本實用新型屬于潤滑設備技術領域，涉及一種不停機空壓機。

背景技術：

空壓機是工業(yè)生產中必不可少的基礎設施，空壓機運行的穩(wěn)定性直接影響生產的可持續(xù)性和產品質量的穩(wěn)定。特別是針對高進度加工的場合，恒定的壓力供給十分重要。

現(xiàn)有的空壓機均存在保養(yǎng)周期，保養(yǎng)時至少需要浪費半天生產；一旦發(fā)生故障，無論什么故障均需要廠家來修理，時間多少都確定不了，耽誤生產；電器控制系統(tǒng)是故障點，一旦出現(xiàn)故障就不能使用；空濾要定期吹掃，不吹掃效率下降，吹掃時要耽誤生產。

某些行業(yè)使用空壓機是全天24小時運轉，全年基本不能停機，停機就影響生產，設備故障，保養(yǎng)，維護時都需要停機，而故障多為一些電氣故障，油分離故障和高溫故障，真正的主機電機故障少之又少，但停機就要影響生產，增加一臺備用機器相對來說增加太多成本，大多用戶又不太愿意增加這個成本，所以需要做一款不需要停機的空壓機，來解決這樣的問題。

傳統(tǒng)的普通變頻器具有以下缺陷：對負載沖擊大，損傷大，切換電壓跌落，不平穩(wěn)，選型要求功率比負載大幾倍，成本偏高，對于有相位要求的一些照明負載(如鈉燈)，不能使用。在一些場合，用戶的用氣量長期處于飽和狀態(tài)，即變頻器長期處在50Hz，此時如果將驅動部分切換到工頻運行，不僅可以省掉變頻器的多余損耗，也可以減低變頻帶來的諧波對電網(wǎng)的影響。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于：克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種不需要停機的空壓機即不停機空壓機。

本實用新型的技術方案如下：

一種不停機空壓機，它包括一個主機、兩套進氣系統(tǒng)、兩套油氣分離系統(tǒng)，以及共用一個油氣冷卻器的兩套油氣冷卻系統(tǒng)；每套進氣系統(tǒng)包括一個空氣濾清器、一個進氣閥；每套油氣分離系統(tǒng)包括一個與主機連接的帶油細分離器的油氣桶，每個油氣桶連接有：一個與主機油氣出口連接的球閥、一個與油氣冷卻器連接的壓力維持閥、一個安全閥、一個設于油氣桶頂部的泄放電磁閥、一個設于油細分離器與主機之間的回油單向閥；每套油氣冷卻系統(tǒng)包括一個通過一個三通閥與油氣冷卻器連接、通過另一個三通閥與主機連接的油過濾器；即：在兩個油過濾器之前與油氣冷卻器之間設有一個三通閥(一)；在兩個油過濾器之后與主機之間設有另一個三通閥(二)。

進一步地，所述油氣冷卻器為帶離心風機的風冷式油氣冷卻器。

進一步地，該空壓機帶工頻變頻雙控制系統(tǒng)。

進一步地，該空壓機的工頻變頻雙控制系統(tǒng)包括PLC控制器、變頻器。

進一步地，所述的變頻器為帶鎖相功能的變頻器。

進一步地，該空壓機啟動為星三角轉換啟動。

進一步地，該空壓機主機的工頻變頻切換回路為：主電機M1通過第一接觸器KM1實現(xiàn)星型連接，通過第三接觸器KM3實現(xiàn)三角形連接；主電機M1通過第二接觸器KM2連接變頻器的輸出端，變頻器的輸入端連接到三相電源的端子排X0上(變頻系統(tǒng))；主電機M1通過第四接觸器KM4連接到三相電源的端子排X0上(工頻系統(tǒng))；控制電源輸入端連接變壓器KB輸出端，變壓器KB輸入端連接三相電源。

