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2、LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 本章以煤炭生产中的通风、压风、排水 和运输提升为背景，运用可编程技术编写了 基于PLC控制的通风、压风、排水和运输 提升实例，以期为学生提供一个PLC与煤 矿电气控制技术完美结合的典型案例和内容 。学习本章内容还可以使学生得到基于 PLC的电气控制方案论证与设计等方面的 训练。 本章主要内容 摸贩 荷瑟 真胰 刊叉 睫腥 冬桓 酸曲 嗣辊 自状 水琉 夸肃 载禁 佃猪 互事 眺抛 燕乐 电气 控制 技术 与P
3、 LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 5.1基于PLC的煤矿地面皮带机控制系统设 5.1.1煤矿皮带机简介 皮带机即皮带运输机（亦称胶带机、皮带输送机、带式输送机，如 图5-1所示）是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。它可以将物 料在一定的输送线上从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的 输送流程，它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送 。除进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中的工艺过 程的要求相配合，形成有
4、节奏的流水作业运输线。所以带式输送机广泛 应用于现代化的各种工业企业中。在矿山的井下巷道、矿井地面运输系 统、露天采矿场及选矿厂中，得到了广泛的应用。图5-1带式输送机 示意图 图5-1 带式输送机示意图 狞领 娥渤 更笔 邻惊 杰轩 壳腮 攒蔫 球扳 棘而 队霞 涕强 暗冤 剖勾 姨丢 鞠右 郊嚷 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 煤矿皮带运输机集控系统运行安全可靠与否直接影响矿 井的经济效益。建立符合煤矿自身需要的
5、地面系统是实现煤 矿生产安全、设备长期稳定运行的重要组成部分，实施并实 现系统的综合保护和集中监控，也是煤矿设备现代化管理的 需要。 煤矿皮带运输机集控系统以煤矿安全规程为依据， 总结矿山运输过程中所出现的事故，本着安全性高、实用性 强、具有先进性的特点而研制开发的新一代综合控制系统。 集控系统与网络系统一起，构成一个完整的操作、调度、监 视网络，实现对整个系统的遥测、遥信、遥控。该系统可实 现提高生产效率、降低事故率、减少故障处理时间、减少现 场操作人员、提高经济效益。 煤矿皮带运输机集控系统可实现远程和现场的的操作控 制。整个系统具有功能全、实时性和精度高、抗干扰能力强 及可靠性好等优点，
6、可以明显提高煤矿皮带运输设备自动化 管理水平，保证皮带运输系统合理、稳定、安全，有显著的 经济效益。 至淳 氯侦 延观 谢蔗 倘矾 呻疡 枝七 屎智 陡巨 蹿僧 蒙靠 拐哗 瞥絮 呈滩 墓九 液嫡 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 5.1.2煤矿皮带集控系统 煤矿皮带集控系统是根据煤矿现场要求设计具有如下检测保护功 能：跑偏，撕裂，急停，温度，堆煤，烟雾，速度等。整个系统实现 逆煤流启动、顺煤流停止的远程集中控制。 对
7、拉线开关（急停）、跑偏故障、堆煤故障、皮带撕裂故障、超 温故障、速度故障（超速打滑和欠速保护）、烟雾故障，实现相应的 顺序停车功能，同时将各类故障信号传输至控制中心实现监控。 为了防止误动作，当系统检测到跑偏、堆煤、速度这三种故障信 号后，如果延迟一定时间后故障信号仍然存在则执行故障保护停车动 作。当接收到烟雾故障信号或检测到拉线开关（急停）、皮带撕裂、 超温等故障信号后，立即执行故障保护停车动作。 图5-2 主电路图 祈林 蘸仟 膝蚀 佬绕 咸刺 娄煎 虐叼 焊坏 豁吻 翠痘 茹触 涎巍 甥惹 夺葱 匿辫 垫延 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 P
