專利名稱：空壓機(jī)變頻恒壓供氣控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程自動(dòng)控制方法，特別涉及一種空壓機(jī)變頻恒壓供氣控制方法。
背景技術(shù)：
空壓機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛地應(yīng)用。在供水行業(yè)中，它擔(dān)負(fù)著為水廠所有氣動(dòng)元件，包括各種氣動(dòng)閥門，提供氣源的職責(zé)。因此它運(yùn)行的好壞直接影響水廠生產(chǎn)工藝?？諌簷C(jī)的種類有很多，但其供氣控制方式幾乎都是采用加、卸載控制方式。該供氣控制方式雖然原理簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便，但存在能耗高，進(jìn)氣閥易損壞、供氣壓力不穩(wěn)定等諸多問(wèn)題。隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，高效低耗的技術(shù)已愈來(lái)愈受到人們的關(guān)注。在空壓機(jī)供氣領(lǐng)域能否應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，節(jié)省電能同時(shí)改善空壓機(jī)性能、提高供氣品質(zhì)就成為我們關(guān)心的一個(gè)話題。以美國(guó)壽力LS-10型固定式螺桿空壓機(jī)電控原理圖為例,對(duì)加、卸載供氣控制方式進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。SAl轉(zhuǎn)至自動(dòng)位置，按下起動(dòng)按鈕SB2，KT1線圈得電，其瞬時(shí)閉合延時(shí)斷開的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，KM3和KMl線圈得電動(dòng)作壓縮機(jī)電機(jī)開始Y形起動(dòng)；此時(shí)進(jìn)氣控制閥YVl得電動(dòng)作，控制氣體從小儲(chǔ)氣罐中放出進(jìn)入進(jìn)氣閥活塞腔，關(guān)閉進(jìn)氣閥，使壓縮機(jī)從輕載開始起動(dòng)。當(dāng)KT達(dá)到設(shè)定時(shí)間其延時(shí)斷開的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，延時(shí)閉合的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，KM3線圈斷電釋放，KM2線圈得電動(dòng)作，空壓機(jī)電機(jī)從Y形自動(dòng)改接成A形運(yùn)行。此時(shí)YVl斷電關(guān)閉，從儲(chǔ)氣罐放出的控制氣被切斷，進(jìn)氣閥全開，機(jī)組滿載運(yùn)行。若所需氣量低于額定排氣量，排氣壓力上升，當(dāng)超過(guò)設(shè)定的最小壓力值Pmin (也稱為加載壓力)時(shí)，壓力調(diào)節(jié)器動(dòng)作，將控制氣輸送到進(jìn)氣閥，通過(guò)進(jìn)氣閥內(nèi)的活塞，部分關(guān)閉進(jìn)氣閥，減少進(jìn)氣量，使供氣與用氣趨于平衡。當(dāng)管線壓力繼續(xù)上升超過(guò)壓力調(diào)節(jié)開關(guān)(SP4)設(shè)定的最大壓力值Pmax (也稱為卸載壓力)時(shí)，壓力調(diào)節(jié)開關(guān)跳開，電磁閥YV4掉電。這樣，控制氣直接進(jìn)入進(jìn)氣閥，將進(jìn)氣口完全關(guān)閉；同時(shí)，放空閥在控制氣的作用下打開，將分離罐內(nèi)壓縮空氣放掉。當(dāng)管線壓力下降低于Pmin時(shí)，壓力調(diào)節(jié)開關(guān)SP4復(fù)位(閉合)，YV4接通電源，這時(shí)通往進(jìn)氣閥和放空閥的控制氣都被切斷。這樣進(jìn)氣閥重新全部打開，放空閥關(guān)閉，機(jī)組全負(fù)荷運(yùn)行。其它不足之處如下(I)靠機(jī)械方式調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥，使供氣量無(wú)法連續(xù)調(diào)節(jié)，當(dāng)用氣量不斷變化時(shí)，供氣壓力不可避免地產(chǎn)生較大幅度的波動(dòng)。用氣精度達(dá)不到工藝要求。再加上頻繁調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥，會(huì)加速進(jìn)氣閥的磨損，增加維修量和維修成本。(2)頻繁采用打開和關(guān)閉放氣閥，放氣閥的耐用性得不到保障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種空壓機(jī)變頻恒壓供氣控制方法，該控制方法 增加工頻與變頻切換功能，并保留原有的控制和保護(hù)系統(tǒng)，空壓機(jī)電機(jī)從靜止到旋轉(zhuǎn)工作可由變頻器來(lái)啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)，避免了啟動(dòng)沖擊電流和啟動(dòng)給空壓機(jī)帶來(lái)的機(jī)械沖擊。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，所述的空壓機(jī)變頻恒壓供氣控制方法，該控制方法把管網(wǎng)壓力作為控制對(duì)象，包括如下步驟壓力變送器YB將儲(chǔ)氣罐的壓力P轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)送給PID智能控制器，與壓力設(shè)定值PO作此較，并根據(jù)差值的大小按既定的PID控制模式進(jìn)行運(yùn)算，產(chǎn)生控制信號(hào)送變頻調(diào)速器VVVF，通過(guò)變頻器控制電機(jī)的工作頻率與轉(zhuǎn)速，從而使實(shí)際壓力P始終接近設(shè)定壓力PO;同時(shí)，增加工頻與變頻切換功能，并保留原有的控制和保護(hù)系統(tǒng)，空壓機(jī)電機(jī)從靜止到旋轉(zhuǎn)工作可由變頻器來(lái)啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)，避免了啟動(dòng)沖擊電流和啟動(dòng)給空壓機(jī)帶來(lái)的機(jī)械沖擊。
