赵晓亮
【摘要】本文主要介绍了宣钢150T空气压缩机控制原理及实现过程。
【关键词】空压机;西门子;ZH;控制系统
1.简介
宣钢150t空气压缩机为150T转炉系统配套设备，主要系统包括六台空压机，六台干燥器，六台过滤器所组成的洁净空气系统，主要用于为转炉的气动阀门、上料系统，翻包机汽缸等处理提供压缩空气及将来所建轧钢系统的仪表用气。
2.控制系统介绍
系统是由操作员站、工程师站、PLC主站、ZH控制系统、控制箱及自动化仪表组成。操作员站设在中控室内，完成六台空压机的自动控制和生产管理，负责控制整个压缩机组及水泵的启停，并且监视空压机运行中的状态和工艺参数。两套监控用操作员计算机互为备用，即当其中一台出现故障时，另一台能够完全独立地运行，以保证控制和数据采集的高可靠性。
上位机画面应用intouch软件，分为工艺流程总貌画面、各系统显示监控画面、各设备操作画面、实时数据显示画面、历史数据显示画面、打印报表画面、报警画面。在各系统显示监控画面上除能显示各工艺设备状态，还能弹出各设备操作画面。在子操作画面上有进行启停按钮及显示设备具体状态的指示灯、参数数据显示。
每一台空气压缩机均带有一套独立的ZH控制系统，采用的是西门子200控制器，压缩机的控制程序全部下装到各自的控制器中，完成每台空压机的所有状态显示和控制过程;同时整个空压站设有一套西门子400控制系统，用于空压机本体外围的过程控制;ZH控制系统提供有通讯卡，应用Profibus通讯电缆将空压机本体的主要状态信息输出至空压站控制系统以实现集中监测，但空压机本体的主要控制过程，如：流量控制（自动双模式和恒压两种控制方式）、防喘振控制等没有在空压机站控制系统中实现。
3.单机控制系统
单机PLC控制带有Profibus通讯接口，与空压站控制系统实现通讯，与具有远程和本地监控功能。控制面板直观，单机空压机各种运行参数及报警信息清晰可见，并且具有直起功能。ZH系列的控制系统通过各种传感器和一台由ELEKTRonIKON MARKIV电脑微处理控制器对压缩机进行保护和控制，并自带低压控制柜。具有防反转功能。单机控制系统包括：排气压力与防喘振的自动控制、通过对进口导叶与旁通阀控制实现流量调节、润滑系统的自动控制、自动跟踪喘振线的漂移，调整喘振控制点、特殊的电机防过载控制等。
3.1 润滑油控制系统
ZH系列压缩机提供了一套完整的润滑油系统。该系统包括一个整体油箱，这个油箱开有大型检查孔并与压缩机底板连为一体。焊接式法兰连接管路用来分配润滑油。油路中还包括一个油冷器、一个10?m油过滤器以及油压卸荷阀。正常轴承供应油压是0.17-0.21MPaG。通往轴承的油温由一个控制阀控制，这个阀可按需要将经过油冷器和未经过油冷器的润滑油进行混合并控制到所需温度。在启动压缩机前，通过安装于油箱中的自动控制浸没式油加热器将油温控制到一定水平。主油泵安装于压缩机的中心部位，它由压缩机主轴驱动。主油泵采用过流量设计使其在突然停电时仍能依靠惯性延时供油。如主油泵故障或油压低，辅油泵自动启动。一台电动机驱动的辅油泵分开安装在油箱之外，并低于油位高度以下保证良好的连续吸入状态。辅油泵与压缩机的启动开关连锁，这样除非辅油泵已在运行并且在进入压缩机的润滑油路中建立起了允许启动油压，否则压缩机将无法启动，在关机时，辅油泵再次启动并运行大约十分钟来冷却轴承和齿轮。
3.2 流量控制原理
ZH控制系统设有自动双模式和恒压两种控制方式。在空压机运行时，用户可随时自选任何一种控制模式。
在自动双模式控制方式下，压缩机的排气压力被设定在某个系统所需要的压力值上，进口调节导叶在压缩机可调范围内能调节气量，使压缩机保持恒定的排气压力。当到达喘振控制点后，进口导叶停止关小，使压缩机的排气压力上升到卸载压力设定点上，此时压缩机将会卸载（进口导叶关闭、旁通阀打开）。压缩机将一直保持卸载状态直到排气压力低于设定的最小压力值。然后压缩机将重新加载至满流量运行，又开始一个新的循环。
在恒压控制方式下，压缩机的排气压力被设定在某个系统所需要的压力值上，进口调节导叶在压缩机可调范围内能调节气量，使压缩机保持恒定的排气压力。当到达喘振控制点后，进口导叶停止关小，压缩机旁通阀开始打开，调节旁通阀的开度使排气压力仍保持在恒定值上，压缩机将始终通过对进口调节导叶和旁通阀的无级调节保持恒定的排气压力。电机电流控制系统使电机在任何天气都能在最优条件下工作。
3.3 防喘振控制原理
ZH系列压缩机采用最先进的喘振线漂移自动跟踪系统。控制器会定时反复检查排气压力、振动和电流的变化情况，并记录喘振点，跟踪喘振线的漂移，因而可根据实际运行条件提供最大可能的压缩机运行调节范围。
3.4 报警联锁和显示
ZH的操作界面有六英寸液晶屏幕显示出压缩机的运行状态;压力、温度和振动值，维修保养信息和故障信息。操作界面完全由菜单驱动。在正常运行屏幕上显示主要运行参数。用键盘上的菜单功能键可进入个菜单，显示出用户所需的参数。标准的ZH压缩机提供多达47个显示项目，19个报警控制项目和15个停机控制项目。
3.5 屏幕显示
ZH的操作界面由液晶屏幕显示出压缩机的运行状态;压力、温度和振动值;维修保养信息和故障信息，一些信息通过安装通讯卡输出到空压机站控制系统。操作界面完全由菜单驱动。在正常运行屏幕上显示主要运行参数，用键盘上的菜单功能键进入各菜单，能够显示出所需的参数。
3.6 空压机控制上位显示功能
采用西门子公司的S7-400控制系统，利用上位编程软件WICC实现150t空气压缩机的监控和显示，150t空气压缩机主要系统包括六台空压机，六台干燥器，六台过滤器所组成的洁净空气系统，主要用于为转炉的气动阀门、上料系统，翻包机汽缸等处理提供压缩空气及将来所建轧钢系统的仪表用气。如图5所示空气压缩机站的上位机控制畫面：
4.结束语
该空压站控制系统自建成以来一直稳定运行，为炼钢用气提供了保障。单机控制系统具有防喘振，压差比值喘振预测和喘振线漂移自动温度补偿功能，保证以最大的调节范围在任何工况下安全稳定地运行，节省大量运行费用，提高了运行可靠性。
