一種用於氧氣回收的壓縮機變頻控制系統的製作方法

2023-06-11 06:55:41 2

本實用新型涉及氣體壓縮機電氣控制領域的一種控制系統，尤其涉及一種用於氧氣回收的壓縮機變頻控制系統。

背景技術：

氧氣壓縮機，應用於氧氣氣體的回收系統。進氣壓力最高為0.015Mpa,最低壓力接近0.0Mpa。壓縮機排氣壓力設置上限3.0MPa,用戶需求的供氣壓力維持在2.9MPa附近，供氣較穩定，用戶用氣氣量變化較大。如果採用傳統的繼電器控制很難滿足用戶的需求，並且頻繁啟動停機，它會影響電機，電氣元件的使用壽命

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種用於氧氣回收的壓縮機變頻控制系統，所述壓縮機電氣控制系統克服了現有技術的不足，保證了壓縮機排氣壓力穩定，使壓縮機能適應用戶用氣量變化較大的工況下的運行，符合用戶需求。

本實用新型的解決方案是：一種用於氧氣回收的壓縮機變頻控制系統，其包括控制櫃，在控制櫃內設有主迴路和控制迴路；其特徵在於：所述主迴路包括：三相空氣開關QF1、QF2、QF3，三個交流接觸器KM1、KM2、KM3，三個熱繼電器FR1、FR2、FR3，兩個變頻電機M1、M2，兩個風機m1、m2，鼓風機，兩隻變頻器；

其中，外接的三相電源L1、L2、L3，一方面經三相空氣開關QF1與變頻器一的輸入端連接，變頻器一的輸出端與變頻電機M1連接，另一方面經三相空氣開關QF2與變頻器二的輸入端連接，變頻器二的輸出端與變頻電機M2連 接，再一方面經三相空氣開關QF3與交流接觸器KM1、KM2、KM3的主觸點連接，三個交流接觸器KM1、KM2、KM3的主觸點分別和三個熱繼電器FR1、FR2、FR3的一端連接，三個熱繼電器FR1、FR2、FR3的另一端分別與兩個風機m1、m2、一個鼓風機連接

作為上述方案的進一步改進，在控制櫃面板上設有觸控螢幕，啟動按鈕、停止按鈕、急停按鈕和報警器；所述控制迴路包括：PLC，觸控螢幕，模擬量輸入模塊，壓力變送器，兩個卸載電磁閥，兩個進氣電磁閥，開關電源，變壓器，五個中間繼電器KA1、KA2、KA3、KA4、KA5，二相空氣開關QF4、櫃體風扇；

其中，PLC的輸入端I0.0接控制櫃面板上的啟動按鈕和遠程啟動按鈕，PLC的輸入端I0.1接控制櫃面板上的停止按鈕，所述停止按鈕與遠程停止按鈕串聯，PLC的輸入端I0.2接熱繼電器FR1的常閉點，PLC的輸入端I0.3接熱繼電器FR2的常閉點，PLC的輸入端I0.4接急停按鈕，PLC的輸出端Q0.0接中間繼電器KA1線圈的一端，PLC的輸出端Q0.1接中間繼電器KA2線圈的一端，PLC的輸出端Q0.2接中間繼電器KA3線圈的一端，PLC的輸出端Q0.3接中間繼電器KA4線圈的一端，PLC的輸出端Q0.4接中間繼電器KA5線圈的一端，五個中間繼電器KA1、KA2、KA3、KA4、KA5的另一端均接0V；所述模擬量輸入模塊均與PLC連接，所述壓力變送器與模擬量輸入模板連接；所述觸控螢幕與PLC通信，PLC採集的數值顯示在所述觸控螢幕上。

進一步地，外接的二相電源L1、L3通過二相空氣開關QF4後，其中一相與兩個交流接觸器KM1、KM2的線圈，熱繼電器FR3，進氣電磁閥一，進氣電磁閥二，卸載電磁閥一，卸載電磁閥二的公共端連接，另一相分別與五個中間繼電器KA2、KA3、KA4、KA5，兩個交流接觸器KM1、KM2的常開點的一端連接；中間繼電器KA2常開點的另一端與交流接觸器KM1的線圈連接，中間繼電器KA3常開點的另一端與交流接觸器KM2的線圈連接；中間繼電器KA2、KA3常開點的另一端與交流接觸器KM3的線圈連接，熱繼電器FR3常 閉點與交流接觸器KM3的線圈連接；中間繼電器KA4常開點的另一端與卸載電磁閥一連接，中間繼電器KA5常開點的另一端與卸載電磁閥二連接，兩個交流接觸器KM1、KM2常開點的另一端分別與兩個進氣電磁閥連接；開關電源的電源輸入端與變壓器相接，開關電源的電源輸出端輸出直流電源，直流電源分別作為PLC、模擬量輸入模塊和觸控螢幕的工作電源；所述報警器、所述櫃體風扇的一端與變壓器輸出端的其中一相相接，其中另一相通過兩個中間繼電器KA1、KA3的常開觸點分別與報警器、櫃體風扇相連接。

