活塞往復(fù)式空壓機(jī)組的智能控制系統(tǒng)及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種活塞往復(fù)式空壓機(jī)組的智能控制系統(tǒng)及控制方法，其中控制系統(tǒng)包括：中央控制器以及均與其連接的變頻控制單元和啟?？刂茊卧冾l控制單元與空壓機(jī)組的多臺(tái)變頻空壓機(jī)連接，啟?？刂茊卧c空壓機(jī)組中的其他非變頻空壓機(jī)連接；該智能控制系統(tǒng)還包括與中央控制器連接的溫度變送器和壓力變送器，溫度變送器與空壓機(jī)組中的所有空壓機(jī)均連接，壓力變送器與儲(chǔ)氣罐連接，儲(chǔ)氣罐與空壓機(jī)組中的所有空壓機(jī)連接。本發(fā)明通過變頻控制單元和啟停控制單元控制變頻空壓機(jī)和其它非變頻空壓機(jī)的運(yùn)行和停止，以對(duì)空壓機(jī)組進(jìn)行聯(lián)合氣量調(diào)節(jié)，可根據(jù)用戶不同工況下耗氣設(shè)備的實(shí)際耗氣量進(jìn)行大范圍的無級(jí)調(diào)節(jié)，顯著降低能耗。
【專利說明】活塞往復(fù)式空壓機(jī)組的智能控制系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及活塞往復(fù)式空壓機(jī)組的智能控制，尤其涉及一種活塞往復(fù)式空壓機(jī)組的智能控制系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]活塞往復(fù)式空壓機(jī)組工作時(shí)，生產(chǎn)流程中耗氣設(shè)備的需氣量經(jīng)常會(huì)有較大的波動(dòng)，當(dāng)設(shè)備耗氣量與空壓機(jī)組的排氣量不相適應(yīng)時(shí)，便需要對(duì)空壓機(jī)組進(jìn)行氣量調(diào)節(jié)，以使空壓機(jī)組的排氣量適應(yīng)耗氣量變化的要求，保持管網(wǎng)中的壓力穩(wěn)定。因此，生產(chǎn)現(xiàn)場配置的空壓機(jī)組都設(shè)有改變空壓機(jī)組排氣量的氣量調(diào)節(jié)裝置。
[0003]目前，活塞往復(fù)式空壓機(jī)組往往通過開?？諌簷C(jī)的方式來實(shí)現(xiàn)粗略的氣量調(diào)節(jié)，按照當(dāng)前最大的需氣量開啟空壓機(jī)組進(jìn)行供氣，多余的氣體排空。雖然這種調(diào)節(jié)方法簡單可靠，但開啟的空壓機(jī)始終處于滿負(fù)荷工作，因此耗能巨大。同時(shí)，需要人工干預(yù)，自動(dòng)化程度低。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，有通過監(jiān)控模塊對(duì)空壓機(jī)組輸出至管路中的壓力進(jìn)行監(jiān)控檢測，并將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后由中控模塊發(fā)出指令對(duì)空壓機(jī)組進(jìn)行調(diào)整控制，但其氣量調(diào)節(jié)范圍非常有限，控制過程存在盲點(diǎn)，不能在所有工況條件下滿足氣量調(diào)節(jié)的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中氣量調(diào)節(jié)范圍非常有限，控制過程存在盲點(diǎn)的缺陷，提供一種能夠根據(jù)用戶不同工況下耗氣設(shè)備的實(shí)際耗氣量進(jìn)行大范圍的無級(jí)調(diào)節(jié)，且可顯著降低能耗的活塞往復(fù)式空壓機(jī)組的智能控制方法。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
提供一種活塞往復(fù)式空壓機(jī)組的智能控制系統(tǒng)，包括:中央控制器以及均與其連接的變頻控制單元和啟?？刂茊卧鲎冾l控制單元與空壓機(jī)組的多臺(tái)變頻空壓機(jī)連接，所述啟?？刂茊卧c空壓機(jī)組中的其他非變頻空壓機(jī)連接；
該智能控制系統(tǒng)還包括與所述中央控制器連接的溫度變送器和壓力變送器，所述溫度變送器與空壓機(jī)組中的所有空壓機(jī)均連接，所述壓力變送器與儲(chǔ)氣罐連接，所述儲(chǔ)氣罐與空壓機(jī)組中的所有空壓機(jī)連接。
[0007]本發(fā)明所述的控制系統(tǒng)中，所述中央控制單元包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元與所述溫度變送器和所述壓力變送器連接，所述數(shù)據(jù)處理單元與所述變頻控制單元和所述啟?？刂茊卧B接。
[0008]本發(fā)明所述的控制系統(tǒng)中，該控制系統(tǒng)還包括顯示器，與所述數(shù)據(jù)處理單元連接。
