專(zhuān)利名稱(chēng)：數(shù)控隨機(jī)變工況的壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠自適應(yīng)控制的機(jī)電設(shè)備，即能按照一些預(yù)定的準(zhǔn)則自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備處在最佳性能狀態(tài)下工作的機(jī)電設(shè)備，確切地說(shuō)，涉及一種數(shù)控隨機(jī)變工況的壓縮機(jī)。
空氣壓縮機(jī)是一種廣泛用于石油、化工、礦山、冶金、機(jī)械、電子、紡織、建筑等許多行業(yè)的通用動(dòng)力機(jī)械。目前，壓縮機(jī)一般都由交流恒速電機(jī)作驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源，而且，一般的交流電機(jī)及其控制裝置都不能主動(dòng)隨機(jī)改變其工況，所以，對(duì)于耗電量約占我國(guó)三分之一的空氣壓縮機(jī)和水泵這些耗能“大戶(hù)”，如何降低電耗成為人們?cè)絹?lái)越關(guān)心的重大課題?，F(xiàn)在，小型空壓機(jī)可以采取間隙工作，大型壓縮機(jī)因不宜頻繁啟動(dòng)就采取改變各個(gè)管道閥組的工作狀態(tài)或通過(guò)外圍系統(tǒng)的調(diào)節(jié)改變來(lái)滿足實(shí)際工況的運(yùn)行需要。這樣，一方面節(jié)電效果很不顯著，另一方面，空壓機(jī)的外圍控制系統(tǒng)裝置龐大復(fù)雜。投資高，易出故障。例如在壓縮機(jī)氣、水、油各管路的主要部位上安裝的各種直讀式或電接點(diǎn)式的壓力表、溫度計(jì)、流量計(jì)，是用于檢測(cè)壓縮機(jī)運(yùn)行中各級(jí)進(jìn)氣、排氣的壓力、溫度，冷卻水的流量，潤(rùn)滑油的壓力、溫度的，以便隨時(shí)改變其輸出工況。但是，這些儀表因受壓縮機(jī)振動(dòng)和壓縮氣體脈動(dòng)的影響，可靠性降低，使用壽命短，操作人員必須經(jīng)常巡視這些儀表，以監(jiān)視和調(diào)整壓縮機(jī)和電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況，另外，壓縮機(jī)的噪聲也危害操作人員的身體健康。因此，如何降低壓縮機(jī)的電耗，同時(shí)減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少外圍控制裝備的添置設(shè)備開(kāi)銷(xiāo)和提高其工作可靠性，已是眾多用戶(hù)的迫切要求。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種能使工業(yè)壓縮機(jī)按照預(yù)定的準(zhǔn)則，自動(dòng)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的工作狀況，使得壓縮機(jī)及整個(gè)機(jī)組系統(tǒng)都處在最佳性能狀態(tài)下工作的數(shù)控隨機(jī)變工況的壓縮機(jī)。
本發(fā)明的硬件結(jié)構(gòu)如

圖1所示它由壓縮機(jī)1、交流電動(dòng)機(jī)2及其驅(qū)動(dòng)控制裝置組成。其特點(diǎn)在于與空氣壓縮機(jī)1同軸聯(lián)接的交流電動(dòng)機(jī)2的驅(qū)動(dòng)控制裝置是由壓縮機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)的諸參數(shù)傳感、檢測(cè)器群3、交流電動(dòng)機(jī)的電源變頻器4以及它們的控制器5所組成，其中各個(gè)參數(shù)傳感、檢測(cè)器組分別安裝在靠近壓縮機(jī)和電動(dòng)機(jī)的需要敏感和檢測(cè)的相應(yīng)部位，其輸出則通過(guò)電纜6與安置在近旁的控制器5相連，控制器5的輸出則接到從50HZ市電網(wǎng)輸入而輸出作為交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源的電源變頻器4中，也就是把壓縮機(jī)、電動(dòng)機(jī)、感測(cè)、控制與變頻五個(gè)部分合成一個(gè)數(shù)字控制的能隨機(jī)變工況的新型壓縮機(jī)。在控制器5中有與傳感器、檢測(cè)器群3匹配的輸入模塊9，它們都插在工業(yè)控制介面RTU8的插槽里，并籍此與微型計(jì)算機(jī)10相連接。