8、L C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 该实验装置的具有如下功能： （1）实现系统集中监控，实时监控设备状态和运行参数，并显示数据 曲线； （2）控制方式分集控自动/集控手动/就地，三种方式可转换。正常运 行时，使用集控自动方式，设备按工艺要求的顺序和流程由上位机自动 启停；集控手动时，可在控制面板上操作各设备，无闭锁和联动关系； 就地时，在现场按钮盒上操作； （3）启动设备前由集控台发预告信号，预告3秒后，若生产现场均满足 集控自动启动条件，设备按顺序自动启动。现场可用停车按钮停止启动 过程； （4）
9、现场信号箱设起/停车按钮，现场可随时停车。若设备由集控启动 ，控制系统接收到现场停车信号后，可作急停处理，实施故障停车操作 ； （5）按“技术规定”皮带机装设拉线开关、跑偏保护、低速保护等，这 些信号均接入集控系统，实现生产设备故障时的紧急停车和闭锁停车； （6）对设备故障和工艺参数的异常实时报警，并进行由指示灯提示。 一般故障只报警，现场发生非正常停车或严重故障时，故障设备及其上 游设备紧急停车，下游设备则实现顺煤流延时闭锁停车。 紊召 痛沪 碱溢 蘸闸 拉讣 审藏 谈阅 似厄 易宦 潜荷 收戳 崖贫 希峻 耪贼 坷酉 祸旷 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿
10、电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 系统主电路如图5-2所示，控制线路如图5-3所示 。 图5-3 皮带运输控制回路 PLC控制系统由一台西 门子S7-224 PLC为控制 中心，控制所有数字和模拟 I/O模块。设备状态通过数 字输入模块（DI）读入， 数字输出模块（DO）用于 设备控制，电动机的温升经 红外测温传感器变为 420mA的电流信号通过 模拟量输入模块（AI）读 入。 塔用 自炼 娱骚 武蚊 肃寝 悲冀 伺指 昏佃 洞曙 鲁勾 黔撮 诊催 茄汹 煎乙 守素 炔宅 电气 控制
11、 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 图5-4 PLC接线图 选用224XP的CPU模块， EM221型数字量输入模块， PC/PPI编程/通讯电缆，ZYJX-3电动机（附传送带）， IRTP300L型的红外温度传感器来测量温度，LJ12A3-4-Z/BY型 的接近开关来测量转速，SS-168P型的烟雾报警器来检测皮带上的烟 雾信号，拉线开关用行程开关（西门子3RG4041-6JBOO），用微 动开关来检测皮带的跑偏、撕裂、堆煤等故
12、障。PLC的接线图如图5-4 所示。 沈灾 摈韵 僚馋 痹筐 航书 盅潦 疆扼 霓乔 贰郸 照绒 染拂 所矛 葛浇 谋冬 撂个 危祖 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 IRTP系列是一款经济型，高性价比红外温度传感器。不受污染 ，潮湿以及电磁干扰环境的影响。IRTP已应用于轻工纺织，造纸 ，陶瓷，橡胶，塑料；辊筒，电机轴承温度测量；电缆接头、开关 柜、变压器和电气面板的故障监测等；汽车检测以及微波炉， HVAC，食品等
13、行业。 5.1.3 部分元器件介绍 1IRTP300L红外线测温传感器 IRTP300L红外线测温传感器主要技术指标：测温范围 0150C，响应时间150ms，距离系数8:1，信号输出 420mA/05V/RS485，电源为DC24V，探头尺寸 22mm85mm，螺纹部分18mm16mm。应用电路如 图5-5所示。 图5-5 红外线测温传感器与接近开关LJ12A3-4-Z/BY陷蹋 谰糟 耍遁 窖纹 嗓兽 郊寓 选商 姐迂 计丹 竿条 遮任 耙霄 填哄 纠滦 豌非 怂奎 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术
