空压机传感器技术和应用发展趋势

　　压力传感器在空压机安全管理系统中的应用

　　空压机担负着全矿风动机械的动力供给任务，同时它又是一种能耗较大的设备。但是，在空压机的运行过程中，往往由于冷却换热效果不好，导致空压机实际运行时间较短，机器停车与启动频繁，无法达到高效安全运行的要求。近年来，随着煤矿生产任务的加重以及空压机服务年限的延长，矿用空压机系统时常发生重大事故，如徐州某矿4#机组的Ⅱ级气缸排气室爆炸、恩口煤矿一号井的空压机积碳爆炸事故等，造成人员伤亡及重大经济损失。

　　在安全管理系统中，压力传感器实现侧气囊控制。空压机安全管理系统也是广泛使用传感器的领域。空压机侧边气囊的控制有加速度传感器和压力传感器两种方案。权威数据表明，与加速度传感器相比，压力传感器在检测侧边撞击的速度方面，比加速度传感器快了将近3倍，而误动作的概率则更小。值得一提的是，微型化传感器利用微机械加工技术将微米级的敏感元件、信号调理器、数据处理装置集成封装在一块芯片上。由于其体积小、价格便宜、便于集成等特点，可以提高系统测试，例如把微型压力传感器和微型温度传感器集成在一起，同时测出压力和温度，便可通过芯片内运算消去压力测量中的温度影响。目前已有不少微型传感器面世，如压力传感器等。

　　智能传感器配有专用计算机，它的迅速发展将空压机的安全性能提高到一个前所未有的高度。随着微电子技术和微机械加工技术的发展，传感器正朝着微型化、多功能化、智能化方向发展。业内由此看好空压机传感器在中国的发展前景。他们认为，空压机数量的增加以及每辆空压机上所采用传感器的增多，决定了中国传感器市场容量必将不断增大，中国传感器市场正进入蓬勃发展期。

　　智能传感器（intelligent sensor）是具有信息处理功能的传感器。智能传感器带有微处理机，具有采集、处理、交换信息的能力，是传感器集成化与微处理机相结合的产物。一般智能机器人的感觉系统由多个传感器集合而成，采集的信息需要计算机进行处理，而使用智能传感器就可将信息分散处理，从而降低成本。与一般传感器相比，智能传感器具有以下三个优点：通过软件技术可实现高的信息采集，而且成本低；具有一定的编程自动化能力；功能多样化。

　　空气压缩机的种类很多，按工作原理可分为容积式压缩机，速度式压缩机，容积式压缩机的工作原理是压缩气体的体积，使单位体积内气体分子的密度增加以提高压缩空气的压力；速度 式压缩机的工作原理是提高气体分子的运动速度，使气体分子具有的动能转化为气体的压力能，从而提高压缩空气的压力。现在常用的空气压缩机有活塞式空气压缩机，螺杆式空气压缩机，（螺杆空气压缩机又分为双螺杆空气压缩机和单螺杆空气压缩机），离心式压缩机以及滑片式空气压缩机，涡旋式空气压缩机。下面是各种压缩机的定义。凸轮式，膜片式和扩散泵等压缩机没有列入其中，是因为它们用途特殊而尺寸相对较小。

　　压力传感器在空压机控制系统中的应用

　　以单螺杆空压机为例说明空气压缩机工作原理，螺杆式空气压缩机的工作过程分为吸气、密封及输送、压缩、排气四个过程。当螺杆在壳体内转动时，螺杆与壳体的齿沟相互啮合，空气由进气口吸入，同时也吸入机油，由于齿沟啮合面转动将吸入的油气密封并向排气口输送；在输送过程中齿沟啮合间隙逐渐变小，油气受到压缩；当齿沟啮合面旋转至壳体排气口时，较高压力的油气混合气体排出机体。

　　采用变频器可通过改变螺杆转子转速的方式来改变排气量，当用气量发生变化时，变频器改变转速的方式调节空压机的排气量，达到排气压力恒定不变，并节约能源的目的。

　　在空气压缩机控制系统中，采用空压机后端出气管道上安装的压力传感器来控制空气压缩机的压力。空压机启动时，加载电磁阀处于关闭状态，加载气缸不动作，变频器拖动电机空载运行，一段时间（可有控制器任意设定，在此设置为10S）后，加载电磁阀打开，空压机带载运行。当空气压缩机启动运行后，如果后端设备用气量较大，储气罐和后端管路中压缩气压力未达到压力上限值，则控制器动作加载阀，打开进气口，电机负载运行，不断地向后端管路产生压缩气。如果后端用气设备停止用气，后端管路和储气罐中压缩气压力渐渐升高，当达到压力上限设定值时，压力传感器发出卸载信号，加载电磁阀停止工作，进气口滤清器关闭，电机空载运行。

　　当空压机连续运行，压缩机主体温度会升高，当温度达到一定程度时，本系统设定为80℃（可有控制器根据应用环境自行设定）风机开始运行，用于降低主机工作温度。风机运行一段时间，主机温度下降，低于75℃风机停转。

　　目前市场上常用到的空压机上的压力传感器有美国SMI的产品SM5420芯片做成的压力变送器和美国霍尼微尔MLH016BSB01B压力传感器！此类产品主要用于空压机，水处理设备，工业设备，楼宇，HVAC,石油，汽车等，OEM工厂。

　　SM5420特性参数：压力范围0~100kPa≈15,Psi0~200kPa≈30,Psi0~700kPa≈100Psi过载3X.额定压力电气性能（25℃）供电3.0V10V.DC输入阻抗5000±20%Ω输出阻抗 5000±20%Ω环境条件静电损害（ESD）>10kv工作温度-40~125℃物理特性重量≈0.10g兼容介质洁净、干燥、无腐蚀性气体技术指标（所有测试值相对22℃是、3V恒压供电）零点输出±10mV满度输出60±20mV线性度±0.20%FSO迟滞和重复性±0.10%FSO零点温度系数±0.04%FSO/℃电阻温度系数0.30%/℃灵敏度温度系数-0.20VV%FSO/℃零点热迟滞±0.10%FSO长期稳定性±0.20%FSO外型尺寸单位：mm（in）选型系列量程封装类型NPP-301-100A100kPa（15Psi）SO-8NPP-301-200A200kPa（30Psi）SO-8NPP-301-700A700kPa（100Psi）SO-8注：1、本系列只有提供绝压型式。 该产品采用MEMS的生产工艺和高性能测试方法，从而限度保障其工作稳定性，已保证其优越的性能，.具有灵敏度高、动态响应好、高、易于微型化和集成化等特点。从而该产品被广泛用用于高要求工业设备中！