離心式空氣壓縮機組冷卻系統的改造

孔凡成

(云南云鋁涌鑫鋁業有限公司，云南)

0 引 言

離心式空氣壓縮機是工業生產過程中提供動力資源的常用設備。某公司使用大型離心式空氣壓縮機提供輸送原料的動力源，機型：C100070MX3空氣壓縮機，排氣量200 m3/min，3級壓縮，排氣壓力0.85 MPa，主電機功率1 500馬力，轉速2 975 r/min，共安裝4 臺空氣壓縮機。

空氣壓縮機的冷卻系統采用冷卻塔對4臺空氣壓縮機進行集中冷卻，由于冷卻塔屬于開放式冷卻，冷卻水池淤泥逐年增加，淤泥隨冷卻水流入空壓機冷卻器，導致空壓機冷卻效率逐年下降，最終無法滿足冷卻要求，由于空壓機組不能全停對水池進行清理，經常清洗冷卻器對冷卻器造成損傷，因此，必須對空壓機的冷卻系統進行改造。

1 原空壓機冷卻系統工作原理

冷卻系統結構圖如圖1所示，冷卻水泵組從冷卻水池將水泵入循環管道，經過空壓機冷卻器，經過冷卻塔后回到冷卻水池。單臺水泵流量250 m3/h，正常情況下運行3臺空壓機，冷卻水流量在700 m3左右，進水溫度25℃以下，需要至少開啟3臺水泵，備用兩臺，冷卻風機視溫度情況開啟。系統框圖見圖1。

2 改造方式

采用水風冷的方式，將空壓機冷卻系統由集中冷卻改造為分部式冷卻，。根據空壓機的名牌散熱容量1 250 kW，采用4組單組冷卻容量為315 kW的冷卻器對其一臺空壓機進行冷卻系統改造，其改造示意圖如圖2。

圖1 冷卻系統結構框圖

圖2 改造示意圖

3 離心式空氣壓縮機冷卻裝置改造的電氣部分

3.1 負荷計算及電纜選擇

1)1組315 kW冷卻器電源功率為9 kW，配置四組為36 kW，加上水泵18.5 kW，一臺空壓機改造所需有功容量P=54.5 kW。

2)考慮功率因數0.85，所需視在容量S=65 kVa，計算電流Ic=99 A。

3)經上述計算，負荷電流為99 A，電纜選擇如下：根據《工業與民用供配電設計手冊(第四版)》表92.3～26，選擇3×35 mm3+1×16 mm3交聯氯乙烯絕緣電纜。

圖3 水泵及風機控制主回路原理圖

圖4 冷卻器電氣控制原理圖

3.2電氣控制部分

水風冷卻系統，采用2臺流量92 m3/h，揚程6 m，功率18.5 kW的水泵，一備一用，一臺水泵故障后可自動切換到另一臺水泵；1組冷卻器有3個風機，主回路使用1個空氣開關，每個風機可單獨啟停。各個電機支路使用熱繼電器作為電機的過載缺相保護，每個電機均可通過PLC遠程啟動和運行狀態監測。電氣控制原理圖見圖3、圖4。

3.3 自動化控制部分

冷卻器遠程控制系統系統通過上位機實現人機對話功能，上位機使用ifix完成組態，選用ABMicrologix-1400，CPU本機配置24點輸入和14點輸出。

PLC的開關量輸入主要包括水泵及冷卻風機啟動信號、停止信號、近遠控信號、故障信號。PLC的開關量輸出主要控制水泵及冷卻風機電氣回路接觸器。PLC的模擬量輸入主要包括高位水箱水位信號、水溫、水壓、流量信號。其組態網絡如圖3所示。

