湯慶中

摘 要： 自動(dòng)穩(wěn)壓控制空壓機(jī)系統(tǒng)，可以在不需要人工時(shí)刻監(jiān)控的情況下，將輸出的氣壓穩(wěn)定控制在所需的指標(biāo)范圍，輸出穩(wěn)定的氣壓量。主要應(yīng)用于一些工廠生產(chǎn)線，比如鋼化玻璃生產(chǎn)線、中空玻璃生產(chǎn)線等。本文針對(duì)自動(dòng)穩(wěn)壓控制系統(tǒng)進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)，主要包括：傳感器模塊、SP儀表設(shè)定模塊、單片機(jī)控制模塊、步進(jìn)電機(jī)模塊。系統(tǒng)通過傳感器模塊顯示當(dāng)前的實(shí)際氣壓輸出值，并將輸出值傳給SP儀表模塊，這時(shí)可以人工根據(jù)生產(chǎn)線設(shè)定的氣壓輸出指標(biāo)與當(dāng)前實(shí)際輸出值進(jìn)行對(duì)比后輸出PID，并傳給單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)到指定角度，進(jìn)而控制整個(gè)系統(tǒng)的氣體輸入量，達(dá)到控制氣壓輸出的效果。此方案的改善優(yōu)化，給公司帶來了一次很大的變革，同時(shí)帶來更廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞： 自動(dòng)穩(wěn)壓控制空壓機(jī)系統(tǒng) 傳感器 SP儀表 單片機(jī) 步進(jìn)電機(jī)

一、改造原因

江蘇華興玻璃有限公司是廣東華興玻璃股份有限公司的十三個(gè)生產(chǎn)基地之一，目前也是江蘇唯一的生產(chǎn)基地。江蘇華興玻璃有限公司是一家主要從事日用玻璃制品生產(chǎn)及銷售業(yè)務(wù)的企業(yè)，包括：玻璃杯，高腳杯，肥皂盒，煙灰缸，燭臺(tái)，等等，目前日產(chǎn)量在150噸左右。另外，據(jù)介紹，目標(biāo)公司可按照客戶的要求生產(chǎn)不同規(guī)格大小的玻璃制品等產(chǎn)品。江蘇華興玻璃一期工程有10條生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線都采用氣壓控制模具。這10條生產(chǎn)線由1臺(tái)空壓機(jī)進(jìn)行氣的供應(yīng)，公司提供了兩臺(tái)空壓機(jī)，其中一臺(tái)正常操作使用，另外一臺(tái)留作備用。

隨著自動(dòng)化生產(chǎn)的逐漸發(fā)展與普及，手動(dòng)控制越發(fā)顯現(xiàn)出很多缺陷與不足，空壓機(jī)也不例外：

1.本公司使用的空壓機(jī)生產(chǎn)于1976年，很多技術(shù)都已跟不上時(shí)代。

2.空壓機(jī)上沒有自動(dòng)穩(wěn)壓系統(tǒng)，是采用人工控制空壓機(jī)的進(jìn)氣量達(dá)到控制空壓機(jī)的輸出氣壓。工作人員需要時(shí)時(shí)刻刻呆在空壓機(jī)旁邊，否則會(huì)出現(xiàn)無(wú)人看管空壓機(jī)，導(dǎo)致輸出壓持續(xù)增大或減小的狀況。

3.當(dāng)發(fā)現(xiàn)輸出氣壓過高或者過低時(shí)，雖然人工立刻急速增大或者減小空壓機(jī)的進(jìn)氣量，但是由于空壓機(jī)自身原因總要有1min左右的反應(yīng)時(shí)間，在這個(gè)反應(yīng)期間，整個(gè)操作車間不能正常生產(chǎn)。

每個(gè)月因空壓機(jī)供氣氣壓過高（0.5MP）或者過低（0.3MP）影響生產(chǎn)金額達(dá)到5萬(wàn)元。

二、改造過程

1.提出提案

在2008年8月20日我大膽向動(dòng)力處主任提出對(duì)空壓機(jī)供氣整改方案，并獲得批準(zhǔn)。

2.提案內(nèi)容

提案名稱：華興玻璃一期的空壓機(jī)整改的提案。

整改方法：將現(xiàn)在的控制狀態(tài)改為自動(dòng)穩(wěn)壓的控制系統(tǒng)。

效果預(yù)測(cè)：通過整改可以將輸出氣體氣壓穩(wěn)定控制在0.37～0.42MP之間，達(dá)到車間正常生產(chǎn)的目的，同時(shí)，省去原有的操作人員。

3.新方案原理

自動(dòng)穩(wěn)壓控制系統(tǒng)的具體工作流程如下：傳感器把0—5V信號(hào) 送入SR -90-41 儀表，儀表通過對(duì)輸入值與設(shè)定值PID比較輸出4-20mA電流，并送入單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)行A/D轉(zhuǎn)換 數(shù)的比較控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，從而達(dá)到控制進(jìn)氣量，發(fā)揮控制空壓機(jī)輸出氣壓的作用。

