【精品优秀毕业论文】空气压缩机集中监控系统的设计与实现.pdf

分类号 分类号 tp277tp277密密级 级 公公开开 u d cu d c 单位代码单位代码 1042410424 学学 位位 论论 文文 空气压缩机集中监控系统的空气压缩机集中监控系统的空气压缩机集中监控系统的 空气压缩机集中监控系统的 设计与实现设计与实现设计与实现 设计与实现 王王浩浩 申请学位级别申请学位级别 硕士学位硕士学位专业专业名名称 称 检测技术与自动化装置检测技术与自动化装置 指导教师姓名指导教师姓名 黄黄 鹤鹤 松松职职称 称 副副 教教 授授 山山 东东 科科 技技 大大 学学 二零零七年五月二零零七年五月 论文题目 论文题目 论文题目 论文题目 空气压缩机集中监控系统的设计与实现空气压缩机集中监控系统的设计与实现空气压缩机集中监控系统的设计与实现 空气压缩机集中监控系统的设计与实现 作者姓名 作者姓名 作者姓名 作者姓名 王王浩浩入学时间 入学时间 入学时间 入学时间 20042004 年年 9 9 月月 专业名称 专业名称 专业名称 专业名称 检测技术与自动化装置检测技术与自动化装置研究方向 研究方向 研究方向 研究方向 生产过程自动检测生产过程自动检测 与智能控制与智能控制 指导教师 指导教师 指导教师 指导教师 黄鹤松黄鹤松职职职 职 称 称 称 称 副教授副教授 论文提交日期 论文提交日期 论文提交日期 论文提交日期 20072007 年年 5 5 月月 论文答辩日期 论文答辩日期 论文答辩日期 论文答辩日期 20072007 年年 6 6 月月 授予学位日期 授予学位日期 授予学位日期 授予学位日期 designdesigndesign design andandand and realizationrealizationrealization realization ofofof of centralizedcentralizedcentralized centralized monitoringmonitoringmonitoring monitoring systemsystemsystem system ofofof of airairair air compressorscompressorscompressors compressors a a a a dissertationdissertationdissertation dissertation submittedsubmittedsubmitted submitted ininin in fulfillmentfulfillmentfulfillment fulfillment ofofof of thethethe the requirementsrequirementsrequirements requirements ofofof of thethethe the degreedegreedegree degree ofofof of mastermastermaster master ofofof of philosophyphilosophyphilosophy philosophy fromfromfrom from shandongshandongshandong shandong universityuniversityuniversity university ofofof of sciencesciencescience science andandand and technologytechnologytechnology technology b b b b y y y y wangwangwang wang haohaohao hao supervisor supervisor supervisor supervisor associateassociateassociate associate professorprofessorprofessor professor huanghuanghuang huang hesonghesonghesong hesong collegecollegecollege college ofofof of informationinformationinformation information andandand and electricalelectricalelectrical electrical engineeringengineeringengineering engineering maymaymay may 200720072007 2007 声声明明 本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文 除了所列参考文献和世所公认的文 献外 全部是本人在导师指导下的研究成果 该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机 关作鉴定 硕士生签名 日期 affirmation ideclarethatthisdissertation submittedinfulfillmentofthe requirements for the award of master of philosophy in shandong university of