其中，所述變頻器采用VFD300B43A型變頻器，所述電機(jī)采用LS-10型固定式螺桿壓縮機(jī)。其中，所述PID智能控制器采用蘭利牌AL808型PID智能控制器。其中，所述壓力變送器采用DG1300-BZ-A-2-2型壓力變送器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明空壓機(jī)變頻恒壓供氣控制方法具有如下特點(diǎn)(I)本發(fā)明由于使用PID智能控制器控制變頻器，根據(jù)在不允許輸出信號(hào)頻繁變化的應(yīng)用系統(tǒng)中應(yīng)選擇PI調(diào)節(jié)方式原則，因此只能采用PI調(diào)節(jié)方式，以減少對(duì)變頻器的沖擊。在對(duì)PID進(jìn)行參數(shù)整定的過(guò)程中，我們首先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法，將比例帶設(shè)定在70%，積分時(shí)間常數(shù)設(shè)定在60s ;為不影響生產(chǎn)，我們采取改變給定值的方法使壓力給定值有個(gè)突變(相當(dāng)于一個(gè)階躍信號(hào))，然后觀察其響應(yīng)過(guò)程(即壓力變化過(guò)程)。經(jīng)過(guò)多次調(diào)整，在比例帶P = 40%，積分時(shí)間常數(shù)Ti = 12s時(shí)，我們觀察到壓力的響應(yīng)過(guò)程較為理想。壓力在給定值改變5min左右(約一個(gè)多周期)后，振幅在極小的范圍內(nèi)波動(dòng)，對(duì)擾動(dòng)反應(yīng)達(dá)到了預(yù)期的效果。(2)本發(fā)明在調(diào)試時(shí)將下限頻率調(diào)至40Hz，然后用紅外線測(cè)溫儀對(duì)空壓機(jī)電機(jī)的溫升及管路的油溫進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間、嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)，電機(jī)溫升約3 6°C之間，屬正常溫升范圍，油溫基本無(wú)變化(以上數(shù)據(jù)均為以原有工頻運(yùn)行時(shí)相比較)。所以40Hz下限頻率運(yùn)行對(duì)空壓機(jī)機(jī)組的工作并無(wú)多大的影響。整套改造裝置并不改變空壓機(jī)原有控制原理，也就是說(shuō)原空壓機(jī)系統(tǒng)保護(hù)裝置依然有效。并且工頻/變頻切換采用了電氣及機(jī)械雙重聯(lián)鎖，從而大大的提高了系統(tǒng)的安全、可靠性。


圖I為本發(fā)明空壓機(jī)變頻恒壓供氣控制方法的控制流程圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示的空壓機(jī)變頻恒壓供氣控制方法，該控制方法把管網(wǎng)壓力作為控制對(duì)象，包括如下步驟壓力變送器YB將儲(chǔ)氣罐的壓力P轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)送給PID智能控制器，與壓力設(shè)定值PO作比較，并根據(jù)差值的大小按既定的PID控制模式進(jìn)行運(yùn)算，產(chǎn)生控制信號(hào)送變頻調(diào)速器VVVF，通過(guò)變頻器控制電機(jī)的工作頻率與轉(zhuǎn)速，從而使實(shí)際壓力P始終接近設(shè)定壓力PO ;同時(shí)，增加工頻與變頻切換功能，并保留原有的控制和保護(hù)系統(tǒng)，空壓機(jī)電機(jī)從靜止到旋轉(zhuǎn)工作可由變頻器來(lái)啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)，避免了啟動(dòng)沖擊電流和啟動(dòng)給空壓機(jī)帶來(lái)的機(jī)械沖擊。其中，所述變頻器采用VFD300B43A型變頻器，所述電機(jī)采用LS-10型固定式螺桿壓縮機(jī)其中，所述PID智能控制器采用蘭利牌AL808型PID智能控制器。其中，所述壓力變送器采用DG1300-BZ-A-2-2型壓力變送器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明空壓機(jī)變頻恒壓供氣控制方法具有如下特點(diǎn)(I)本發(fā)明由于使用PID智能控制器控制變頻器，根據(jù)在不允許輸出信號(hào)頻繁變化的應(yīng)用系統(tǒng)中應(yīng)選擇PI調(diào)節(jié)方式原則，因此只能采用PI調(diào)節(jié)方式，以減少對(duì)變頻器的沖擊。