[0009]本發(fā)明所述的控制系統(tǒng)中，該控制系統(tǒng)還包括報(bào)警器，與所述中央控制器連接。
[0010]本發(fā)明所述的控制系統(tǒng)中，所述變頻控制單元與空壓機(jī)組的至少三臺(tái)變頻空壓機(jī)連接。
[0011]本發(fā)明還提供一種活塞往復(fù)式空壓機(jī)組的智能控制方法，包括以下步驟: 在設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，通過壓力變送器對(duì)儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓力進(jìn)行監(jiān)測，并將壓力信息發(fā)送給中央控制器；
當(dāng)儲(chǔ)氣罐內(nèi)的氣體壓力不變或在預(yù)設(shè)的小范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，中央控制器不動(dòng)作，系統(tǒng)保持當(dāng)前狀態(tài)運(yùn)行；
當(dāng)壓力在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)持續(xù)變化時(shí)，中央控制器根據(jù)壓力信息判斷壓力變化是否在變頻調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，若在變頻調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，中央控制器發(fā)送指令給變頻控制單元，對(duì)空壓機(jī)組中的變頻空壓機(jī)進(jìn)行變頻控制，調(diào)節(jié)其工作轉(zhuǎn)速進(jìn)而調(diào)節(jié)其排氣量，直到儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體壓力達(dá)到設(shè)定值為止；
如果儲(chǔ)氣罐壓力變化情況超出了變頻調(diào)節(jié)范圍，則中央控制器發(fā)送控制指令給啟?？刂茊卧?，通過啟?？刂茊卧刂崎_啟或者停止空壓機(jī)組中的變頻空壓機(jī)或其他非變頻空壓機(jī)，并發(fā)送控制指令給變頻控制單元，通過變頻控制單元調(diào)節(jié)變頻空壓機(jī)的排氣量，使空壓機(jī)組總的排氣量與用戶耗氣量達(dá)到平衡狀態(tài)。
[0012]本發(fā)明所述的控制方法中，所述啟?？刂茊卧捎密泦?dòng)的方式控制空壓機(jī)組中的非變頻空壓機(jī)。
[0013]本發(fā)明所述的控制方法中，所述中央控制器將獲取的壓力變送器和溫度變送器的檢測數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后顯示在顯示器上。
[0014]本發(fā)明所述的控制方法中，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)狀態(tài)異常時(shí)，所述中央控制器發(fā)出報(bào)
警信號(hào)給報(bào)警器。
[0015]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:本發(fā)明對(duì)活塞往復(fù)式空壓機(jī)組中的多臺(tái)空壓機(jī)進(jìn)行變頻控制，而不是將所有的空壓機(jī)全部進(jìn)行變頻控制，改造成本不高。通過啟?？刂颇K控制變頻空壓機(jī)和其它非變頻空壓機(jī)的開啟和停止，以對(duì)空壓機(jī)組進(jìn)行聯(lián)合氣量調(diào)節(jié)，本發(fā)明能夠根據(jù)用戶不同工況下耗氣設(shè)備的實(shí)際耗氣量進(jìn)行大范圍的無級(jí)調(diào)節(jié)，可顯著降低能耗。另外本發(fā)明采用智能控制，自動(dòng)化程度高，大大減少了人為依賴度，同時(shí)也使系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性大大提高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中:
圖1是本發(fā)明實(shí)施例活塞往復(fù)式空壓機(jī)組的智能控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例活塞往復(fù)式空壓機(jī)組的智能控制方法的流程圖。
[0017]