微型計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)有空氣壓縮機(jī)正常工作運(yùn)行的各個(gè)工藝參數(shù)、保護(hù)限值等數(shù)據(jù)和程序，生產(chǎn)工廠可以根據(jù)普通用戶(hù)的需要事先固化程序于芯片中，有些用戶(hù)如需要自行調(diào)整改變工序或若干工藝參數(shù)、保護(hù)限值，則可利用輸入鍵盤(pán)11修改之，然后，重新把修改后的數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)在讀寫(xiě)存儲(chǔ)器芯片中。微型計(jì)算機(jī)配置的外圍設(shè)備顯示器12是用于實(shí)時(shí)顯示壓縮機(jī)的各個(gè)工藝參數(shù)數(shù)值和所修改的各項(xiàng)程序及數(shù)據(jù)。例如一級(jí)排氣壓力和溫度、二級(jí)排氣壓力和溫度、潤(rùn)滑油壓力、溫度和冷卻水流量等，也顯示交流電動(dòng)機(jī)的工作電流、輸入電壓及其頻率等。打印機(jī)13是用于實(shí)時(shí)或定時(shí)打印壓縮機(jī)整個(gè)機(jī)組系統(tǒng)的各個(gè)組成部件的運(yùn)行狀況(報(bào)表)的。
本發(fā)明的硬件配置是以機(jī)電一體化技術(shù)為基礎(chǔ)的系列裝置-包括傳感器、輸入匹配模塊、工業(yè)控制介面、控制計(jì)算機(jī)等-作為數(shù)控隨機(jī)變工況壓縮機(jī)的控制裝置的核心，形成智能化、數(shù)字化、自動(dòng)化的檢測(cè)儀表和控制設(shè)備。它能根據(jù)工作負(fù)載的需求和氣、水、油、機(jī)狀況自動(dòng)改變交流電動(dòng)機(jī)輸入電壓的頻率，使之從50HZ調(diào)節(jié)到0-60HZ的范圍內(nèi)變化，從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速(即變頻調(diào)速)來(lái)達(dá)到節(jié)約電能、減輕操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度、減少外圍調(diào)節(jié)控制設(shè)備、降低設(shè)備投資費(fèi)用和增加工作可靠性的多項(xiàng)經(jīng)濟(jì)效益。
圖2是本發(fā)明工作狀態(tài)時(shí)的軟件控制過(guò)程的原理邏輯方框流程圖。首先是用鍵盤(pán)輸入各參數(shù)限值并儲(chǔ)存到相關(guān)存儲(chǔ)單元(參數(shù)設(shè)定)，再啟動(dòng)壓縮機(jī)組開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，此時(shí)就把各參數(shù)傳感器、檢測(cè)器送來(lái)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到實(shí)測(cè)值存儲(chǔ)單元(參數(shù)測(cè)定)，通常每個(gè)參數(shù)至少要連續(xù)采集8個(gè)以上數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)每個(gè)參數(shù)的多個(gè)數(shù)據(jù)求算術(shù)平均值，再將各參數(shù)測(cè)量值的平均值與設(shè)定值比較。如果壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)正常，則返回到不斷敏感、檢測(cè)各參數(shù)的狀態(tài)，同時(shí)把相應(yīng)數(shù)據(jù)送給顯示器顯示和打印記錄。如果與設(shè)定值不符合，則該參數(shù)先與報(bào)警值比較，如已超過(guò)，則一方面發(fā)出告警信號(hào)，一方面再與極限保護(hù)值比較，如仍超過(guò)，則保護(hù)機(jī)構(gòu)動(dòng)作停機(jī)待修。如果設(shè)有達(dá)到報(bào)警或極限保護(hù)值，就再檢測(cè)狀態(tài)是高于還是低于原設(shè)定參數(shù)。如偏高，則把電源頻率降低，降低電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而降低壓縮機(jī)的運(yùn)行參數(shù);如狀態(tài)參數(shù)偏低則反之。本裝置的軟件是由多個(gè)模塊所組成，每個(gè)工藝參數(shù)的敏感，處理、比較都需要其中若干個(gè)模塊所共同完成，這樣設(shè)計(jì)是因?yàn)楹?jiǎn)便和節(jié)省容量，且便于修改和增加新功能。