在對(duì)PID進(jìn)行參數(shù)整定的過(guò)程中，我們首先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法，將比例帶設(shè)定在70%，積分時(shí)間常數(shù)設(shè)定在60s ;為不影響生產(chǎn)，我們采取改變給定值的方法使壓力給定值有個(gè)突變(相當(dāng)于一個(gè)階躍信號(hào))，然后觀察其響應(yīng)過(guò)程(即壓力變化過(guò)程)。經(jīng)過(guò)多次調(diào)整，在比例帶P = 40%，積分時(shí)間常數(shù)Ti = 12s時(shí)，我們觀察到壓力的響應(yīng)過(guò)程較為理想。壓力在給定值改變5min左右(約一個(gè)多周期)后，振幅在極小的范圍內(nèi)波動(dòng)，對(duì)擾動(dòng)反應(yīng)達(dá)到了預(yù)期的效果。(2)本發(fā)明在調(diào)試時(shí)將下限頻率調(diào)至40Hz，然后用紅外線測(cè)溫儀對(duì)空壓機(jī)電機(jī)的溫升及管路的油溫進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間、嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)，電機(jī)溫升約3 6°C之間，屬正常溫升范圍，油溫基本無(wú)變化(以上數(shù)據(jù)均為以原有工頻運(yùn)行時(shí)相比較)。所以40Hz下限頻率運(yùn)行對(duì)空壓機(jī)機(jī)組的工作并無(wú)多大的影響。整套改造裝置并不改變空壓機(jī)原有控制原理，也就是說(shuō)原空壓機(jī)系統(tǒng)保護(hù)裝置依然有效。并且工頻/變頻切換采用了電氣及機(jī)械雙重聯(lián)鎖，從而大大的提高了系統(tǒng)的安全、可靠性。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征及其優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人士應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施條例的限制，上述實(shí)施條例和說(shuō)明書中描述的只是用于說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明原理和范圍的前提下，本發(fā)明還可有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都屬于要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍同所附的權(quán)利要求書及其它等效物界定。
權(quán)利要求
1.一種空壓機(jī)變頻恒壓供氣控制方法，該控制方法把管網(wǎng)壓力作為控制對(duì)象，包括如下步驟壓カ變送器YB將儲(chǔ)氣罐的壓力P轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)送給PID智能控制器，與壓カ設(shè)定值PO作比較，井根據(jù)差值的大小按既定的PID控制模式進(jìn)行運(yùn)算，產(chǎn)生控制信號(hào)送變頻調(diào)速器VVVF，通過(guò)變頻器控制電機(jī)的工作頻率與轉(zhuǎn)速，從而使實(shí)際壓力P始終接近設(shè)定壓力PO ;同時(shí)，增加工頻與變頻切換功能，并保留原有的控制和保護(hù)系統(tǒng)，空壓機(jī)電機(jī)從靜止到旋轉(zhuǎn)工作可由變頻器來(lái)啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)，避免了啟動(dòng)沖擊電流和啟動(dòng)給空壓機(jī)帶來(lái)的機(jī)械沖擊。
2.如權(quán)利要求I所述的空壓機(jī)變頻恒壓供氣控制方法，其特征在于所述變頻器采用VFD300B43A型變頻器，所述電機(jī)采用LS-IO型固定式螺桿壓縮機(jī)。
3.如權(quán)利要求I所述的空壓機(jī)變頻恒壓供氣控制方法，其特征在于所述PID智能控制器采用蘭利牌AL808型PID智能控制器。
4.如權(quán)利要求I所述的空壓機(jī)變頻恒壓供氣控制方法，其特征在于所述壓カ變送器 采用DG1300-BZ-A-2-2型壓カ變送器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種空壓機(jī)變頻恒壓供氣控制方法，該控制方法把管網(wǎng)壓力作為控制對(duì)象，包括如下步驟壓力變送器YB將儲(chǔ)氣罐的壓力P轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)送給PID智能控制器，與壓力設(shè)定值P0作比較，并根據(jù)差值的大小按既定的PID控制模式進(jìn)行運(yùn)算，產(chǎn)生控制信號(hào)送變頻調(diào)速器VVVF，通過(guò)變頻器控制電機(jī)的工作頻率與轉(zhuǎn)速，從而使實(shí)際壓力P始終接近設(shè)定壓力P0。本發(fā)明增加工頻與變頻切換功能，并保留原有的控制和保護(hù)系統(tǒng)，空壓機(jī)電機(jī)從靜止到旋轉(zhuǎn)工作可由變頻器來(lái)啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)，避免了啟動(dòng)沖擊電流和啟動(dòng)給空壓機(jī)帶來(lái)的機(jī)械沖擊。
文檔編號(hào)F04B49/06GK102650279SQ201110043278
公開日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月23日
發(fā)明者伍遠(yuǎn)波, 馬利江 申請(qǐng)人:上海慎邦電子科技有限公司