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例活塞往復(fù)式空壓機(jī)組的智能控制系統(tǒng)包括:中央控制器以及均與其連接的變頻控制單元和啟停控制單元，變頻控制單元與空壓機(jī)組的多臺(tái)變頻空壓機(jī)連接。本發(fā)明通過中央控制器接收壓力變送器和溫度傳感器傳遞來的數(shù)據(jù)信號(hào)，經(jīng)過分析處理，對(duì)變頻控制單元和啟停控制單元進(jìn)行控制，調(diào)整變頻空壓機(jī)和其他非變頻空壓機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)組的氣量調(diào)節(jié)，滿足用戶耗氣量變化的需求。
[0020]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中對(duì)空壓機(jī)組中的三臺(tái)空壓機(jī)進(jìn)行變頻改造，即將普通空壓機(jī)改造成變頻空壓機(jī)，可以通過變頻信號(hào)進(jìn)行控制。啟停控制單元與空壓機(jī)組中的其他非變頻空壓機(jī)(即未經(jīng)變頻改造的普通空壓機(jī))連接。通過控制多臺(tái)經(jīng)變頻改造的空壓機(jī)和其它未改造的費(fèi)變頻空壓機(jī)同時(shí)運(yùn)行，以滿足用戶耗氣量變化的需求。
[0021]該智能控制系統(tǒng)還包括與中央控制器連接的溫度變送器和壓力變送器，溫度變送器與空壓機(jī)組中的所有空壓機(jī)均連接，壓力變送器與儲(chǔ)氣罐連接，儲(chǔ)氣罐與空壓機(jī)組中的所有空壓機(jī)連接。在活塞往復(fù)式空壓機(jī)組運(yùn)行過程中，中央控制器通過壓力變送器監(jiān)測儲(chǔ)氣罐內(nèi)的氣體壓力變化，利用溫度變送器監(jiān)測空壓機(jī)中的壓縮機(jī)和電機(jī)的軸溫。
[0022]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，中央控制單元包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元與溫度變送器和壓力變送器連接，數(shù)據(jù)處理單元與變頻控制單元和啟?？刂茊卧B接。當(dāng)用戶耗氣量變化時(shí)，如果空壓機(jī)組的排氣量仍然保持不變，將引起氣量供需不平衡，儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體壓力會(huì)產(chǎn)生變化。此時(shí)，與儲(chǔ)氣罐相連接的壓力變送器將監(jiān)測到的壓力變化情況以電信號(hào)的形式傳遞給中央控制器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，再由中央控制器的數(shù)據(jù)處理單元對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將生成的控制指令發(fā)送給變頻控制單元和啟?？刂茊卧蛇@兩個(gè)功能單元對(duì)壓縮機(jī)組進(jìn)行控制，使空壓機(jī)組供氣量自動(dòng)適應(yīng)用戶耗氣設(shè)備的需氣量，保持儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體壓力的穩(wěn)定。
[0023]該控制系統(tǒng)還包括顯示器，與數(shù)據(jù)處理單元連接。數(shù)據(jù)處理單元對(duì)溫度變送器和壓力變送器的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后生成系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，并通過顯示器顯示。
[0024]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該控制系統(tǒng)還包括報(bào)警器，與中央控制器連接。當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)超出設(shè)定范圍時(shí)，中央控制器向報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
[0025]本發(fā)明實(shí)施例活塞往復(fù)式空壓機(jī)組的智能控制方法，如圖2所示，包括以下步驟: 在設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，通過壓力變送器對(duì)儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓力進(jìn)行監(jiān)測，并將壓力信息發(fā)送
給中央控制器；
當(dāng)儲(chǔ)氣罐內(nèi)的氣體壓力不變或在預(yù)設(shè)的小范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，中央控制器不動(dòng)作，系統(tǒng)保持當(dāng)前狀態(tài)運(yùn)行；