本發(fā)明把壓縮機(jī)、動(dòng)力、感測(cè)、處理和變頻五個(gè)部分合成一體，可根據(jù)壓縮機(jī)整個(gè)機(jī)組的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)身實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，即隨機(jī)變工況而使壓縮機(jī)處于最佳狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)。例如負(fù)載變大時(shí)，可以提高交流電機(jī)的輸入電壓的頻率，以提高壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)改變工況，直到滿足設(shè)定的狀態(tài)要求。反之亦然。采用本裝置，可以顯著節(jié)約電能，達(dá)到省電30%以上。而且，外圍調(diào)節(jié)控制設(shè)備采用機(jī)電一體化的系列裝備而大大簡(jiǎn)化，從根本上改善了壓縮機(jī)檢沒(méi)、控制儀器存在的缺陷，既節(jié)省費(fèi)用，又提高壓縮機(jī)工作效率和使用壽命，大大減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。整個(gè)工作過(guò)程毋須人員介入，只要事先設(shè)定工藝參數(shù)，人與裝置之間聯(lián)系就只有啟動(dòng)、停止和復(fù)位三種操作了。本發(fā)明還具有一定的通用性，硬件配置，不僅適用于對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行隨機(jī)變工況的數(shù)字控制，也可適用于其他類(lèi)似產(chǎn)品(如水泵、風(fēng)機(jī)等)或工藝的控制，當(dāng)然，敏感、監(jiān)測(cè)器的配置，種類(lèi)等硬件和軟件都需作必要的相應(yīng)改動(dòng)和變更?？傊景l(fā)明為交流電機(jī)調(diào)頻變速運(yùn)行提出一項(xiàng)機(jī)電一體化的控制裝置，對(duì)于改變我國(guó)傳統(tǒng)裝備能耗大，經(jīng)濟(jì)效益低的落后局面會(huì)起到十分有益的作用。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)控隨機(jī)變工況的壓縮機(jī)，其特征在于把壓縮機(jī)、動(dòng)力機(jī)、感測(cè)、控制與變頻五個(gè)部分合成一個(gè)機(jī)組，與壓縮機(jī)同軸的交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置是由壓縮機(jī)和交流電機(jī)的諸參數(shù)傳感、檢測(cè)器群，交流電動(dòng)機(jī)的電源變頻器以及它們的控制器所組成，其中各個(gè)參數(shù)傳感、檢測(cè)器組分別安裝在靠近壓縮機(jī)和電動(dòng)機(jī)的需要敏感或檢測(cè)的相應(yīng)部位，其輸出則通過(guò)電纜與安置在近旁的控制器相連，控制器的輸出則接到輸入于50HZ市電網(wǎng)而輸出作為交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源的電源變頻器中。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)控隨機(jī)變工況的壓縮機(jī)，其特征是控制器包括有與傳感、檢測(cè)器群匹配的輸入模塊，工業(yè)控制介面和計(jì)算機(jī)及其外圍設(shè)備打印機(jī)、顯示器和鍵盤(pán)等。
全文摘要
一種能使設(shè)備按照預(yù)定準(zhǔn)則，自動(dòng)調(diào)節(jié)其工況，從而使整個(gè)機(jī)組都處在最佳性能狀態(tài)下的機(jī)電設(shè)備——數(shù)控隨機(jī)變工況的壓縮機(jī)，是以機(jī)電一體化的系列設(shè)備為基礎(chǔ)，把壓縮機(jī)、電動(dòng)機(jī)、感測(cè)、控制和變頻五個(gè)部分合成一個(gè)整體協(xié)調(diào)的機(jī)組，并通過(guò)改變交流電動(dòng)機(jī)的電源頻率來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的。該裝置節(jié)電效果顯著、減少外圍控制設(shè)備、降低投資費(fèi)用，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，是機(jī)電一體化的升級(jí)換代新型壓縮機(jī)。
文檔編號(hào)F04B49/06GK1055584SQ9010176
公開(kāi)日1991年10月23日 申請(qǐng)日期1990年4月2日 優(yōu)先權(quán)日1990年4月2日
發(fā)明者石行 申請(qǐng)人:北京市西城新開(kāi)通用試驗(yàn)廠