scienceandtechnology iswhollymyownworkunlessreferencedof acknowledge the document has not been submitted for qualification at any other academic institute signature date 山东科技大学硕士学位论文目录 摘摘要要 活塞式空气压缩机以其损失小 效率高 压力范围广 适应性较强等优点 广泛应 用于工业生产领域 随着矿井生产的现代化和大型化的发展 用风量不断增加 因此对 空气压缩机运行的安全性和可靠性要求也越来越高 自动化技术和计算机技术的发展 使得空气压缩机运行更加安全可靠 控制更加简单方便 空气压缩机集中监控系统正是 这两种技术结合的产物 本文在了解国内外工业监控技术发展现状的前提下 以某能源股份有限公司下属矿 压风机房改造项目为背景 研究了空气压缩机集中监控系统的设计和开发 论文介绍了空气压缩机的工艺特性 并根据现场要求确定了本集中监控系统的任 务 通过对三种系统控制方案的比较和选择 最终决定采用基于 plc 的分布式监控系统 本课题对控制系统进行了 plc 和外部设备的选型 开发了 plc 的监控软件和基于 wincc 的空气压缩机上位机监控软件 并完成了现场的安装调试 系统运行结果显示本系统具 有较高的可靠性和实用性 提高了整个空压机控制系统的自动化 智能化和人性化的水 平 在该系统中 可编程控制器 plc 作为下位机 较好地解决了工业控制领域中普遍 关心的可靠性 安全性等问题 而在上位机中利用组态软件开发出友好的用户监控界面 是一种低成本 开发周期短的最佳方案 论文总结了整个研究过程所取得的主要成果 并提出如何进一步提高空气压缩机监 控的自动化水平 最终能够实现压风机房的无人值守 关键词关键词空气压缩机 集中监控系统 可编程控制器 组态软件 山东科技大学硕士学位论文目录 abstractabstract piston compressors are widely applied in the industrial field because of many of their characteristics such as little expense high work efficiency wide pressure range better adaptability and so on with the development of modernization and greatness of mine the need of compressed wind is increasing so the demand of security and reliability of the running of air compressors is getting higher and higher the development of automation technology and computer technology has made the running of air compressors more reliable and safer and the controlling simpler and easier the centralized monitoring system of air compressors is a product of these technologies the thesis starts with the current development situation of domestic and overseas industrial monitoring technique takes air compressors reconstruction item of a branch mine of some energy group co ltd as background and does some research on the design and development of air compressors centralized monitoring system the article introduces the characteristics of arts and crafts of the air compressors and sets the task for the centralized monitoring system according to the spot needs through the choosing and comparison of three control schemes of system it finally decides to adopt the plan of air compressors distributed monitoring system the thesis chooses plc and peripheral equipments for the control system and develops the plc monitoring software of the air compressors