當(dāng)壓力在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)持續(xù)變化時(shí)，中央控制器根據(jù)壓力信息判斷壓力變化是否在變頻調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，若在變頻調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，中央控制器發(fā)送指令給變頻控制單元，對(duì)空壓機(jī)組中的變頻空壓機(jī)進(jìn)行變頻控制，調(diào)節(jié)其工作轉(zhuǎn)速進(jìn)而調(diào)節(jié)其排氣量，直到儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體壓力達(dá)到設(shè)定值為止；
如果儲(chǔ)氣罐壓力變化情況超出了變頻調(diào)節(jié)范圍，則中央控制器發(fā)送控制指令給啟?？刂茊卧?，通過啟?？刂茊卧刂崎_啟或者停止空壓機(jī)組中的變頻空壓機(jī)或其他非變頻空壓機(jī)，并發(fā)送控制指令給變頻控制單元，通過變頻控制單元調(diào)節(jié)變頻空壓機(jī)的排氣量，使空壓機(jī)組總的排氣量與用戶耗氣量達(dá)到平衡狀態(tài)。如圖2所示，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如果儲(chǔ)氣罐壓力變化情況超出了變頻調(diào)節(jié)范圍，具體為當(dāng)壓力值低于變頻可調(diào)范圍的下限值時(shí)，關(guān)閉一臺(tái)變頻或普通(即非變頻)壓縮機(jī)；當(dāng)壓力值不低于變頻可調(diào)范圍的下限值時(shí)，開啟一臺(tái)變頻或者普通(即非變頻)壓縮機(jī)，直到壓力達(dá)到調(diào)定值。
[0026]啟?？刂茊卧捎密泦?dòng)的方式控制空壓機(jī)組中的非變頻活塞往復(fù)式空壓機(jī)。
[0027]中央控制器將獲取的壓力變送器和溫度變送器的檢測數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后顯示在顯示器上。
[0028]當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)狀態(tài)異常時(shí)，中央控制器發(fā)出報(bào)警信號(hào)給報(bào)警器。
[0029]在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，某企業(yè)利用上述控制系統(tǒng)對(duì)活塞往復(fù)式空壓機(jī)組進(jìn)行智能控制。某企業(yè)使用10臺(tái)功率為132KW的活塞往復(fù)式空壓機(jī)構(gòu)建空壓機(jī)組，正常工作時(shí)開七備三。本發(fā)明可對(duì)正常運(yùn)行的七臺(tái)空壓機(jī)中的三臺(tái)進(jìn)行變頻改造，通過智能控制方法實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)組排氣量的全范圍調(diào)節(jié)。
[0030]下表一為空壓機(jī)組實(shí)現(xiàn)各工況排氣量調(diào)節(jié)時(shí)空壓機(jī)組的運(yùn)行控制策略。如果將單臺(tái)空壓機(jī)的滿負(fù)荷排氣量設(shè)為單位1，則此企業(yè)的最大耗氣量為7，當(dāng)實(shí)際耗氣量在5.8^7范圍內(nèi)變化時(shí)，采取用4臺(tái)普通空壓機(jī)和三臺(tái)變頻空壓機(jī)同時(shí)運(yùn)行的方案進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)。當(dāng)實(shí)際耗氣量低于5.8時(shí)，需要關(guān)掉一定數(shù)量的普通空壓機(jī)或者變頻空壓機(jī)。如果實(shí)際耗氣量為6.5,4臺(tái)普通空壓機(jī)滿負(fù)載運(yùn)行提供了 4個(gè)單位的氣量，剩余2.5個(gè)氣量用三臺(tái)變頻空壓機(jī)供給，則每臺(tái)供給的平均氣量為2.5/3=0.833，中央控制器經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后控制變頻控制單元，將三臺(tái)電機(jī)頻率分別調(diào)節(jié)為額定頻率的83.3%，使供氣量和耗氣量相平衡，系統(tǒng)壓力保持恒定。
[0031]表一:空壓機(jī)組運(yùn)行控制策略
【權(quán)利要求】
