李林森

（云南华联锌铟股份有限公司，云南文山 663701）

0 引言

空压机是企业、工厂生产压缩空气的主要设备，传统的空压机控制方式存在明显的缺陷，如人工手动控制、设备磨损较大、能耗损失较高且产生大量的热量及噪声等。某选矿车间有A、B、C 三套生产系统，共用一个集中供气系统（10 台空压机）进行供气，所有空压机均采用传统的人工手动控制。研究发现，整个选矿生产过程中系统压力无法根据生产需求及时进行调整，造成资源和能源的浪费；空压机待机、启动、停止过于频繁，致使设备长期处于高温、运转状况，机械故障增多，能源消耗加剧，维修费用升高，生产成本增加。

随着生产规模的不断扩大，企业、车间对压缩机容量和压力等级的要求越来越高，对设备的管理、设备的安全运行、能源消耗和员工的工作环境有了更高的要求。为了解决这一系列的问题，通过采用远程DCS 改变空压机的控制方式，减少能源消耗，实现设备安全、高效运行以及集中供气的无人值守，使生产人员远离污染源。远程DCS 控制是企业节能降耗、挖潜创效、安全生产工作的引导方向，可以在保证设备的正常运行和工艺系统的稳定同时，为本质化安全生产、安全发展奠定基础。

1 存在问题

该选矿车间集中供气由A、B 系统和C 系统，合计10 台空压机组成，其中6 台阿特拉斯空压机、1 台辛麦恩空压机、3 台英格索兰空压机。实地调查发现，空压机的运行工况较为恶劣：10 台空压机均安装在主厂房内，增加了厂房内的温升及噪声；设备安装位置通风不良、散热不佳，在夏季温度较高时出现热保护跳闸停机等情况；由于空压机安装空间受限、无吊装辅助设备，更换电机、机头等重型部件时耗时较长，且人工搬运过程中存在较大安全风险；空压机安装在磨矿平台的安全通道，安全通道旁还设置压力容器，隔离措施不符合安全通道设置要求；空压机上方安装有旋流器，当旋流器出现泼洒现象时矿浆极易飞溅至空压机上，影响设备的安全运行。

因为A、B 系统和C 系统为独立的供气系统，导致A、B 系统和C 系统供气存在供气余量互补调节的不便（A、B 开启1 台仪表空压机供气能力不足，C 系统开启1 台仪表空压机供气能力富余），为保持供气的稳定性，两套供气系统均考虑了供气余量，增加了运行功率，空压机加卸载较为频繁，且整个集中供气空压机均采用人工手动控制方式，管理方面存在较多不便。

（1）整个空压机系统在生产运行过程中空压机的开启和停止都为现场人工手动控制，岗位操作人员及工作人员在整个生产和调试过程中接触的噪声时间较长，噪声污染较为严重，且在整个选矿生产过程中系统压力无法根据生产需求及时调整，造成资源和能源的浪费。

（2）空压机加载、卸载过于频繁，因手动控制无法及时调整供气压力值，整个供气过程中形成一个“加载—卸载—加载”的闭环回路，频繁加卸载，造成资源浪费和能源消耗加剧。

（3）空压机待机、启动、停止过于频繁，空压机的供气过程通过设置加载压力和卸载压力来控制供气的压力范围值，间接控制空压机的启停，致使空压机长期处于高温、运转状况，机械故障增多，维修费用升高，能源消耗加剧，生产成本增加。

（4）生产过程中无法及时监测用气压力变化，经常会因为用气压力变低而导致不必要的停机、设备故障或无法满足工艺生产要求，选矿工艺指标波动较大，造成能耗、矿山资源的浪费。

（5）生产车间用气点较多且用气频繁，用气时间点杂乱无章，导致气压忽高忽低，因无法及时调整压力值范围，影响车间正常、高效生产。

（6）无法及时发现集中供气系统故障。在选矿生产过程中集中供气至关重要，因无法及时关注到气流的压力变化，导致生产设备停机或选矿效果变差，最终会造成空压机出现异常状况或故障停机。

（7）供气管路老化漏气、气管接头不牢固漏气、气阀未完全关闭，造成能源和资源的大量浪费。

（8）人工手动控制的方式存在误操作的可能性，一旦操作或管理失误将产生较大的安全风险，影响工艺系统的正常运行甚至造成人员伤害，企业安全生产和作业本质化安全将无法管控。

2 DCS 远程控制及视频监控的运用

将空压机的压力、温度、振动、位移、电压、电流等模拟量直接接入DCS，DCS 到电控的开关量信号通过机旁PLC 执行控制，这样可以实现“电控”现场开停车或远程DCS 全自动开停车功能，确保空压机在工艺要求的压力、流量变化范围内高效安全运行。视频监控配合DCS 监控系统使用，可以实现远程控制，方便操作人员及时掌控每个点的运行情况，大大降低操作人员接触设备、误操作造成人身伤害的风险。