monitoring system based on wincc then it finishes the installation and debugging of the system the running result shows that the system has good reliability stability and practicability and it also has improved the level of automatization intelligence and humanness of all control system in the monitoring system 山东科技大学硕士学位论文目录 of air compressors the plc solves the problems of reliability and safety that many experts care for in industrial field so it is widely applied as the lower level controller meanwhile the friendly real time displaying windows which is designed by using configuration software in the super computer is a scheme of low cost and short period as a conclusion the article summarizes the main achievements in the whole research course and points out how to improve the level of automation for the control system to realize the final aim of nobody monitoring system of air compressors keywords keywords air compressor centralized monitoring system plc configuration software 山东科技大学硕士学位论文目录 目目 录录 1 1 1 1 绪绪绪 绪 论论论 论 1 1 1 1 1 1 课题的来源与背景 1 1 2 课题研究的意义 2 1 3 课题研究的现状 2 1 4 本课题的主要内容 3 1 5 本章小结 3 2 2 2 2 过程工艺和系统设计方案过程工艺和系统设计方案过程工艺和系统设计方案 过程工艺和系统设计方案 4 4 4 4 2 1 系统监控对象过程工艺描述 4 2 2 系统设计的原则 10 2 3 方案的比较及选择 10 2 4 系统方案的确定 14 2 5 本章小结 16 3 3 3 3 系统硬件设计和监控程序的开发系统硬件设计和监控程序的开发系统硬件设计和监控程序的开发 系统硬件设计和监控程序的开发 171717 17 3 1 plc 机型选择 17 3 2 plc 外部设备选型 21 3 3 系统的工作原理 27 3 4 监控程序的开发 37 3 5 本章小结 42 4 4 4 4 系统上位机软件设计系统上位机软件设计系统上位机软件设计 系统上位机软件设计 434343 43 4 1 组态软件概述 43 4 2 wincc 与 plc 之间的通讯 45 4 3 wincc 在系统中的应用 47 山东科技大学硕士学位论文目录 4 4 本章小结 54 5 5 5 5 现场安装调试和试运行现场安装调试和试运行现场安装调试和试运行 现场安装调试和试运行 555555 55 5 1 设备安装 55 5 2 试运行的步骤 56 5 3 试运行的问题及解决办法 57 5 4 本章小结 58 结束语结束语结束语 结束语 595959 59 致谢致谢致谢 致谢 606060 60 参考文献参考文献参考文献 参考文献 616161 61 攻读学位期间发表的论文攻读学位期间发表的论文攻读学位期间发表的论文 攻读学位期间发表的论文 646464 64 附录附录附录 附录 1 1 1 1 控制柜照片控制柜照片控制柜照片 控制柜照片 656565 65 附录附录附录 附录 2 2 2 2 空压机控制柜柜内照片空压机控制柜柜内照片空压机控制柜柜内照片 空压机控制柜柜内照片 666666 66 附录附录附录 附录 3 3 3 3 水泵房控制柜柜内照片水泵房控制柜柜内照片水泵房控制柜柜内照片 水泵房控制柜柜内照片 676767 67 山东科技大学硕士学位论文目录 山东科技大学硕士学位论文目录 contentscontentscontents contents 1 1 1 1 introductionintroductionintroduction introduction 1 1 1 1 1 1 source and background of project 1 1 2 research meaning of the project 2 1 3 research actuality of project 2 1 4 main content of the project 3 1 5 brief summary of this chapter 3 2 2 