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1、电解两系列空压站集中管控项目控制系电解两系列空压站集中管控项目控制系统设计与应用统设计与应用摘要：摘要：空压机是气源装置中的主体，它是将原动机的机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置。由于空压机的使用外部空气进行动力转换，从某种意义上来讲，是一种取之不尽的能源。本文就电解两系列空压站集中管控项目控制系统设计与应用展开探讨。关键词：关键词：空压；系统设计；应用1 1 项目概述项目概述遵义铝业股份有限公司电解铝 200KA 系列和 350KA 系列两个空压站的设备状态、数据做到监视控制、集中管控，通过自动化数据采集分析，对异常数据进行判断，远方启停控制设备运行状态，提高设备的自动化
2、管理水平。系统做到安全可靠，紧密结合生产工艺，对空压机、干燥机、循环水系统、管网参数等进行数据采集，对现场信号数据进行分析反馈并实现设备远程控制，实现现场信号上传至数据服务器，在公司管控系统和动力厂实现两系列空压站设备信息数据的可视化管理。2 2 系统要求系统要求（1）总体要求：性能可靠、技术成熟、易于扩展，满足行业和遵义铝业电解两系列空压站集中管控要求，并与遵义铝业原集中管控系统无缝衔接。（2）通讯、监控要求：现场所需通讯协议、设备地址表等由乙方提供，符合工业通讯标准，兼容遵义铝业原集中管控系统，支持实时数据库和采集接口远程在线监视控制。（3）实时、历史数据：无限制，提供实时、历史数据库接口
3、，满足第三方数据采集接口（数据库接口、OPC）。（4）历史数据存盘时间：5 年。（5）设备可靠性：正常工作不小于 10 年，180*24 小时连续工作，防误操作设计。（6）数据点位、采集速度：2 万点、1 秒。（7）系统架构：可靠的客户端/服务器系统，多服务分布式系统，支持多种操作系统，多用户系统，高扩展性便于二次开发，面向对象的图模库一体化系统。（8）并发访问数：20（9）组态配置：组态系统（WIC CC、FactoryTalk View Studio），组态配置（兼容遵义铝业集中管控系统 FactoryTalk View Studio，并实现同步显示，可无缝衔接减少二次开发），图形组态配置
4、（中文）。（10）运行状态监视与控制：支持实时数据库和采集接口远程在线监控。（11）操作系统：Windows Server 2010(32/64 位)以上。（12）服务站：服务器：CPU intel 至强 4210 以上；内存 32G、硬盘 2*2T，一线服务器品牌；显示器：28 英寸（知名品牌）；其他设备知名品牌。（13）控制系统集成：支持压缩机、干燥设备、通用设备行业主流控制系统无缝集成。（14）资料提供：项目完工时需提供实用性使用说明，包含系统框架、通讯配置说明及清单、组态界面及各功能界面操作说明、标签配置及清单、服务器操作、备份恢复等内容，电子版包含系统工程备份文件。纸质版 1 份、电
5、子版（U盘）1 份。3 3 受控对象受控对象3.13.1 活塞式无油润滑空气压缩机活塞式无油润滑空气压缩机活塞式无油润滑空气压缩机由传动系统、压缩系统、冷却系统、润滑系统、调节系统及安全保护系统组成。压缩机及电动机用螺栓紧固在机座上，机座用地脚螺栓固定在基础上。工作时电动机通过连轴器直接驱动曲轴，带动连杆、十字头与活塞杆，使活塞在压缩机的气缸内作往复运动，完成吸入、压缩、排出等过程。该机为双作用压缩机，即活塞向上向下运动均有空气吸入、压缩和排出。3.23.2 螺杆式空气压缩机螺杆式空气压缩机螺杆式空气压缩机由螺杆机头、电动机、油气分离桶、冷却系统、空气调节系统、润滑系统、安全阀及控制系统等组成
6、。整机装在 1 个箱体内，自成一体，直接放在平整的水泥地面上即可，无需用地脚螺栓固定在基础上。螺杆机头是 1种双轴容积式回转型压缩机头。1 对高精密度主(阳)、副(阴)转子水平且平行地装于机壳内部，主(阳)转子有 5 个齿，而副（阴）转子有 6 个齿。主转子直径大，副转子直径小。齿形成螺旋状，两者相互啮合。主副转子两端分别由轴承支承定位。工作时电动机通过连轴器(或皮带)直接带主转子，由于 2 转子相互啮合，主转子直接带动副转子一同旋转。冷却液由压缩机机壳下部的喷嘴直接喷入转子啮合部分，并与空气混合，带走因压缩而产生的热量，达到冷却效果。同时形成液膜，防止转子间金属与金属直接接触及封闭转子间和机
