專利名稱：水泥廠空壓機(jī)組變頻恒壓控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種水泥廠空壓機(jī)組變頻恒壓控制裝置，該裝置通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)組電機(jī)的恒壓調(diào)速控制。
背景技術(shù)：
水泥生產(chǎn)線根據(jù)工藝狀況設(shè)置多個空壓機(jī)站組，為保證輸出管道壓力在正常工況區(qū)間，通常是通過管道壓力的上下限位開關(guān)控制空壓機(jī)站組某臺或數(shù)臺電機(jī)的負(fù)載離合器，實(shí)現(xiàn)壓力在正常工控區(qū)間。這種控制方式不能根據(jù)負(fù)載的輕重連續(xù)地進(jìn)行調(diào)整，并且運(yùn)行中空壓機(jī)電機(jī)輕載比例非常高，從而導(dǎo)致電機(jī)能耗大，工作效率低下，同時(shí)管道壓力也難以保持穩(wěn)定。
發(fā)明內(nèi)容為了降低電機(jī)的能耗，提高電機(jī)的工作效率，并確保管道壓力的穩(wěn)定，本實(shí)用新型提供一種空壓機(jī)組變頻恒壓節(jié)能裝置，該裝置采用自動投切方式實(shí)現(xiàn)一臺變頻器控制多臺空壓機(jī)電機(jī)，并通過恒壓閉環(huán)控制設(shè)定變頻器頻率，完成空壓機(jī)電機(jī)的調(diào)速。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是該裝置由PLC控制器，變頻器，壓力變送器，低壓電氣設(shè)備及空壓機(jī)組成。變頻器采用具備AEO自動能量優(yōu)化功能的變頻器，此類變頻器能根據(jù)電機(jī)負(fù)載自動調(diào)整變頻器輸出的壓頻比，節(jié)能效果比一般變頻器高出3-10%。主回路采用一拖多的方式，每臺空壓機(jī)電機(jī)的一次動力回路都分為兩路，一路通過開關(guān)和變頻器連接至母線，另一路通過開關(guān)直接和母線相連，PLC控制器的輸出節(jié)點(diǎn)分別連接至這兩個開關(guān)的控制線圈，通過接通和斷開控制線圈，實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)電機(jī)的自動投切以及工頻和變頻運(yùn)行自動切換。管道壓力恒定控制由PLC控制器內(nèi)部設(shè)計(jì)的恒壓PID控制回路完成，PID控制回路通過比較裝設(shè)在儲氣罐上的壓力變送器檢測的壓力反饋值與設(shè)定的壓力值，給出變頻器的頻率給定值。為了實(shí)現(xiàn)每臺空壓機(jī)電機(jī)的自動投切以及工頻和變頻運(yùn)行的轉(zhuǎn)換，在PLC內(nèi)部設(shè)計(jì)了兩種控制模式一種為固定變頻空壓機(jī)控制方式，另一種為循環(huán)變頻空壓機(jī)控制方式， 同時(shí)在PLC中為每臺空壓機(jī)設(shè)計(jì)了運(yùn)行記時(shí)裝置，記錄其運(yùn)行時(shí)間，并根據(jù)每臺空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)間，合理選擇需投切的空壓機(jī)，以有效平衡各個空壓機(jī)的損耗程度。固定變頻空壓機(jī)控制方式固定其中一臺為變頻空壓機(jī)，并通過恒壓PID控制回路完成調(diào)速。其余空壓機(jī)均運(yùn)行在工頻方式下并通過PLC控制器根據(jù)壓力變化及運(yùn)行時(shí)間實(shí)現(xiàn)自動投切。循環(huán)變頻空壓機(jī)控制方式此方式實(shí)現(xiàn)變頻循環(huán)控制，控制中不再有固定的變頻空壓機(jī)。