儀表氣源系統(tǒng)是氣動執(zhí)行器的動力源。如果說DCS是自控系統(tǒng)的大腦，那么氣源系統(tǒng)就是自控系統(tǒng)的心臟。氣源正常，自控系統(tǒng)的動作就靈活；氣源故障，自控系統(tǒng)就會癱瘓。為了確保氣源系統(tǒng)的正常運行，可以配備自動監(jiān)控裝置。本文分析了一套進口氣源系統(tǒng)中的監(jiān)控裝置的結(jié)構(gòu)原理，并介紹使用中出現(xiàn)過的問題及處理意見。
1 儀表氣源系統(tǒng)及監(jiān)控裝置簡介
本儀表氣源系統(tǒng)由空氣除塵網(wǎng)罩、潤滑油壓縮機、雙干燥塔、干濕氣罐、三級過濾器、配電設(shè)備以及一體化的自動監(jiān)控裝置組成，用于產(chǎn)生壓力800kPa、露點－30℃的潔凈壓縮空氣
1-過濾網(wǎng)；2-消音過濾器；3-風門；4-有油壓縮機；5-油氣分離罐；6-空冷；7-溫控閥；8-電磁閥；9-壓力表；10-電磁閥；11-空冷；12-溫度開關(guān)；13-壓力開關(guān)；14-壓力高高限；15-壓力高限；16-壓力低限；17-過濾器；18-濕氣罐；19-過濾器；20-限流閥；21-限流閥；22-壓力表；23-壓力表；24-梭閥；25-干燥塔；26-梭閥；27-電磁閥；28-電磁閥；29-排濕消音筒；30-排濕消音筒；31-過濾器；32-干氣罐；33-壓力變送器
圖1 儀表氣源系統(tǒng)的組成
壓縮機、干燥塔的監(jiān)控裝置用于開機、停機、超溫、超壓保持，出口風壓調(diào)節(jié)，主備機、雙塔切換，及報警等，下面詳細討論。此外，空氣過濾網(wǎng)1自身的除塵過程可由差壓啟動或人工啟動；過濾器17，19和31的污染程序可以用差壓計監(jiān)測；干氣罐的壓力由變送器33測得并送主控室。
2 壓縮機單元
該單元由消音過濾器2、油氣分離罐5、空冷6和11、主備壓縮機4、測控元件和儀表盤組成。采用INGERSOLL－RAND的潤滑油壓縮機MH45，電機功率45kW，可產(chǎn)生1MPa風壓。
對于無緩沖罐的小型氣源系統(tǒng)，入口風門3應(yīng)選擇在“調(diào)節(jié)（modulate）”方式下工作，此時出口壓力9由風門開度的自動調(diào)節(jié)來維持恒值。對于本例中帶緩沖罐的氣源系統(tǒng)，風門3選擇在“開／關(guān)（on／off）”方式下工作。此時，若壓縮機處于“正常（normal）”狀態(tài)，則風門3、出口電磁閥10全開，電磁閥8關(guān)閉，氣體外送；若壓縮機處于“無載（unload）”狀態(tài)，則風門3關(guān)閉（該風門留有縫隙，不會關(guān)死），出口電磁閥10也關(guān)閉，電磁閥8打開，壓縮機只能從風門3的縫隙中吸入少量空氣，基本上屬于空轉(zhuǎn)，以節(jié)約用電。
壓縮機在下面4種情況下處于“無載”狀態(tài)。
① 正常開機
開機前，人工選擇“無載”狀態(tài)。開機后，少量空氣經(jīng)風門3的縫隙進入壓縮機4，被壓縮后進入分離罐5。因為電磁閥10是關(guān)閉的，所以壓縮空氣全部經(jīng)電磁閥8返回，構(gòu)成5→8→3→4→5循環(huán)，同時帶動潤滑油進入5→7→6→3→4→5循環(huán)；分離罐壓力9逐漸升高，當升到200kPa（或延時兩min）后即可人工切換到“正常”狀態(tài)，進入帶載運行。如果不按上述步驟，直接在“正常”狀態(tài)開機，往往油路循環(huán)不良，造成過熱。