2 2 processprocessprocess process artsartsarts arts andandand and craftscraftscrafts crafts andandand and systemsystemsystem system designdesigndesign design schemeschemescheme scheme 4 4 4 4 2 1 process arts and crafts description of system monitoring object 4 2 2 system design principle 10 2 3 selection and comparison of system scheme 10 2 4 decision of system scheme 14 2 5 brief summary of this chapter 16 3 3 3 3 systemsystemsystem system hardwarehardwarehardware hardware andandand and monitoringmonitoringmonitoring monitoring programprogramprogram program designdesigndesign design 171717 17 3 1 selection of plc model 17 3 2 selection of plc peripheral equipment 21 3 3 work principle of control system 27 3 4 monitoring program design 37 3 5 brief summary of this chapter 42 4 4 4 4 softwaresoftwaresoftware software designdesigndesign design ofofof of supersupersuper super computercomputercomputer computer 434343 43 4 1 introduction of configuration software 43 4 2 communication between wincc and plc 45 4 3 wincc application in the system 47 山东科技大学硕士学位论文目录 4 4 brief summary of this chapter 54 5 5 5 5 installationinstallationinstallation installation andandand and debuggingdebuggingdebugging debugging ininin in fieldfieldfield field andandand and testtesttest test runningrunningrunning running 555555 55 5 1 equipment installation 55 5 2 process of test running 56 5 3 problem of test running and solution 57 5 4 brief summary of this chapter 58 6 6 6 6 summarysummarysummary summary 595959 59 thanksthanksthanks thanks 606060 60 r r r r e e e e ferenceferenceference ference 616161 61 thethethe the thesisthesisthesis thesis publishedpublishedpublished published duringduringduring during mastermastermaster master s s s s degreedegreedegree degree studystudystudy study 646464 64 appendixappendixappendix appendix 1 1 1 1 picturepicturepicture picture ofofof of controlcontrolcontrol control tanktanktank tank 656565 65 appendixappendixappendix appendix 2 2 2 2 insideinsideinside inside picturepicturepicture picture ofofof of controlcontrolcontrol control tanktanktank tank ofofof of air compressorair compressorair compressor air compressor 666666 66 appendixappendixappendix appendix 3 3 3 3 insideinsideinside inside picturepicturepicture picture ofofof of