螺桿式空氣壓縮機智能控制技術應用

陳建宇

摘 要：將智能控制技術用于螺桿式空氣壓縮機的機械控制領域中，強化控制效果，保障所有工作的落實及其開展質量，有利于螺桿式空氣壓縮機的可靠控制以及高效應用。

關鍵詞：智能化控制技術；應用；螺桿式空氣壓縮機；研究

中圖分類號：TH45? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2023）05-0059-03

0 引言

空氣壓縮機設備，就是把機械能轉化為氣體壓力的一種轉換裝置，是氣動系統的內部區域的一種關鍵的動力源。當前，其在石油化工以及機械制造、冶金、食品、電力、醫藥等各個行業均得到了普遍的應用。在20世紀80年代，國內開始對空氣動力式螺桿壓縮機設備展開應用。此后，把螺桿式空氣壓縮機深入地投入到各個相關領域中，為了強化設備以及裝置、系統的整體的控制水平，智能化控制技術也得到了重點的應用，強化了螺桿式空氣壓縮機的整體應用效果。

1 螺桿式空氣壓縮機的智能控制技術應用的意義

1.1 可切合國家的節能改造需求

當前，世界各國都面臨著環境污染以及資源短缺的問題，綠色化的制造業發展思路成為關鍵，也成為全球各國的提升競爭力的有效途徑。國家經濟的不斷進步，讓資源以及能源的消耗量在持續地加大，基于此，各行各業提出了相應的節能減排要求，積極倡導綠色、節能的生產模式。大部分企業也都在投入巨量的資金去引進以及使用一些先進的節能設備以及工藝技術，并積極地升級改造現有設備以及技術。

在此情形下，螺桿式空氣壓縮機設備自然也在此列。而傳統的控制方式以及技術的深入應用，也容易發生資源浪費、帶來環境污染問題等，過大的能源消耗量以及過多的污染物排放，必然是難以滿足節能減排要求的，因此，應當要合理地應用智能化控制技術。為了達成控制系統以及工藝升級改造的整個目的，就要淘汰以往的各種高能耗以及高排放量的技術模式，讓螺桿式空氣壓縮機可以在實際的應用過程中，盡量地減少能源的消耗以及污染物的排放量，切合行業的節能綠化要求。

1.2 可強化智能化制造水平

當前，國內的螺桿式空氣壓縮機的設備在投入應用的過程中，早已因為運用先進性和適應性的高水平技術設備，而得到了智能化控制技術的全面、有效的應用，并提升了效果。利用動態化、實時化的監測控制電機設備以及泵體設備、風機設備等，結合互聯網技術，就能有效地強化工業生產的智能化以及綠色化水平。

根據實際情況，應用智能化控制技術則可切合智能化制造的發展需求，利用數字化技術，則能強化設備的整體控制效果，還可整合云計算技術以及大數據技術、物聯網平臺、遠程控制技術，實現大型機械設備的全面監測以及有效控制能源消耗量，達成各種優化效果，開展能源數字化管理以及精細化管理。

1.3 可切合企業的精細化制造需求

運用螺桿式的空氣壓縮機設備來進行生產時，不僅要得到相應的動力支持，在發生災難以及突變的情況時，也能夠為生產提供合理的、高度安全的壓風自救系統作出支持，保障新鮮空氣的可靠供應。不過，當前的絕大部分螺旋式空氣壓縮機在實際的應用過程中，都是選擇就地控制，人工操作不能保障壓力的穩定以及供氣的合理性，不利于提升操作質量，也無法及時地找到設備故障問題，并予以預警，繼而讓生產過程的安全得不到有力的保障。而在應用了智能化控制技術后，則可基于自動化控制的方式以及全過程監督等有力的措施，來達成設備的精細化安全管控目的。運用智能化技術來強化設備的全過程監控，以更快地找出設備的故障風險問題及其具體的影響因素，及時做出安全預警，令管理部門能夠按照預警情況，對此作出應對。

2 螺桿式空氣壓縮機具體應用問題

2.1 電能損耗比較嚴重

一般來說，在整個作業過程中，設備的運行效率會很高，而且都是處在一種連續性的運作之中，而工作人員彼此之間的交接班過程，會明顯減少對于設備的需求。有些企業為了讓設備啟動的頻率降低，在成功開啟設備之后不供氣，因此往往會處在一種卸載運行中。雖然不會壓縮空氣，但實際上仍然會造成較大的電力能源的浪費，使得電能浪費問題過于嚴重。