啟動時(shí)首先由PLC控制變頻器啟動停機(jī)時(shí)間最長的空壓機(jī)，并由恒壓PID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，如果壓力滿足則保持此運(yùn)行方式，如果調(diào)至最大轉(zhuǎn)速后，壓力仍然不足，則將該空壓機(jī)切入工頻運(yùn)行，同時(shí)由變頻器控制下一臺空壓機(jī)(該空壓機(jī)停機(jī)時(shí)間僅次于上一臺電機(jī))啟動，并且調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，如此循環(huán)直至壓力滿足設(shè)定值；當(dāng)設(shè)定壓力下降時(shí)，則調(diào)節(jié)變頻運(yùn)行的那臺電機(jī)轉(zhuǎn)速，如果調(diào)節(jié)至最低時(shí)，壓力仍然大于設(shè)定值，則立即停止工頻運(yùn)行時(shí)間最長的電機(jī)，同時(shí)將自身轉(zhuǎn)速調(diào)至最大，如果壓力仍然大于給定，則調(diào)慢自身轉(zhuǎn)速，如此循環(huán)直至壓力滿足設(shè)定值。本實(shí)用新型的有益效果是，可以大大提高空壓機(jī)的工作效率，降低能耗，延長使用壽命，同時(shí)還有效降低了管道壓力的波動。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。


圖1表示了由三個空壓機(jī)電機(jī)構(gòu)成的空壓機(jī)組變頻恒壓節(jié)能裝置的一次主回路圖。圖中QFl至QF4為斷路器，KMl至KM6為接觸器主觸點(diǎn)，F(xiàn)R為熱繼電器，SV為變頻器，Ml至M3為空壓機(jī)電機(jī)。圖2表示了該裝置的自動控制回路圖，1表示為PLC，2表示為變頻器，3表示為在儲氣罐管道出口處安裝壓力變送器，4表示為儲氣罐，KMl至KM6表示接觸器線圈及其主觸
占圖3是恒壓PID調(diào)節(jié)器。
具體實(shí)施方式
在
圖1中，變頻器通過斷路器QFl連接至母線，變頻器輸出分別通過KM1，KM3，KM5 連接至空壓機(jī)電機(jī)Ml至M3，實(shí)現(xiàn)一臺變頻器對多臺電機(jī)的控制；空壓機(jī)電機(jī)Ml至M3分別通過KM2，QF2、KM4，QF3、KM6，QF4直接連接至母線，實(shí)現(xiàn)工頻運(yùn)行。圖2所示為該裝置自動控制回路，實(shí)現(xiàn)固定變頻空壓機(jī)控制和循環(huán)變頻空壓機(jī)控制。當(dāng)選擇固定變頻空壓機(jī)控制模式時(shí)，可以預(yù)設(shè)某一臺空壓機(jī)電機(jī)為固定變頻控制，如此處設(shè)置空壓機(jī)1為固定變頻控制，控制實(shí)施過程如下啟動時(shí)PLC發(fā)出指令吸合KM1，并啟動變頻器，由恒壓PID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)空壓機(jī)1的轉(zhuǎn)速，隨著轉(zhuǎn)速上升如果壓力滿足則保持此運(yùn)行方式，如果調(diào)至最大轉(zhuǎn)速后任然小于設(shè)定壓力，PLC發(fā)出指令吸合KM4，讓空壓機(jī)2進(jìn)入工頻運(yùn)行(設(shè)空壓機(jī)2停機(jī)時(shí)間最長)，同時(shí)調(diào)節(jié)變頻器控制空壓機(jī)1的轉(zhuǎn)速，如果壓力仍然小于設(shè)定值，則吸合KM6投入讓空壓機(jī)3，直至壓力滿足條件；如果設(shè)定壓力小于反饋壓力， 首先調(diào)空壓機(jī)1轉(zhuǎn)速，如果轉(zhuǎn)速降至最低仍然不滿足，PLC發(fā)出指令斷開KM4，停止空壓機(jī) 2 (空壓機(jī)2運(yùn)行最長)，并調(diào)節(jié)空壓機(jī)1轉(zhuǎn)速，隨著轉(zhuǎn)速降低如果壓力滿足則保持此運(yùn)行方式，如果轉(zhuǎn)速降至最低仍然不滿足，PLC發(fā)出指令斷開KM6，直至壓力滿足條件。