150T空氣壓縮機控制系統介紹

趙曉亮

【摘要】本文主要介紹了宣鋼150T空氣壓縮機控制原理及實現過程。

【關鍵詞】空壓機;西門子;ZH;控制系統

1.簡介

宣鋼150t空氣壓縮機為150T轉爐系統配套設備，主要系統包括六臺空壓機，六臺干燥器，六臺過濾器所組成的潔凈空氣系統，主要用于為轉爐的氣動閥門、上料系統，翻包機汽缸等處理提供壓縮空氣及將來所建軋鋼系統的儀表用氣。

2.控制系統介紹

系統是由操作員站、工程師站、PLC主站、ZH控制系統、控制箱及自動化儀表組成。操作員站設在中控室內，完成六臺空壓機的自動控制和生產管理，負責控制整個壓縮機組及水泵的啟停，并且監視空壓機運行中的狀態和工藝參數。兩套監控用操作員計算機互為備用，即當其中一臺出現故障時，另一臺能夠完全獨立地運行，以保證控制和數據采集的高可靠性。

上位機畫面應用intouch軟件，分為工藝流程總貌畫面、各系統顯示監控畫面、各設備操作畫面、實時數據顯示畫面、歷史數據顯示畫面、打印報表畫面、報警畫面。在各系統顯示監控畫面上除能顯示各工藝設備狀態，還能彈出各設備操作畫面。在子操作畫面上有進行啟停按鈕及顯示設備具體狀態的指示燈、參數數據顯示。

每一臺空氣壓縮機均帶有一套獨立的ZH控制系統，采用的是西門子200控制器，壓縮機的控制程序全部下裝到各自的控制器中，完成每臺空壓機的所有狀態顯示和控制過程;同時整個空壓站設有一套西門子400控制系統，用于空壓機本體外圍的過程控制;ZH控制系統提供有通訊卡，應用Profibus通訊電纜將空壓機本體的主要狀態信息輸出至空壓站控制系統以實現集中監測，但空壓機本體的主要控制過程，如：流量控制（自動雙模式和恒壓兩種控制方式）、防喘振控制等沒有在空壓機站控制系統中實現。

3.單機控制系統

單機PLC控制帶有Profibus通訊接口，與空壓站控制系統實現通訊，與具有遠程和本地監控功能。控制面板直觀，單機空壓機各種運行參數及報警信息清晰可見，并且具有直起功能。ZH系列的控制系統通過各種傳感器和一臺由ELEKTRONIKON MARKIV電腦微處理控制器對壓縮機進行保護和控制，并自帶低壓控制柜。具有防反轉功能。單機控制系統包括：排氣壓力與防喘振的自動控制、通過對進口導葉與旁通閥控制實現流量調節、潤滑系統的自動控制、自動跟蹤喘振線的漂移，調整喘振控制點、特殊的電機防過載控制等。

3.1 潤滑油控制系統

ZH系列壓縮機提供了一套完整的潤滑油系統。該系統包括一個整體油箱，這個油箱開有大型檢查孔并與壓縮機底板連為一體。焊接式法蘭連接管路用來分配潤滑油。油路中還包括一個油冷器、一個10?m油過濾器以及油壓卸荷閥。正常軸承供應油壓是0.17-0.21MPaG。通往軸承的油溫由一個控制閥控制，這個閥可按需要將經過油冷器和未經過油冷器的潤滑油進行混合并控制到所需溫度。在啟動壓縮機前，通過安裝于油箱中的自動控制浸沒式油加熱器將油溫控制到一定水平。主油泵安裝于壓縮機的中心部位，它由壓縮機主軸驅動。主油泵采用過流量設計使其在突然停電時仍能依靠慣性延時供油。如主油泵故障或油壓低，輔油泵自動啟動。一臺電動機驅動的輔油泵分開安裝在油箱之外，并低于油位高度以下保證良好的連續吸入狀態。輔油泵與壓縮機的啟動開關連鎖，這樣除非輔油泵已在運行并且在進入壓縮機的潤滑油路中建立起了允許啟動油壓，否則壓縮機將無法啟動，在關機時，輔油泵再次啟動并運行大約十分鐘來冷卻軸承和齒輪。

3.2 流量控制原理

ZH控制系統設有自動雙模式和恒壓兩種控制方式。在空壓機運行時，用戶可隨時自選任何一種控制模式。

在自動雙模式控制方式下，壓縮機的排氣壓力被設定在某個系統所需要的壓力值上，進口調節導葉在壓縮機可調范圍內能調節氣量，使壓縮機保持恒定的排氣壓力。當到達喘振控制點后，進口導葉停止關小，使壓縮機的排氣壓力上升到卸載壓力設定點上，此時壓縮機將會卸載（進口導葉關閉、旁通閥打開）。壓縮機將一直保持卸載狀態直到排氣壓力低于設定的最小壓力值。然后壓縮機將重新加載至滿流量運行，又開始一個新的循環。

在恒壓控制方式下，壓縮機的排氣壓力被設定在某個系統所需要的壓力值上，進口調節導葉在壓縮機可調范圍內能調節氣量，使壓縮機保持恒定的排氣壓力。當到達喘振控制點后，進口導葉停止關小，壓縮機旁通閥開始打開，調節旁通閥的開度使排氣壓力仍保持在恒定值上，壓縮機將始終通過對進口調節導葉和旁通閥的無級調節保持恒定的排氣壓力。電機電流控制系統使電機在任何天氣都能在最優條件下工作。

3.3 防喘振控制原理

ZH系列壓縮機采用最先進的喘振線漂移自動跟蹤系統。控制器會定時反復檢查排氣壓力、振動和電流的變化情況，并記錄喘振點，跟蹤喘振線的漂移，因而可根據實際運行條件提供最大可能的壓縮機運行調節范圍。

3.4 報警聯鎖和顯示

ZH的操作界面有六英寸液晶屏幕顯示出壓縮機的運行狀態;壓力、溫度和振動值，維修保養信息和故障信息。操作界面完全由菜單驅動。在正常運行屏幕上顯示主要運行參數。用鍵盤上的菜單功能鍵可進入個菜單，顯示出用戶所需的參數。標準的ZH壓縮機提供多達47個顯示項目，19個報警控制項目和15個停機控制項目。

3.5 屏幕顯示

ZH的操作界面由液晶屏幕顯示出壓縮機的運行狀態;壓力、溫度和振動值;維修保養信息和故障信息，一些信息通過安裝通訊卡輸出到空壓機站控制系統。操作界面完全由菜單驅動。在正常運行屏幕上顯示主要運行參數，用鍵盤上的菜單功能鍵進入各菜單，能夠顯示出所需的參數。

3.6 空壓機控制上位顯示功能

采用西門子公司的S7-400控制系統，利用上位編程軟件WICC實現150t空氣壓縮機的監控和顯示，150t空氣壓縮機主要系統包括六臺空壓機，六臺干燥器，六臺過濾器所組成的潔凈空氣系統，主要用于為轉爐的氣動閥門、上料系統，翻包機汽缸等處理提供壓縮空氣及將來所建軋鋼系統的儀表用氣。如圖5所示空氣壓縮機站的上位機控制畫面：

4.結束語

該空壓站控制系統自建成以來一直穩定運行，為煉鋼用氣提供了保障。單機控制系統具有防喘振，壓差比值喘振預測和喘振線漂移自動溫度補償功能，保證以最大的調節范圍在任何工況下安全穩定地運行，節省大量運行費用，提高了運行可靠性。