進一步地，所述PLC型號為S7-200-smart-ST20。

進一步地，所述模擬量輸入模塊型號為EMAI04。

進一步地，所述模擬量輸入模塊均與PLC通過信號數據線連接。

進一步地，所述壓力變送器通過信號線與模擬量輸入模板連接。

再進一步地，所述系統採用通訊線連接9針公接頭的一端與PLC的PLC-CPU-485通訊接口相連，另一端分別與兩個變頻器的相連接，利用USS通訊，將變頻器的運行參數傳至PLC、觸控螢幕，將PLC的運行指令，控制轉速的數值傳給變頻器。

再進一步地，所述壓力變送器採集到的水壓力信號、排氣壓力信號、進氣壓力信號，通過所述模擬量輸入模塊輸送到PLC，PLC通過所述模擬量輸入模塊將壓力的模擬量信號轉換成數位訊號。

進一步地，所述觸控螢幕通過乙太網與PLC通信。

本實用新型克服了現有技術的不足，保證了壓縮機排氣壓力穩定，使壓縮機能適應用戶用氣量變化較大的工況下的運行，符合用戶需求。

附圖說明

圖1為本實用新型的用於氧氣回收的壓縮機變頻控制系統的局部結構圖一。

圖2為本實用新型的用於氧氣回收的壓縮機變頻控制系統的局部結構圖二。

圖3為本實用新型的用於氧氣回收的壓縮機變頻控制系統的局部結構圖三。

圖4為本實用新型的用於氧氣回收的壓縮機變頻控制系統的局部結構圖四。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。

請一併參閱圖1、圖2、圖3及圖4，其為本實用新型的用於氧氣回收的壓縮機變頻控制系統的結構圖，由於本系統的結構圖比較龐大，為了清楚的顯示每個結構而分成四部分進行顯示。本實用新型的用於氧氣回收的壓縮機變頻控制系統包括控制櫃。在控制櫃內設有主迴路和控制迴路，在控制櫃面板上設有觸控螢幕，啟動按鈕、停止按鈕、急停按鈕和報警器。

所述主迴路主要是由三相空氣開關QF1、QF2、QF3，三個交流接觸器KM1、KM2、KM3，三個熱繼電器FR1、FR2、FR3，兩個變頻電機M1、M2，兩個風機m1、m2，鼓風機，兩隻變頻器組成。

外接380V三相電源L1、L2、L3經三相空氣開關QF1與變頻器一的輸入端連接，變頻器一的輸出端與變頻電機M1連接。外接380V三相電源L1、L2、L3經三相空氣開關QF2與變頻器二的輸入端連接，變頻器二的輸出端與變頻電機M2連接。外接380V三相電源L1、L2、L3經三相空氣開關QF3與三個交流接觸器KM1、KM2、KM3的主觸點連接，三個交流接觸器KM1、KM2、KM3的主觸點分別和三個熱繼電器FR1、FR2、FR3連接，三個熱繼電器FR1、FR2、FR3再分別與兩個風機m1、m2，鼓風機連接

所述控制迴路主要是由型號為S7-200-smart-ST20的PLC，觸控螢幕，型號為EMAI04的模擬量輸入模塊，壓力變送器，卸載電磁閥，進氣電磁閥，24V開關電源，380V變220V變壓器，五個中間繼電器KA1、KA2、KA3、KA4、KA5，二相空氣開關QF4、櫃體風扇組成。

PLC的輸入端I0.0接控制櫃面板上的啟動按鈕和遠程啟動按鈕，PLC的輸 入端I0.1接控制櫃面板上的停止按鈕，它與遠程停止按鈕串聯，PLC的輸入端I0.2接熱繼電器FR1的常閉點，PLC的輸入端I0.3接熱繼電器FR2的常閉點，PLC的輸入端I0.4接急停按鈕，PLC的輸出端Q0.0接中間繼電器KA1線圈的一端，PLC的輸出端Q0.1接中間繼電器KA2線圈的一端，PLC的輸出端Q0.2接中間繼電器KA3線圈的一端，PLC的輸出端Q0.3接中間繼電器KA4線圈的一端，PLC的輸出端Q0.4接中間繼電器KA5線圈的一端。

五個中間繼電器KA1、KA2、KA3、KA4、KA5的另一端均接0V，所述模擬量輸入模塊均與PLC通過信號數據線連接，所述壓力變送器通過信號線與模擬量輸入模板連接。壓力變送器採集到的水壓力信號、排氣壓力信號、進氣壓力信號，通過模擬量輸入模塊輸送到PLC，PLC通過模擬量輸入模塊將壓力的模擬量信號轉換成數位訊號，所述觸控螢幕通過乙太網與PLC通信，採集的數值顯示在觸控螢幕上，設置的控制參數可以在屏上修改。

系統採用通訊線連接9針公接頭與PLC-CPU-485通訊接口相連，另一端分別與兩個變頻器的29、30端子相連接，利用USS通訊，將變頻器的運行參數傳至PLC、觸控螢幕，將PLC的運行指令，控制轉速的數值傳給變頻器。

