1、技術改造思路

如何利用先進技術解決空壓機組運行中存在的不足，成為亟待解決的問題。具體改造思路如下：

(1)將空壓機的人工操作改為計算機操作。

(2)利用當前成功的電控技術開發研制螺桿式空氣壓縮機組聯鎖控制系統，實現空壓機組的集中控制;各臺空壓機的運行參數24h實時在線監測，實現空壓機異常即報警。

(3)利用變頻技術實現壓力穩定、恒壓供風，達到節約電能的目的。

(4)1臺變頻器經過切換可拖動4臺空壓機，節約投資。

(5)在完善空氣壓縮機組電控的基礎上，實現空壓機房車間無人值守，安全管理上做到“無人則安、少人則安”。

(6)應用集中控制與變頻控制技術，消除空壓機卸荷狀態的空載運行時間、減少空壓機啟動次數，達到節能、降低對設備沖擊的目的。

2、技術改造實施方案

空壓機組控制系統，包括工控機(上位機)系統、微機控制系統(集控柜)、壓力、溫度傳感器、高壓變頻控制系統、高壓切換系統等。

(1)新建集中控制系統，在空壓機房安裝集中控制柜、監視操作用工控計算機(上位機)。其主要完成空氣壓縮機組遠程參數的監視、控制、運行參數設置、實時曲線、歷史報表查詢及其他數據的處理等功能。選用ACS4000型集控柜：由電源開關及熔斷器、觸摸顯示屏、PLC控制器、輸出繼電器、24V直流電源、通訊轉換模塊、指示及報警裝置等組成。高壓變頻器、高壓啟動柜、空氣壓縮機與集控柜通訊模塊通過通訊電纜進行通訊，將空壓機運行、變頻器運行參數、高壓啟動柜電壓、電流、儲氣罐溫度傳輸到集控柜進行數據處理、顯示。根據運算數據控制空壓機與變頻器運行。運行狀況及各種參數、數據在上位機上顯示。

(2)在主供風管路上安裝壓力變送器。主要是檢測供風出口壓力并把壓力信號傳輸給集控柜PLC，PLC運算后根據總管壓力和空壓機運行狀態智能地控制變頻器的運行頻率，從而達到根據設定壓力范圍來控制空壓機的運行狀態的目的。

(3)增設高壓變頻器，控制空壓機在需要的工況下運行。

(4)增設高壓切換柜內裝4臺高壓真空接觸器，與空氣壓縮機高壓啟動柜一一對應，并相互閉鎖，達到有選擇性地控制空壓機在變頻狀態下運行的目的。

(5)空壓機組控制。

1)每臺空壓機啟動、停止、變頻狀態下運行均由PLC控制，PLC內設空壓機運行程序。

2)工作方式設定為5種：就地啟動/停止、遠程啟動/停止、緊急停機、聯機控制、單臺控制。

3)風壓設定：5.5～6.2kg/cm2;空壓機轉速調節范圍：電機額定轉速的60%～100%。

(6)空壓機啟動停止全部由PLC程序控制?？諌簷C運行規定，連續運行不得超過72h，按照空壓機編號設定主機1、主機2、主機3、主機4，程序控制每72h更換一次主機，輔機每24h更換一次。主機、輔機分別在工頻、變頻狀態下運行。變頻頻率達到50Hz、10min內風壓達不到設定值，該臺空壓機自動轉為工頻運行，同時啟動第3臺空壓機變頻運行，以控制風壓穩定?？諌簷C變頻方式運行頻率30Hz及以下達10min以上時，該臺空壓機自動停止運行，同時原輔機或主機自動轉為變頻方式運行。

3、技術關鍵及創新點

(1)工頻、變頻狀態下空壓機運行曲線的智能擬合。

(2)ACS400集控系統、高壓變頻的配合控制。

(3)變頻方式與工頻方式轉換控制。

(4)主機、輔機按時切換控制。

4、經濟效益、社會效益分析

2011年1月系統改造完成并投入工業性運行，實現了多臺空壓機組聯動控制，運行狀況良好。

(1)節能降耗效果顯著：通過實際測定，技術改造后比原運行方式節能13%～15%，年節電耗43.2萬kW?h，約21.6萬元，節能效果明顯。

(2)實現了大型設備車間真正無人值守。機組自動24h穩定高效運行，減少操作人員9人，年可節約人工費用54萬元。

(3)穩定的壓力輸出，減少了對生產的影響，為礦井安全生產奠定基礎。

(4)維護量小，運行效率高。集控系統及變頻的投入運行減少了空壓機配件的磨損，延長了電機及空壓機的使用壽命，年可維修及配件費用可減少10余萬元。

(5)實時設備運行狀況，便于人員觀察和及時掌握，發生異常及時處理，避免機械事故的發生。(6)采用變頻控制，實測減少噪聲15dB，減少噪聲污染。

5、結語

高壓變頻器技術成功應用于礦井空壓機控制，實現了空壓機組自動化控制與礦井的恒壓供風，減少了崗位用工，提高了設備的運行效率，年節電耗43.2萬kW?h，節能效果顯著，降低了空壓機的噪音15dB，具有顯著的經濟效益、社會效益和較高的推廣應用價值。