（1）空壓機(jī)原理

螺桿式空壓機(jī)的工作原理：

①吸氣過程：螺桿式空壓機(jī)的進(jìn)氣側(cè)吸氣口，必須設(shè)計(jì)得使壓縮室可以充分吸氣，而螺桿式空壓機(jī)并無(wú)進(jìn)氣與排氣閥組，進(jìn)氣只靠一調(diào)節(jié)閥的開啟、關(guān)閉調(diào)節(jié)，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，主副轉(zhuǎn)子的齒溝空間在轉(zhuǎn)至進(jìn)氣端壁開口時(shí)，其空間最大，此時(shí)轉(zhuǎn)子的齒溝空間與進(jìn)氣口之自由空氣相通，因在排氣時(shí)齒溝之空氣被全數(shù)排出，排氣結(jié)束時(shí)，齒溝乃處于真空狀態(tài)，當(dāng)轉(zhuǎn)到進(jìn)氣口時(shí)，外界空氣即被吸入，沿軸向流入主副轉(zhuǎn)子的齒溝內(nèi)。當(dāng)空氣充滿整個(gè)齒溝時(shí)，轉(zhuǎn)子之進(jìn)氣側(cè)端面轉(zhuǎn)離了機(jī)殼之進(jìn)氣口，在齒溝間的空氣即被封閉。

②封閉及輸送過程：主副兩轉(zhuǎn)子在吸氣結(jié)束時(shí)，其主副轉(zhuǎn)子齒峰會(huì)與機(jī)殼閉封，此時(shí)空氣在齒溝內(nèi)閉封不再外流，即“封閉過程”。兩轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，其齒峰與齒溝在吸氣端吻合，吻合面逐漸向排氣端移動(dòng)。

③壓縮及噴油過程：在輸送過程中，嚙合面逐漸向排氣端移動(dòng)，亦即嚙合面與排氣口間的齒溝間漸漸減小，齒溝內(nèi)之氣體逐漸被壓縮，壓力提高，此即壓縮過程。而壓縮同時(shí)潤(rùn)滑油亦因壓力差的作用而噴入壓縮室內(nèi)與室氣混合。

④排氣過程：當(dāng)轉(zhuǎn)子的嚙合端面轉(zhuǎn)到與機(jī)殼排氣相通時(shí)，（此時(shí)壓縮氣體之壓力最高）被壓縮之氣體開始排出，直至齒峰與齒溝的嚙合面移至排氣端面，此時(shí)兩轉(zhuǎn)子嚙合面與機(jī)殼排氣口這齒溝空間為零，即完成（排氣過程），在此同時(shí)轉(zhuǎn)子嚙合面與機(jī)殼進(jìn)氣口之間的齒溝長(zhǎng)度又達(dá)到最長(zhǎng)，其吸氣過程又在進(jìn)行。

（2）壓力傳感器

三、改善成果

1.提高生產(chǎn)性能與效率

由于之前空壓機(jī)需要人工操作，完全不智能化，經(jīng)常出現(xiàn)供氣氣壓過高（0.5MP）或者過低（0.3MP）的狀況，這對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線的生產(chǎn)非常不利。自動(dòng)穩(wěn)壓控制系統(tǒng)可以將氣壓穩(wěn)定控制在0.39—0.41MP之間，完全符合生產(chǎn)需求。

2.無(wú)需人工進(jìn)行時(shí)時(shí)刻刻的監(jiān)控操作

此改善實(shí)踐后就受到華興玻璃總公司的支持，其他的10個(gè)分公司也迅速推廣開來。半年之余，華興玻璃有限公司11家分公司全部采用自動(dòng)穩(wěn)壓系統(tǒng)，原先的空壓機(jī)已全部淘汰。

3.為公司提高利潤(rùn)的同時(shí)節(jié)省了很多不必要的經(jīng)濟(jì)開支

采用自動(dòng)穩(wěn)壓控制系統(tǒng)解決了因?yàn)楣鈫栴}出現(xiàn)的故障，每年為公司提高產(chǎn)值為660萬(wàn)元左右?？諌簷C(jī)是人工操作，每24小時(shí)要有三名員工上班，每位員工月薪2200左右，一個(gè)月就是6600元。每年為華興玻璃省去員工工資3*2200*12*11=87萬(wàn)元。

四、結(jié)語(yǔ)

本論文主要對(duì)供應(yīng)氣的空壓機(jī)進(jìn)行了分析與改善優(yōu)化，采用了自動(dòng)穩(wěn)壓控制系統(tǒng)。公司以前使用的空壓機(jī)主要是基于人工手動(dòng)控制輸出氣壓，此設(shè)計(jì)在靈活性、通用性上都具有很大局限性。本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)穩(wěn)壓控制系統(tǒng)在速度上、靈敏度和實(shí)時(shí)性上都優(yōu)于以往設(shè)計(jì)。

由于時(shí)間和精力，還有很多需要工作需要進(jìn)一步探索。

1.自動(dòng)穩(wěn)壓控制空壓機(jī)突然出現(xiàn)停機(jī)狀態(tài)，我們?cè)O(shè)計(jì)的電路不能自動(dòng)開啟另外的空壓機(jī)，以保證供氣的完好。

2.空壓機(jī)出現(xiàn)意外狀況，沒有設(shè)置報(bào)警系統(tǒng)通知操作人員，需增加智能報(bào)警系統(tǒng)。

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