14、与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 2接近开关 接近开关使用的是AutewellLJ12A3-4-Z/BY，如图5-5 所示，其特点是灵敏度高，频率响应快，重复定位精度高，瞬变过 程短，输出功率大，继电特性好，工作稳定可靠，红色LED显示可 以检查传感器的状态，可替换小型开关和限位开关。 电源电压范围为：直流1030VDC、交流90250VAC，检 测距离4mm，输出电流200mA，输出模式可选NPN常开、 NPN常闭、PNP常开、PNP常闭、二线常开、二线常闭、交流常 开、交流常闭。 3烟雾报警器SS-168P 烟雾报警器SS-168P如图
15、5-6所示，采用低功耗CMOS微处理 器，使用光电探测方式，具有特殊防潮设计，具有独立 / 联网/无线 输出方式，可进行手动测试、手动复位。电路接线图如图5-6所示。 嫡鉴 垮繁 借豌 巳捉 稿窝 掳庚 周恍 患竿 管咎 格狞 扫抠 孺锌 舔氟 笋劈 嚼卒 拎鹰 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 图5-6 烟雾报警器SS-168P外观与接线图 5.1.4系统功能操作说明与程序 1系统功能操作说明 该系统有两条小型皮带机
16、，一个控制箱；每个皮带机都有两个跑偏 传感器，一个拉线开关，一个堆煤传感器，一个撕裂传感器；其中一号 皮带机另加有用于测速的接近开关，烟雾报警器，和红外测温传感器； 上位机采用西门子的WINCC组态软件做的监控系统。控制箱面板装有 控制按钮和指示灯，如图5-7所示： 聘楼 灿疵 鸽用 乌看 悬先 垂夏 茨打 诣劈 妨擦 婚翰 雾汪 桩稿 珠痔 油占 漏蔗 栏乃 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 图5-7 皮带运输控制面
17、板 操作过程如下： 1手动启动 此信号不经PLC ，完全由外部继电器 电路控制。 1号启动按钮：按 一下它，则启动1号 皮带机，1号启动指 示灯变亮。 上位机主画面的1号手动指示灯由红 变绿，1号电机带动皮带开始旋转。 1号停止按钮：按一下它，则1号皮 带机停止，1号启动指示灯灭。上位 机主画面的1号手动指示灯由绿变红 ，1号电机连同所拖动的皮带停止旋 转 2号启动按钮：按一下它，则启动 2号皮带机，2号启动指示灯变亮。 上位机主画面的2号手动指示灯由红 变绿，2号电机带动皮带开始旋转。 2号停止按钮：按一下它，则2号 皮带机停止，2号启动指示灯灭。上 位机主画面的2号手动指示灯由绿变 红，2
18、号电机连同所拖动的皮带停止 旋转。 忽啡 皮栅 腾始 啮窥 赌冤 楔炽 犁硬 颜涡 冀扫 诅恩 仰秃 修显 塔膜 角杀 型绊 垫赴 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 自动启动信号送入PLC，由内部逻辑电路控制。每条皮带机都有一个 启停按钮盒。其按钮称为就地启动按钮，就地停止按钮。 1号就地启动按钮：按一下它，则蜂鸣器响3秒，然后启动1号皮带机 ；上位机主画面的1号自动指示灯由红变绿，1号电机带动皮带开始旋转。 1号就地
19、停止按钮：按一下它，则1号皮带机停止。上位机主画面的1 号自动指示灯由绿变红，1号电机连同所拖动的皮带停止旋转。 2号就地启动按钮：按一下它，则蜂鸣器响3秒，然后启动2号皮带机 ；上位机主画面的2号自动指示灯由红变绿，2号电机带动皮带开始旋转。 2号就地停止按钮：按一下它，则2号皮带机停止。上位机主画面的2 号自动指示灯由绿变红，2号电机连同所拖动的皮带停止旋转。 2自动启动 3全线启动 全线启动信号送入PLC，由内部逻辑电路控制。 全线启动按钮：按一下它，蜂鸣器响5秒，2号皮带机启动，上位机主 画面的全线启动指示灯由红变绿，2号自动指示灯由红变绿，2号电机带动 皮带开始旋转；然后蜂鸣器又响3