外接380V二相電源L1、L3通過二相空氣開關QF4後，其中一相與兩個交流接觸器KM1、KM2的線圈，熱繼電器FR3，兩個進氣電磁閥，兩個卸載電磁閥的公共端連接，另一相分別與五個中間繼電器KA2、KA3，KA4，KA5，兩個交流接觸器KM1、KM2的常開點的一端連接，中間繼電器KA2常開點的另一端與交流接觸器KM1的線圈連接。中間繼電器KA3常開點的另一端與交流接觸器KM2的線圈連接。兩個中間繼電器KA2，KA3常開點的另一端與交流接觸器KM3的線圈連接，熱繼電器FR3常閉點與交流接觸器KM3的線圈連接。中間繼電器KA4常開點的另一端與卸載電磁閥一連接，中間繼電器KA5常開點的另一端與卸載電磁閥二連接，兩個交流接觸器KM1、KM2常開點的另一端分別與兩個進氣電磁閥連接。

所述24V開關電源的電源輸入端與變壓器220V相接，24V開關電源的電 源輸出端輸出24V直流電源，24V直流電源分別作為PLC、模擬量輸入模塊和觸控螢幕的工作電源。報警器、櫃體風扇的一端與變壓器輸出端220V其中一相相接，220V其中另一相通過兩個中間繼電器KA1、KA3的常開觸點分別與報警器、櫃體風扇相連接。

本實施例在運行時，4隻QF在閉合位置，將編輯好的程序下載至PLC,觸控螢幕，它們得電運行，

在觸控螢幕上，參數設置畫面中，設置連鎖啟停機參數，進氣啟動壓力數值，進氣停機壓力數值，排氣啟動壓力數值，排氣停機壓力數值，水啟動壓力數值，水停機壓力數值。PID調節係數，P項，I項，單機雙機運行切換按鈕，單機運行時M1，M2切換按鈕，數據顯示畫面中。實時顯示進氣壓力數值，排氣壓力數值，水壓力數值，變頻器1，變頻器2，M1轉速，M2轉速，M1電流，M2電流,M1風機，M2風機動態運行停止狀態，進氣電磁閥1，進氣電磁閥2，卸載電磁閥1，卸載電磁閥2，打開閉合狀態。

M1，M2運行時間，故障畫面中，監控的故障項目，進氣壓力低，排氣壓力高，水壓力低，變頻器1故障，變頻器2故障，M1風機過載，M2風機過載，還設置變頻器1故障復位按鈕，,變頻器2故障復位按鈕，用戶登錄畫面，用戶需要修改參數時，按登錄按鈕，這是需要授權密碼。以防止無關人員修改參數。

變頻器首次使用需要設置基本的參數，電機的額定頻率，額定電壓，額定電流，過載電流，最小頻率，最大頻率，通訊波特率，通訊地址，命令源，選擇頻率給定值，控制方式等參數，按啟動按鈕，雙機運行狀態下，假設各參數符合啟動條件，變頻器1啟動，3秒後，PLC輸出點Q0.1閉合，KA2線圈得電，KM1線圈得電，M1風機運行，進氣電磁閥1得電打開，KM3線圈得電，鼓風機運行，3秒後，變頻器2啟動，PLC輸出點Q0.2閉合，KA3得電，KM2線圈得電，M2風機運行，進氣電磁閥2得電打開，排氣壓力升至2.4MPa時，PI調節投入，壓力上升，電機轉速開始下降。

當壓力升至2.75MPa時，變頻器2停止，PLC輸出點Q0.2斷開，KA3失 電，KM2失電，M2風機停止，PLC輸出點Q0.4閉合，KA5線圈得電，卸載電磁閥2得電打開，這時，只有一臺機器運行，排氣量只有總排氣量的百分之50至百分之20之間，排氣壓力上升至2.9MPa附近時，單臺電機的轉速最低至額定轉速的百分之30，如果這時用氣量增大，單臺電機轉速最大時，壓力繼續下降至2.75MPa時，變頻器2自動啟動，以維持排氣壓力在2.9MPa至2.75MPa之間。

當然，用氣量為零時，排氣壓力升至2.9MPa，變頻器1停止，M1風機停止，PLC輸出點Q0.3閉合，KA4線圈得電，卸載電磁閥1得電打開。變頻器1啟動時，卸載電磁閥1失電關閉。

以上控制過程，由PLC中的程序自動判斷，自動運行，當故障發生時，PLC輸出點Q0.0閉合，

KA1線圈得電，蜂鳴器報警，可查看報警畫面，找出原因。初始調試階段，空載試運行，在電腦上監控PLC程序，查看各電氣元件動作是否正確，是否符合設計要求，監控變頻器運行參數，核對各壓力數值與壓力表的讀數是否一致，顯示在觸控螢幕上的數值是否正確，對不符合實際要求的程序進行小修小改。程序運行完全符合要求後，模擬用戶運行工況，對壓縮機加載試運行，查看變頻器的調節速率，是超調或滯調，通過不斷修改P值與I值，尋找到合適的P值，I值。經過16小時的運行，最終確定P值I值，通過了用戶的驗收。該變頻調速控制系統在氧壓機上的運行獲得了成功。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。