流体压缩系统及其控制装置的制造方法_3

文档序号:9252142阅读:来源:国知局
的状态下长时间运行,即使将上限压力和下限压力的差压设定得较小也没有问题。
[0070]在图5中示出在驱动压缩机主体的马达的停止一启动一停止的循环变得相同的条件下,对本实施例和现有技术的运行模式进行比较的结果。本实施例的空气压缩系统的运行模式用实线表示。利用现有技术,空气压缩系统的运行模式用虚线表示。根据压力的变化,压缩装置及压缩机主体的运行台数的增减以时序图表示,且消耗电力的比较示于图5的最下部。
[0071]首先,空气使用量为整体吐出量的55%时,本实施例中,使压缩装置2A和2B以固定控制运行,使压缩装置2C以容量控制运行,由此精确地控制压缩机主体的运行台数,且能够对吐出空气量进行微调。因此,压缩机主体以6台?7台运行。另一方面,现有技术中,由于运行/停止I台压缩装置,使压缩机主体的运行台数变动6台?9台,与本实施例相比,导致浪费驱动2台压缩机主体所需的电力。
[0072]并且,现有技术中运行循环以成为最小循环时间Tc以上的方式在较高的压力区域运行,存在更加浪费电力的问题。本实施例中,由于能够精确地对每I台压缩机主体台数进行控制,从而能够在保持最小循环时间的基础上在较低的压力范围内运行,节能效果较尚O
[0073]并且,本实施例中,能够将12台压缩机主体汇集成4台压缩装置,并且与通过I台压缩装置控制12台压缩机主体时相比,能够减少配线配管工作的工作量和设置空间。
[0074]并且,通过I台压缩装置控制12台压缩机主体时,需从停止或运行全台数的压缩机主体的状态依次停止每I台压缩机主体,因此无法应对空气使用量急剧变化的情况。另一方面,本实施例中能够精确地对每一台压缩机主体台数进行控制的同时,即使空气使用量急剧变化,压缩装置对压缩机主体的台数进行增减的同时,台数控制装置也对压缩装置的运行台数进行增减,因此也能够迅速应对空气使用量的急剧变化。
[0075]并且,本实施例中,通过将新启动的压缩装置切换为容量控制,压缩系统能够根据空气使用量的变化连续增减压缩机主体。
[0076]并且,本实施例中,压缩装置的启动以累积运行时间短的顺序进行,而停止以累积运行时间长的顺序进行。另一方面,压缩机主体的启动和停止也与压缩装置相同,根据累积运行时间决定启动和停止顺序。因此,各压缩装置的累积运行时间被平均化,并且压缩装置内部的压缩机主体的累积运行时间也被平均化,从而不存在因负载的偏差而先发生故障的压缩机主体,机械维护变得轻松。
[0077]并且,本实施例中,压缩装置发生异常时,能够通过信号线17A?17D通知台数控制装置I。台数控制装置I接收这些信号并将发生异常的压缩装置从台数控制排除,并能够以剩下的压缩装置进行台数控制。
[0078]并且,本实施例中,当判定增加压缩装置2A?2D的运行台数时,从停止中的压缩装置中最优先启动累积运行时间最短的装置。但是,空气使用量没有变动,且压缩装置的运行状态持续时,有可能导致运行中的压缩装置的累积时间超过停止中的压缩装置的累积时间,并导致违反平均化各压缩装置的运行时间的目的。因此,本实施例中,若压缩装置连续运行一定时间(例如30分钟),则在停止中的压缩装置中启动比该压缩装置累积运行时间短的装置,并进行停止该压缩装置的交替运行。因此,各压缩装置的累积运行时间即使在连续运行状态中也被平均化,并且最大差异限制在30分钟以内。由此,机械维护变得更加轻松。
[0079]实施例2
[0080]使用图6至图10对本发明的实施例2进行说明。对于与实施例1相同的结构标记相同的符号,并省略其说明。本实施例的特征在于,由具有多台压缩机主体,且可进行根据压缩空气的使用量改变运行台数而改变吐出空气量(输出)的容量控制运行的压缩装置和只进行不顾虑压缩空气的使用量且不改变运行时的运行台数,并且运行时的空气吐出量(输出)限制为恒定的固定控制运行的压缩装置构成。
[0081]在图6中示出本实施例的空气压缩系统的结构。与实施例1相同,由台数控制装置1、压缩装置2A?2D和空气罐12构成。台数控制装置I由测定控制基板16和罐12的压力的压力传感器15构成,相对于各压缩装置(2A?2D)具有切换运行/停止、控制方式的功能。作为组合例,压缩装置2A?2B与实施例1的空气压缩系统相同,由多台压缩机主体构成,且进行根据空气使用量对压缩机主体的运行台数进行增减的容量控制运行和运行时的空气吐出量(输出)成为恒定的固定控制运行。压缩装置2C和2D仅由I台压缩机主体构成,只进行空气吐出量(输出)成为恒定的固定控制运行。另外,在上述压缩装置2A?2D中需预先使台数控制装置I识别能够进行容量控制的机种。作为识别方法,有预先设定机种并将机种信息保存于台数控制装置I内部的控制电路16中的方法。或者,也有在连接台数控制装置和压缩装置时,使其自动识别机种的方法。
[0082]参考图7说明台数控制装置对压缩装置的运行台数进行增减的控制方法。图7中示出的台数控制处理与实施例1相同,是对每隔预先确定的采样周期Ts(例如200ms)进行的处理。
