壓力傳感器在空壓機(jī)安全管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　空壓機(jī)擔(dān)負(fù)著全礦風(fēng)動(dòng)機(jī)械的動(dòng)力供給任務(wù)，同時(shí)它又是一種能耗較大的設(shè)備。但是，在空壓機(jī)的運(yùn)行過程中，往往由于冷卻換熱效果不好，導(dǎo)致空壓機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)間較短，機(jī)器停車與啟動(dòng)頻繁，無法達(dá)到高效安全運(yùn)行的要求。近年來，隨著煤礦生產(chǎn)任務(wù)的加重以及空壓機(jī)服務(wù)年限的延長，礦用空壓機(jī)系統(tǒng)時(shí)常發(fā)生重大事故，如徐州某礦4#機(jī)組的Ⅱ級(jí)氣缸排氣室爆炸、恩口煤礦一號(hào)井的空壓機(jī)積碳爆炸事故等，造成人員傷亡及重大經(jīng)濟(jì)損失。

　　在安全管理系統(tǒng)中，壓力傳感器實(shí)現(xiàn)側(cè)氣囊控制。空壓機(jī)安全管理系統(tǒng)也是廣泛使用傳感器的領(lǐng)域?？諌簷C(jī)側(cè)邊氣囊的控制有加速度傳感器和壓力傳感器兩種方案。權(quán)威數(shù)據(jù)表明，與加速度傳感器相比，壓力傳感器在檢測側(cè)邊撞擊的速度方面，比加速度傳感器快了將近3倍，而誤動(dòng)作的概率則更小。值得一提的是，微型化傳感器利用微機(jī)械加工技術(shù)將微米級(jí)的敏感元件、信號(hào)調(diào)理器、數(shù)據(jù)處理裝置集成封裝在一塊芯片上。由于其體積小、價(jià)格便宜、便于集成等特點(diǎn)，可以提高系統(tǒng)測試，例如把微型壓力傳感器和微型溫度傳感器集成在一起，同時(shí)測出壓力和溫度，便可通過芯片內(nèi)運(yùn)算消去壓力測量中的溫度影響。目前已有不少微型傳感器面世，如壓力傳感器等。

　　智能傳感器配有專用計(jì)算機(jī)，它的迅速發(fā)展將空壓機(jī)的安全性能提高到一個(gè)前所未有的高度。隨著微電子技術(shù)和微機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展，傳感器正朝著微型化、多功能化、智能化方向發(fā)展。業(yè)內(nèi)由此看好空壓機(jī)傳感器在中國的發(fā)展前景。他們認(rèn)為，空壓機(jī)數(shù)量的增加以及每輛空壓機(jī)上所采用傳感器的增多，決定了中國傳感器市場容量必將不斷增大，中國傳感器市場正進(jìn)入蓬勃發(fā)展期。

　　智能傳感器（intelligent sensor）是具有信息處理功能的傳感器。智能傳感器帶有微處理機(jī)，具有采集、處理、交換信息的能力，是傳感器集成化與微處理機(jī)相結(jié)合的產(chǎn)物。一般智能機(jī)器人的感覺系統(tǒng)由多個(gè)傳感器集合而成，采集的信息需要計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，而使用智能傳感器就可將信息分散處理，從而降低成本。與一般傳感器相比，智能傳感器具有以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：通過軟件技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高的信息采集，而且成本低；具有一定的編程自動(dòng)化能力；功能多樣化。

　　空氣壓縮機(jī)的種類很多，按工作原理可分為容積式壓縮機(jī)，速度式壓縮機(jī)，容積式壓縮機(jī)的工作原理是壓縮氣體的體積，使單位體積內(nèi)氣體分子的密度增加以提高壓縮空氣的壓力；速度 式壓縮機(jī)的工作原理是提高氣體分子的運(yùn)動(dòng)速度，使氣體分子具有的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為氣體的壓力能，從而提高壓縮空氣的壓力?，F(xiàn)在常用的空氣壓縮機(jī)有活塞式空氣壓縮機(jī)，螺桿式空氣壓縮機(jī)，（螺桿空氣壓縮機(jī)又分為雙螺桿空氣壓縮機(jī)和單螺桿空氣壓縮機(jī)），離心式壓縮機(jī)以及滑片式空氣壓縮機(jī)，渦旋式空氣壓縮機(jī)。下面是各種壓縮機(jī)的定義。凸輪式，膜片式和擴(kuò)散泵等壓縮機(jī)沒有列入其中，是因?yàn)樗鼈冇猛咎厥舛叽缦鄬?duì)較小。