進一步地，PLC控制面板上設有變頻器故障報警。PLC控制面板上設有急停按鈕。

進一步地，PLC控制器與變頻器通過RS485協(xié)議通訊。

本實用新型的有益效果：

本實用新型的不停機空壓機，由于配備了兩套系統(tǒng)(雙油濾、雙油氣桶系統(tǒng)、雙進氣系統(tǒng))，并采用了工變頻雙控制系統(tǒng)，當其中一套系統(tǒng)出現(xiàn)故障或需要保養(yǎng)時，可切換到另一套系統(tǒng)運轉，由此能保證空壓機的正常運行。本實用新型通過變頻器的市電同步卡鎖相功能，實現(xiàn)了工頻變頻的同步切換。

本實用新型的不停機空壓機，具有如下優(yōu)點：

(1)雙保養(yǎng)配件系統(tǒng)，保養(yǎng)時將空壓機系統(tǒng)切換到另一套系統(tǒng)運轉，就可以實現(xiàn)不停機保養(yǎng)。

(2)雙電器控制系統(tǒng)，一旦有電器故障時，控制系統(tǒng)會自動切換到另一套控制系統(tǒng)運行，不會導致停機。

(3)吹掃空氣濾清器時，只需將泄放電磁閥信號切換到另一個，讓備用空氣濾清器工作，就可以對需吹掃的空氣濾清器進行清潔，不需要停機。

(4)如果出現(xiàn)跑油，觀油鏡破損等故障時，不需停機，只需切換到另一套油氣桶運轉后，來維護該油氣桶系統(tǒng)即可。

(5)如果用戶想追求高效，可讓兩套系統(tǒng)同時使用，這樣進氣壓降、油細壓降均可以控制到最小，可以實現(xiàn)極致節(jié)能，保養(yǎng)時切換保養(yǎng)即可，不需要停機。

(6)本實用新型設計的空壓機帶工頻變頻自動切換裝置，當變頻空壓機出現(xiàn)變頻故障和報警的情況下，會自動切換到工頻運行，系統(tǒng)自動判斷，無需維護人員參與，保證在最短的時間回復運行，保證工廠用氣的穩(wěn)定。

(7)本實用新型的工頻變頻雙控制系統(tǒng)，將同步鎖相功能卡(帶鎖相環(huán)的三路智能同步采集卡)應用到變頻器控制中，配合軟件算法，使得變頻器能進行閉環(huán)鎖相控制，同時能檢測缺相、反序等故障，鎖相成功后可輸出鎖相成功信號。本實用新型利用相位檢測電路，同步檢測市電及負載端輸入三相信號相序，并通過算法調整變頻器輸出相位，同步比較反饋端相位，采用快速逼近的方法使市電與負載輸入相位一致，再輸出鎖相成功信號，控制外圍切換開關動作，實現(xiàn)同步切換。

原有的不帶鎖相功能的變頻器，切換過程中沖擊電流達到額定4倍以上，容易報故障，且對負載沖擊大，有損傷，只能通過選更大型號的變頻器來保證切換的可靠性。本實用新型采用帶同步鎖相功能的變頻器，可以實現(xiàn)同步切換，優(yōu)勢明顯。

附圖說明

圖1是本實用新型一種不停機空壓機的結構示意圖；

圖2是本實用新型中的空壓機主機的工頻/變頻切換回路圖；

圖3是本實用新型的空壓機工頻變頻雙控制系統(tǒng)的PLC控制原理圖。

圖中：1、空氣濾清器(一) 2、進氣閥(一) 3、球閥(一) 4、壓力維持閥(一) 5、安全閥(一) 6、泄放電磁閥(一) 7、回油單向閥(一) 8、三通閥(一) 9、油過濾器(一) 11、空氣濾清器(二) 22、進氣閥(二) 33、球閥(二) 44、壓力維持閥(二) 55、安全閥(二) 66、泄放電磁閥(二) 77、回油單向閥(二) 88、三通閥(二) 99、油過濾器(二) 10、主機 20、主電機 30、離心風機 40、油氣冷卻器 50、空氣出口球閥 60、工頻變頻雙控制系統(tǒng)