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停機前，人工選擇“無載”運轉(zhuǎn)，令壓縮空氣循環(huán)降壓并逐漸從消音器2排出，同時潤滑油逐漸匯聚到分離罐5底部。當分離罐壓力9降至200kPa后即可人工關(guān)機。如果不按步驟，直接在“正常”狀態(tài)停機，由于壓縮機不再從入口吸氣，油氣分離罐及后部管線的高壓空氣必然壓迫潤滑油從消音器2劇烈噴出，造成大量漏油。氣源系統(tǒng)產(chǎn)生的壓力越高，氣體倒竄造成的油泄漏越嚴重。
?、邸≌９ぷ?br /> 在壓力高限（含義見第4節(jié)）時，監(jiān)控裝置自動將壓縮機從“正常”切換到“無載”，少量壓縮空氣和潤滑油都進入循環(huán)，隨時準備帶載，比較省電。
在壓力低限（含義見第4節(jié)）時，監(jiān)控裝置自動從“無載”切換到“正常”，氣體外送，潤滑油仍正常循環(huán)。
④ 運行中突然停電
這類似于在“正常”狀態(tài)下直接停機，會導致潤滑油的嚴重泄漏。為了下次來電后的安全，監(jiān)控裝置自動令壓縮機進入“無載”狀態(tài)，但缺少正常的循環(huán)過程。
3 干燥塔單元
本單元的監(jiān)控裝置用于引導兩個干燥塔進行干燥／再生循環(huán)。
儀表盤由勻速電機帶動的兩個凸輪、兩組觸點、定時器和電源開關(guān)組成（見圖2）。兩個凸輪A、B同軸勻速轉(zhuǎn)動，帶動兩組觸點a與b周期性開、閉。觸點a與b分別是“常開”電磁閥27與28的電源開關(guān)，所以兩個電磁閥也就周期性地開、閉，繼而引導兩塔交替進行干燥／再生，
不妨設(shè)現(xiàn)在凸輪與觸點的相對位置如圖2所示，觸點a開、b閉，電磁閥27開、28閉，結(jié)合圖1可知塔A再生，塔B工作（干燥）。凸輪不停地逆時針轉(zhuǎn)動，觸點a閉、電磁閥27閉，由于塔A壓力低，部分干燥氣會從上部限流閥（20）向塔A充壓，這樣塔A處于準備階段；此時觸點b、電磁閥28也是閉的，塔B仍在工作。凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動，觸點b開、電磁閥28開，塔B進入再生階段；此前塔A壓力已超過500kPa并升高到zui大值（若未超過500kPa，定時器不會啟動，會發(fā)出故障報警），開始進入工作階段。然后，觸點b閉，電磁閥28閉，塔B充壓，處于準備階段；塔A仍工作。再后，觸點a開，電磁閥27開，塔A進入再生過程；此前塔B已充到zui大壓力，可以進入工作階段了。如此反復。
為確保兩組觸點的正常開閉，在儀表盤內(nèi)采用了邏輯監(jiān)測電路。當塔A壓力升至500kPa（由電接點壓力表22測）時，定時器啟動，延時3min后檢查觸點b是否斷開（正常下早已斷開）。如果觸點b沒有斷開，說明凸輪轉(zhuǎn)動發(fā)生故障（如卡住），激發(fā)“Switch”故障報警。類似地，如果觸點b斷開后定時器還未啟動，表明A塔壓力還未升至500kPa，那么一定是進塔氣流中斷，此時同樣激發(fā)“Switch”故障報警。這里的定時器就相當于一個看門狗“watchdog”。
梭閥的結(jié)構(gòu)（見圖1中的24、26）保證它總向高壓側(cè)導通，故下部來的濕氣總是進入“工作塔”，干氣總是從“工作塔”出來；處于常壓的“再生塔”比“工作塔”的壓力低很多，故上、下兩個梭閥將“再生塔”與生產(chǎn)流程隔離開。
當上游的壓縮機單元出現(xiàn)故障時，為了節(jié)約、延緩用氣，應(yīng)該停止雙塔的切換。此時只需關(guān)閉儀表盤上的電源開關(guān)，則凸輪停止轉(zhuǎn)動，各閥保持原狀態(tài)。
4 總儀表盤
總儀表盤用于對異常狀態(tài)（過濾器差壓高限，壓縮機電路故障，冷后溫度12高限，壓力13高限）的報警，切換主、備壓縮機，及調(diào)節(jié)壓縮機出口壓力。
