喷油螺杆空压机在牙轮钻机上的使用与改进

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l J 1 J n · App icati0n ancI im pr0Vem em 0I tn 0n SCreW.ecttair compressor in the roller rigLIU Ling-jiang，LI Zhi-jun(Barun Mining Co.Ltd Baotou Iron and steel Group，BaoTou 01 4080)[Abstrat]In order to improve the utilization eficiency ofthe air compressor air compresor，reduces the failure rate and the use cost ofoil-jet screwair compresor，the problems were analyzed，discussed and corresponding improvement metho，the im proved air compresor failure rate and the use cost isobviously reduced，the using eficiency is obviously im proved rotary dril1。

[Key Words]rotary dril air compressor production eficiency包钢集团巴润矿业有限责任公司从2009年开始逐步引进国内先进的穿孔设备YZ-55BKY-310B两种型号共计15台牙轮钻机，钻机的排渣空压机有IR ML250、ZP5350A两种型号，均为喷油螺杆式空压机。由于没有空压机方面的管理使用经验，厂家提供的技术资料中也没有关于空压机在冬季的使用运行方法，导致在冬季空压机的耗油量大且故障频发。由于本矿区冬季气候条件恶劣，而空压机的管理、操作、维护、保养等工作出现滞后现象，不仅浪费了大量润滑油，而且严重影响了牙轮钻机设备效率的正常发挥。为提高设备效率，我们分析了喷油螺杆空压机的运行原理，结合现有的条件，经过两年多的生产实践，对牙轮钻机空压机的管理、操作、维护、保养进行了探索。

1存在的问题分析1.1缺少维修经验，润滑油更换频繁 空压机的设计工作环境温度范围为1.7℃-46℃1，在北方地区，冬季的环境温度远远低于这个范围，所以冬季空压机的故障率较高。排气温度高、主机温度高以及排气压力低，是冬季最常见的空压机故障，润滑油对这三种故障的产生都有影响。由于缺少经验，在故障发生后我们常采用更换润滑油的处理方式。更换润滑油空压机正常运行-两周后，故障再次出现。如此导致空压机润滑油频繁更换 ，给生产成本带来了极大地负担。

1.2维护保养滞后，空压机故障率高牙轮钻机作业环境恶劣，空压机处于高粉尘、振动大的环境中。

在这样的环境下，由于操作人员对空压机的日常维护保养事项不熟悉，空压机的维护保养滞后，就会导致空压机故障高发≌压机对环境的要求较高，环境中的大量粉尘会对空压机各部件带来致命影响，振动会造成关键部位的螺丝松动，如果不及时排查处理，都将导致空压机故障。

1.3缺少操作经验，在冬季运行困难按照厂家提供的空压机操作使用说明方法，在夏季空压机能够正常启动运行，而在严寒的冬季空压机运行困难，甚至根本无法启动。所有钻机的空压机均出现这-现象，而厂家提供的资料中也找不到解决方案。机械在冬季与夏季的运行情况肯定不同，而我们缺少冬季空压机的操作经验，冬季空压机运行困难，严重制约了牙轮钻机生产效率的发挥。

2改进的方法根据本地区气候变化的特点，加强操作人员操作维护保养技能的培训，组织专业技术人员，对空压机进行必要的改进并制定最佳的运行方法，是解决空压机冬季不能正常运行的重要方式。

2.1加强技能培训，做好入冬整备操作人员的操作水平不仅会影响设备效率的发挥，也会影响设备的运行状态。操作人员在经过实习期的技能培训后，经理论及实际操作考试合格后方可上岗。对正式上岗的员工，从2010起，每年至少进行6o###时的职业技能培训。在技能培训的设计上，着重加强空压机操作、维护、保养方面的培训。通过技能培训，提高了操作人员的操作水平及维护保养技能，杜绝了因操作不当或保养不及时引起的故障，延缓与推迟了空压机性能的劣化。

l0月份，本地区开始进入冬季，应对空压机进行入冬整备。首先全面检查空压机的完好状态，各部螺丝的松紧、有无开焊变形，以及电器线路有无老化等。然后更换空压机空滤芯、油滤芯、油气分离器滤芯 以及润滑油，为保证空压机冬季正常运行做前期准备。

2.2改进冷却装置，探索运行方法原空压机的启动方式，在启动主电机的同时冷却风机同时运行，冬季环境温度很低影响冷却器内部润滑油的通过。如果此时风机运行，会将冷却器内部润滑油的温度降得更低，空压机油路循环受到影响，造成排气温度升高，空压机高温报警停机的故障发生。针对上述现象 ，我们将原空压机的冷却装置及启动运行方式必要的改进～冷却风扇 电机控制开关置于控制柜外，便于操作人员安全方便的控制其接通与断开～冷却器散热片由铝质改为铜质，同时在冷却器的外部增设足够大小的框架，使用金属或非金属材料将冷却器包围在其中，尽量减少周围的漏风部位，在冬季可以使用功率不同的暖风机进行加热，提高冷却器外围的温度，人为的缩小冷却器的内外温差。