2.2 設備的壽命比較短

在應用螺桿式空氣壓縮機的設備時，其電機額定電壓具體為6 kV，而額定電流、額定頻率則分別為 40 A、50 Hz。直接啟動式操作，在空載啟動時則會生成龐大的電流。加載以及卸載時的操作也將使得機械傳動系統大受沖擊，發生供氣壓力過于波動、波動幅度過大的現象。如此一來，將會讓設備加速磨損，加速老化，繼而縮短其整體使用壽命，也會在各個操作環節中遭受到設備的本質影響，帶來電能損耗過度的問題。

2.3 職業安全的問題比較多

當前，絕大部分企業都已在設備中應用了隔震以及降噪技術，不過在設備的運行以及運轉的期間，往往會造成噪聲過大的問題，不管是正常的工作人員操作，還是安排檢修人員做好定期性的檢查維修，都會使得設備的噪聲過高、溫度過高，如此一來，必然會影響相關人員的身體健康。

當前，國內的一些部門已開始持續地完善工作人員的健康權益保障制度以及相關的法律，提高了對惡劣環境中長期工作的工作者的保護。若是企業無法保障合理的設備操作管控，則必然會導致過重的后果。在應用這類設備的時候就要著重地引入智能化控制技術以及健全的人性化管理控制模式，繼而使其達成無人值守的智能化全過程監測，以解決職業安全性的問題，讓職工們都能獲得身心健康的安全維護以及保障。

2.4 檢修方式比較落后

一般的設備檢修以及維護方式不能全方位地達成檢修維護的效果，當該類設備處于運行狀態時，也不能更快地找出故障、相關的安全隱患以及風險。特別是在整個檢修的過程中，要多安排一些人來值守巡查，確定有沒有出現各類問題，比如壓力問題以及泄漏問題、溫度問題等，并將其記錄到有關的冊子上。但記錄在紙面上的信息是很難及時地反饋出某些數據信息的。如果備用設備長期不開機的話，也無法及時地了解到它的故障，不能確保備用設備是可用的，是處于良好的狀態的，若是兩個設備均有了故障，則必然會使得正常的生產直接受到影響。

3 螺桿式空氣壓縮機設備的智能化控制技術的有效應用措施

3.1 變頻技術的合理使用

在螺桿式空氣壓縮機的智能化控制中，變頻技術的應用是很關鍵的，它適合不具備水泵負荷以及壓縮機負荷變化，而且對于恒速度沒有什么要求的環境，在設備控制系統之中安排變頻器設備，可提升電動機系統的整體運行速度。基于軟啟動的方式，來達成電力能源的有效節約。

變頻控制技術的合理應用，可幫助設計整個變頻控制系統，具體來說，在其中去設置它的各個部分，比如旁路柜部分以及變壓器柜部分、移向變壓器柜部分、傳感器部分、變頻器部分以及智能控制器部分等，把壓力傳感器安于壓縮空氣總管之處，把現場的壓力數據信息有效地采集起來，并將其反饋至高壓變頻器設備上，繼而達成閉環性的控制目的。而在這一過程中，變頻器能夠按照其壓力數據值的具體情況，來自動化調節變頻器的輸出頻率，并對電機設備的轉速情況加以改善、對氣量作出合理的調節。

以變頻控制技術智能控制設備的使用來看，電機的轉速以及電源頻率之間的關系應當要以式（1）來運算和分析。

N = 60 f （1- s）/ p? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式中：N為電機的轉速指標，s為電機轉差率指標，f為電源頻率指標，p為電機設備對應的極對數指標。

因此，建議每3臺設備共用1個變頻器系統來展開控制操作，并且以變頻調速智能化控制來對供氣電壓的數值作出統一的設定。變頻器系統應與對控制器所反饋的供氣電壓的波動情況結合，自動化及實時性地就壓縮機設備的轉速作出調節處理，把供氣壓力波動區間盡量地控制到最小化程度，生成良好的恒壓供氣模式。而當生產過程中只有極少的用氣數量時，變頻器系統會保持5 min下限頻率。可停止設備，并在壓力明顯降低至設定的下限閾值之后，再重啟設備，就能在智能化控制的基礎上預防能源的不良浪費以及設備的過分磨損[1]。

3.2 制定遠程化的智能監控計劃

企業使用智能控制技術基礎的設備，要用以太網平臺以及礦井自動化平臺等有效整合工業，并設計基于PLC控制器這一核心的智能化的控制程序以及在線的監測程序，并在此之中去設置高清的數字化攝像儀設備以及正壓或溫度類傳感器設備、液位傳感器設備等。同時，準確地采集現場的設備運行圖片內容以及數據信息等，并將其反饋至一個成熟的閉環控制系統之中，并借助于PLC通訊以及遠程接口來達成對以太網系統的接入。

