎(chǔ)。改造方案設(shè)計遠程控制系統(tǒng)可以同時對多臺風(fēng)機進行操控。雖然螺桿式空壓機自身帶有自控芯片，完全可以控制單臺設(shè)備，但是不能使五臺設(shè)備自由組合，形成一個整體系統(tǒng)，因此需要建立遠程監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)的主要利用現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)結(jié)合生產(chǎn)需求來完成對壓風(fēng)機的調(diào)控，到達生產(chǎn)與送風(fēng)的協(xié)調(diào)一致。

2.3 恒壓控制系統(tǒng)

在空壓系統(tǒng)中，對單臺設(shè)備的自控也是十分重要的內(nèi)容，對整個系統(tǒng)也具有重要意義。在煤礦風(fēng)壓機組的改造中，對機組進行恒壓送風(fēng)的節(jié)能控制是改造的重中之重。核心原理是利用變頻技術(shù)、PLC、工控機、傳感器等，結(jié)合壓縮機自身的自控系統(tǒng)來實現(xiàn)恒壓供風(fēng)的目標，并實現(xiàn)遠程自控和遠程可視化控制。在控制系統(tǒng)中利用計算機和調(diào)度中心控制五臺機組的啟動與停止，并在運行中控制加壓和卸載。實現(xiàn)了對風(fēng)機的運行參數(shù)進行監(jiān)控，并隨時控制的目標。所有的現(xiàn)場信號均通過光纖完成通訊，由上位機進行遠程監(jiān)督與控制，同時將整個網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)參數(shù)綜合起來，實現(xiàn)信息整合與分析，由此完成對機組的全面恒壓供風(fēng)控制，已到達智能化、節(jié)能化運行目標。

3 改造后的系統(tǒng)優(yōu)勢分析

經(jīng)過改造后，系統(tǒng)首先改變了以往設(shè)備的落后狀況，新型設(shè)備更加節(jié)能與高效。雙機壓縮的模式可以節(jié)能15%以上，極大的節(jié)約了壓風(fēng)機的電能消耗。利用風(fēng)冷方式完成冷卻可以節(jié)約水冷的用水，簡化了輔助設(shè)備的數(shù)量，而冷卻系統(tǒng)簡化也降低了能耗，與原有機組相比較新設(shè)備的兩臺工作能力相當(dāng)于過去三臺的送風(fēng)能力；新型設(shè)備先進的運行模式降低了噪音改善了工作環(huán)境；設(shè)備主要部件設(shè)計先進，系統(tǒng)配合良好壽命提高并降低了維護工作量；新系統(tǒng)實現(xiàn)了遠程控制，提高了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與可靠性；多機組聯(lián)動可以有效的優(yōu)化送風(fēng)模式，實現(xiàn)了恒壓供風(fēng)的效果；系統(tǒng)采用多級控制模式，并利用計算機實現(xiàn)了多種控制方式的轉(zhuǎn)換；系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)實現(xiàn)了自動化采集，為系統(tǒng)運行與維護提供了必要的歷史數(shù)據(jù)；自控保護功能齊全，可以在不同工況或者故障下實現(xiàn)聯(lián)鎖，保證系統(tǒng)運行的安全性；系統(tǒng)運行中可以利用限制設(shè)定，提供系統(tǒng)報警保護。針對檢測的技術(shù)參數(shù)系統(tǒng)可以設(shè)定限制，因此如檢測到的機組數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題就可實現(xiàn)報警保護，即故障時發(fā)出相應(yīng)的報警信號，并根據(jù)此類故障的處理預(yù)案進行啟停切換，保護系統(tǒng)安全；最后利用軟件與操控平臺的對接，可以利用組態(tài)軟件完成控制，操作畫面更加清晰，且內(nèi)容豐富，方便查詢與控制。

4 結(jié)論

完成改造后，機組的運行突出了經(jīng)濟效益的提高。在此模式下運行的機組交比原有機組其節(jié)約電量可以達到1/4，按照年累計電量計算，可以節(jié)省開支幾十萬元；同時采用自控系統(tǒng)其運行和維護更加的簡單，從而實現(xiàn)了預(yù)測性檢測與維護，進而減少了維護工作量，也減少了維護費用。可見恒壓供風(fēng)系統(tǒng)可以為煤礦運行降低能耗減少費用，并保證了系統(tǒng)的安全可靠。

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