（1）设置远程开、停机及监控系统。DCS 远程控制和视频监控系统的引用，在中控室实现定时或实时开启和停止空压设备，避免了人为误操作导致的故障，通过视频监控空压机房的内部环境，及时发现异常情况及故障，保证空压机系统及整个生产车间所有设备正常、高效地运行。

（2）合理控制空压机供气压力。根据生产要求及时开启和关闭空压机或调节其加卸载压力来控制生产压力范围值，减少频繁加载和卸载工况，可以降低能耗和设备易损件的磨损，延长设备使用寿命。

（3）设定压力报警值。设定集中供气压力的上、下限保护，将输出压力值转换以信息的方式传播，当压力发生变化影响整个生产系统正常运行时，可快速、高效地调整整个集中供气的压力范围值，保证生产系统免受影响。

（4）设定温度报警值。对输出的温度信号进行上、下限报警设置，并判断和处理输出信号线路，及时找出整个集中供气系统故障，排除故障。

（5）供气管路网上控制阀的安装。整个供气管路数据的采集和收集，通过远程控制实时观测到供气管路数据的变化，及时对压力变化进行补偿。

（6）其他参数数据的采集和控制。如高低压配电信号等，当电压、电流发生变化时可及时监测到它的变化值，可正确判断出故障原因是否为电压、电流值变化所引起，及时排除故障，保证生产系统正常、高效地运行。

3 项目效果

（1）实现远程监视的项目有：①空压机的运行、通知、加载、卸载和工作状况；②各空压机的排气温度、工作环境温度、压力值参数、压力加卸载值、报警信号及跳车保护值等；③主电机工作电压、电流值，主电机前后轴承温度，主电机绕组温度，排气口温度等；④润滑系统润滑油油温、油压；⑤空压机运行时长及剩余维护保养时间。

（2）实现远程控制的项目有：①控制空压机的启动、停止、加载、卸载；②设定空压机的工作压力值，加载、卸载值；③控制空压机的报警信号值及跳车保护值等。

（3）实现无人值守的益处：①避免人为误操作导致的设备停机；②避免岗位工作人员长时间处于有噪声污染的环境，改善岗位工作人员的工作环境；③远离粉尘、高温、高压环境，避免因设备故障导致的人员伤害；④实现数据的实时采集和控制，可以随时监测到电压、电流等变化，正确判断出故障原因，进而及时排除故障，保证生产系统正常、高效运行。

4 创造效益

4.1 直接经济效益

（1）A、B 系统和C 系统单独供气时用电单耗为800 kW，集中供气改造后用电单耗为740 kW，1 年以365 d 计算，除去检修、意外停机、节假日停机时间等30 d，电费按0.4 元/（kW·h）计算。则集中供气改造后电费为800×24×335×0.4-740×24×335×0.4=19.30 万元。

（2）集中供气使用人工手动控制方式时用电单耗为740 kW，使用DCS 远程控制后用电单耗为720 kW。则DCS 远程控制后电费为740×24×335×0.4-720×24×335×0.4=6.43 万元。

（3）集中供气优化改造和使用远程控制后可减少岗位操作人员1 人，则人工费每年少支出10 万元。

这样，整个改造项目每年可创造效益19.30+6.43+10.00=35.73 万元。

因此，该集中供气的改造和DCS 远程控制的投用，每年可节约35 万余元，符合公司降本增效的管理理念。

4.2 间接经济效益

改善了岗位工作人员的工作环境，避免岗位工作人员长时间处于噪声、粉尘、高温环境，确保员工工作环境优良、合格，工作地点远离供气系统，避免因设备故障导致的人身伤害。

通过远程控制的运用，能够有效缩短压缩空气压力值的调节时间，确保供气压力的稳定性，减少能源消耗和资源浪费，方便生产调节及数据的统计分析工作，在企业或生产车间有较好的应用前景。

4.3 社会效益

集中供气的优化改造的成功应用，增强了车间员工特别是专业技术人员坚持技术创新道路的信心，进一步加强了公司的科技创新能力，解决了空气流量、压力整体稳定性较差、调节速度慢、效果不明显等问题，不仅降低了操作人员的劳动强度，而且确保设备及工艺系统稳定、安全、高效运行，改变员工的工作环境，提升员工的工作满意度，同时减少车间生产运维成本。

5 结论

DCS 远程控制系统在该项目的运用，实现了以下目的：①改善岗位工作人员的工作环境，避免人为失误操作引发安全事故和降低人工操作风险，实现岗位操作人员的作业本质化安全；②有效缩短压缩空气压力值的调节时间，保证供气压力值的稳定；③减少空压机频繁加载、卸载，避免资源浪费，达到节能增效的目的；④方便生产调节及数据的统计分析，实现各作业点的本质化安全；⑤在企业生产车间有较好的应用前景。