具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。

實施例1

如圖1所示，本實用新型一種不停機空壓機，它是雙螺桿式空壓機，它包括一個主機10、兩套進氣系統(tǒng)、兩套油氣分離系統(tǒng)，以及共用一個油氣冷卻器的兩套油氣冷卻系統(tǒng)；每套進氣系統(tǒng)包括一個空氣濾清器即空氣濾清器(一)1、空氣濾清器(二)11、一個進氣閥即進氣閥(一)2、進氣閥(二)22；每套油氣分離系統(tǒng)包括一個與主機連接的帶油細分離器的油氣桶，每個油氣桶連接有：一個與主機油氣出口連接的球閥(即球閥(一)3、球閥(二)33)、一個與油氣冷卻器連接的壓力維持閥(即壓力維持閥(一)4、壓力維持閥(二)44)、一個安全閥(即安全閥(一)5、安全閥(二)55)、一個設于油氣桶頂部的泄放電磁閥(即泄放電磁閥(一)6、泄放電磁閥(二)66)、一個設于油細分離器與主機之間的回油單向閥(即回油單向閥(一)7、回油單向閥(二)77)；每套油氣冷卻系統(tǒng)包括一個通過三通閥(一)8與油氣冷卻器40連接，通過三通閥(二)88與主機10連接的油過濾器即油過濾器(一)9、油過濾器(二)99；即：在兩個油過濾器即油過濾器(一)9、油過濾器(二)99之前與油氣冷卻器40之間設有一個三通閥(一)8；在兩個油過濾器即油過濾器(一)9、油過濾器(二)99之后與主機10之間設有另一個三通閥(二)88。空氣出口設有空氣出口球閥50。該空壓機的主機10帶工頻變頻雙控制系統(tǒng)60。

如圖3所示，該空壓機的工頻變頻雙控制系統(tǒng)60包括PLC控制器、變頻器；所述的變頻器為帶鎖相功能的變頻器。PLC控制器與變頻器通過RS485協(xié)議通訊。PLC控制器型號為6ES7。PLC控制面板上設有變頻器故障報警。PLC控制面板上設有急停按鈕。

如圖2所示，空壓機主機的工頻/變頻切換回路為：連接主電機M1通過第一接觸器KM1實現(xiàn)星型連接，通過第三接觸器KM3實現(xiàn)三角形連接(空壓機啟動為星三角轉換啟動)；主電機M1通過第二接觸器KM2連接變頻器的輸出端，變頻器的輸入端連接到三相電源(即市電的高壓電網(wǎng))的端子排X0上(變頻系統(tǒng))；主電機M1通過第四接觸器KM4連接到三相電源的端子排X0上(工頻系統(tǒng))；控制電源輸入端連接變壓器KB輸出端，變壓器KB輸入端連接三相電源。圖2中，RST為三相電源輸入，UVW為三相電源輸出。

本實用新型的不停機空壓機的工作原理：

(1)采用工頻變頻雙控制系統(tǒng)，當一套系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時候可切換到另一套系統(tǒng)運行。

(2)使用雙油濾、雙油氣桶系統(tǒng)、雙進氣系統(tǒng)，可以使用其中一套系統(tǒng)，也可以兩套系統(tǒng)共同使用。

本實用新型的不停機空壓機的具體工作過程說明：

1.使用單系統(tǒng)：球閥(一)打開，球閥(二)關閉；三通閥(一)和(二)均切換到油過濾器(一)管路通、油過濾器(二)管路關閉位置，此時標號(一)的系統(tǒng)工作：標號(一)的元件工作，電機驅動雙級壓縮螺桿主機，雙級壓縮螺桿主機運轉后將空氣通過前置過濾器、空氣濾清器(一)、進氣閥(一)(通過泄放電磁閥(一)控制進氣閥(一)的開關及空壓機停機后壓縮機系統(tǒng)內部壓力的泄放)吸入螺桿主機，同時會吸入少量的潤滑油(此處潤滑油是由油氣桶和螺桿主機之間的壓差將潤滑油從油氣桶帶出，經由風冷式油氣冷卻器(一)、油過濾器(一)后進入雙級壓縮螺桿主機的吸氣側)，油氣混合物通過螺桿主機被壓縮成需要的壓力，帶壓的油氣混合物進入油氣桶(一)分離掉99％的油，再通過油細分離器(一)分離掉99.99％的油(此處油細分離器(一)分離出的油會通過壓差回到螺桿主機)，然后壓縮空氣經過壓力維持閥(一)、風冷式油氣冷卻器(一)(風冷式油氣冷卻器采用風機轉動產生的空氣進行換熱冷卻)就可進入使用端。當使用系統(tǒng)(二)時反之。

