導語：空壓機檢測與控制系統(tǒng)研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：以通礦集團大成礦在用空壓機為例對空壓機的檢測和控制系統(tǒng)進行了研究。分析比較了電流、電壓、溫度等參數(shù)實時檢測的傳感器，確定了傳感器的類型。針對原有繼電器控制系統(tǒng)的缺陷，提出了基可編譯邏輯控制器（PLC）、觸摸屏和組態(tài)軟件相結合的智能化空壓機控制系統(tǒng)，為礦井的安全生產(chǎn)奠定了良好的基礎。

關鍵詞：空壓機；檢測系統(tǒng)；控制系統(tǒng)

壓風系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分之一，其為風鎬、氣錘、氣動鑿巖機等風動機械設備提供動力，由空氣壓縮機、空氣過濾器、安全保護裝置等組成[1]?？諝鈮嚎s機（簡稱為“空壓機”）是壓風系統(tǒng)的關鍵部件，能夠將空氣壓縮并運送，同時能降低設備溫度，提供空氣壓力動力[2]。因此，建立穩(wěn)定、高效的空氣壓縮機監(jiān)控系統(tǒng)是一個重要的研究課題。近年來，國內外專家在空氣壓縮機的自動化方面開展了大量的研究工作，并取得了優(yōu)秀的研究成果。如國外研發(fā)的PDM3000型空氣壓縮機在線實時監(jiān)控系統(tǒng)[3]，能夠實時顯示空壓機的重要參數(shù)，同時發(fā)出啟動、關閉、停機或報警等預警信號，實現(xiàn)了空壓機的高效自動化管理，大幅度降低了人力成本；國內如哈爾濱工程大學丁才發(fā)教授團隊研發(fā)的SACDS空壓監(jiān)控系統(tǒng)[4-5]，能實現(xiàn)熱力、振動、電流等80多個參數(shù)的在線監(jiān)控。綜上所述，空壓機監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)和應用是未來礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的關鍵。本文以通礦集團大成礦在用空壓機為研究對象，設計了空壓機的自動化監(jiān)控方案，該方案基于PLC、觸摸屏和組態(tài)軟件對空壓機的運行狀態(tài)進行監(jiān)控，并提供空壓機的啟動、停止和報警等控制操作，保證空壓機的安全、穩(wěn)定運行。

1空壓機檢測與控制系統(tǒng)硬件設計

1.1傳感器的選擇

由于監(jiān)控系統(tǒng)的主要作用是檢測空壓機的運行參數(shù)，如排氣溫度、排氣壓力、主機電壓和電流、電動機運行狀態(tài)和電機振動，因此傳感器的性能將直接影響監(jiān)控效果。本文重點討論了溫度傳感器、壓力傳感器、電動機參數(shù)采集模塊與互感器和電動機振動傳感器的選擇。1.1.1溫度傳感器常用的溫度傳感器有熱電偶溫度計、液體膨脹式溫度開關和固體膨脹式溫度開關3種，其中固體膨脹式溫度開關適用于100℃以下的溫度檢測，液體膨脹式溫度開關多在100～250℃的溫度范圍內使用，而熱電偶溫度計適合250℃以上溫度的測試。當空壓機內溫度超過1100℃時，空壓機需停機報警，因此本文選擇熱電偶型傳感器，溫度檢測元件為ZSBWR一體化數(shù)顯溫度變送器。1.1.2壓力傳感器空壓機的正常運行需滿足以下兩個條件：一是保證潤滑油壓力在一定范圍內，若壓力超過0.17MPa時，空壓機啟動運轉；當壓力下降至0.14MPa時，空壓機停止運轉。二是空壓機的出口排氣壓力要保持在一定范圍內，若壓力超過0.75MPa，空壓機停止運轉，這一措施的目的是防止壓力過大造成機器損壞。本文采用MB420智能壓力變送器監(jiān)控潤滑油壓力和出口排氣壓力。1.1.3電動機參數(shù)采集模塊和互感器本文采用EDA9033A三相電參數(shù)采集模塊，能夠直接采集電動機的三相電流，三相電壓，三相有功功率、無功功率及功率因數(shù)，具有方便快捷、安全系數(shù)高、成本低等優(yōu)勢。根據(jù)主機電流的大小選擇合適的互感器，互感器包括C-26、C-30和C-64三種類型。C-26的內徑為26mm，電流范圍為0～300A；C-30的內徑為30mm，電流范圍為0～400A；C-64的內徑為64mm，電流范圍為0～1000A。根據(jù)本文主機電流大小，最終選擇電流范圍為0～300A的C-26型。1.1.4電動機振動傳感器電動機振動的正常與否是判斷設備是否需要停機維修或保養(yǎng)的重要依據(jù)，標準的電動機振動頻率為4.5mm/s，根據(jù)振動頻率，從而確定電動機的運行狀態(tài)。本文選擇BVM-200B一體化型振動變送器，能夠監(jiān)控包括機殼、軸瓦、軸系等在內的振動形式。

