數控隨機變工況的壓縮機的製作方法

2023-05-25 15:44:46 1

專利名稱：數控隨機變工況的壓縮機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種能夠自適應控制的機電設備，即能按照一些預定的準則自動調節設備處在最佳性能狀態下工作的機電設備，確切地說，涉及一種數控隨機變工況的壓縮機。
空氣壓縮機是一種廣泛用於石油、化工、礦山、冶金、機械、電子、紡織、建築等許多行業的通用動力機械。目前，壓縮機一般都由交流恆速電機作驅動動力源，而且，一般的交流電機及其控制裝置都不能主動隨機改變其工況，所以，對於耗電量約佔我國三分之一的空氣壓縮機和水泵這些耗能「大戶」，如何降低電耗成為人們越來越關心的重大課題。現在，小型空壓機可以採取間隙工作，大型壓縮機因不宜頻繁啟動就採取改變各個管道閥組的工作狀態或通過外圍系統的調節改變來滿足實際工況的運行需要。這樣，一方面節電效果很不顯著，另一方面，空壓機的外圍控制系統裝置龐大複雜。投資高，易出故障。例如在壓縮機氣、水、油各管路的主要部位上安裝的各種直讀式或電接點式的壓力表、溫度計、流量計，是用於檢測壓縮機運行中各級進氣、排氣的壓力、溫度，冷卻水的流量，潤滑油的壓力、溫度的，以便隨時改變其輸出工況。但是，這些儀表因受壓縮機振動和壓縮氣體脈動的影響，可靠性降低，使用壽命短，操作人員必須經常巡視這些儀表，以監視和調整壓縮機和電動機的運行情況，另外，壓縮機的噪聲也危害操作人員的身體健康。因此，如何降低壓縮機的電耗，同時減輕操作人員的勞動強度，減少外圍控制裝備的添置設備開銷和提高其工作可靠性，已是眾多用戶的迫切要求。
本發明的目的是設計一種能使工業壓縮機按照預定的準則，自動調節壓縮機的工作狀況，使得壓縮機及整個機組系統都處在最佳性能狀態下工作的數控隨機變工況的壓縮機。
本發明的硬體結構如

