螺杆空气压缩机基础知识

PLC在空气压缩机的控制应用螺杆空气压缩机基础知识PART01空压机的应用场合1螺杆空压机的结构及工作原理2螺杆空压机主要工作部件的功能3基于PLC、变频器的空压机控制系统4目录Contents——空压机控制案例1空压机的应用场合——空压机控制案例空气压缩机，简称空压机，它是将原动机（通常是电动机）的机械能转化为气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置，因为应用范围非常广泛，有“通用机械”之称。空压机是什么？无处不在的空压机！采矿、石油、化工、冶金、电力、机械、轻工、纺织、建筑、汽车制造、电子、食品、医药、生化、国防、科研等各行各业。作为空气动力可以直接应用于家具生产，比如气动扳手或者是风动工具当中，而在纺织行业当中可以替代传统梭子的作用，在提高劳动生产率上是具备明显的作用。在化学工业当中还可以用作气体的合成和聚合，比如甲醇的合成或者是用于生产聚乙烯等相关材料，而在军事上则可以应用于导弹的发射以及鱼雷的发射等等。水气电工业领域的空压机应用压缩空气是仅次于电力的第二大动力能源，又是具有多种用途的工艺气源。是工厂运行的基本保证。空压机储气罐冷干机前置干燥器后置干燥器洁净压缩空气冲压车间涂装车间焊接车间总装车间工业领域的空压机应用2螺杆空压机的结构及工作原理——空压机控制案例螺杆空气压缩机主要工作部件包括电动机、主机、油气分离器、油冷却器、后冷却器、进气过滤器、滤芯、机油过滤器、减荷阀等。一、螺杆空压机的结构电动机联轴器油冷却器后冷却器进气过滤器滤芯机油过滤器油气分离器减荷阀螺杆主机一、螺杆空压机的结构滤芯机油过滤器油气分离器螺杆主机一、螺杆空压机的结构冷却水螺杆主机

二、工作原理在压缩机的机体内有一对等直径相互啮合的转子，叫阴、阳阳转子，也叫主、附转子。阳转子（主转子）柔性联轴器电机驱动齿轮阴转子（附转子）电机通过弹性联轴器带动阳转子，再由阳转子带动阴转子一起高速旋转。随着齿间容积的不断缩小，从进气过滤器中被吸入的空气不断被压缩而升高压力，当齿间容积与压缩机的排气口相通时，压缩空气便从排气口排出，进入油气分离器进行油气分离。

二、工作原理阳转子（主转子）柔性联轴器电机驱动齿轮阴转子（附转子）

二、工作原理主机是金属部件的运动，所以需要油进行润滑，另外空气压缩的过程会产生大量的热量，机头的温度会升高，也需要用油进行降温。因此，机头里面是油和气的混合，空气经压缩后，排出的是高温、高热、含油的油气混合物。这样的气体，不能供给工厂车间使用。排出的气体，需要进入油气分离器进行油气分离，一般95%的油会被分离出来，沉降到油气分离器的底部，如图黄色部分。分离出来的润滑油沉降到油气分离器的底部，在压差作用下经温控阀分为两路，温度高的通过油冷却器降温后，再通过机油过滤器进入到主机循环使用。如果温度不高则直接通过机油过滤器进入到主机循环使用。温控阀是机械装置，不需要通电控制。

二、工作原理

二、工作原理5%的油还混合在压缩气体里面，需要通过滤芯器进行最后一道分离，分离出来的压缩气体温度还很高，还需通过后处理（经后冷却器进行降温，以及干燥处理），最终才能输送到用气客户端。三、空气压缩的三大过程

空气压缩经过了三个过程——吸气过程、压缩过程、排气过程，这三个过程均在主机内部实现，因此主机是空气压缩机的“心脏”，是核心部件，PLC控制系统除了确保各部件按工序流程完成动作外，还必须有故障诊断、保护预警的功能、维保提示等功能，确保系统安全可靠的运行。吸气过程压缩过程排气过程吸气口排气口三、空气压缩的三大过程思考：

PLC要控制哪些部件动作，

才能完成空气压缩的过程？空气进气过滤器减荷阀1、进气过滤器2、主机头3、油气分离器5、冷干机6、精过滤器4、后冷却器常压空气高压空气123456空气压缩机

四、气路流程1、主机头2、油气分离器5、断油阀4、油冷却器12453、油过滤器3

四、油路流程3螺杆空压机主要工作部件的功能——空压机控制案例滤芯空压机空气过滤器（Aircompressorfilter）是由外壳、滤芯和各种过滤接头组成，机构紧凑。空滤总成的外部通过接头和螺纹管连接到空压机的减荷阀（进气阀），从而过滤进入空气中粉尘，颗粒等杂质。一、进气过滤器（空气过滤器）安装位置：

