仪表气源系统是气动执行器的动力源。如果说dcs是自控系统的大脑，那么气源系统就是自控系统的心脏。气源正常，自控系统的动作就灵活；气源故障，自控系统就会瘫痪。为了确保气源系统的正常运行，可以配备自动监控装置。本文分析了一套进口气源系统中的监控装置的结构原理，并介绍使用中出现过的问题及处理意见。
1 仪表气源系统及监控装置简介
本仪表气源系统由空气除尘网罩、润滑油压缩机、双干燥塔、干湿气罐、三级过滤器、配电设备以及一体化的自动监控装置组成，用于产生压力800kpa、露点－30℃的洁净压缩空气（见图1）。
1-过滤网；2-消音过滤器；3-风门；4-有油压缩机；5-油气分离罐；6-空冷；7-温控阀；8-电磁阀；9-压力表；10-电磁阀；11-空冷；12-温度开关；13-压力开关；14-压力高高限；15-压力高限；16-压力低限；17-过滤器；18-湿气罐；19-过滤器；20-限流阀；21-限流阀；22-压力表；23-压力表；24-梭阀；25-干燥塔；26-梭阀；27-电磁阀；28-电磁阀；29-排湿消音筒；30-排湿消音筒；31-过滤器；32-干气罐；33-压力变送器
图1 仪表气源系统的组成
压缩机、干燥塔的监控装置用于开机、停机、超温、超压保持，出口风压调节，主备机、双塔切换，及报警等，下面详细讨论。此外，空气过滤网1自身的除尘过程可由差压启动或人工启动；过滤器17，19和31的污染程序可以用差压计监测；干气罐的压力由变送器33测得并送主控室。
2 压缩机单元
该单元由消音过滤器2、油气分离罐5、空冷6和11、主备压缩机4、测控元件和仪表盘组成。采用ingersoll－rand的润滑油压缩机mh45，电机功率45kw，可产生1mpa风压。
对于无缓冲罐的小型气源系统，入口风门3应选择在“调节（modulate）”方式下工作，此时出口压力9由风门开度的自动调节来维持恒值。对于本例中带缓冲罐的气源系统，风门3选择在“开／关（on／off）”方式下工作。此时，若压缩机处于“正常（normal）”状态，则风门3、出口电磁阀10全开，电磁阀8关闭，气体外送；若压缩机处于“无载（unload）”状态，则风门3关闭（该风门留有缝隙，不会关死），出口电磁阀10也关闭，电磁阀8打开，压缩机只能从风门3的缝隙中吸入少量空气，基本上属于空转，以节约用电。
压缩机在下面4种情况下处于“无载”状态。
① 正常开机
开机前，人工选择“无载”状态。开机后，少量空气经风门3的缝隙进入压缩机4，被压缩后进入分离罐5。因为电磁阀10是关闭的，所以压缩空气全部经电磁阀8返回，构成5→8→3→4→5循环，同时带动润滑油进入5→7→6→3→4→5循环；分离罐压力9逐渐升高，当升到200kpa（或延时两min）后即可人工切换到“正常”状态，进入带载运行。如果不按上述步骤，直接在“正常”状态开机，往往油路循环不良，造成过热。
② 正常停机
停机前，人工选择“无载”运转，令压缩空气循环降压并逐渐从消音器2排出，同时润滑油逐渐汇聚到分离罐5底部。当分离罐压力9降至200kpa后即可人工关机。如果不按步骤，直接在“正常”状态停机，由于压缩机不再从入口吸气，油气分离罐及后部管线的高压空气必然压迫润滑油从消音器2剧烈喷出，造成大量漏油。气源系统产生的压力越高，气体倒窜造成的油泄漏越严重。
③ 正常工作
在压力高限（含义见第4节）时，监控装置自动将压缩机从“正常”切换到“无载”，少量压缩空气和润滑油都进入循环，随时准备带载，比较省电。
在压力低限（含义见第4节）时，监控装置自动从“无载”切换到“正常”，气体外送，润滑油仍正常循环。
④ 运行中突然停电
这类似于在“正常”状态下直接停机，会导致润滑油的严重泄漏。为了下次来电后的安全，监控装置自动令压缩机进入“无载”状态，但缺少正常的循环过程。
3 干燥塔单元
本单元的监控装置用于引导两个干燥塔进行干燥／再生循环。
专用仪表盘由匀速电机带动的两个凸轮、两组触点、定时器和电源开关组成（见图2）。两个凸轮a、b同轴匀速转动，带动两组触点a与b周期性开、闭。触点a与b分别是“常开”电磁阀27与28的电源开关，所以两个电磁阀也就周期性地开、闭，继而引导两塔交替进行干燥／再生，具体分析如下。
图2 干燥塔的控制机构
不妨设现在凸轮与触点的相对位置如图2所示，触点a开、b闭，电磁阀27开、28闭，结合图1可知塔a再生，塔b工作（干燥）。凸轮不停地逆时针转动，触点a闭、电磁阀27闭，由于塔a压力低，部分干燥气会从上部限流阀（20）向塔a充压，这样塔a处于准备阶段；此时触点b、电磁阀28也是闭的，塔b仍在工作。凸轮继续转动，触点b开、电磁阀28开，塔b进入再生阶段；此前塔a压力已超过500kpa并升高到最大值（若未超过500kpa，定时器不会启动，会发出故障报警），开始进入工作阶段。然后，触点b闭，电磁阀28闭，塔b充压，处于准备阶段；塔a仍工作。再后，触点a开，电磁阀27开，塔a进入再生过程；此前塔b已充到最大压力，可以进入工作阶段了。如此反复。
