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1概述。
空气压缩机是一种将电能转变为空气压力能的能量转换装置。它产生的压缩空气提供给各种风动工具和设备动力，为矿井生产建设服务。它在煤矿生产建设中占有重要地位，被称为煤矿四大机械设备(组成：驱动装置、变速装置等)之一。其运行性能的好坏直接影响煤矿的生产效率和安全。因此对整个压风机房的进行实时监控和安全保护，可以进一步提高设备的安全性，可靠性和利用率，提高煤矿的管理水平，改善工人的劳动环境产生良好的经济效益(Economic performance)和社会效益。
2空气压缩机变频改造系统(system)概述。
某煤矿现装备共有3台螺杆式空气(Basin air)压缩机(compressor)，其中两台为20m3 /min型，一台40m3 /min.压风机房供电采用矿井为压风机专门设置6kV变，配电所。昆山空压机维修工作时，空气经过自洁式空气过滤器被吸入，通过PLC自动清洗过滤器，空气在经过进口导叶自动调节后进入一级压缩，经一级压缩后的气体温度较高，然后进入中间冷却器进行冷却(水走管内，气走管外，中冷器的水流量要求为110m/h)之后进入二级压缩系统变电所的6kV主电源为两回路，一路工作，一路备用，故障后手动切换。6kV系统采用单母线分段运行方式。
压风机房设计(design)安装(installation)2台20m3 /min，0.8Mpa压缩机，每台压缩机配1台110kW异步电动机。1台40m3 /min，0.8Mpa压缩机，压缩机配1台220kW异步电动机，目前的运行方式方法异步电动机直接启动，平时40立方压缩机一直运行，当风压（wind pressure）不足时再手动启动一台20立方空压机，另外一台空压机作为备用。空压机的长时间空转导致大量的能源浪费，另外一方面增加矿方的生产成本。为降低能耗，节约成本，此次改造中利用变频器驱动异步电动机，使电动机根据风量及风压的要求运转，节约大量的电能，也就是节约生产成本。根据经验数据及各矿生产情况的不同，节能大约在40%以上，设备的投资在2-3年的节能款中收回。
针对老系统变频改造提出了几点要求。
（1）利用变频器驱动电动机。
（2）三台空压机分别可以单独控制，可实现单机直接启动(start up)运行。
（3）三台空压机可以实现联动控制，当平时正常工作的40立方空压机不能满足风压要求时，自动启动一台20立方的空压机，一台空压机不能满足风压要求时再启动另外一台20立方空压机。
（4）三台空压机仍需保证独立，每台都可以停电检修，不影响另外两台的运行，空压机的联动逻辑仍需能保证最优化运行。
（5）三台空压机的运行状态须在总值班室监视，包括所有的压力和温度信号，变频器电压，电流，马达转速等。昆山空压机维修在启动前，首先启动油泵控制系统，油泵控制系统启动后保证空压机各润滑部件润滑良好，同时油泵控制系统可通过内置的温控阀来调节内部油压和油温，以满足系统需要。
3系统结构。
三台空压机中有一台处于长期备用，出于成本考虑，选用2台变频器驱动常用两台空压机，一台250KW变频器驱动220kW电机，一台132KW变频器驱动110kW电机。备用压缩机还是采用直接启动的方式方法。
从集成化，网络化的角度来设计压风机房的集中控制系统，使系统做到安全，可靠，经济，操作方便。昆山空压机维修在启动前，首先启动油泵控制系统，油泵控制系统启动后保证空压机各润滑部件润滑良好，同时油泵控制系统可通过内置的温控阀来调节内部油压和油温，以满足系统需要。系统为二级分步式计算机集散式控制系统，对压风机运行的过程进行检测(检查并测试)，显示，控制，保护，管理。系统分操作站（上位机及操作PLC）和现场控制站两部分。现场控制站采用SIEMENSS7-300系列PLC，操作站采用SIEMENSS7-200系列PLC.两台变频器，现场控制站（主控PLC）和操作站（操作PLC）
组成DP网络，变频器的控制数据（data)及运行反馈（fǎn kuì）数据通过DP网络与现场控制站进行交互，操作站主要与现场控制站进行数据交互，传递控制指令及运行状态(status)反馈等。
编程器，触摸屏，现场控制站，操作站组成MPI网络，编程器对三方都可进行编程调试，触摸屏采集现场控制站和操作站的运行数据来进行人机交互。
4空气压缩机(compressor)的控制功能实现。
4.1启动功能。