7、壳间的间隙。喷入的冷却液亦可减少高速压缩所产生的噪音。螺杆式空压机的主要部件为螺杆机头、油气分离桶。螺杆机头通过吸气过滤器和进气控制阀吸气，同时油注入空气压缩室，对机头进行冷却、密封以及对螺杆及轴承进行润滑，压缩室产生压缩空气。压缩后生成的油气混合气体排放到油气分离桶内，由于机械离心力和重力的作用，绝大多数的油从油气混合体中分离出来。空气经过由硅酸硼玻璃纤维做成的油气分离筒芯，几乎所有的油雾都被分离出来。从油气分离筒芯分离出来的油通过回油管回到螺杆机头内。在回油管上装有油过滤器，回油经过油过滤器过滤后，洁净的油才流回至螺杆机头内。当油被分离出来后，压缩空气经过最小压力控制阀离开油气筒进入后冷却
8、器。后冷却器把压缩空气冷却后排到贮气罐供各用气单位使用。冷凝出来的水集中在贮气罐内，通过自动排水器或手动排出。4 4 性能要求性能要求4.14.1 安全性安全性由于其工作特点和使用环境的限制，决定了整个系统在工作时是有一定的危险系数存在的，因此在系统的设计中，要从硬件和软件两方面去保证整个系统的安全问题，并考虑最差情况下的手动强制措施4.24.2 稳定性稳定性控制对象有 380V 交流电，而且一般工作环境都是大型设备集群区域，导致系统对于稳定性有很大的要求。易操作性和可维护性：设计控制系统的时候，一定要考虑是否具有简便的操作性，设计时要考虑菜单的清晰化和操作的简便化，对于按键操作，在满足功能要
9、求的情况下，要力求简洁明了。5 5 工作过程工作过程活塞式空压机主要适用于压力高、流量不大的小型空分设备中。通过活塞的移动，将进入气缸的气体进行压缩，使其压力升高。透平式压缩机是一种叶片式旋转机械，利用高速旋转的叶片与进入的气体的相互作用来提高气体的压力与动能，并利用导流元件使气体减速，将动能转变为压力的提高。透平式空压机适用于流量大、压力不高的大型空分设备，其又可以分为轴流式和离心式两种。对于轴流式空气压缩机，气体从进气管轴向地进入高速旋转的叶片，然后被叶片推到导叶中扩压。轴流式空压机具有较高效率，流量较大，但其排气压力不高，稳定工作的范围较窄，也较容易磨损，因此其在国内空分设备上还未采用，
10、国外也应用的较少，一般只适用于用气量很大的场合。对于离心式空气压缩机，它主要由进气管、叶轮、扩压器、蜗室等组成。空气自进气管引入，均匀地进入叶轮，随着高速旋转的叶轮旋转，由离心力的作用使气体高速飞出叶轮，然后在蜗壳中转化为压力。离心式的空压机可达到的排气压力，已经普遍应用于大型的空分设备上。透平式压缩机具有产气量大、尺寸小、重量轻、结构简单、运转可靠、空气不受润滑油蒸汽污染等优点。螺杆式空压机适用于低压场合，而其流量介于活塞式与透平式之间。螺杆式空压机是一种容积式的空气压缩机，由相互啮合的主动转子和从动转子、机体以及一对同步齿轮组成，随着啮合齿轮传动的不断进行，空气不断被压缩，形成连续压缩气体
11、的过程。空压机的用途十分广泛，已应用到国民经济的许多领域，特别是采矿、石油、制冷、化工、动力和冶金部门，这些部门都利用空压机来输送气体和提高气体的压力。结束语结束语工业以太网也有瓶颈，主要是缺乏实时性和确定性、报文利用率低、回路供电、实时性环境适应等问题。以太网采用的 CSMA/CD 协议，不支持优先级。报文头部比较大，载荷数据相对较少，相对现在广泛应用的一些现场总线协议而言，报文利用率较低。总线上无电源。这不但增加了重新购买电源和布置电源线的费用，而且现有以太网线比现场总线更容易受到电磁干扰。缺乏工业级的接插件。由于工业现场存在的腐蚀性气体，震动、维修和检测时的经常拔插等问题。因此本项目主要运行远程控制及显示信号，基本满足空压气控制的需要。参考文献：参考文献：1李桂红.空压机节能控制技术发展趋势J.中国计量协会冶金分会 2019年年会论文集，2019：753-754.2刘宝臣，刘强.自动控制技术在空压机节能运行上的应用J.应用能源技术.2017（06）.