壓縮機出口壓力的控制方式有“本地（local）／順序（sequence）”兩種。無論在哪種控制方式下，壓力高則自動切換成“無載”方式，以省電；壓力低則自動切換成“正常”方式，開始供氣；壓力再低則自動啟動備機，這往往是因為主機故障或耗氣量太大。
控制方式選為“本地”時，由本臺壓縮機的出口壓力開關(guān)13決定“正常／無載”的切換。壓力開關(guān)13的上限PSH、死區(qū)寬度PSHD都可通過螺絲調(diào)整。當出口壓力（13處）p＞PSH時自動切換成“無載”；當p＜PSH－PSHD時自動切換成“正常”。
控制方式選為“順序”時，由總管線壓力開關(guān)PSHH（14）、PSH（15）、PSL（16）決定“正常／無載”的切換。設(shè)總管線壓力為p，則
p＞PSHH時，事故關(guān)機，兩機都停轉(zhuǎn)。
p＞PSH時，主機空載轉(zhuǎn)動。
p＜PSH－PSHD（死區(qū)）時，主機帶載。
p＜PSL－PSLD（死區(qū)）時，備機也加載。之前，若備機處于“待命（autoStart）”狀態(tài)（未轉(zhuǎn)），則此時自動進入“無載”啟動，延時后加載運行。
p＞PSL時，備機自動轉(zhuǎn)為空載運行。若空載10min內(nèi)仍沒有帶載的必要，則自動停轉(zhuǎn)，處于“待命”狀態(tài)。
5 幾種特殊元件
下面三種具有復合功能的測控元件，它們使監(jiān)控設(shè)備既簡單又可靠。
5.1 溫控三通針閥
溫控三通針閥的閥芯由熱敏材料做成。冷路從72℃開始打開，到100℃時全開。它兼?zhèn)淞烁袦睾驼{(diào)節(jié)開度的功能，在這里用來冷卻潤滑油。
5.2 帶死區(qū)的壓力開關(guān)
凡用于控制的壓力開關(guān)都帶死區(qū)，以免壓縮機頻繁啟停。這種帶死區(qū)的壓力開關(guān)有2個可調(diào)彈簧，其一調(diào)壓力設(shè)定值，另一個調(diào)死區(qū)寬度。
5.3 梭閥
梭閥是一個三通閥（見圖1）。其閥芯在左、右側(cè)壓力差的作用下，象梭子一樣穿動。當左側(cè)壓力高于右側(cè)時，閥芯就貼在右邊，從而開通左端，關(guān)閉右端；當右側(cè)壓力高于左側(cè)后，它就開通右端，關(guān)閉左端。它兼?zhèn)淞烁袎汉烷_關(guān)功能。
6 使用中的幾個問題及解決方法
6.1 漏油
在突然斷電的瞬間，壓縮機從“正常”狀態(tài)停轉(zhuǎn)，高壓空氣迫使?jié)櫥蛷南羝?大量噴出。為此只好降低出口氣源的壓力指標（調(diào)整壓力開關(guān)13，14與15的設(shè)定值）。事實上，一種可行的方法是將潤滑油循環(huán)線從風門3之前改到風門之后。這樣，由于風門3的阻擋，從消音器噴出來的油就會大大減少，同時也不影響潤滑油的正常循環(huán)。
6.2 再生塔的排氣電磁閥不能閉合
在冬季曾出現(xiàn)過干氣罐壓力持續(xù)下降的嚴重故障，在干燥塔儀表盤上有“Switch”故障報警。檢查發(fā)現(xiàn)一個塔的排氣電磁閥不能閉合，另一個塔處于再生階段，故兩塔都處在排氣狀態(tài)。原因是在排氣過程中閥芯處的氣壓驟減，流速劇增，導致溫度驟降，濕氣中的水分在此凝結(jié)成冰。后對該閥伴熱，恢復正常。
6.3 壓縮機“偷停”
在冬季的早晨，發(fā)現(xiàn)幾次壓縮機“偷停”，但備機已自動啟動，并未對生產(chǎn)造成影響。原因是壓縮機的空冷導風片上結(jié)了厚厚的一層霜，嚴重堵塞了冷卻風道，使壓縮機溫度超高引起自動停機。盡管備機已經(jīng)啟動，但須立即對原主機除霜以備用。
6.4 巡檢
定期清理網(wǎng)罩的灰塵，檢查油氣分離罐的油面、干燥塔效果、過濾器的差壓，檢查過濾器底部排凝線上的氣包溫度計、溫控器、伴熱導線，對系統(tǒng)正常工作是必要的。