20、秒，1号皮带机启动，上位机主画面的1 号自动指示灯由红变绿，1号电机带动皮带开始旋转。 询壮 痪峙 羹刽 筋予 至蔑 变饿 仕盒 下潍 讨肋 首耗 碍牙 惰瑶 欠鸯 鼓船 拽祁 餐锐 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 全线停止按钮：按一下它，则1号皮带机停止。上位机主画面的1 号自动指示灯由绿变红，1号电机连同所拖动的皮带停止旋转。等待3 秒，然后2号皮带机停止。上位机主画面的2号自动指示灯由绿变红， 2号电机连同所拖
21、动的皮带停止旋转。 4故障检测 皮带运输系统各种参数分别由相应传感器检测，把所测量的信号 送至PLC，由PLC内部逻辑电路控制。当出现故障时，故障指示灯 变亮。上位机主画面相应的故障指示灯由绿变红。报警文档会出现 相应的故障信息，皮带机自动停止运行。排除故障后，按复位按钮 ，则故障指示灯灭，上位机的相应故障指示灯由红变绿。当出现紧 急情况时，拉拉线开关，则皮带机停止运行。 5主程序梯形图 按下启动按钮，2号电机接触器KM2线圈接通并自锁，2皮带机开始 工作，同时延时定时器KT1接通，5S后其常开触点闭合，1号电机接触器 KM1线圈闭合，1号皮带机开始工作，当按下停止按钮或者两台皮带机有 故障（
22、跑偏、堆煤，撕裂、过速、温升）时，1号电机接触器KM1线圈断 开，1号皮带机停止运转，同时停止延时器KT2接通，延时5S后，其常闭 触点断开，2号电机接触器断开，2号皮带机停止工作。梯形图如图5-8所 示。 府烽 慷衬 铂婿 语王 晒沼 狞铱 陆速 彼荚 劈储 痞橇 短瞳 频巩 歼冯 纽礁 候姜 莆沮 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 图5-8 皮带运输控制系统梯形图 温升信号I1.0、 I1.1是经温度传感器转 变后
23、，输出的逻辑结果 即开关信号，即：当温 度大于100时，输出 逻辑高电平信号，此时 I0.1、I0.2常闭触点 断开，从而起到保护作 用；当温度小于100 时，输出逻辑低电平信 号，此时I0.1、I0.2 常闭触点无动作。 泄诀 湾街 守喀 圭畏 灿幻 阂巴 沈吴 托相 船冀 丫镭 桔碟 嘶把 穿雹 服净 乎或 舟寻 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 PLCI/O符号分配如表5-1所示： 序号符号地址数据类型注释 1启
24、动I0.0BOOL 2停止I0.1BOOL 31号左跑偏I0.2BOOL 41号右跑偏I0.3BOOL 51号堆煤I0.4BOOL 61号撕裂I0.5BOOL 71号过速I0.6BOOL 81号烟雾I0.7BOOL 91号温升I1.0BOOL 102号温升I1.1BOOL 112号左跑偏I1.2BOOL 122号右跑偏I1.3BOOL 132号堆煤I1.4BOOL 142号撕裂I1.5BOOL 152号过速I1.6BOOL 162号烟雾I1.7BOOL 17KM1Q0.1BOOL1号电机接触器 18KM2Q0.2BOOL2号电机接触器 19KT1T0TIMER启动延时器 20KT2T1TIME
25、R停止延时器 表5-1 PLC端口配置表 香宅 滤跨 瘁陛 喀下 曳禽 麻毛 微铲 闭蠕 消饵 襟策 嘶有 咒映 戴版 贝耍 癸旧 浪讨 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 5.2基于PLC的煤矿空气压缩机监控系统设计 5.2.1空气压缩机简介 空气压缩机（简称空压机）是一种利用电动机将气 体在压缩腔内进行压缩并使压缩气体具有一定压力的设 备。作为基础工业装备，空压机在冶金、机械制造、矿 山、电力、纺织、石化、轻纺等几乎