除此之外，應于壓風機房之中新增一批高清的數字化攝像儀設備，在使得光纖以及以太網達成了互相的連接之后，真正地實現自動化以及現代化的壓風機設備監控平臺。將其并入于整個自動化管控系統之中，運用集控室來有效地監測與處理設備自動化。在智能化控制以及實時性的監管、無人值守之狀態下，基于對控制室的有效的調度，在計算機系統中真正地達成對于設備運行狀態的遠程化的、實時化的監控。對設備的具體的用能時間以及用能狀態的狀況等加以監督，對設備的整體運行狀態作出準確的判斷，繼而讓啟動設備能夠長久地運行下去，讓它的用氣條件始終保持良好。并根據實際用氣需求來實現供氣、科學供風，讓終端用能設備的能耗可獲得科學化管理以及高效的利用。除此之外，管理部門還可在任意的聯網計算機中，盡量地了解到壓縮機設備的現場數據信息以及其具體的運行狀態，并強化遠程化監控的效果，對當前的監管狀態作出改善，切實呈現出各項控制措施以及控制手段的最終價值表現。

3.3 智能化監控系統的功能的完善

智能監控系統是否具備齊全的、可靠的功能，這會對螺桿式空氣壓縮機本身的智能控制效果產生直接性的影響。故而，企業在其工作過程中，須盡量地著重把握監控系統的功能應用水平，確保監管質量的有效提高。

3.3.1 節能降損功能的有效完善

智能化控制系統的實際應用會對空壓機設備的啟動與停止作出優化，對其啟停功能予以完善，并智能化地為其調節空氣情況，以防設備在經過長時間段的卸載之后發生電能的損耗問題。啟動過程處在平滑及穩定的狀態之下，在啟動時不會帶來沖擊性的電流，而且電網系統鮮少發生電壓波動的狀況，繼而不讓電氣設備被它的大電流沖擊所影響，有效延長電網中的種種電氣設備的使用壽命。同時，還會在智能化監控系統的應用過程中，強化軟啟動功能應用的平穩性，以免影響到機械設備，對其產生沖擊性的影響，防范相關的零部件磨損狀況，并降低設備的維修數量。此外，每年節約10萬以上的電能成本，節約2萬元以上的維修費用成本。

3.3.2 對恒壓供氣功能的深入完善

在智能化控制的過程中，對恒壓供氣功能予以設置以及完善，就可切實地強化空氣以及供風質量。從根本上來說是由于在智能化以及自動化的控制技術的應用過程中，可基于供風負荷的具體情況，對設備的運轉作出自動化的調整，繼而達成恒壓供氣目標，保障供風質量的提高，防范由于不標準的風量問題而引起的不利影響，繼而提高啟動設備的整個運行過程中的工作效能，并讓設備以及系統的整體的使用壽命得以延長，切實保障系統的運作的安全性及其可靠性[2]。

3.4 智能化控制器的合理應用

智能化控制器在投入應用之后，就能強化壓縮機的整體的智能化控制效率及效果。企業在整個生產管理的過程中，須著重結合設備的實際以及控制需求等，更有力地引入一些優秀的、高水平的智能化控制器。

具體而言，第一，要嚴控設備排氣壓力這一指標，運用輸出壓力，讓繼電氣設備可以快速發出壓力信號，在設備的壓力明顯過高或過低的情形下，嚴控輸出開、關主機。

第二，油過濾器設備以及油分濾芯設備之中的過壓報警的工作，運用繼電器來送出過壓信號，以方便管理部門展開調整以及控制。

第三，切實地把握好溫度信號以及三相電源各自模擬量的自動化以及智能化管理，真正地將其執行到底。并對智能化控制器的空壓機展開合理的負荷運行控制以及減荷運行控制、停止運行控制等狀態，確立與壓縮機的具體實際結合，繼而動態性地展開智能化的控制，將智能化控制器的合理價值切實地發揮而出。

4 結束語

在具體的工作過程中，必須結合空壓機的實際運行狀態及其控制目的等要求，借助于變頻技術來對遠程化的智能監控計劃展開完善處理，并對智能化監控系統中的各項功能予以完善，切實利用好智能化的控制器設備，將其作用切實發揮，繼而強化智能控制水平。

參考文獻

[1] 許桂云，董明，王永紅.螺桿式空氣壓縮機智能控制技術研究與應用[J].液壓氣動與密封，2020，40（3）：24-27.

[2] 張帥.空氣壓縮機自動控制技術的分析及研究[J].建材發展導向（下），2020，18（11）：376-389.