圖5 組態網絡

3.4 I/O分配

根據系統功能要求，以及AB Micrologix-1400的結構特點，確定PLC主要輸入/輸出點見表1、表2。

表1 PLC輸入地址

I:O.0/161#冷卻風機故障信號I:O.0/172#冷卻風機故障信號I:O.0/183#冷卻風機故障信號I:O.0/194#冷卻風機故障信號I:O.1/05#冷卻風機故障信號I:O.1/16#冷卻風機故障信號I:O.1/27#冷卻風機故障信號I:O.1/38#冷卻風機故障信號I:O.1/49#冷卻風機故障信號I:O.1/510#冷卻風機故障信號I:O.1/611#冷卻風機故障信號I:O.1/712#冷卻風機故障信號I:O.1/7遠控信號I:O.5出水壓力I:O.6出水溫度I:O.7水箱水位B:3.0/01#水泵啟動/停止B:3.0/12#水泵啟動/停止B:3.0/21#冷卻風機啟動/停止B:3.0/32#冷卻風機啟動/停止B:3.0/43#冷卻風機啟動/停止B:3.0/54#冷卻風機啟動/停止B:3.0/65#冷卻風機啟動/停止B:3.0/76#冷卻風機啟動/停止B:3.0/87#冷卻風機啟動/停止B:3.0/98#冷卻風機啟動/停止B:3.0/109#冷卻風機啟動/停止B:3.0/1110#冷卻風機啟動/停止

表2 PLC輸出地址

O:0.0/1110#冷卻風機接觸器線圈O:0.1/011#冷卻風機接觸器線圈O:0.1/112#冷卻風機接觸器線圈

4 軟件設計

4.1 PLC程序

在RSLogix500編程環境下，先配置PLC的系統硬件，定義系統相關參數。PLC采用梯形圖編程的方法，上電后復位，水泵及冷卻風機處于停止位置，當上位機發出啟動命令時，水泵及風機啟動，當出現水泵故障熱繼電器動作時，輸出口復位。程序片段如圖4所示。

圖6 程序片段

4.2 IFIX組態

PLC與IFIX連接使用OPC規約進行通信，通過“變量實現數據交換”，包括實時檢測數據、運行及故障狀態、遠程操作指令等。PLC通過OPC規約對通信數據進行“規范化”，并完成數據交換任務。

其部分腳本程序如下

Private Sub CommandButton2_Click( )

'WizardName=數據輸入

On Error GoTo ErrorHandler

If blnDataEntryFrmFlag=True Then

Exit Sub

End If

GetFormPushbutton

Dim strOpenButton As String

Dim strCloseButton As String

Dim dblLow As Double

Dim dblHigh As Double

dblLow=0

dblHigh=1

strOpenButton="打開"

strCloseButton="關閉"

Pushbutton.GetTheVars A：=1，B：="Fix32.FIX.輸出點.F_CV"

Pushbutton.cmdOpen.Caption=strOpenButton

Pushbutton.cmdClose.Caption=strCloseButton

Pushbutton.cmdOK.SetFocus

Pushbutton.Show

Exit Sub

ErrorHandler：

HandleError

End Sub

Private Sub DataLink3_Click( )

'WizardName=數據輸入

On Error GoTo ErrorHandler

Dim blnFetch As Boolean

If blnDataEntryFrmFlag=True Then

Exit Sub

End If

GetFormNumeric

Numeric.GetTheLimits H：=24，L：=0

blnFetch=False

Numeric.IsAlpha A：=False

Numeric.GetTheVars A：=1，B：="Fix32.FIX.小時設置1.F_CV"

Numeric.Show

Exit Sub

ErrorHandler：

HandleError

End Sub

Private Sub GaugeVoltLg_Edit( )

frmRoundGaugeAnim.InitializeDynamo GaugeVoltLg

frmRoundGaugeAnim.Show

End Sub

Private Sub Text2_Click( )

'WizardName=數據輸入

On Error GoTo ErrorHandler

If blnDataEntryFrmFlag=True Then

Exit Sub

End If

GetFormPushbutton

Dim strOpenButton As String

Dim strCloseButton As String

Dim dblLow As Double

Dim dblHigh As Double

dblLow=0

dblHigh=1

strOpenButton="啟動"

strCloseButton="停止"

Pushbutton.GetTheVars A：=1，B：="Fix32.FIX.輸出點.F_CV"

Pushbutton.cmdOpen.Caption=strOpenButton

Pushbutton.cmdClose.Caption=strCloseButton

Pushbutton.cmdOK.SetFocus

Pushbutton.Show

Exit Sub

ErrorHandler：

HandleError

End Sub

5 結 語

改造完成后，冷卻系統運行的情況表明，整個系統設計合理、運行可靠，該系統的運行解決了空壓機冷卻系統冷卻器結垢堵塞的情況，降低了運行風險，同時提高了空壓機運行效率。