空压机集控节能技术改造及应用

空压机集控节能技术改造及应用

崔皓淇 ,白鑫昊

辽宁铁法能源有限责任公司下属小青煤矿  辽宁省铁岭调兵山市 112700

摘  要  小青矿地面空压机房由4台空压机组成，目前已实现远程集中控制及无人值守要求，由于矿井所须风量实时变化，原空压机集控系统无法根据矿井供风需求进行自动调节，无法实现节能及设备优化使用，造成能源浪费及设备损耗，另外原空压机冷却系统采用中水作为冷却水，无自动补水功能，水源浪费严重，另外中水水质较差导致水冷却器结垢堵塞严重，空压机频繁超温停机，严重影响矿井供风需求，并且清理冷却器耗时耗费。为解决以上问题，急需对压风机集控系统进行节能改造，从而实现压风机安全、稳定、优化、节能运行。

关键词  集中控制  自动调节 

1  小青矿空压机集控系统现状

小青矿地面空压机系统是供给全矿井风动设备的风源，在矿井安全生产中起着重要作用。主要由空压机、集中控制系统、水冷却系统等组成，其中供风系统由4台螺杆式空压机组成，其中供风量为60m3/min的空压机2台、40m3/min 2台，小青矿日常供风量120m3/min-180m3/min之间，远程人为控制启停，集控系统采用西门子S7-300PLC，单系统运行，水冷却系统使用中水作为空压机冷却水，目前该系统耗能较大，无法实现节能运行。

2  空压机集控节能改造背景

小青矿空压机集控系统采用人力远程控制启停，实时投入风量均为满载风量，随着矿井用风需求在120m3/min-180m3/min实时变化，空压机集控系统无法根据矿井实际用风需求进行自动调节，自动加载，自动卸载，自动停机功能，造成能源极大浪费，及设备效率不能有效利用，造成损耗较大，无法实现节能及设备优化使用[1]。

该集控系统采用西门子S7-300PLC作为主控制器，模块组态及接线繁琐，占用空间大等问题，通信兼容性差，目前已趋于淘汰。并且该系统为单系统运行，一旦系统故障无备用系统立即投入使用会造成矿井大面积停风停产，因此主控制系统急需升级换代并加装冗余控制系统。

由于空压机为水冷式空压机，冷却水供水采用人力开关阀门为冷却水池补水，无法根据冷却水池水量实现自动补水功能，导致水源极大的浪费。另外目前采用中水作为空压机的冷却介质，由于中水水质不达标，对空压机水冷却器堵塞严重，造成空压机频繁超温停机，导致矿井大面积停风，严重影响生产。由于清洗冷却器须专业厂家人员进行，耗时耗费，因此解决空压机冷却器频繁阻塞问题极为重要。

3  改造方案及方法

3.1主控系统升级改造

新空压机集控系统主控制器选用西门子当今主推的S1500型PLC，大大提高运算速度，系统硬件模块化，组态简单，节省空间，接线采用快速接插式元器件，减少繁琐的接线，方便了日常检查维护及故障查找[2]。该集控系统增加了冗余控制系统如图1所示，当在用系统故障时，可立即自动切换为冗余系统继续运行，大大增加了空压机集控系统的安全性、可靠性。集控系统采用西门子PROFINET通信协议，系统连线简单，抗干扰能力强，传输速率快，改造后的新控制系统最大限度地实现减少触点化和数字化，使空压机控制和数据采集更为简单方便。

图1 主控箱

3.2设备节电控制优化改造

为避免空压机实时满载运行，实现设备节能优化使用，本次改造增加了空压机根据矿井实际用风量自动加载、自动卸载、自动停机功能。在总供风管路加装供风量、压力监测传感器，控制空压机加载、卸载、停机参数可自行在上位机上设定，当供风需求小于设定值时，通过监测的风量及压力自动加载所需风量的空压机，实现自动加载功能。当供风需求大于设定值时，通过监测的风量及压力自动卸载满载风量的空压机，实现卸载功能。另外为实现最大限度的节能，当空压机自动卸载15分钟后未再次加载则启动自动停机功能。以上控制功能通过固定的程序及算法，实现空压机根据矿井用风量自动调节，实现设备节能及优化利用。

3.3设备节水控制优化改造

原空压机冷却水系统采用手动开关阀门进行补水，耗时，耗力，容易导致补水过剩导致溢流，造成水源浪费，因此在冷却水池加装水位传感器，补水口安装电动阀门和水流量监测，水仓高低水位信号及补水流量实时传递给PLC，补水参数可在上位机自行设定，当冷却水池低于设定水位时，自动远程开启电动阀门进行补水，并进行水流量监测，当水位达到水池上限或监测总流量达到设定值时，自动停止自动补水功能，保证水仓在安全水位运行，实现了节约水源的目的。

4  改造后应用效果

该系统自应用以来已经实现了空压机根据矿井实际用风量自动调节，降低人力操作工作量，实现设备节约电能及优化利用，降低了设备损耗及日常维护工作量，延长了设备使用寿命。

主控器升级换代，提了高运算速度，系统硬件模块化，组态简单，节省空间，接线采用快速接插式元器件，减少繁琐的接线，方便了日常检查维护及故障查找。

新集控系统增加了冗余系统，当在用系统故障时，可立即自动切换为冗余系统继续运行，大大增加了空压机集控系统的安全性、可靠性。

该系统加装了自动补充冷却水功能，减少人力工作量，优化了水资源配置，节约水源。

该系统加装了水处理控制功能，从根本上解决了空压机冷却器频繁阻塞问题，减少清洗冷却器次数及工作量，节约设备日常维护费用。

参考文献

[1]朱机灵等。空压机节能改造[J]。沈阳：压缩机技术，2005，（3）

[2]赵帅兵。基于SIMATIC S7-1500 PLC的全油回收控制系统设计[J]。洛阳：《有色金属加工》，2021，（3）

[3]徐锦涛等。次氯酸钠发生器在南方某水厂的运行研究分析[J]。北京：《给水排水》，2022，（3）

作者简介：姓名：崔皓淇（1984.08--）；性别：男，民族：汉，籍贯：辽宁省抚顺人，学历：本科；现有职称：高级工程师，研究方向：电气自动化