煤矿用空压机智能群控节能控制系统的应用研究_于世勇.pdf
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1、煤矿用空压机智能群控节能控制系统的应用研究于世勇,(中煤科工集团沈阳研究院有限公司,辽宁 抚顺;煤矿安全技术国家重点实验室,辽宁 抚顺)摘 要:空压机是压缩空气的设备,也是现代化工业生产的原动力来源。空压动力在煤矿生产中起着不可替代的作用,肩负着生产动力供给任务。运行过程中,空压机智能性不足,运行启动过于频繁,导致系统过度耗电,增加能源消耗。将煤矿数据引入系统中,实现智能群控操作,保证系统能实现网络化管理,从而对设备进行统一管理,保证系统降低能耗。根据煤业空压站的现有问题,结合智能群控系统加以分析,将其应用在煤矿空压机上,推动煤矿的智能化。关键词:煤矿;空压机;智能群控;节能系统中图分类号:;
2、文献标识码:文章编号:()空气压缩机又被称为空压机,是在运行过程中将电动机机械能转变为气体压力的设备,在化工、电力、煤矿等行业有着广泛应用。随着新技术的涌现,煤矿行业矿井开采技术开始采取高效高产的作业方式,工艺技术升级对配套管理系统提出了更高要求。煤矿用空压机作业只能对局部进行集成控制,距离实现远程系统还有较大差距,导致在空压机运行期间缺乏对设备运行进行实时数据监管能力。在研究智能群控节能控制系统、降低设备能耗的同时,能对设备运行环境、状态进行实时反馈,对提高煤矿生产水平有着重要意义。空压机概述 种类根据工作原理,空压机通常分为两种模式。煤矿生产使用容积型压缩机,工作原理是对气体进行压缩,增加
3、气体密度。容积型空压机常见的类型有活塞式与螺杆式,前者的工作原理与泵类设备相似,通过电动机等部件的运转对气体进行有效的压缩和排出。随着技术的不断更新,活塞式从 年开始就已被煤矿行业淘汰。螺杆式空压机则因设计的合理性不断扩大使用范围,改造后出现了双螺杆式空压机,提高了设备寿命,有良好的节能效果。改造方式以往改造的目的是提高设备运行效率,保证空压机运行可靠,在开展多项实验研究后,取得了一定成效。常见的改造方法有机械改造、电气改造、节能改造。机械改造通过改造负荷调节系统、气缸等,使设备运行效率得以提高。电气改造则对设备运行情况进行实时监控,通过监控设备温度、压力、电流过载,实现对设备运行的保护和监控
4、。目前,已经可以配套对应的系统,实现对空压机的监控。节能改造通过降低设备耗能量提高设备运行效率。空压机系统问题梳理 影响设备运行的因素喘振是空压机风机流量减少到一定程度后发生的部件振动现象,会导致机械噪声,加速部件损坏。通常,为了防止这一现象,会在风机喘振区采取小流量式运行模式,或安装调整装置。空压机系统设计按照最大负荷设计,实际用气量产生的负荷处于动态变化状态。一般这一参数为 ,采用常规方式调节无法将其完全卸载,会造成能耗浪费现象。空压机自动化程度较低,调节速度依靠调节阀,在缺乏供气的条件下依旧要消耗额定功率,造成严重的浪费现象。如果输配环节出现接头泄露、连接不当等问题,也会导致每年承受较高
5、的损失。影响空压机能耗的因素空压机工作原理如图 所示,螺杆通常在气缸内转动,使齿槽间容积发生改变,这一过程中空气被吸入,完成输送压缩。空气压缩过程中,机械能发生转变,螺杆不断旋转产生热量,与设备中的润滑油混合,温度持续升高,这一过程中产生的热量无法得到二次利用,造成一定程度的资源浪费。空压机出口压力对设备本身能耗也有极大影响,根据工艺设计,出口压力和压缩力增大,但因期间存在DOI:10.13487/ki.imce.022914间隙,导致设备吸气占据一定空间,气体压力过高占据过多空间,进而降低设备运行效率。图 空压机结构示意图 空压机节能技术分析 结构节能改造 部件改造空压机为煤矿生产提供巨大便
6、利,但因自身存在问题,导致运行过程中能耗较高,造成不必要的浪费。空压机系统改造对煤矿而言有现实意义。系统节能技术的改造应从系统整体出发,对系统进行分析,对耗能较高的环节进行改造,对空压机系统节能进行改造,调整设备电机启动方式。多数空压机启动依靠频敏电阻器,需要对其进行改造,提高启动性能。同时,还要对电机故障进行预警,保障电机运行安全。此外,在设备运行过程中,输出压力受到气流影响,会出现不稳定现象。对此,操作人员应以手动方式对设备进行调控,保证压力调节器能对罐内气体进行调节。在自动化发展背景下,为了减轻人工作业压力,将电磁阀与压力调节器并联,保证设备与系统的兼容性,实现自动化操作。空压机的自动启
7、停对智能监控节能系统的改造有重大意义。为了实现这一点,需要实时跟踪、监控储气罐压力,获取动态参数。还应将压力表更换为压力传感器,将信号传输给自动化操控系统,实现智能监控。压力流量控制技术空压机系统设备种类较多,用气时间与气体量难以统一,需要提高系统供气压力。但这会导致管网压力荷载承压过大,为了满足部分设备对压力的需求,应选择压力流量控制器,保证系统压力稳定。将压力波动范围控制在 左右,增强系统运行效果。系统节能改造 集群控制系统随着煤矿生产作业量的不断扩大,人工操作难以满足设备与系统运行的要求。要对设备集群进行集中控制,需要根据设备对气量的需求,实时对空压机进行控制,保证系统处于合理运行状态,
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