controlcontrolcontrol control tanktanktank tank ofofof of water pumpwater pumpwater pump water pump roomroomroom room 676767 67 山东科技大学硕士学位论文绪论 1 1 1 1 1 绪绪绪 绪 论论论 论 1 11 11 1 1 1 课题的来源与背景课题的来源与背景课题的来源与背景 课题的来源与背景 本学位论文的课题来源于某能源股份有限公司下属矿改造项目 空气压缩机集中监 控系统 该公司现有 3 台 2d12 100 8 型空气压缩机 每台空气压缩机独立控制 为井 下风动机械和洗煤厂提供动力 由于 3 台空气压缩机和水泵房电机相互之间有一定的距 离 给整个压风机房的操作 管理和维护带来很多不便 另外 原控制系统为继电器 接触器控制 近年来 由于器件的寿命问题 控制系统故障明显增多 严重影响了空气 压缩机的正常运行 现场的主要问题表现在以下几点 1 仪表 线路老化 性能不稳定 经常出现报警 停机等误操作 2 3 台空气压缩机控制柜型号不同 配件多且不统一 接线多且乱 给维护造成很 多不便 3 空气压缩机司机必须在现场监控 人工定时记录各种数据 难以满足实时性的要 求 并且空气压缩机工作时噪音很大 长时间工作在这种环境给工人的健康带来很大的 危害 由于空气压缩机 以下简称空压机 生产连续性强 机械设备工艺要求较高 通过计 算机控制系统能够准确地监控设备的运行状况 及时进行故障处理 保证其稳定运转 矿井压风系统是矿井生产必不可少的重要系统之一 矿井压风系统主要由空气压缩 机 压风管路 阀门 相关元件 空气过滤器 风包 冷却装置 润滑装置 安全保护 装置及电气控制装置等构成 近些年来 由于煤矿的巷道支护推广锚喷工艺 煤巷掘进 中为了杜绝因煤电钻维护不到位而造成失爆发生瓦斯或煤尘爆炸事故 也推广应用风动 钻机 为了减轻操作工人劳动强度 提高工作效率 推广应用风动扳手 为了保证当发 生瓦斯 煤尘爆炸事故 煤与瓦斯突出事故 有害气体漏出事故 矿震 冲击地压 事故 后 井下现场人员的安全自救而推广使用的 压风自救 等工艺 从而对压缩气体的需 求量进一步增多 压风系统的重要性越来越大 56 压风系统主要是用来为风镐 气锤 空气锤 气动凿岩机等风动机械和风动工具提 供动力 在煤矿使用压风设备和机具比使用用电设备安全 尤其是在有瓦斯和煤尘爆炸 危险 有害气体易涌出的矿井 更显示出它的优越性 另外 像气动凿岩机这类风动工 山东科技大学硕士学位论文绪论 2 具的冲击力强 最适用于钻削坚硬的岩石 所以矿山岩石掘进工作离不开压风系统 1 21 21 2 1 2 课题研究的意义课题研究的意义课题研究的意义 课题研究的意义 实现空压机集中监控的目的是提高空压机的工作稳定性 实现空压机的近程监控和 远程监控 使其易于操作 管理和维护 具体表现在以下几点 1 提高空压机运行的可靠性和稳定性 适合现场的 稳定可靠的监控系统能及时准确地对故障进行报警处理 保证空压机 的安全运行 2 降低运行成本 提高生产效率 对空压机运行状况进行全面监控 尽量减少空压机的缸体磨损 从而降低配件费用 和运行成本 进而可以较大限度的延长维修周期 提高生产效率 3 提高系统的自动化 智能化和人性化的水平 集中监控系统实现了对空压机的近程监控和远程监控 近程时 司机在控制柜上操 作和监视现场设备的运行状况 远程时 通过计算机便可实现对现场所有设备的监控 另外 在计算机上还可查询各种设备的运行记录和报警记录 取代了人工定时记录 节 约了人力和物力 管理员还可以通过网络远程浏览空压机的监控画面 从而给管理带来 了极大的方便 提高了整个控制系统的自动化 智能化和人性化的水平 1 31 31 3 1 3 课题研究的现状课题研究的现状课题研究的现状 课题研究的现状 在现代科学技术领域中 自动化技术与计算机技术被认为是发展最快的两个分支 自动控制技术对于工农业生产和科学技术的发展具有越来越重要的作用 计算机控制技 术对工业过程实现自动控制 提高生产效率 改善劳动强度 高产稳产 提高经济效益 起到决定性作用 计算机控制的应用领域非常广泛 控制对象从小到大 从简单到复杂 计算机可以控制单台或单个阀门 也可以控制和管理一个车间 整个工厂 一座大厦以 至整个企业 24 随着电子技术 计算机技术 通信技术水平的不断提高以及工业控制规 模的日益扩大 工业监控系统逐渐地成熟和完善 应用也越来越广泛 1 国外研究和发展现状 6 目前 国外对于工业监控系统的开发处于比较成熟的阶段 一些大公司已经开发出 适合专用和普通用户的监控系统软件 组态软件 专用的组态软件主要是由一些集散控 山东科技大学硕士学位论文绪论 3 制系统厂商和 plc 厂商专为自己的系统开发的 比如西门子公司 siemens 的 wincc 就是 针对它们的 plc 进行组态监控的软件 还有 honeywell 公司的组态软件 ge 公司的 cimplicity 等等 27 通用的组态软件并非针对某一类特定的系统 我们可以根据需要 选择适合的软件和硬件来构成自己的计算机监控系统 比如美国 ni 公司的 lookout 组态 软件就可以对工业一般的控制对象进行实时监控 2 国内研究和发展现状 自上世纪 80 年代以来 随着现代电子技术 自动控制技术及计算机技术等先进技术 的快速发展 计算机监控系统也得到飞速发展 相继有一些著名公司已经开发出监控系 