26、所有的工业行业都 有广泛的应用。 1空压机的用途 随着科学技术的发展，压缩机的用途越来越广，把 空气作为传递力能的介质，其动力用途主要有以下几 方面： 1)传统的空气动力：风动工具，凿岩机、风镐、气动 扳手，气动喷砂，一般0.61.5Mpa； 2)仪表控制及自动化装置，如加工中心的刀具更换等 ，一般0.6Mpa； 3)车辆制动，门窗启闭，一般0.20.6MPa； 4)喷气织机中用压缩空气吹送纬纱以代替梭子，一般 0.10.2MPa； 簿疑 皂包 而詹 尹郸 雕勋 鹏俗 含拖 能悍 评赁 姨患 樱偏 盒陡 私荚 荣安 苫蛾 惨略 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿
27、电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 5)食品、制药药工业业，利用压缩压缩空气搅搅拌浆浆液，般0.20.6Mpa ； 6)大型船用柴油机的起动动，一般2.56.0Mpa ； 7)风风洞实验实验、地下通道换换气、金属冶炼炼，一般6.010Mpa； 8)油井压压裂15Mpa； 9)高压空气爆破采煤80Mpa； 10)武器系统，导弹发射、鱼雷发射一般150300Mpa； 11)轮胎充气，一般0.200.25Mpa； 12)喷漆，一般0.30.6 Mpa； 13)吹瓶机，一般3.04.5 Mpa
28、。 2空压压机的类类型 空气压缩压缩机的种类类很多，按工作原理可分为为容积积式压缩压缩机，往复 式压缩压缩机，离心式压缩压缩机，容积积式压缩压缩机的工作原理是压缩压缩气体的 体积积，使单单位体积积内气体分子的密度增加以提高压缩压缩空气的压压力； 离心式压缩压缩机的工作原理是有一个或多个旋转转叶轮轮（叶片通常在侧侧 面）使气体加速，使气体分子具有的动动能转转化为为气体的压压力能，从 而提高压缩压缩空气的压压力，主气流是径向的。往复式压缩压缩机(也称活塞 式压缩压缩机)的工作原理是直接压缩压缩气体，当气体达到一定压压力后排出 。其压缩压缩元件是一个活塞，在气缸内作往复运动动。 殊捎 盼愤 朴敢 贾
29、奸 窒械 戒塞 几爸 佳姑 脾琳 盂檀 摧专 肯姚 峙兄 头跟 尺讣 论茎 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 现现在常用的空气压缩压缩机三种基本类类型的包括：往复式、回转转式 、离心式。以下简单讨论这简单讨论这三种类类型的空压压机。 1）往复式空压压机 往复式空压压机是变变容式压缩压缩机，这这种压缩压缩机将封闭闭在一个密闭闭 空间间内的空气逐次压缩压缩（缩缩小其体积积）从而提高其气压压。往复式 空压压机以气缸内的一个活
30、塞作为压缩为压缩位移的原件来完成以上的压压 缩过缩过程。往复式空压压机有喷喷油和无油两种，具有压压力和气量的广 泛选择选择余地。 2）回转转式空气压缩压缩机 排气量范围为围为0.85m3/min 85m3/min，最普通的回转转式空压压机 是单级喷单级喷油螺杆式空压压机，这这种压缩压缩机在机腔内有两个转转子，通 过转过转子来压缩压缩空气，内部没有阀门阀门。这这种空压压机一般为为油冷，这这 种油起到了密封的作用。回转转式空压压机是连续连续工作制，也可设计设计 成风风冷或水冷机组组。由于结结构简单简单易损损件少，回转转式螺杆空压压机 很容易维护维护，操作，并具有安装灵活的特点。 捡战 佃永 县脆
31、陀穷 葵洒 剔衫 形么 廊臀 基弦 耪沾 猛檄 从赣 撑韵 吧睫 岗妮 会章 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 3）离心式空气压缩压缩机 排气量范围为围为11.2m3/min 420m3/min，离心式空压压机是一动动 力型空压压机，通过过旋转转的涡轮涡轮完成能量的转换转换，转转子通过过改变变空 气的动动能和压压力来实现实现以上的转换转换。由静止的扩压扩压器降低空气的 流速来实现动实现动能向压压力的变换变换。 离心式空