进气过滤器，位于减荷阀（进气阀）前端，进气口连接进气管道，根据进风量的大小来选择要安装的空气过滤器。进气一、进气过滤器（空气过滤器）作用：该过滤器为干式纸质过滤器，主要滤除压气机进口空气中的粉尘等杂质，避免螺杆转子过早磨损。

一、进气过滤器（空气过滤器）过滤器为干式纸质过滤器

假如空气滤芯长期不换，会有什么后果？找一找，进气过滤器在哪里？找一找，进气过滤器在哪里？二、减荷阀（进气阀）作用：根据系统压力，通过电磁阀的得失电，调整阀的位置以控制空压机进气口的大小，达到控制空压机加、卸载的目的。电源减荷阀电磁阀常闭状态电磁阀通电二、减荷阀（进气阀）作用：利用一对相互啮合转子的高速旋转，将吸入的空气和油雾进行压缩后排出。三、主机电机和主机系统电机主机主机在压缩机的机体内有一对等直径相互啮合的转子，叫阴、阳阳转子，也叫主、附转子。电机通过弹性联轴器带动阳转子，再由阳转子带动阴转子一起高速旋转。随着齿间容积的不断缩小，从进气过滤器中被吸入的空气不断被压缩而升高压力，当齿间容积与压缩机的排气口相通时，压缩空气便从排气口排出，进入油气分离器进行油气分离。四、油气分离器作用：分离主机头压缩后的油与气的混合物，同时起储存润滑油的作用。作用：过滤油路中的杂质，确保主机正常运行。五、机油过滤器作用：包括油冷却器和后冷却器。油冷却器对压缩后吸收大量热量的高温润滑油进行冷却，再循环使用。后冷却器主要冷却压缩空气，降低其中的水分。六、冷却系统所有的大气空气中都含有水蒸气，当空气被压缩时，水的密度也随之增加。为了避免空压机管道与连接设备中的冷凝水的干扰，压缩空气必须是干燥的，干燥过程在后冷却器和干燥设备中实现。后冷却器内置在压缩机里面，主要作用是降低压缩空气的温度。干燥设备与空气压缩机是两个独立的系统，常用的干燥设备如冷干机，一般采用冷干机与空气压缩机串联的方式。油冷却器

后冷却器说明：空压机冷却系统有风冷和水冷两者方式，本案中，采用水冷方式，利用工厂的循环水进行冷却，PLC不参与控制。作用：利用冷媒与压缩空气进行热交换，把压缩空气温度降到2～10℃范围的露点温度，使压缩空气中含水量趋于超饱和的状态，从而除去压缩空气中的水分。七、冷干机作用：滤芯采用多层细密的特种纤维制成，压缩空气中所含雾状润滑油经过油气分离器后几乎可被完全滤去，但一般会有5%的油含在压缩空气中，滤芯器可以使油颗粒大小可控制在1μm以下，含油量则可小于0.01ppm。八、滤芯（油精分离器）4基于PLC、变频器的空压机控制系统——空压机控制案例一、控制系统基本组成螺杆变频空压机主要由变频器、PLC控制单元（带PID调节）、触摸屏、电动机M、螺杆主机、储气罐、供气管、压力变送器、温度变送器等部分组成。

压力传感器螺杆主机气网PLC(带PID调节）变频器M触摸屏储气罐温度传感器温度传感器1、系统基本组成触摸屏PLC压力、温度传感器减荷阀压差发信器AD3203模拟量输入模块相序器热继电器变频器2、控制系统主要硬件1）PLC在变频空压机站中的主要任务（1）代替调节器，实现PID控制（2）控制电动机的运行与切换（如有多台空压机）（3）PLC是变频器的驱动控制：恒压供气空压机站中，变频器采用模拟量控制方式，气压传感器送来的模拟量信号输入到PLC中，与给定值比较并经PLD处理后的模拟量控制信号，再传送到变频器中，以此改变变频器的输出频率，从而实现对电机转速的控制。（4）气站的其他逻辑控制除了空压机组的运行管理外，气站还有其他逻辑控制工作，如手动、自动操作转换、气站的工作状态指示、气站工作异常的报警、系统的自检等，这些都是在PLC的控制程序中实现。2）AD3203模拟量输入模块模拟量输入单元用于连接电压、电流等传感器、以及电阻和热电偶等，用来实现PLC与模拟量过程信号的连接。模拟量输入单元将从过程发送来的模拟信号转换成供PLC内部处理用的数字信号。AD3203模拟量输入模块（温度、重量、位移、流量）压力、温度变送器3）变频器在变频空压机站中的主要任务4）触摸屏在变频空压机站中的主要任务（1）为电机提供可变频率的电源，实现电机的无级调速，从