1.2PLC的選擇

傳統(tǒng)的礦井空壓機采用繼電器控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)控制線路復雜、工作人員操作難度大、維護不便、成本昂貴，嚴重影響了煤礦的高效生產(chǎn)。而PLC控制系統(tǒng)將繼電器控制技術、計算機技術和通信技術三者完美結合，具有功能強大、抗干擾性高和可靠性強的優(yōu)點。PLC作為監(jiān)控系統(tǒng)的核心，采用3層集散的結構框架，由數(shù)字量和模擬量的模塊采集空氣壓縮機的傳感器等信息，啟動編譯程序，輸入采集信號進行邏輯運算，最終啟動相關指令。PLC的選擇應滿足以下3個條件：PLC機型與目標任務相匹配；數(shù)據(jù)處理速度足夠快，滿足實時監(jiān)控要求；PLC機型應保持一致。經(jīng)過比較和篩選，本文選用西門子生產(chǎn)的S7-200系列的224XP-PLC。為保證足夠的計算容量，經(jīng)過計算輸入點數(shù)為14，輸出點數(shù)為10。根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的要求確定系統(tǒng)的輸入和輸出設備。本文對3臺空氣壓縮機進行了檢測和控制，輸入設備包括14個按鈕開關，10個模擬量輸入，輸出設備為25個控制繼電器。

2空壓機檢測與控制系統(tǒng)軟件設計

空壓機檢測與控制系統(tǒng)的軟件設計包括上位機和下位機程序設計兩部分。下位機程序包括控制系統(tǒng)主程序、A/D轉換子程序和3個空壓機的報警子程序。此外，自動化控制方案的創(chuàng)新之處在于添加了觸摸屏，便于人機交流。觸摸屏的設計是在EasyBuilder8000軟件中完成的，根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視內容確定觸摸屏的參數(shù)畫面。參數(shù)設置完成后，將觸摸屏連接至PLC和上位機，最終在觸摸屏上可以實時顯示空氣壓縮機的狀態(tài)參數(shù)，同時操作人員可以通過按鈕控制開關量，對用戶現(xiàn)場測量觀察系統(tǒng)及設備的性能具有很重要的作用。上位機程序通過組態(tài)軟件進行編譯，組態(tài)主畫面能夠進行相應控制操作，同時以圖像或實時動態(tài)的形式顯示空壓機的運行狀態(tài)和監(jiān)測參數(shù)值。考慮到用戶需要根據(jù)參數(shù)變化趨勢進行原因分析，本文在組態(tài)設計時添加了實時、歷史趨勢曲線的界面，實時趨勢曲線是實時監(jiān)控參數(shù)的變化趨勢曲線，歷史趨勢曲線是對歷史數(shù)據(jù)進行了再分析，方便用戶總結規(guī)律，同時用戶可在報表畫面查詢、編輯或打印歷史或實時數(shù)據(jù)?？諌簷C監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能之一是，當實時狀態(tài)參數(shù)超過設定值后提供報警信息。本文在組態(tài)軟件設計時設置了4個越限報警功能，即當排氣溫度過高、潤滑油壓力過低、排氣壓力過高和電動機振動過快時，監(jiān)控系統(tǒng)就會發(fā)出警告，引起工作人員注意，并采取相應的措施。

3應用效果

針對礦井空氣壓縮機的檢測和控制系統(tǒng)進行了優(yōu)化和改進，采用傳感器采集空壓機溫度、壓力和電機振動等狀態(tài)參數(shù)，確定了各監(jiān)控參數(shù)的傳感器類型；通過PLC、觸摸屏和組態(tài)軟件對空壓機進行了檢測和控制。該自動化監(jiān)控系統(tǒng)功能強大、操作方便、易于維護，保障了礦井的安全生產(chǎn)。

參考文獻

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[3]MicheleAlbieri，AlessandroBeghi，CristianBodo.Advancedcontrolsystemsforsinglecompressorchillerunits[J].Internationaljournalofrefrigeration，2009，32（12）：1068-1076.

[4]李海波，付琛.SCADA模式的SPC系統(tǒng)在空壓機監(jiān)控中的設計與應用[J].煤礦機械，2013，34（1）：227-230．

[5]仝維仁，張曉光，蔣恒深，等.基于FTA的壓風機群組監(jiān)控及診斷系統(tǒng)設計[J].礦山機械，2010（11）：127-128．

作者：趙丞達 單位：華陽集團一礦