1.一種活塞往復(fù)式空壓機(jī)組的智能控制系統(tǒng)，其特征在于，包括:中央控制器以及均與其連接的變頻控制單元和啟?？刂茊卧鲎冾l控制單元與空壓機(jī)組的多臺(tái)變頻空壓機(jī)連接，所述啟停控制單元與空壓機(jī)組中的其他非變頻空壓機(jī)連接； 該智能控制系統(tǒng)還包括與所述中央控制器連接的溫度變送器和壓力變送器，所述溫度變送器與空壓機(jī)組中的所有空壓機(jī)均連接，所述壓力變送器與儲(chǔ)氣罐連接，所述儲(chǔ)氣罐與空壓機(jī)組中的所有空壓機(jī)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述中央控制單元包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元與所述溫度變送器和所述壓力變送器連接，所述數(shù)據(jù)處理單元與所述變頻控制單元和所述啟?？刂茊卧B接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，該控制系統(tǒng)還包括顯示器，與所述數(shù)據(jù)處理單元連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，該控制系統(tǒng)還包括報(bào)警器，與所述中央控制器連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述變頻控制單元與空壓機(jī)組的至少三臺(tái)變頻空壓機(jī)連接。
6.一種活塞往復(fù)式空壓機(jī)組的智能控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 在設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，通過壓力變送器對(duì)儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓力進(jìn)行監(jiān)測，并將壓力信息發(fā)送給中央控制器； 當(dāng)儲(chǔ)氣罐內(nèi)的氣體壓力不變或在預(yù)設(shè)的小范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，中央控制器不動(dòng)作，系統(tǒng)保持當(dāng)前狀態(tài)運(yùn)行； 當(dāng)壓力在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)持續(xù)變化時(shí)，中央控制器根據(jù)壓力信息判斷壓力變化是否在變頻調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，若在變頻調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，中央控制器發(fā)送指令給變頻控制單元，對(duì)空壓機(jī)組中的變頻空壓機(jī)進(jìn)行變頻控制，調(diào)節(jié)其工作轉(zhuǎn)速進(jìn)而調(diào)節(jié)其排氣量，直到儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體壓力達(dá)到設(shè)定值為止； 如果儲(chǔ)氣罐壓力變化情況超出了變頻調(diào)節(jié)范圍，則中央控制器發(fā)送控制指令給啟停控制單元，通過啟?？刂茊卧刂崎_啟或者停止空壓機(jī)組中的變頻空壓機(jī)或其他非變頻空壓機(jī)，并發(fā)送控制指令給變頻控制單元，通過變頻控制單元調(diào)節(jié)變頻空壓機(jī)的排氣量，使空壓機(jī)組總的排氣量與用戶耗氣量達(dá)到平衡狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述啟?？刂茊卧捎密泦?dòng)的方式控制空壓機(jī)組中非變頻空壓機(jī)的開啟。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述中央控制器將獲取的壓力變送器和溫度變送器的檢測數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后顯示在顯示器上。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)狀態(tài)異常時(shí)，所述中央控制器發(fā)出報(bào)警信號(hào)給報(bào)警器。
【文檔編號(hào)】F04B49/06GK103671055SQ201310683675
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】沈順成, 王向前, 何博, 黎章杰 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)