而使气网的气压连续变化。（2）变频器还可作为电机软启动装置，限制电机的启动电流。监视、控制、参数设定、报警等。5）压力传感器在变频空压机站中的主要任务6）温度传感器在变频空压机站中的主要任务检测压缩空气的气压检测电机轴承温度和螺杆主机温度。第一步，变频软起动，打开减荷阀，空气通过空气滤器被吸入到主机内。

第二步，阴阳转子高速运动改变主机内的容积。同时腔内不断喷油，润滑和冷却螺杆。由此产生了高温、高压的油气混合物。第三步，升温升压后的油气混全物通过排气单向阀进入到油气分离器罐。第四步，主机腔内大多数的油在油气分离器内与压缩空气进行分离，然后经油冷却器后回到主机循环利用。第五步，一旦油气分离器内的空气达到需最低压力时，最小压力阀开启;高温的压缩空气进入后冷却器。第六步，压缩空气的温度在后冷却器内被冷却下来，在流入冷干机进行干燥，最后得到用户所需要的压缩空气。空气进气过滤器减荷阀滤芯机油过滤器油冷却器后冷却器三、工作步骤四、控制要求电动机螺杆主机油气不允许反转保持清洁油温压力安全Y-∆起动防止过载防止高温洁净温度适宜进气洁净控制要点保护机制停机保护电机过载、电机电源相序错或缺项；电机温度超高100℃。螺杆主机温度超高110℃；机头PT热敏电阻故障；排气压力超高、排气温度高；排气压力传感器故障；排气PT热敏电阻故障；报警提示进气过滤器堵；油过滤器堵；油精分离器堵（油气分离器）；螺杆主机温度超100℃防止高温供气干燥PLC控制系统除了确保各部件按工序流程完成动作外，还必须有故障诊断、保护预警的功能、维保提示等功能，确保系统安全可靠的运行。压力1、压力不能高于8Kg，有爆炸风险。2、压力值符合客户使用要求，过低将无法作为动力源使用。1、主机温度过高，有烧毁风险。2、排气温度过低，油会乳化，进入机头导致机头受损。3、电动机温度过高，有烧毁风险。温度1、空气过滤器堵，导致进气量减少。压缩空气压力上不去。2、油气分离器堵，压缩空气含油量增加，顺坏用户的气动设备。3、精过滤器堵，压缩空气杂质多。4、油过滤器堵，进入机头的油量减少，导致机温度升高，有烧毁风险。过滤器清洁度电动机1、电机软起动2、电机不能反方向运动，否则无法压缩空气。3、防止电机过载、过热进气过滤器减荷阀空气路管空气、油路管油路管进气连轴器机油过滤器排气压力保护开关排污阀供气口主机滤芯电动机齿轮箱油冷却器后冷却器油气分离器温控阀1、采用什么方式进行压力的监测与控制？2、采用什么方式进行温度的监测与控制？思考：压力温度PTT减荷阀变频空压机系统的控制要求1、按下启动按钮，空压机变频启动，不允许反转2、压力通过PID控制要求：SV压力设定值=7.5Kg当P≥8Kg，减荷断电，关闭进气口;P≤5Kg，减荷阀通电，打开进气口。3、螺杆主机及排气温度控制要求：①110℃＞T≥100℃，报警②T≥110℃，电机停机4、电机轴承温度控制要求：T≥100℃，电机停机5、空滤检测预警：①进气过滤器堵，报警②机油过滤器堵，报警③油分过滤器堵，报警空气压力控制排气压力传感器P≥8Kg，减荷阀动作，关闭进气口P≤5Kg，减荷阀断电，打开进气口温度控制螺杆主机及排气温度传感器电机轴承温度传感器110℃＞T≥100℃，报警T≥110℃，电机停机T≥100℃，电机停机空滤检测进气过滤器压差发讯器机油过滤器压差发讯器控制要点保护机制油分过滤器压差发讯器报警，提醒用户更换报警，提醒用户更换报警，提醒用户更换电机反转相序器缺相或相序错，停机保护电机过载热继电器主电路温度高，停机保护冷却水流量水流量低且主机温度超100℃，电机停机传感器故障排气压力传感器、主机温度传感器、电机温度传感器故障，停机保护电机控制软起动、PID控制、变频调速五、PLC程序控制方案测点4：进气过滤器压差测点3：电机温度测点2：主机及排气温度测点5：油过滤器压差测点9：水流量测点6：油气分离器压差测点1：排气压力测点7：热继电器测点8：相序五、IO分配表冷却水T