统 比如 组态王 synall 天工 controlx 威盛 虎翼 力控等 现代科技 尤其是信息技术 对计算机控制技术带来了深远的影响 一方面是大大地 增强了控制系统的功能 提高了可靠性和智能性 另一方面则大幅度地降低了计算机监 控产品的价格 32 因此 计算机监控系统在近年来获得迅猛发展和广泛应用 监控系统是当今工业控制技术发展的主流和研究热点 更是未来工业控制中的关键 技术 工业控制的自动化程度要求越来越高 这就需要把计算机和工业装置相结合 设 计开发满足要求的控制系统 计算机监控系统不仅保证了现场控制的实时性 准确性和 稳定性 33 使控制更加简单方便 而且还具有很好的可移植性 1 41 41 4 1 4 本课题的主要内容本课题的主要内容本课题的主要内容 本课题的主要内容 本课题主要是对压风机房原控制系统进行改造 实现多台空压机的集中监控 5 为 达到以上目的 本课题主要做以下几个方面的工作 1 了解国内外空压机监控系统的现状 提出几种不同的改造方案 2 对空压机的过程工艺和工作原理进行深入了解和分析 确定空压机集中监控系统 的总体设计方案 并进行硬件选型 设计和程序开发 3 开发基于组态软件的上位机监控软件 4 完成监控系统的安装调试 1 51 51 5 1 5 本章小结本章小结本章小结 本章小结 本章阐述了空压机监控系统课题的来源和背景 论述了本课题研究的意义 介绍了 课题研究的现状和本课题主要研究内容 山东科技大学硕士学位论文过程工艺和系统设计方案 4 2 2 2 2 过程工艺和系统设计方案过程工艺和系统设计方案过程工艺和系统设计方案 过程工艺和系统设计方案 空压机集中监控系统的目的是解决目前空压机运行的不稳定性及压风机房操作 运 行和管理效率低下 浪费人力 物力的问题 加快信息传递 交换和处理速度 保证监 控系统的安全性和可靠性 提高控制系统的自动化 智能化和人性化水平 2 12 12 1 2 1 系统监控对象过程工艺描述系统监控对象过程工艺描述系统监控对象过程工艺描述 系统监控对象过程工艺描述 空压机 尤其在矿山 的长期运行中 为了保证生产的正常进行 空压机必须连续安 全正常运转 而保证空压机正常工作的主要因素 25 有四个 即风 油 水 电 这是因 为 1 风 风压是空压机工作的主要标志 风压过低 会影响生产 但风压过高 会 增加电能消耗 如果风压超过空压机设备的受压能力 就会发生爆炸事故 所以 风压 应控制在规定的范围内 2 油 润滑油是保证空压机正常运转的重要因素 如果润滑油量不够或油质不好 就会使空压机各个润滑部位的摩擦温度升高 甚至造成机件过热而发生事故 致使机器 无法继续运转 所以 要经常检查油压及其各部分的润滑情况 3 水 冷却水是水冷式空压机不可缺少的 如果冷却水量供应不足或中断 就会 使气缸温度显著升高 致使润滑油汽化烧焦 与高温压缩空气相接触就会有爆炸的危险 同时 空压机冷却不良 就会增大功耗 降低生产效率 所以 要经常检查冷却水的流 动情况 水温和水位等工作参数 4 电 电是空压机的动力 电气设备如果维护不好 发生故障 就会使机器无法 运转 所以 要经常检查电器的工作情况 注意电流 电压的数值和电动机的温度等 2d12 100 8 型空气压缩机属于活塞式压缩机 又称往复式压缩机 构造如图 2 1 所示 它是利用活塞在气缸内做往复运动 气缸容积减小的同时使气体压力增大 并将 气体输送出去的一种机械 具有损失小 效率高 压力范围广 适应性较强等优点 广 泛应用在采矿 机械制造 化学 石油 冶金 铸造和制冷等行业 山东科技大学硕士学位论文过程工艺和系统设计方案 5 图 2 1 对称平衡式空气压缩机的构造 fig 2 1 structure of symmetrical balanceable air compressor 山东科技大学硕士学位论文过程工艺和系统设计方案 6 2d12 100 8 型空压机为对称平衡式 有双列气缸 排气压力为 0 8mpa 排气量为 100m3 min 复动水冷有十字头固定的活塞式空气压缩机 53 该机的电动机悬挂于曲轴 的一端 由联轴器与曲轴直接驱动 联轴器外圈为飞轮 轮缘外圈有数个孔 便于人工 搬车 其主要结构有曲轴箱是一箱形结构 内装曲轴 有两个曲拐 相互错角为 180 有主轴承二对支承曲轴 下部为油池 内装传动机构用的润滑油 在油池中有蛇形管式 润滑油冷却器 一 二级气缸由中体及中间接筒用螺栓连接于曲轴箱上 分布于左右两 侧 故机器的平衡性良好 中间冷却器置于一 二级气缸之间 横跨机身上部 二级压 缩后 设有后冷却器进行冷却 负荷调节是由三个负荷调节器及其管路组成 采用压开吸气阀装置和连通补助容积 联合调节 以达到分级调节之目的 在负荷调节系统中还装有两位三通电磁阀 电磁阀 的一个通道与风包相通 另一个通道与减荷阀 也称为卸荷阀 相连 如图 2 2 所示 通 过电磁阀的开启与关闭来控制减荷阀的动作 减荷阀动作即可引起空压机的减荷 而电 磁阀的动作由转换开关 继电器综合控制 该机有两个电磁阀 50 减荷电磁阀和 100 减荷电磁阀 两个减荷阀各控制风包一半的进风量 50 减荷时 进风量为不减荷时的一 半 进风风压也减为原来的一半 100 减荷时 两个电磁阀均打开 进风量为零 进风 风压也为零 图 2 2 电磁阀 fig 2 2 electromagnetism valve 风包又名储气罐 装在空压机和压风管网之间 