对空压机进行电子化控制

作者：Rainer Hoess, Norbert Barlmeyer

欢迎访问e展厅 展厅 3 压缩机/分离/过滤机械展厅 压缩机, 空气压缩机, 过滤器, 滤清器, 滤油机, ... 位于Ansbach、Weissenburg、Grosshabersdorf的Oechsler AG公司作为一家高科技塑料加工企业，拥有1200名员工，主要为汽车、制药和电子工业行业提供塑料元件和组件。对于该企业来说，压缩空气是继电能之后的第二个生产要素。该公司三班作业，有时在周末也工作。针对客户的订单要求，该公司必须严格把握生产流程，做到及时供货。 供气能力提高三倍 由于Ansbach的生产连续扩大，所以近八年来中央压缩空气站的能力随之扩大了三倍。最早时压缩空气由柱塞式（往复式）空压机生产而成，到了1995年通过安装使用首台螺杆式空压机，从而解决了供气瓶颈，这是一台由Comp-air公司提供的Sprint型空压机设备（供气能力为3.5m3/min）。到2003年，公司又投入使用了第二台螺杆式空压机，该空压机由另一个厂家供应，以固定转速工作。但是这台空压机的供气能力已经达到8 m3/min。更换供货厂商的原因是因为IHK Nuernberg公司但是正在开展建造经济型空压机站的活动。 通过这次对供应厂商的更换，人们也把当时使用的工作成本比较大的阶梯式控制系统改为按需工作的新的控制系统。新的控制系统可以使空压机站与3-30 m3/min的波动式需求状况很好地匹配起来。但是这种控制系统对其他的空压机只能是按照事先设定的时间表和供气能力进行控制，无法达到自动、灵活和按照需求的转换。所以，公司并未实现自动而经济地运行压缩空气机站的目标。 供货厂商对此进行了探索，但是未能取得结果。后来通过附加使用外部公司的电子控制系统，才得以实现按照实际需求对所有空压机（包括转速可调的空压机）进行调控。控制系统可以选定当时最能够满足需求且又运行最为经济的空压机进行作业，这套控制系统于2003年与另一台转速可调的Compair空压机一起购入，运行非常成功。 使用这台属于L-SR系列的新的转速可调的L-75SR型空压机，可以达到很好的电能效益，因为转速的调节不是通过变频器，而是通过一个所谓的磁阻电机来实现。Compair公司提供L-SR系列直联式螺杆空压机（额定功率为50、75和128kW，最大压力为7bar, 供气能力为1.09 ~19.59 m3/min）。使用这种空压机站，最多可以节省能源50% ，不管是单台作业还是峰值载荷作业，亦或是单台/多台恒速工作。设备的工作压力为5 ~13bar，压差为±0.2bar。驱动装置为SR型磁阻电机。 尽管对设备的投资比较大，但是由于设备可以达到转速可调的连续作业，加之压差比较小、能源利用率高，所以投资费用很快就可以得到回收。设备的维护工作非常简便，只要驱动电机略微加热，低速转动即可。电机转子既不承载绕阻，也不承载永磁体，所以它可以承载很高的径向力矩，并可以在700~ 5000/min之间进行无级运行。设备的控制系统设有操作舒适的Delcos Sure-scan微处理器，并拥有菜单条、文本显示器和维护间隔时间监控系统以及故障信号存储器。这些措施都可以起到降低运营费用的作用，因为有了显示器，可以随时显示空压机和易损件的工作状态，提示所需的维护工作。转速可调的L-SR型空压机设备的工作效率明显高于90%，可以使运行费用降低到最低的程度。据了解，Compair公司也提供带有变频器的L-SR型空压机设备，驱动功率最大可达到250kW。已获专利、带有SR电机和换流器的转速可调的L-SR型空压机的驱动原理主要基于定子和转轴之间所产生的电磁力。为了避免出现耗电峰值，电容器组对所需的电流进行储存，用于各个阶段的耗电脉冲。 使用新型上级控制系统首先对下列设备进行控制： > 新型的转速可调的Compair空压机设备（供气能力范围为1.8 ~12 m3/min）； > 螺杆式空压机设备（8 m3/min）； > 1995年的Compair螺杆式空压机设备（3.5 m3/min）； > 三台老式的Compair柱塞式空压机设备（共23 m3/min）。 空运行时间仅为0.03% Oechsler公司所采用的控制系统和转速可调的空压机设备可以达到7.5bar的恒压，压差为±0.2bar。该空压站的运行非常节省费用，其空运行的费用也降低到了最低（空运行时间仅为0.03%）。三个作为备用空压机的老式柱塞式空压机可以提供足够的冗余能力，因为它们的总功率要大于最大的单台设备的功率。 但是，对压缩空气的需求量出人意料地急速增长。所以在2004年6月份又增设了一台恒速的Compair空压机（L110型）。这台空压机的供气能力为18 m3/min，大于目前的需求量。Oechsler公司把它视为是满足将来需求的一种预备性措施。由于空压机的总供气能力已经达到64.5 m3/min，所以Ansbach的Oechsler公司目前完全可以满足所有对压缩空气的需求： > 针对12 m3/min以下的需求量，只使用转速可调的Compair空压机设备来供气； > 针对20 - 30 m3/min之间的普通需求量，由采用上一级控制系统控制的转速可调的Compair空压机设备（供气范围为1.8 – 12 m3/min）和新型的18 m3Compair空压机一起供气； > 当需求量超过30m3/min时，控制系统再开启另一厂家的8 m3的空压机设备； > 此外还有已经使用了30年的三台老式的柱塞式空压机和一台小型的Compair螺杆式空压机作为备用的空压设备（总供气能力26.5 m3/min）。在作维护作业时，这些设备的总供气能力可以取代大的空压机能力。 在对压缩空气的净化方面，有两台冷式干燥机可供使用。出于安全的原因，这两台设备同时运行，其最大的总处理能力为54m3/min，很明显高于目前的需求峰值。设备在需求量弱的时间段里进行维护，这样，处于工作的设备可以在不出现需求风险的情况下对压缩空气进行干燥。由于压缩空气不仅被用于控制和运行过程，而且也被用来对注塑模具进行吹洗河冷却，所以不得低于3oC的压力露点。此外，大约90%的压缩空气在进入耗能器之前均要通过活性炭过滤器的集中脱油过滤。有了这些预防措施，可以把管路中可能存在的油份进行排除，可以对注塑模具进行很好的保护，也可以保证产品的最好质量。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (5/30/2005)