圖1所示它由壓縮機1、交流電動機2及其驅動控制裝置組成。其特點在於與空氣壓縮機1同軸聯接的交流電動機2的驅動控制裝置是由壓縮機和交流電動機的諸參數傳感、檢測器群3、交流電動機的電源變頻器4以及它們的控制器5所組成，其中各個參數傳感、檢測器組分別安裝在靠近壓縮機和電動機的需要敏感和檢測的相應部位，其輸出則通過電纜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市電網輸入而輸出作為交流電動機的驅動電源的電源變頻器4中，也就是把壓縮機、電動機、感測、控制與變頻五個部分合成一個數字控制的能隨機變工況的新型壓縮機。在控制器5中有與傳感器、檢測器群3匹配的輸入模塊9，它們都插在工業控制介面RTU8的插槽裡，並籍此與微型計算機10相連接。微型計算機中存儲有空氣壓縮機正常工作運行的各個工藝參數、保護限值等數據和程序，生產工廠可以根據普通用戶的需要事先固化程序於晶片中，有些用戶如需要自行調整改變工序或若干工藝參數、保護限值，則可利用輸入鍵盤11修改之，然後，重新把修改後的數據和程序存儲在讀寫存儲器晶片中。微型計算機配置的外圍設備顯示器12是用於實時顯示壓縮機的各個工藝參數數值和所修改的各項程序及數據。例如一級排氣壓力和溫度、二級排氣壓力和溫度、潤滑油壓力、溫度和冷卻水流量等，也顯示交流電動機的工作電流、輸入電壓及其頻率等。印表機13是用於實時或定時列印壓縮機整個機組系統的各個組成部件的運行狀況(報表)的。
本發明的硬體配置是以機電一體化技術為基礎的系列裝置-包括傳感器、輸入匹配模塊、工業控制介面、控制計算機等-作為數控隨機變工況壓縮機的控制裝置的核心，形成智能化、數位化、自動化的檢測儀表和控制設備。它能根據工作負載的需求和氣、水、油、機狀況自動改變交流電動機輸入電壓的頻率，使之從50HZ調節到0-60HZ的範圍內變化，從而改變電機轉速(即變頻調速)來達到節約電能、減輕操作人員勞動強度、減少外圍調節控制設備、降低設備投資費用和增加工作可靠性的多項經濟效益。
圖2是本發明工作狀態時的軟體控制過程的原理邏輯方框流程圖。首先是用鍵盤輸入各參數限值並儲存到相關存儲單元(參數設定)，再啟動壓縮機組開始運動，此時就把各參數傳感器、檢測器送來的數據儲存到實測值存儲單元(參數測定)，通常每個參數至少要連續採集8個以上數據，由數據處理模塊對每個參數的多個數據求算術平均值，再將各參數測量值的平均值與設定值比較。如果壓縮機運動正常，則返回到不斷敏感、檢測各參數的狀態，同時把相應數據送給顯示器顯示和列印記錄。如果與設定值不符合，則該參數先與報警值比較，如已超過，則一方面發出告警信號，一方面再與極限保護值比較，如仍超過，則保護機構動作停機待修。如果設有達到報警或極限保護值，就再檢測狀態是高於還是低於原設定參數。如偏高，則把電源頻率降低，降低電動機的轉速，從而降低壓縮機的運行參數;如狀態參數偏低則反之。本裝置的軟體是由多個模塊所組成，每個工藝參數的敏感，處理、比較都需要其中若干個模塊所共同完成，這樣設計是因為簡便和節省容量，且便於修改和增加新功能。
本發明把壓縮機、動力、感測、處理和變頻五個部分合成一體，可根據壓縮機整個機組的運動狀態身實現調節，即隨機變工況而使壓縮機處於最佳狀態下運轉。例如負載變大時，可以提高交流電機的輸入電壓的頻率，以提高壓縮機的轉速來改變工況，直到滿足設定的狀態要求。反之亦然。採用本裝置，可以顯著節約電能，達到省電30%以上。而且，外圍調節控制設備採用機電一體化的系列裝備而大大簡化，從根本上改善了壓縮機檢沒、控制儀器存在的缺陷，既節省費用，又提高壓縮機工作效率和使用壽命，大大減輕了操作人員的勞動強度。整個工作過程毋須人員介入，只要事先設定工藝參數，人與裝置之間聯繫就只有啟動、停止和復位三種操作了。本發明還具有一定的通用性，硬體配置，不僅適用於對壓縮機進行隨機變工況的數字控制，也可適用於其他類似產品(如水泵、風機等)或工藝的控制，當然，敏感、監測器的配置，種類等硬體和軟體都需作必要的相應改動和變更。總之，本發明為交流電機調頻變速運行提出一項機電一體化的控制裝置，對於改變我國傳統裝備能耗大，經濟效益低的落後局面會起到十分有益的作用。
權利要求
1.一種數控隨機變工況的壓縮機，其特徵在於把壓縮機、動力機、感測、控制與變頻五個部分合成一個機組，與壓縮機同軸的交流電動機的驅動控制裝置是由壓縮機和交流電機的諸參數傳感、檢測器群，交流電動機的電源變頻器以及它們的控制器所組成，其中各個參數傳感、檢測器組分別安裝在靠近壓縮機和電動機的需要敏感或檢測的相應部位，其輸出則通過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於50HZ市電網而輸出作為交流電動機的驅動電源的電源變頻器中。
2.如權利要求1所述的數控隨機變工況的壓縮機，其特徵是控制器包括有與傳感、檢測器群匹配的輸入模塊，工業控制介面和計算機及其外圍設備印表機、顯示器和鍵盤等。
全文摘要
一種能使設備按照預定準則，自動調節其工況，從而使整個機組都處在最佳性能狀態下的機電設備——數控隨機變工況的壓縮機，是以機電一體化的系列設備為基礎，把壓縮機、電動機、感測、控制和變頻五個部分合成一個整體協調的機組，並通過改變交流電動機的電源頻率來調節電機轉速實現發明目的。該裝置節電效果顯著、減少外圍控制設備、降低投資費用，減輕勞動強度，是機電一體化的升級換代新型壓縮機。
文檔編號F04B49/06GK1055584SQ9010176
公開日1991年10月23日 申請日期1990年4月2日 優先權日1990年4月2日
發明者石行 申請人:北京市西城新開通用試驗廠