空气压缩机是一种将电能转变为空气压力能的能量转换装置。它产生的压缩空气提供给各种风动工具和设备动力，为矿井生产建设服务。它在煤矿生产建设中占有重要地位，被称为煤矿四大机械设备之一。其运行性能的好坏直接影响煤矿的生产效率和安全。因此对整个压风机房的进行实时监控和安全保护，可以进一步提高设备的安全性，可靠性和利用率，提高煤矿的管理水平，改善工人的劳动环境产生良好的经济效益和社会效益。
2空气压缩机变频改造系统概述。
某煤矿现装备共有3台螺杆式空气压缩机，其中两台为20m3 /min型，一台40m3 /min.压风机房供电采用矿井为压风机专门设置6kV变，配电所。变电所的6kV主电源为两回路，一路工作，一路备用，故障后手动切换。6kV系统采用单母线分段运行方式。
压风机房设计安装2台20m3 /min，0.8Mpa压缩机，每台压缩机配1台110kW异步电动机。1台40m3 /min，0.8Mpa压缩机，压缩机配1台220kW异步电动机，目前的运行方式异步电动机直接启动，平时40立方压缩机一直运行，当风压不足时再手动启动一台20立方空压机，另外一台空压机作为备用。空压机的长时间空转导致大量的能源浪费，另外一方面增加矿方的生产成本。为降低能耗，节约成本，此次改造中利用变频器驱动异步电动机，使电动机根据风量及风压的要求运转，节约大量的电能，也就是节约生产成本。根据经验数据及各矿生产情况的不同，节能大约在40%以上，设备的投资在2-3年的节能款中收回。
针对老系统变频改造提出了几点要求。
（1）利用变频器驱动电动机。
（2）三台空压机分别可以单独控制，可实现单机直接启动运行。
（3）三台空压机可以实现联动控制，当平时正常工作的40立方空压机不能满足风压要求时，自动启动一台20立方的空压机，一台空压机不能满足风压要求时再启动另外一台20立方空压机。
（4）三台空压机仍需保证独立，每台都可以停电检修，不影响另外两台的运行，空压机的联动逻辑仍需能保证*优化运行；。
（5）三台空压机的运行状态须在总值班室监视，包括所有的压力和温度信号，变频器电压，电流，电机转速等。
3系统结构。
三台空压机中有一台处于长期备用，出于成本考虑，选用2台变频器驱动常用两台空压机，一台250KW变频器驱动220kW电机，一台132KW变频器驱动110kW电机。备用压缩机还是采用直接启动的方式。
从集成化，网络化的角度来设计压风机房的集中控制系统，使系统做到安全，可靠，经济，操作方便。系统为二级分步式计算机集散式控制系统，对压风机运行的过程进行检测，显示，控制，保护，管理。系统分操作站（上位机及操作PLC）和现场控制站两部分。现场控制站采用SIEMENSS7-300系列PLC，操作站采用SIEMENSS7-200系列PLC.两台变频器，现场控制站（主控PLC）和操作站（操作PLC）
组成DP网络，变频器的控制数据及运行反馈数据通过DP网络与现场控制站进行交互，操作站主要与现场控制站进行数据交互，传递控制指令及运行状态反馈等。
编程器，触摸屏，现场控制站，操作站组成MPI网络，编程器对三方都可进行编程调试，触摸屏采集现场控制站和操作站的运行数据来进行人机交互。
4空气压缩机的控制功能实现。
4.1启动功能。
主机启动前确认压风机出口管路的电磁阀处于关闭状态，系统检查变频器是否处于待机状态，接到司机台的启动命令，控制器启动变频器，空压机开始运转当压力达到设定的0.6MPa时维持当前的空压机转速，打开空压机出口阀门，空压机投入运行。S7-300可实现压力闭环，闭环的输出控制变频器的转速，维持压力恒定。另外单台空压机的工作状态上传给总控PLC，由总控PLC确定是否需要启动另外一台空压机。
4.2自动保护。
电控系统对主机和电动机应设有排气超压/超温，变频器故障，润滑油超温，轴瓦超温，冷却水压低，润滑油压低等自动保护。
（1）主回路故障：当电动机主回路因故过电流或过电压时，控制系统应自动停机并全卸荷。
（2）冷却水系统故障：本技术规格书要求冷却水泵与风机的闭锁，当冷却水的进口压力低于压力调节仪设定的下限值（共两级）时，控制系统应根据情况自动发出声光报警或停机并全卸荷。
（3）润滑油系统故障：本技术规格书要求润滑油泵与风机的闭锁，当润滑油的压力低于压力调节仪设定的下限值（共两级）时，控制系统应根据情况自动报警或停机并全卸荷。
（4）排气超限：无论压缩机处于何种负荷调节工作状态，当Ⅰ（Ⅱ）级排气压力超过压力调节仪设定的上限值（共两级）
时，控制系统应根据情况自动发出声光报警或停机并全卸荷。
（5）温度超限：温度超限的保护范围包括Ⅰ级排气，Ⅱ级进，排气，润滑油，后冷却器，前，中，后轴瓦的温度，当上述温度超过温度调节仪设定的上限值（共两级）时，控制系统应根据情况自动发出声光报警或停机并全卸荷。
4.3参数测量。
包括有压力测量，温度测量，电动机电气参数测量。
（1）压力测量：压力测量的范围包括排气压力，润滑油压力，冷却水进水压力，储气罐压力以及空气过滤器进排气压差测量。压力测量采用压力传感器加压力变送器，并给PLC系统提供测量到的数据。
（2）温度测量：温度测量的范围包括排气温度，润滑油温度，后冷却器排水温度，储气罐温度以及前，中，后轴瓦温度，温度测量采用温度传感器加变送器，并给PLC系统提供测量到的数据。
（3）电动机电气测量：电气测量范围包括电机主回路电流，有功电度，功率因数，励磁电压，电流。
4.4单机和三机自动运行控制功能。
控制系统为每台压风机配置单机配电和控制系统包括变频柜。当压风机单机运行时可实现主机的启动，正常停止，紧急停止，自动调节等控制，同时实现对主机的各种自动保护，参数测量。
系统应能实现对3台压风机的联锁自动控制，根据环境条件和生产情况的变化自动控制压风机的启动，正常停止，紧急停止，负荷调节，同时实现对主机的各种自动保护，和参数测量。三机联锁控制采用PLC系统，设置三机联控柜和集中控制操作台。
4.5系统数据记录功能。
系统数据记录功能实现了实时数据记录以供查询运行状态及进行故障分析。
在历史数据查询界面，通过上位机可对排气压力，风包压力，排气温度，风包温度，排水温度进行查询，对实时数据进行分析。系统中主要故障为通讯故障，空压机故障，变频器故障，传感器故障几部分。通讯故障在本系统中分为两种，一种为MPI通讯故障，第二种为DP通讯故障。系统具备自诊断通讯故障功能。当启动后，变频器与主控回路正常，空压机仍然不启动，检查空压机本身是否显示故障。变频器出现故障后，电机无法启动。此时查看变频器操作面板上显示的故障代码，查找说明书上的故障报警信息源。在空压机运行过程中，监视不到某一个传感器的信号，检查传感器线路是否有问题，或换个新的传感器，检验是否传感器损坏。
5结语。
系统自投入运行一年来稳定可靠，满足了生产的需要，达到了预期的目的。实践证明，变频器用于空气压缩机具有可靠性高，节能效果显着，大大减少了设备维护工作量及降低维护费用等优点，具有明显的直接和间接经济效益。
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