循環(huán)變頻空壓機(jī)控制實(shí)施過程如下假定KMl停機(jī)時(shí)間最長，啟動時(shí)PLC發(fā)出指令吸合KM1，并啟動變頻器，由恒壓PID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)空壓機(jī)1的轉(zhuǎn)速，隨著轉(zhuǎn)速上升如果壓力滿足則保持此運(yùn)行方式，如果調(diào)至最大轉(zhuǎn)速后仍然小于設(shè)定壓力，PLC發(fā)出指令斷開KMl并吸合KM2，停止變頻器頻率輸出，讓空壓機(jī)1轉(zhuǎn)入工頻運(yùn)行方式，然后吸合KM3，空壓機(jī)2進(jìn)入變頻運(yùn)行態(tài)(設(shè)空壓機(jī)2停機(jī)時(shí)間最長)，由恒壓PID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)空壓機(jī)2轉(zhuǎn)速，如果壓力仍然小于設(shè)定值則將空壓機(jī)2轉(zhuǎn)入工頻運(yùn)行態(tài)，同時(shí)將空壓機(jī)3切入變頻運(yùn)行態(tài)，切換過程同上，直至壓力滿足條件；如果設(shè)定壓力小于反饋壓力，并且空壓機(jī)3進(jìn)入變頻運(yùn)行態(tài)，首先調(diào)節(jié)空壓機(jī)3， 如果轉(zhuǎn)速降至最低仍然不滿足，則斷開KM2，停止空壓機(jī)1，同時(shí)調(diào)節(jié)空壓機(jī)3轉(zhuǎn)速至最大， 如果壓力仍然大于給定，則調(diào)慢自身轉(zhuǎn)速，如果設(shè)定壓力仍小于反饋壓力，則斷開KM4，停止空壓機(jī)2，并重復(fù)上述過程，直至壓力滿足條件。圖3是恒壓PID調(diào)節(jié)器，這是一個負(fù)反饋控制，PID調(diào)節(jié)器根據(jù)給定壓力和反饋壓力的差值，通過計(jì)算輸出變頻器頻率值，控制轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)恒壓控制。
權(quán)利要求1.一種水泥廠空壓機(jī)組變頻恒壓控制裝置，該裝置由PLC控制器，變頻器，壓力變送器，低壓電氣設(shè)備及空壓機(jī)組成，其特征是主回路變頻器采用一拖多的方式，即每臺空壓機(jī)電機(jī)的一次動力回路都分為兩路，一路通過開關(guān)、變頻器連接至電源母線，另一路通過開關(guān)直接連接至電源母線；PLC控制器的輸出節(jié)點(diǎn)分別連接至這兩個開關(guān)的控制線圈，通過接通和斷開控制線圈，實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)電機(jī)的自動投切以及工頻和變頻運(yùn)行自動切換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥廠空壓機(jī)組變頻恒壓控制裝置，其特征是空壓機(jī)組每臺電機(jī)均通過開關(guān)連接至變頻器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥廠空壓機(jī)組變頻恒壓控制裝置，其特征是儲氣罐上裝設(shè)壓力變送器。
專利摘要一種水泥廠空壓機(jī)組變頻恒壓控制裝置，該裝置由PLC控制器，變頻器，壓力變送器，低壓電氣設(shè)備及空壓機(jī)組成。其特征是主回路變頻器采用一拖多的方式，即每臺空壓機(jī)電機(jī)的一次動力回路都分為兩路，一路通過開關(guān)、變頻器連接至電源母線，另一路通過開關(guān)直接連接至電源母線；PLC控制器的輸出節(jié)點(diǎn)分別連接至這兩個開關(guān)的控制線圈，通過接通和斷開控制線圈，實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)電機(jī)的自動投切以及工頻和變頻運(yùn)行自動切換。解決了以往空壓機(jī)不能根據(jù)負(fù)載的輕重連續(xù)地進(jìn)行調(diào)整，能耗大、工作效率低下、管道壓力難保證等問題。
文檔編號F04B49/06GK202108712SQ20112004274
公開日2012年1月11日 申請日期2011年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月21日
發(fā)明者葉金輝 申請人:葉金輝