[0083]在步骤51中,与实施例1相同,使用压力传感器15并以恒定采样周期Ts测量当前的空气罐12内的压力P’ (t)。
[0084]接着,在步骤52中,判定当前罐压力值P’ (t)是否小于预先设定的空气罐12的下限压力值Pmin,若判定为“Yes”,则在下一个步骤53中将压缩装置(2A?2D)全台启动。当判定为“No”时,在下一个步骤54中判定当前压力值P’ (t)是否为预先设定的空气罐12的上限压力值Pmax以上。若判定为“Yes”,则在下一个步骤55中使压缩装置(2A?2D)全台停止。当判定为“No”时,在步骤56中利用当前测定的压力P’(t)和上次测定的压力值P’ (t-Ι)通过前述的数式I来计算罐压力变化率K’。
[0085]在步骤57中判定上述计算出的K’是否为负值。若判定为“Yes”,则由于压力在下降过程中而移到步骤58。当判定为“No”时,由于压力在上升过程中而移到步骤65。在步骤58中,利用前述的数式2将使用者所设定的罐12的最低压力Pmin(下限压力)与当前压力P’ (t)之差除以压力变化率K’,由此计算从当前状态到之后几秒后会达到下限压力Pmin。将所计算的值设为Td’值。
[0086]在下一个步骤59中判定Td’值是否低于预先确定的Td’阈值(例如2秒)。若判定为“No”,则移到步骤73并返回。若判定为“Yes”,则在步骤60中将压缩装置(2A?2D)的运行台数增加I台。在下一个步骤61中,判定是否存在容量控制运行中的压缩装置。若判定为“Yes”,则在下一个步骤62中启动累积运行时间最短且停止中的压缩装置,并以空气吐出量成为恒定的固定控制运行。若在步骤61中判定为“No”,即,不存在容量控制运行中的压缩装置(若所有的压缩装置处于停止状态),则在步骤63中优先启动运行时间最短的能够进行容量控制运行的压缩装置,并且,在下一个步骤64中将启动的压缩装置切换为容量控制。最后,移到步骤73并返回。
[0087]若在步骤57中判定为“No”,则移到步骤65,并判定K’是否为正值。若判定为“No”,S卩,罐12的压力没有变化,因此直接移到步骤73并返回。若在步骤65中判定为“Yes”,则罐12的压力处在上升过程中,因此在步骤66中通过前述的数式3计算Tu’值,即在之后该状态持续多少秒的话,能达到预先设定的上限压力Pmax。将计算出的Tu’值与在步骤67中预先确定的Tu’阈值(例如5秒)进行比较。若判定为“No”,则移到步骤73并返回。若判定为“Yes”,则在下一个步骤68中将压缩装置(2A?2D)的运行台数减少I台。在下一个步骤69中判定是否存在以固定控制运行中的压缩装置。若判定为“Yes”,则在步骤70中停止在以固定控制运行中的压缩装置中运行时间最长的装置,移到步骤73并返回。在步骤71中,判定是否存在以容量控制运行中的压缩装置。若在步骤71中判定为“No”,则说明容量控制的压缩装置全部停止,因此什么也不用做而直接移到步骤73并返回。若在步骤71中判定为“Yes”,即,只剩下以容量控制运行中的压缩机,因此在步骤72中停止该压缩装置。最后,移到步骤73并返回。即,在停止以容量控制运行中的压缩装置之前,首先停止以固定控制运行中的压缩装置。
[0088]在图8中示出压缩装置根据压力的变化对内部的压缩机主体的运行台数进行增减的处理。该处理也以恒定采样时间周期Ts (例如200ms)进行。由于图8的处理是与前述的图3的处理相同的处理,在此省略详细说明。
[0089]从这里,参考图9对压缩机主体的增减和压缩装置的增减动作的定时进行说明。作为例子,以在台数控制装置运行中没有I台压缩装置(2A?2D)运行的状态且压缩装置的累积运行时间的关系为2A < 2B < 2C < 2D,并且罐12的压力处于下降中的状态为前提来说明空气压缩系统整体运作。
[0090]首先,由于压力正在下降,台数控制装置利用空气罐12的压力P’ (t)来计算Td’值。当Td’值低于2秒时,台数控制装置启动累积运行时间最短的能够进行容量控制的压缩装置2A,并以容量控制运行。
[0091]启动的压缩装置2A利用罐5A的压力值P(t)来计算Td值。压缩装置2A启动时,计算出的Td值为与Td’值相同的值(低于2秒),比Td阈值(3秒)小,因此压缩装置2A判定需要增加压缩机主体的运行台数,并启动累积运行时间最短的压缩机主体。并且,罐压力持续下降而Td’值和Td值每隔200ms被更新。
[0092]由于压缩机主体的启动判定用Td阈值(3秒)大于压缩装置的启动判定用Td’阈值(2秒),通常在增加压缩装置的运行台数的判定之前,首先进行增加压缩机主体的运行台数的判定。因此,压缩装置的运行台数增加之前,压缩装置2A内部的压缩机主体的运行台数首先增加。
[0093]即使压缩装置2A内部的压缩机主体(31A?33A)处于全台
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