其作用是缓和由于排气不均匀和不 连续而引起的压力波动 储备一定数量的压缩气体 维持供 需气量之间的平衡 除去 压缩气体中的油水 在风包上还装有放空阀 用来排放风包中的气体 主机启动和停止 时 均需要将风包放空 另外 在二级缸和风包之间的管道上安装有风路电磁阀 是一 个逆止阀 防止风包中的气体回流 山东科技大学硕士学位论文过程工艺和系统设计方案 7 空气压缩过程中 放出大量的热量 使气缸的工作温度很快升高 因此 空压机必 须具有良好的冷却系统 现场空压机采用水冷方式中循环冷却系统 在该系统中 水可 以多次冷却空压机 每次从空压机流出来的热水导入冷却水塔 使水温降到原来温度后 再供空压机使用 电极式断水保护装置是在每台空压机的冷却水管排水漏斗处安装两个 电极 利用水的导电性能 当有冷却水流过时 将两个电极连通 继电器吸合 冷却水 中断时 电路断路 继电器释放 发出信号或紧急停机 水泵房有四台水泵电机和三台 冷却塔电机 水泵电机的作用是控制空压机冷却水的循环 冷却塔电机是将循环水抽到 冷却塔中进行喷洒冷却 其中水泵电机的参数 额定电压为 380v 额定电流 28 8a 额定 功率 15kw 冷却塔电机的参数 额定电压为 380v 额定电流 11 6a 额定功率 5 5kw 空压机各零件相互滑动的部位 如活塞环和气缸 填料与活塞杆 曲轴和轴承 连 杆大小头 连杆小轴衬套以及十字头滑道等处 都需采用不同的方式进行润滑 其作用 是 减轻滑动部位磨损 延长零件寿命 减少摩擦功率 降低能耗 冷却各部零件 将 摩擦热带走 从而保证滑动部分必要的运转间隙 防止滑动部件卡住或烧伤 密封气缸 的工作容积 提高活塞和填料箱的密封性 此外 润滑还起到清洗 减振等作用 在润 滑系统中 气缸 填料函用注油器润滑 曲轴连杆等传动机构用齿轮油泵循环润滑 注 油器 齿轮油泵均装入曲轴一端 以便于开车前向各润滑点注油 现场空压机油泵电机 的参数 额定电压为 380v 额定电流 3 7a 额定功率 1 5kw 注油器电机的参数 额定 电压为 380v 额定电流 1a 额定功率 370w 启动前需要对空压机盘车 2 3 圈 杜绝别劲 保证无卡阻现象 盘车装置由减速 机 箱体 齿轮传动系统组成 盘车的转速为 4 3 圈 分 现场空压机的主机为同步电动机 同步电动机的转速与电枢的旋转磁场转速相同 具有运行效率高 过载能力强 转速恒定等特点 54 同步电动机由定子 电枢 和转子 两个基本部分组成 定子由机座 定子铁芯和三相绕组等组成 电枢绕组通过三相交流 电流而产生旋转磁场 电枢磁场 而转子是磁极 其铁芯上绕有励磁绕组 励磁绕组的 两端分别接在固定在转轴上的两只滑环上 环与环 环与轴都是相互绝缘的 在滑环上 用弹簧压着两个固定的电刷 直流励磁电流经过电刷流入励磁绕组 在启动空压机前 需要通过励磁柜中硅整流装置调节励磁电压和励磁电流 励磁调定的步骤包括投励磁电 源 启动风机 调节励磁电压和电流 灭磁试验和励磁允许 在励磁柜上 励磁电压和 电流调节是通过一个滑动变阻器实现的 滑动变阻器的全电压是 3v 调节的范围是 0 山东科技大学硕士学位论文过程工艺和系统设计方案 8 3v 对应的励磁电压的范围是 0 100v 励磁电流的范围是 0 300a 通过电路分析 需 要 4 个继电器来实现远程励磁调定 分别是投励磁电源继电器 调试继电器 灭磁试验 继电器和允许继电器 另外 远程调节时还需要一个可调的电压信号来代替滑动变阻器 的输出 为了保证空气压缩系统能安全运转 不造成电气和机械设备损坏和避免发生事故 除了在电控系统中对主电动机采取过流等电气保护措施外 还需要对冷却水中断 排气 温度过高 润滑油油压低 压力失常等项目进行检测和保护 我们根据煤矿安全规程 55 结合现场调查研究和收集资料 明确了系统的具体控制任务 在表 2 1 中列出了需要监 测的 19 个输入模拟量 空压机系统中有 16 个 水泵房系统中有 3 个 和 1 个输出模拟量 励磁电压调节 其中输入包括 8 个温度参数 5 个压力参数 4 个电气参数 1 个水 位值和 1 个水温值 表 2 1模拟量参数一览表 table 2 1analog parameters table of air compressor 测 点测 点模 拟 量 参 数模 拟 量 参 数类 型类 型 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 8 8 1 71 7 1 81 8 电机前轴温度电机前轴温度 电机中轴温度电机中轴温度 电机后轴温度电机后轴温度 一级排气温度一级排气温度 二级排气温度二级排气温度 电机机身温度电机机身温度 测 点测 点模 拟 量 参 数模 拟 量 参 数类 型类 型 风 包 温 度风 包 温 度总 出 口 压 力总 出 口 压 力7 7 风 包 压 力风 包 压 力 润 滑 油 压 力润 滑 油 压 力 1 31 3 1 41 4 1 61 6 主 机 电 压主 机 电 压 主 机 电 流主 机 电 流 励 磁 电 压励 磁 电 压 励 磁 电 流励 磁 电 流 1 51 5 冷 却 水 水 温冷 却 水 水 温润 滑 油 温 度润 滑 油 温 度 9 9 1 01 0 一级排气压力一级排气压力 二级排气压力二级排气压力 1 91 9冷 却 水 水 位冷 却 水 水 位 输 入输 入 输 入输 入 输 入输 入 输 入输 入 输 入输 入 输 入输 