　　壓力傳感器在空壓機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　以單螺桿空壓機(jī)為例說明空氣壓縮機(jī)工作原理，螺桿式空氣壓縮機(jī)的工作過程分為吸氣、密封及輸送、壓縮、排氣四個(gè)過程。當(dāng)螺桿在殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺桿與殼體的齒溝相互嚙合，空氣由進(jìn)氣口吸入，同時(shí)也吸入機(jī)油，由于齒溝嚙合面轉(zhuǎn)動(dòng)將吸入的油氣密封并向排氣口輸送；在輸送過程中齒溝嚙合間隙逐漸變小，油氣受到壓縮；當(dāng)齒溝嚙合面旋轉(zhuǎn)至殼體排氣口時(shí)，較高壓力的油氣混合氣體排出機(jī)體。

　　采用變頻器可通過改變螺桿轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的方式來改變排氣量，當(dāng)用氣量發(fā)生變化時(shí)，變頻器改變轉(zhuǎn)速的方式調(diào)節(jié)空壓機(jī)的排氣量，達(dá)到排氣壓力恒定不變，并節(jié)約能源的目的。

　　在空氣壓縮機(jī)控制系統(tǒng)中，采用空壓機(jī)后端出氣管道上安裝的壓力傳感器來控制空氣壓縮機(jī)的壓力?？諌簷C(jī)啟動(dòng)時(shí)，加載電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，加載氣缸不動(dòng)作，變頻器拖動(dòng)電機(jī)空載運(yùn)行，一段時(shí)間（可有控制器任意設(shè)定，在此設(shè)置為10S）后，加載電磁閥打開，空壓機(jī)帶載運(yùn)行。當(dāng)空氣壓縮機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行后，如果后端設(shè)備用氣量較大，儲(chǔ)氣罐和后端管路中壓縮氣壓力未達(dá)到壓力上限值，則控制器動(dòng)作加載閥，打開進(jìn)氣口，電機(jī)負(fù)載運(yùn)行，不斷地向后端管路產(chǎn)生壓縮氣。如果后端用氣設(shè)備停止用氣，后端管路和儲(chǔ)氣罐中壓縮氣壓力漸漸升高，當(dāng)達(dá)到壓力上限設(shè)定值時(shí)，壓力傳感器發(fā)出卸載信號(hào)，加載電磁閥停止工作，進(jìn)氣口濾清器關(guān)閉，電機(jī)空載運(yùn)行。

　　當(dāng)空壓機(jī)連續(xù)運(yùn)行，壓縮機(jī)主體溫度會(huì)升高，當(dāng)溫度達(dá)到一定程度時(shí)，本系統(tǒng)設(shè)定為80℃（可有控制器根據(jù)應(yīng)用環(huán)境自行設(shè)定）風(fēng)機(jī)開始運(yùn)行，用于降低主機(jī)工作溫度。風(fēng)機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間，主機(jī)溫度下降，低于75℃風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)。

　　目前市場上常用到的空壓機(jī)上的壓力傳感器有美國SMI的產(chǎn)品SM5420芯片做成的壓力變送器和美國霍尼微爾MLH016BSB01B壓力傳感器！此類產(chǎn)品主要用于空壓機(jī)，水處理設(shè)備，工業(yè)設(shè)備，樓宇，HVAC,石油，汽車等，OEM工廠。

　　SM5420特性參數(shù)：壓力范圍0~100kPa≈15,Psi0~200kPa≈30,Psi0~700kPa≈100Psi過載3X.額定壓力電氣性能（25℃）供電3.0V10V.DC輸入阻抗5000±20%Ω輸出阻抗 5000±20%Ω環(huán)境條件靜電損害（ESD）>10kv工作溫度-40~125℃物理特性重量≈0.10g兼容介質(zhì)潔凈、干燥、無腐蝕性氣體技術(shù)指標(biāo)（所有測試值相對(duì)22℃是、3V恒壓供電）零點(diǎn)輸出±10mV滿度輸出60±20mV線性度±0.20%FSO遲滯和重復(fù)性±0.10%FSO零點(diǎn)溫度系數(shù)±0.04%FSO/℃電阻溫度系數(shù)0.30%/℃靈敏度溫度系數(shù)-0.20VV%FSO/℃零點(diǎn)熱遲滯±0.10%FSO長期穩(wěn)定性±0.20%FSO外型尺寸單位：mm（in）選型系列量程封裝類型NPP-301-100A100kPa（15Psi）SO-8NPP-301-200A200kPa（30Psi）SO-8NPP-301-700A700kPa（100Psi）SO-8注：1、本系列只有提供絕壓型式。 該產(chǎn)品采用MEMS的生產(chǎn)工藝和高性能測試方法，從而限度保障其工作穩(wěn)定性，已保證其優(yōu)越的性能，.具有靈敏度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、高、易于微型化和集成化等特點(diǎn)。從而該產(chǎn)品被廣泛用用于高要求工業(yè)設(shè)備中！