2.保養(yǎng)時或系統(tǒng)(一)出現(xiàn)故障時：先將球閥(二)打開，泄放電磁閥(二)通道打開，三通閥(一)和(二)均切換到中間位置，此時系統(tǒng)(一)和系統(tǒng)(二)均處于工作狀態(tài)，再將球閥(一)關閉，泄放電磁閥(一)通道關閉，三通閥(一)和三通閥(二)均切換到油濾(二)管道通位置，完場上述操作后可對系統(tǒng)(一)的部件進行保養(yǎng)和維修，此時系統(tǒng)(二)工作，空壓機正常運轉。

3.雙系統(tǒng)同時使用：通道增加一倍，每個系統(tǒng)的流量減少一半，故整機內壓降減少4倍，此空壓機可使用雙系統(tǒng)工作。球閥(一)和球閥(二)同時打開，電磁閥(一)和(二)通道均打開，三通閥(一)和(二)均開啟到中間位置，使油濾(一)和油濾(二)的管道均處于連通位置，此時雙系統(tǒng)工作，空壓機高效運轉，保養(yǎng)時雙系統(tǒng)切換保養(yǎng)。

4、控制系統(tǒng)使用工頻變頻切換系統(tǒng)：

如圖2、圖3所示，當PLC控制器發(fā)出命令使KM2接觸器吸合時，整個空壓機系統(tǒng)實現(xiàn)變頻器啟動，屬于平滑的軟啟動，減小對電網(wǎng)以及電機的沖擊，此時KM2和KM4屬于互鎖狀態(tài)，市電側是不接通的。當變頻器故障情況下，變頻器會通過RO2B端子輸出故障信號到PLC控制器，PLC控制器自動切換KM2和KM4的工作狀態(tài)，切換到工頻繼續(xù)運行，且通過KM1和KM3的通斷實現(xiàn)星三角降壓啟動，先接通KM1實現(xiàn)星型降壓啟動，延時十秒鐘左右，KM1斷開，KM3吸合實現(xiàn)三角形運行。一般星三角啟動的啟動電流是直接工頻啟動的三分之一左右，在大功率電機啟動情況下尤為重要。

當變頻器在50hz工頻頻率長期運行一段時間后，系統(tǒng)會自動判斷，當前處于供氣量飽和階段，給出變頻器切工頻信號，變頻器開始檢測輸出三相電的相序，以及市電的相序，當二者的頻率和相序完全一致時，實現(xiàn)鎖相功能，即變頻器的輸出動力線路和市電的電源完全一致，此時變頻器繼電器端子輸出切換信號，接觸器KM2和KM4切換，由于接觸器吸合有個動作時間，且變頻器是帶有負載的，由于負載的影響，變頻電源在接觸器動作時間內的變化我們是通過軟件計算并進行補償處理，以保證切換到工頻的時候不會有沖擊。

使用該方案，可以在空壓機使用中最大程度地降低能源損耗，并且實現(xiàn)無擾切換，對電機和電網(wǎng)無沖擊，實現(xiàn)運行中在線切換，保證用戶管網(wǎng)壓力的恒定，對用氣要求較高的加工廠尤為重要。另外對于中小客戶，當一臺空壓機故障時會影響整個生產的情況下，可以用工頻模式繼續(xù)使用，使設備使用風險降到最低。