入 输 入输 入 输 入输 入 输 入输 入 输 入输 入 1 11 1 1 21 2 2 02 0 输 入输 入 输 入输 入 输 入输 入 输 入输 入 输 入输 入 输 入输 入 输 入输 入 输 入输 入 输 入输 入 励磁电压调定励磁电压调定 输 出输 出 空压机控制系统中输入的开关量包括按钮 转换开关 保护触点 盘车信号输入点 和运行返回触点 输入开关量参数具体见表 2 2 所示 其中断水保护有 2个触点输入 励磁故障有 3 个触点输入 分别是励磁柜风机跳闸 励磁柜三相电源接触器释放和可控 硅快速熔断器熔断 仪表得失电包括仪表得电按钮和仪表断电按钮 山东科技大学硕士学位论文过程工艺和系统设计方案 9 表 2 2输入开关量参数一览表 table 2 2input digital parameters table of air compressor 序 号序 号输 入 开 关 量输 入 开 关 量个 数个 数 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 8 8 9 9 1 01 0 油 泵油 泵 主 机主 机 止 铃止 铃 故 障 清 除故 障 清 除 仪 表 得 失 电仪 表 得 失 电 盘 车盘 车 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 2 2 1 1 1 1 放 空放 空 序 号序 号输 入 开 关 量输 入 开 关 量个 数个 数 1 11 1 1 21 2 1 31 3 1 41 4 1 51 5 1 61 6 1 71 7 1 81 8 1 91 9 2 02 0 空压机运行返回点空压机运行返回点 油泵运行返回点油泵运行返回点 油泵过流保护油泵过流保护 注油器过流保护注油器过流保护 励 磁 故 障励 磁 故 障 断 水 保 护断 水 保 护 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 3 3 1 1励磁允许返回励磁允许返回 急 停 按 钮急 停 按 钮 远程 近程转换开关远程 近程转换开关1 1 2 2卸荷转换开关卸荷转换开关 7 7 盘车信号输入盘车信号输入1 1 输出开关量参数比较多 主要是中间继电器和指示灯 中间继电器主要用于控制交 流接触器 电磁阀等 指示灯包括状态指示灯和报警指示灯 其中油泵运转指示灯 主 机停止和运转指示灯都是继电器辅助触点来控制 输出开关量参数具体见表 2 3 所示 表 2 3输出开关量参数一览表 table 2 3output digital parameters table of air compressor 序 号序 号输 出 开 关 量输 出 开 关 量个 数个 数 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 8 8 9 9 1 01 0 主机运转控制主机运转控制 允许启动指示允许启动指示 急 停 指 示急 停 指 示 1 1 1 1 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 序 号序 号输 出 开 关 量输 出 开 关 量个 数个 数 卸 荷 指 示卸 荷 指 示 机 身 温 度 高机 身 温 度 高 1 1 1 11 1 1 21 2 1 31 3 1 41 4 1 51 5 1 61 6 1 71 7 7 7排 气 温 度 高排 气 温 度 高 1 1 风 包 温 度 高风 包 温 度 高 1 1 润滑油温度高润滑油温度高 1 1 冷却水流量低冷却水流量低 1 1 2 12 1 2 22 2 2 32 3 2 42 4 2 52 5 2 62 6 2 82 8 2 92 9 主机开停控制主机开停控制 盘 车 控 制盘 车 控 制 放 空 阀 控 制放 空 阀 控 制 风 路 阀 控 制风 路 阀 控 制 卸 荷 阀 控 制卸 荷 阀 控 制 油泵开停控制油泵开停控制1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 1 1仪表得失电控制仪表得失电控制 远程 近程转换开关远程 近程转换开关1 1 2 72 7 励磁电源控制励磁电源控制 1 1 风 机 控 制风 机 控 制 1 1 灭 磁 控 制灭 磁 控 制1 1 励磁允许控制励磁允许控制1 1 盘 车 失 效盘 车 失 效 轴 瓦 温 度 高轴 瓦 温 度 高 排 气 压 力 高排 气 压 力 高 风 包 压 力 高风 包 压 力 高 润滑油压力低润滑油压力低 主 机 过 流主 机 过 流 励 磁 故 障励 磁 故 障 放 空 指 示放 空 指 示 1 81 8 1 91 9 2 02 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 山东科技大学硕士学位论文过程工艺和系统设计方案 10 2 22 22 2 2 2 系统设计的原则系统设计的原则系统设计的原则 系统设计的原则 系统设计的原则是 根据控制任务 在最大限度地满足生产机械或生产工艺对电气 控制要求的前提下 运行稳定 安全可靠 操作简单 维护方便 任何一个电气控制系统所要完成的控制任务 都是为了满足被控对象 生产控制设 备 自动化生产线 生产工艺过程等 提出的各种性能指标 提高劳动生产率 保证产 品的