由于按照空压机的使用说明书进行启动运行，夏季符合要求， 下转第96页作者简介：刘林江(1987-)，男(土家族)，贵州虱口县人，现供职于包钢集团巴润矿业有限责任公司，助理工程师，本科，主要从事矿山机械维护工作 。

Q ，n1 盎 胃 I-管oI描 位1 柏高端装备制造 China Science＆Technology Overviewrank(or)rank(Cr)2，故整个系统是可观测的，也是可控的。

而矩阵的特征值均在左半平面，故由李亚普诺夫稳定性条件，可知系统是稳定的。

3滑模变结构控制设计滑模变结构控制方法在动态过程中可以根据系统当前的状态，有目的且不断变化地控制输入量，迫使系统按照预定的滑动模态的状态轨迹运动。为了削弱抖振采用指数趋近律，此时有很快的收敛性能。

由滑呢制理论，痊动面为 l 1： y，采用指数趋近率得到JSl- sgn(S1)- ， 1 ： ： ( )- (4)式中sgn( )为符号函数， 大于0时取1，小于0时取-1。使得系统具有 良好的控制效果，响应速度，削弱抖振的设计原则为 ：s认小，k认大。

4 MATLAB仿真验证由式(1)可得到Isd(Lv1 vs -Lo，iq)/VdclS口(Lv2-R -Vsq-Loid)/ 、。

为验证本文设计的滑模变结构控制系统在M A T L A B/Simulink中搭建了仿真模型进行仿真 ，在靠近负载侧装设STATCO2 置，系统线电压为380V，相位差为120。，频率为50Hz，STATCOM与系统的连接阻抗取为，RO.O1Q，LO.35mH，直流侧· · ·上接第94页但冬季不能够使空压机正常运行。我们组织专业技术人员对空压机运行原理进行分析，结果认为冬季空压机的启动必须在冷却风机停止运行的状态下进行，待其油路循环畅通，油液达到-定温度后方能启动冷却风机。当具体的方案确定了以后，通过不断试运行，探索出最佳的启动运行方法。

3改进后的运行方法在对空压机冷却器进行改进的同时，我们对空压机的启动运行方法也进行了不断的探索改进。在启动主空压机前 ，要对空压机进行全面的检查，确闭压机符合启动要求。经检查确认没有异常，将司机室操作盘卸载开关转换到卸载位置，断开风扇控制开关关好柜门，启动空压机。通过显示器观察空压机的运行情况，当卸载运行时的空压机温度达g1]75-80"C左右时，测试冷却器进、出口的温度。如果出口温度还是很低，表明空压机油路循环系统还未正常运行，空压机可在卸载状态下继续运行到90"C左右，再次对冷却器的进、出油口进行确认 ，待出口和进 口的温差在20-302时，使空压机加载运行。检查空压机油箱油位，加载运行时，油位保持在油视镜中部位置为宜。

刚开始加载运行时，操作人员应继续仔细观察空压机的显示数据。如果-切数据显示正常，此时应主要观察空压机排气温度，当温度上升到90-95℃时，合上风扇控制开关，空压机冷却器开始运行。

96 20134a5)上第9期总第1 65N电容 C35mF，参考电压 ：600V，直流侧电容电压PI控制参数为 15， o.25，滑呢制参数为 5，毛k25000，开关频率设为5000Hz。

当负载的无功功率为150kVar时的仿真结果如图3所示，从图中可以看出，STATCOM直流侧电容 电压在0.04s时已经达到了稳定值。经过STATCOMb偿后 ，系统输出的无功由150kVar几乎降为0，功率因数几乎为1，三相电流的畸变率为4.35%，由此可见本文设计滑模变结构控制系统有很好的控制效果。

为了与传统的PI控制进行比较，对PI控制的STATCOM也进行了仿真，在0.Is之前负载无功为150kVar，0.3s时突变为-150kVar，图4为滑模变结构控制时的输电线路无功传输变化 ，经过0.04s已经达到稳定 ，而PI控制时要经过0.1s左右才达到稳定。

通过仿真可以知道滑模变结构控制的响应速度和稳定性要优于PI控制。这是由于滑模变结构控制本身与控制对象的参数及扰动无关，因此具有更好的响应速度和抗干扰性。

5结语本文应用逆系统法对系统进行线性化解耦后，设计了基于滑模变结构控制的sTATCOM控制器。最终应用MATLAB/siⅡlujnk搭建模型对设计的控制方法进行了仿真验证，与PI控制作比较，证明了滑模变结构控制在STATCOM控制中的可行性及优越性。