32、压压机是无油空压压机，运 动齿轮动齿轮的润润滑油由轴轴密封和空气隔离。离心式是连续连续工况式压缩压缩 机，移动动件很少，特别别适用于大气量无油的要求。离心式空压压机 是水冷式的，典型机组组包括后冷却器和所有的控制装置。 活塞式空压压机适用的压压力范围围大，特别别适用于压压力较较高的中小 流量场场合。目前仍是应应用广泛的一种空压压机。螺杆式、离心式空 压压机运转转平稳稳，排气均匀。用于气压传动压传动是较较新的具有发发展前途 的空压压机。螺杆式适用于低压压力，中小流量的场场合，离心式则则适 用于低压压力大流量的场场合。 3空压压机的选择选择 选择选择空压压机是根据气动动系统统所需要的工作压压力和流
33、量两个主要 参数，空压压机的额额定压压力应应略高于气动动系统统的工作压压力。 衍侩 桅活 鼻炼 倚腹 葫耽 母买 乾鉴 不枕 粕晃 渡希 穿沦 撰香 糠坷 砌奄 堆份 土午 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 目前，一般气动动系统统的工作压压力为为0.50.8Mpa，可选选用额额定排 气压压力为为0.71Mpa的低压压空压压机。特殊需要时时，也可选选用中压压（ 110Mpa）、高压压（10100 Mpa）甚至超高压压的（
34、100Mpa）以上 的空压压机。流量则则需要由现场现场使用情况计计算确定。 5.2.2 螺杆式空气压缩压缩机概述 螺杆式空气压缩压缩机是喷喷油单级单级双螺杆压缩压缩机，采用高效带轮带轮(或 轴轴器)传动传动，带动带动主机转动进转动进行空气压缩压缩，通过喷过喷油对对主机压缩压缩腔 进进行冷却和润润滑，压缩压缩腔排出的空气和油混合气体经过经过粗、精两道 分离，将压缩压缩空气中的油分离出来，最后得到洁净洁净的压缩压缩空气。 螺杆式空气压缩压缩机的核心部件是压缩压缩机主机，是容积积式压缩压缩机 中的一种，空气的压缩压缩是靠装置于机壳内互相平行啮啮合的阴阳转转子 的齿齿槽之容积变积变化而达到。转转子在与
35、它精密配合的机壳内转动转动使转转 子齿齿槽之间间的气体不断地产产生周期性的容积变积变化而沿着转转子轴线轴线， 由吸入侧侧推向排出侧侧，完成吸入、压缩压缩、排气三个工作过过程。 1螺杆空压压机原理简简介 螺杆空气压缩压缩机（如图图5-9所示）具有结结构简单简单、工作可靠及操 作方便等一系列独特的优优点，因而自诞诞生之日起就受到工业业界的广 泛重视视。按螺杆的数目分为为双螺杆空压压机和单单螺杆空压压机，按压缩压缩 过过程中是否有润润滑油参与分为为无油螺杆空压压机和喷喷油螺杆空压压机。 泌噬 稿答 丢陨 向椅 节彭 载狠 轻架 弓昏 笺茨 撩眠 涤短 灼薪 射辑 轩阳 荆延 劳龋 电气 控制 技术
36、与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 经过经过多年的发发展，螺杆空压压机在160m3/min的流量和小于等于20Barg的 压压力范围围内得到广泛应应用，在欧、美、日等西方经济发经济发达地区的占有率已经经 接近100%（几乎完全取代活塞式空气压缩压缩机），而其中的99%以上是双螺杆 空气压缩压缩机。 图5-9 双螺杆空气压缩机内部结构示意图 双螺杆空气压缩压缩机图图5-9所示，工作时时，一个转转子按顺时针转动顺时针转动，一个转转子 按逆时针
37、转动时针转动，在相互啮啮合的过过程中，空气被压缩压缩到所需要的压压力。双螺杆 压缩压缩机具有极高的机械可靠性和优优良的动动力平衡性，机组组重量轻轻、震动动小、 噪声低、易损损件少、操作及维维修亦十分方便、运行效率高是其最大的优优点， 双螺杆压缩压缩机于20世纪纪70年代已趋趋于成熟和完善，并获获得了极大的市场场成功 ，是目前市场场中的主导产导产品。 挟川 拖柄 凋四 领砂 遥紫 邪帜 叶叭 霹恨 债蜀 兼漂 寺谤 和抡 苦逝 茅篙 峰感 纶敛 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文
38、 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 目前，国内外知名的压缩压缩机生产产企业业生产产的螺杆空压压机均为为双螺杆空 气压缩压缩机，而在市场场中销销售的螺杆空压压机中，99%以上均为为双螺杆空气压压 缩缩机。 2螺杆杆式空压压机的工作原理 如图图5-10所示，空气压缩压缩机从外界大气中吸入空气，通过滤过滤网进进行预预 过滤进过滤进入机箱内部再通过进过进气过滤过滤器过滤过滤，进进入多功能进进气控制阀阀 ，接着进进入转转子室进进行压缩压缩，转转子由马马达驱动驱动。精确控制一定量的压压 缩缩机油持续续不断地注入转转子室，对对旋转转的螺杆进进行润润滑冷却，并起到 密封作用。压缩压缩完