为确保两组触点的正常开闭，在仪表盘内采用了逻辑监测电路。当塔a压力升至500kpa（由电接点压力表22测）时，定时器启动，延时3min后检查触点b是否断开（正常下早已断开）。如果触点b没有断开，说明凸轮转动发生故障（如卡住），激发“switch”故障报警。类似地，如果触点b断开后定时器还未启动，表明a塔压力还未升至500kpa，那么一定是进塔气流中断，此时同样激发“switch”故障报警。这里的定时器就相当于一个看门狗“watchdog”。
梭阀的结构（见图1中的24、26）保证它总向高压侧导通，故下部来的湿气总是进入“工作塔”，干气总是从“工作塔”出来；处于常压的“再生塔”比“工作塔”的压力低很多，故上、下两个梭阀将“再生塔”与生产流程隔离开。
当上游的压缩机单元出现故障时，为了节约、延缓用气，应该停止双塔的切换。此时只需关闭仪表盘上的电源开关，则凸轮停止转动，各阀保持原状态。
4 总仪表盘
总仪表盘用于对异常状态（过滤器差压高限，压缩机电路故障，冷后温度12高限，压力13高限）的报警，切换主、备压缩机，及调节压缩机出口压力。
压缩机出口压力的控制方式有“本地（local）／顺序（sequence）”两种。无论在哪种控制方式下，压力高则自动切换成“无载”方式，以省电；压力低则自动切换成“正常”方式，开始供气；压力再低则自动启动备机，这往往是因为主机故障或耗气量太大。
控制方式选为“本地”时，由本台压缩机的出口压力开关13决定“正常／无载”的切换。压力开关13的上限psh、死区宽度pshd都可通过螺丝调整。当出口压力（13处）p＞psh时自动切换成“无载”；当p＜psh－pshd时自动切换成“正常”。
控制方式选为“顺序”时，由总管线压力开关pshh（14）、psh（15）、psl（16）决定“正常／无载”的切换。设总管线压力为p，则
p＞pshh时，事故关机，两机都停转。
p＞psh时，主机空载转动。
p＜psh－pshd（死区）时，主机带载。
p＜psl－psld（死区）时，备机也加载。之前，若备机处于“待命（autostart）”状态（未转），则此时自动进入“无载”启动，延时后加载运行。
p＞psl时，备机自动转为空载运行。若空载10min内仍没有带载的必要，则自动停转，处于“待命”状态。
5 几种特殊元件
下面三种具有复合功能的测控元件，它们使监控设备既简单又可靠。
5.1 温控三通针阀
温控三通针阀的阀芯由热敏材料做成。冷路从72℃开始打开，到100℃时全开。它兼备了感温和调节开度的功能，在这里用来冷却润滑油。
5.2 带死区的压力开关
凡用于控制的压力开关都带死区，以免压缩机频繁启停。这种带死区的压力开关有2个可调弹簧，其一调压力设定值，另一个调死区宽度。
5.3 梭阀
梭阀是一个三通阀（见图1）。其阀芯在左、右侧压力差的作用下，象梭子一样穿动。当左侧压力高于右侧时，阀芯就贴在右边，从而开通左端，关闭右端；当右侧压力高于左侧后，它就开通右端，关闭左端。它兼备了感压和开关功能。
6 使用中的几个问题及解决方法
6.1 漏油
在突然断电的瞬间，压缩机从“正常”状态停转，高压空气迫使润滑油从消音器2大量喷出。为此只好降低出口气源的压力指标（调整压力开关13，14与15的设定值）。事实上，一种可行的方法是将润滑油循环线从风门3之前改到风门之后。这样，由于风门3的阻挡，从消音器喷出来的油就会大大减少，同时也不影响润滑油的正常循环。
6.2 再生塔的排气电磁阀不能闭合
在冬季曾出现过干气罐压力持续下降的严重故障，在干燥塔仪表盘上有“switch”故障报警。检查发现一个塔的排气电磁阀不能闭合，另一个塔处于再生阶段，故两塔都处在排气状态。原因是在排气过程中阀芯处的气压骤减，流速剧增，导致温度骤降，湿气中的水分在此凝结成冰。后对该阀伴热，恢复正常。
6.3 压缩机“偷停”
在冬季的早晨，发现几次压缩机“偷停”，但备机已自动启动，并未对生产造成影响。原因是压缩机的空冷导风片上结了厚厚的一层霜，严重堵塞了冷却风道，使压缩机温度超高引起自动停机。尽管备机已经启动，但须立即对原主机除霜以备用。
6.4 巡检
定期清理网罩的灰尘，检查油气分离罐的油面、干燥塔效果、过滤器的差压，检查过滤器底部排凝线上的气包温度计、温控器、伴热导线，对系统正常工作是绝对必要的。