主机启动前确认压风机出口管路的电磁阀(magnet valve )处于关闭状态，系统检查变频器是否处于待机状态，接到司机台的启动命令，控制器启动变频器，空压机开始运转当压力达到设定的0.6MPa时维持当前的空压机转速(Rotating speed)，打开空压机出口阀门，空压机投入运行。S7-300可实现压力闭环，闭环的输出控制变频器的转速，维持压力恒定。另外单台空压机的工作状态上传(Upload)给总控PLC，由总控PLC确定是否需要启动另外一台空压机。
4.2自动保护。
电控系统对主机和电动机应设有排气超压/超温，变频器故障，润滑油超温，轴瓦超温，冷却水压低，润滑油压低等自动保护。
（1）主回路故障：当电动机(Motor)主回路因故过电流或过电压时，控制系统(system)应自动停机并全卸荷。
（2）冷却水系统故障（fault）：本技术规格书要求冷却水泵与风机的闭锁，当冷却水的进口压力低于压力调节仪设定的下限值（共两级）时，控制系统应根据情况(Condition)自动发出声光报警(Call the police)或停机并全卸荷。
（3）润滑油(Lubricating oil)系统故障：本技术规格书要求润滑油泵与风机的闭锁，当润滑油的压力低于压力调节仪设定的下限值（共两级）时，控制系统应根据情况自动报警或停机并全卸荷。
（4）排气超限：无论压缩机处于何种负荷调节工作状态，当Ⅰ（Ⅱ）级排气压力超过压力调节仪设定的上限值（共两级）
时，控制系统(system)应根据情况自动发出声光报警或停机并全卸荷。
（5）温度超限：温度超限的保护范围(fàn wéi)包括Ⅰ级排气，Ⅱ级进，排气，润滑(lubricating)油，后冷却器，前，中，后轴瓦的温度，当上述温度超过温度调节仪设定的上限值（共两级）时，控制系统应根据情况(Condition)自动发出声光报警（类型：警报器）或停机并全卸荷。
4.3参数测量。
包括有压力测量，温度测量，电动机电气参数测量。
（1）压力测量：压力测量的范围(fàn wéi)包括排气压力，润滑油压力，冷却水进水压力，储气罐压力以及空气过滤(filter)器进排气压差测量。压力测量采用压力传感器加压力变送器，并给PLC系统提供测量到的数据。
（2）温度测量：温度测量的范围包括排气温度，润滑油(Lubricating oil)温度，后冷却(cooling)器排水温度，储气罐温度以及前，中，后轴瓦温度，温度测量采用温度传感器加变送器，并给PLC系统提供测量到的数据。
（3）电动机电气测量：电气测量范围包括电机主回路电流，有功电度，功率因数，励磁电压，电流。
4.4单机和三机自动(automatic)运行控制功能。
控制系统(system)为每台压风机配置单机配电和控制系统包括变频柜。当压风机单机运行时可实现主机的启动，正常停止(stop)，紧急停止，自动调节等控制，同时实现对主机的各种自动保护(bǎo hù )，参数测量。
系统应能实现对3台压风机的联锁自动控制，根据环境条件和生产情况的变化自动控制压风机的启动，正常停止，紧急停止，负荷调节，同时实现对主机的各种自动保护，和参数测量。三机联锁控制采用PLC系统，设置三机联控柜和集中控制操作台。
4.5系统数据记录(jì lù)功能。
系统数据（data)记录功能实现了实时数据记录以供查询运行状态及进行故障（fault）分析。昆山空压机是回转容积式压缩机，在其中水或其它液体当作活塞来压缩气体，然后将气体排出。
在历史数据（data)查询界面，通过上位机可对排气压力，风包压力，排气温度，风包温度，排水温度进行查询，对实时数据进行分析。系统中主要故障为通讯故障，空压机故障，变频器故障，传感器故障几部分。通讯故障在本系统中分为两种，一种为MPI通讯故障，第二种为DP通讯故障。系统具备自诊断通讯故障功能。当启动后，变频器与主控回路正常(normal)，空压机仍然不启动，检查空压机本身是否显示故障。变频器出现故障后，电机无法启动。此时查看变频器操作控制装饰面板上显示的故障代码，查找说明书上的故障报警信息源。在空压机运行过程(guò chéng)中，监视不到某一个传感器的信号，检查传感器线路是否有问题，或换个新的传感器，检验是否传感器损坏。
5结语。昆山空压机是一种用以压缩气体的设备。空气压缩机与水泵构造类似。大多数空气压缩机是往复活塞式，旋转叶片或旋转螺杆。离心式压缩机是非常大的应用程序。
系统自投入运行一年来稳定可靠，满足了生产的需要，达到了预期的目的。实践证明，变频器用于空气压缩机具有可靠性高，节能效果显着，大大最大化减少了设备维护工作(gōng zuò)量及降低维护费用(expense)等优点，具有明显的直接和间接经济效益。