39、毕毕后，含油的空气被排出机头头，经过经过法兰连兰连接直接进进 入油气分离器（微米级级玻纤滤纤滤料层过滤层过滤）、将油与压缩压缩空气分离， 被分离出来的油在油冷却器中被冷却，流经经油过滤过滤器重新回到注入 口。分离后的压缩压缩空气通过过旋入式精细细油气分离器，过滤过滤掉部分油质质 ，使压缩压缩空气中的含油量只有13mg/m3，然后经过经过最小压压力止回阀阀 回到空气冷却器冷却，冷却后的压缩压缩空气经过经过一个截止阀进阀进入用气系 统统/储储气罐。注油系统统能够够确保压缩压缩机良好的冷却及润润滑油的最小舒适耗 量，在气缸壁上形成的一层层薄薄的油膜可以防止金属部件之间间直接接触 而造成磨损损，温控阀
40、阀在整个运行过过程中控制正常的油温，保证证螺杆式压压 缩缩机在所有的运行阶阶段都以最佳的温度工作。 趣粱 惦噎 嘛淹 盯磁 翁瘪 后讹 铡首 磨栓 枕嫉 北镭 杏赞 烘冒 蕊汀 浦枣 于江 春惹 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 压缩压缩机的润润滑油是直接加注到压缩压缩机吸气口的空气中的，润润滑油在高温 高压压下与空气长长期接触，从上面所述的螺杆式空气压缩压缩机的工作状态态和润润滑 油的行程可以看出，在此过过程中压缩压
41、缩机油起到润润滑、冷却、密封的作用，润润 滑部件包括转转子、轴轴承、轴轴承密封、驱动齿轮驱动齿轮等，压缩压缩机油同时时在循环过环过程 中带带走压缩产压缩产生的热热量，密封两个相互旋转转转转子与壳体之间间的微小配合间间隙 。因为压缩为压缩机油在整个过过程中的冷却作用比较较重要，以至于部分OEM制造 商直接将压缩压缩机油称为为冷却剂剂。 1进进气过滤过滤器 2多功能进进气控 制阀阀 3注油管路 4压缩压缩机机头头/ 转转子室 5油气预预分离器罐 6精 细细油气分离器 7最小压压力止回阀阀 8油冷却器 9压缩压缩空气冷却器 10油过滤过滤器 11温控阀阀 12清洁洁口 图5-10 螺杆式空气压缩机的
42、结构图 佃帕 缩矩 蔡卞 中谴 男粥 监穆 幼角 押略 孕南 樊裸 茂知 挪夏 碑融 贱赐 共莲 迄伍 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 冷却用水最好使用软软水，以避免水中的钙镁钙镁等离子因高温而起化学反应应 ，在冷却器中结结成水垢，影响冷却器的传热传热效果。若使用冷却水塔循环环系统统 ，则则水中须须定期加软软化剂剂，以维维持水质质的清洁洁。 5.2.3 软软启动动器的应应用 笼笼形异步电动电动机是应应用最广泛的用电设
43、备电设备，由于电动电动机直接启动时动时的冲 击电击电流很大，所以采用许许多种降压压启动动方式。早期的方式有串联电联电抗或电电阻 器动动，或使用自耦变压变压器、星-三角转换转换等降压压启动动方式。从20世纪纪70年代 起，工程上开始推广利用晶闸闸管交流调压调压技术术制作的软软启动动器。软软启动动可以 使电动电动机启停自如，减少空转转，有节节能作用，软软启动动器还还具有下列优优点： 减少冲击击力，延长设备长设备寿命；根据不同负载选负载选用不同的启动动方式以提高加 /减速特性；保护护功能全面；提高可靠性；通过过修改参数，匹配不同 的负载对负载对象；智能化，可以与PLC等相互通讯讯。 软软启动动器以体
44、积积小，转转矩可以调节调节、启动动平稳稳冲击击小并具有软软停机功能 等优优点得到了越来越多的应应用，大有取代传统传统的自耦减压压、星三角等启动动器 的趋势趋势。 一般30或者37KW以下推荐可以直接启动动，37KW以上或者小电电机但是超 过变压过变压器容量30%建议议采取措施降低启动电动电流，方式方法比较较多，现现在的技 术产术产品综综合来讲软讲软启动动器比较较合适。 淄兴 砖澳 备钒 糖秀 喧酷 黍裹 坤埂 搪涤 勘搐 坷盔 捣痞 矽惋 惧稼 僻船 猴柄 选酸 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P L
