空气压缩机电控系统设计

空气压缩机电控系统设计

孙涛赵裕民肖宏

（北方华安工业集团有限公司金属压力加工厂黑龙江省161046）

摘要：本文介绍了采用PLC技术及晶闸管变流直流励磁技术对空气压缩机电气控制系统进行的改造，系统构成有6KV高压综合启动开关柜、高压控制电源、PLC控制操作系统以及KGF11-300A全数字励磁系统等。通过更新和改造，使原有的技术落后、设备陈旧、器件老化，故障频繁的设备状态得到了改善，设备的控制技术达到了先进的水平。

关键词：空气压缩机；同步电动机；PLC控制

一、概述

2D12-100/8型空气压缩机主要用于供给公司一个冲压车间和两个机械加工车间的油压机、表面处理和各类机床等机械加工设备的生产所需的压缩空气，对车间的生产起着关键作用。2D12-100/8型空气压缩机机械部分主要由机身、曲轴连杆机构、活塞汽缸及冷却器等构成，电气部分主要由6KV同步电动机、高压启动开关柜、同步电动机励磁装置、操作台、操纵电源柜以及压力控制器和温度传感器等构成。由于设备老化，故障率高，决定对这两台设备进行控制系统的改造，我们采用了PLC可编程序控制器技术、自动化数字温控仪表以及KGLF11-300A型全数字同步电动机励磁装置，重新设计了高压综合启动电路；220V直流高压控制电源；及PLC控制电路和PLC程序等，对这两台设备进行了电气系统改造。

二、系统硬件组成及功能

改造后的空气压缩机的电气控制系统由以下几部分组成：6KV同步电动机高压开关柜、高压控制电源、PLC操作台、压力控制器、温度传感器、电磁阀和KGLF11-300A同步电动机励磁装置等（如图1所示）。

1、6KV同步电动机控制电路

如图2所示是6KV同步电动机控制电路，其工作原理是启动空气压缩机时，采用两地控制按钮1QA，分别装在高压启动柜上和操作面板上对设备进行手动启动，通过PLC输出使KA1吸合进行启动，将HC吸合，同时合闸回路的真空断路器合闸线圈HQ得电，使主回路真空断路器的DL触头闭合，将电动机启动。电动机停止也采用异地控制，停止按钮1TA装在高压柜上，操作面板停止是通过面板上的停止按钮，由PLC控制输出继电器KA2的吸合启动真空断路器跳闸线圈TQ，将主电机停止。为防止同步电动机故障损坏，还采用了过流保护、欠压保护和励磁低电压保护等来保证电机的可靠运行。

2、高压控制电源电路

启动和停止主电机是靠真空断路器来控制的，而控制真空断路器分、合闸线圈要求是220V直流电源来控制，为此我们专门设计了直流电源电路。直流电源是采用三相二极管整流电路，通过调整可调电阻器4R来得出220V直流电压。当操作指令启动同步电机时PLC输出KA5得电，接触器KM101吸合，这时+HM、-HM有直流220V电压输出，给真空断路器合闸线圈回路供电，为同步电机启动作准备。另外将SA1开关闭合，通过自耦变压器，经2GZ整流桥整流，在+KM、-KM产生220VDC电压，为同步电机的控制电路供电。为满足合闸线圈的可靠动作和节约电源的需要，合闸电源在主电机已合闸后将合闸电源自动断开。

3、PLC控制操作系统

可编程序控制器来实现同步电动机的启动和停止；手动、自动调节压缩空气压力，故障报警；冷却水压力、润滑油压力、一二级排气压力的监控和一二级排气温度、润滑油温度监视等，同时控制同步电机励磁装置的运行。

4、同步电动机励磁系统

同步电动机励磁系统采用KGLF11-300A同步电动机励磁装置，该装置采用数字控制技术三相全控桥固接励磁，适用于供电为3-6-10KV或低电压380V的同步电动机，重载或轻载、全压或降压都不会影响电动机的起动特性。电机起动按滑差为0.05-0.03顺极性投励，并设有按时间后备投励环节。投励时，系统输出最大整流电压强迫励磁，使电机快速同步。同步电机正常运行时，装置以电流闭环调节恒流励磁，不受交流电网的波动及励磁绕组热态电阻的影响。同步电动机起动停止或失步时，半导体开关自动接入放电电阻，电机转子回路不会产生感应过电压。

设备具有监控和保护措施为电机过载、电机过压、电机过流、风机过热、主电源欠压、辅助电源欠压、相序错误等。软件包括一个故障存储器，记录100个故障信息，可在调试和维护软件工具上显示，易于查找故障，该装置的所有检测均由软件完成，动作可靠，调试方便。

三、PLC软件程序

PLC程序主要分四个部分构成：开机准备；同步电动机的启停程序；设备手动、自动运行时负荷调节程序和监控保护程序。

同步电动机启动前首先应满足或具备合闸电源开，励磁电源准备好，设备处于卸荷状态。

压力调节有手动调节和自动调节两个方式。手动方式时，空压机既能在半卸荷下运行也能在全卸荷下运行。自动方式时，空压机通过压力控制器设定压力来自动运行。

为使设备安全可靠地运行，我们在PLC的程序中编制了一级排气温度，二级排气温度，润滑油温度监控，一级二级排气压力监控，同步电机过流保护，励磁柜故障监控等各种监控和保护功能，一旦出现故障，PLC程序将控制主机停机或以声光的形式报警。

四、结束语

在进行改造后的近几年的工作中，该设备运行稳定，没有因设备自身的原因发生过故障，较改造前有了明显的改善。实践证明应用PLC技术对大型空压机进行系统改造是可行的，它为今后的同类设备的技术更新改造起到了借鉴作用。

参考文献：

[1]《CPM1/CPM1A/CPM2A/CPM2AH/CPM2C可编程序控制器编程手册》

[2]《CPM2A可编程序控制器操作手册》

[3]《全数字同步电动机励磁装置说明书》