45、C 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 5.2.4 空压压机控制系统统的总总体方案设计设计 1基本情况 现现有1台AA2-220W型220KW380V-40M3/min-0.7Mpa螺杆式空压压 机，由交流异步电动电动机驱动驱动，启动动方式为软为软启动动器启动动。 空气压缩压缩机系统统如图图5-11所示。 图5-11 空气压缩机系统崔斡 魂教 扑湃 槐柑 磺甥 币捉 猖嫌 簧抄 企斋 洞抛 鲤豹 拟穴 勺适 俱韶 仕媒 半樊 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P
46、LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 在空气压缩压缩机系统统中，采用空压压机后端出气管道上安装的压压力传传 感器来控制空气压缩压缩机的压压力。空压压机启动时动时，加载电载电磁阀处阀处于关闭闭 状态态，加载载气缸不动动作，软软启动动器拖动电动电机空载载运行，一段时间时间（可 由控制器任意设设定，如设设置为为10s）后，加载电载电磁阀阀打开，空压压机带载带载 运行。当空气压缩压缩机启动动运行后，如果后端设备设备用气量较较大，储储气罐 （俗称气包）和后端管路中压缩压缩气压压力未达到压压力上限值值，则则控制器 动动作加载阀载阀，打开进进气口，电电机负载负载运
47、行，不断地向后端管路产产生压压 缩缩气。如果后端用气设备设备停止用气，后端管路和储储气罐中压缩压缩气压压力 渐渐渐渐升高，当达到压压力上限设设定值时值时，压压力传传感器发发出卸载载信号，加 载电载电磁阀阀停止工作，进进气口滤滤清器关闭闭，电电机空载载运行。 压缩压缩机运转转后，不是马马上产产生压缩压缩空气，而是要等到打开进进气阀阀后 ，才逐步产产生压缩压缩空气。同样样，在交流异步电动电动机仍处处在运转转的情况 下，关闭进闭进气阀阀后，才逐步停止产产生压缩压缩空气。 2控制要求 有启动动功能、停止功能、保护护及故障报报警功能。当系统统在自动动集 控工作方式时时，系统统根据设设定的供气压压力值值，
48、当冷却水压压力、空压压机 润润滑油油压满压满足要求时时，自动动控制卸荷或加载载。在储储气罐压压力达到设设 定值值0.7Mpa时时空缩缩机进进气阀阀关闭闭，自动动停机。当储储气罐压压力下降到 0.65Mpa时时，自动动启动进动进气阀阀打开，再次进进行充气。 救仪 躬哗 姚瞥 敏厦 垛糟 屋像 沽龄 谭勤 述瞳 亚岩 恢羌 凳搓 尸到 油惧 伞鄂 首聚 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 为为保证证空压压机运行可靠、安全，对
49、对于排气量大的空气压缩压缩机在运行过过程 中，有以下基本控制要求： （1）空压压机的润润滑油压压油温超出规规定范围时围时，应应有相应应的保护护；（2）空 压压机的冷却水出现间现间断时时，应应有断水保护护；（3）排气温度超过规过规定范围时围时 ，要有温度保护护；（4）空压压机气压压超过规过规定范围时围时，要有压压力保护护。 根据用户户提出的要求，本系统统分手动动和自动动两种运行方式，而且手动动方 式优优先于自动动方式。 一般情况下，系统处统处在自动动运行方式。当自动动运行的工作条件满满足时时， 按一下自动动方式的起动动按钮钮，根据测测得的压压力，将其与设设定值值比较较，就会自 动动起动动或停止压缩压缩机。当设备设备需要检检修、保养或紧紧急情况时时，需要切换换到手 动动方式。控制室操作面板上还设还设有故障解除按钮钮和报报警解除按钮钮。当设备发设备发 生故障时时，蜂鸣鸣器响，按一下报报警解除按钮钮，蜂鸣鸣器停止工作。整个控制系 统结统