空压机变频与群控控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种空压机变频与群控控制系统，包括至少两组空压机组、出气总管、压力传感器、变频器及控制器；每组空压机组包括空压机、进气阀及泄放阀，进气阀的一端和泄放阀的一端共同连接一进气管，进气阀的另一端与空压机的进气端相连，泄放阀的另一端与空压机的出气端相连；至少两组空压机组之一的空压机为变频空压机，至少两组空压机组中的其余空压机组中的空压机为工频空压机；出气总管连接至各组空压机组中空压机的出气端；压力传感器设置于出气总管上，变频器与变频空压机信号连接；控制器与压力传感器、变频器、进气阀及泄放阀相连。本实用新型在变频恒压控制的基础上结合群控控制，使系统运行更加高效节能。
【专利说明】
空压机变频与群控控制系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及空压机，尤其涉及一种空压机变频与群控控制系统。
【背景技术】
[0002]压缩空气是除了电力之外的最重要的工业动力源，在机械、电子、有色金属、电力、食品医药等领域都有极其广泛的应用。空压机可提供压缩空气作为气源动力，是气动系统的核心设备，是将机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的发生装置。
[0003]空压机的种类有很多，但其供气控制方式几乎都是采用加、卸载控制方式，供气空气控制方式虽然原理简单，操作简便，但存在能耗高，供气压力不稳定的问题，再加上频繁调节进气阀，会加速进气阀的磨损，增加维修量和维修成本。
[0004]随着社会的发展和进步，高效低耗的技术已愈来愈受到人们关注。在空压机供气领域能否应用变频调速技术，节省电能的同时改善空压机性能、提高供气品质就成为我们关心的一个话题。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足而提供一种空压机变频与群控控制系统。
[0006]本实用新型解决现有技术问题所采用的技术方案是:一种空压机变频与群控控制系统，包括:
[0007]至少两组空压机组，每组空压机组包括空压机、进气阀及泄放阀，所述进气阀的一端和所述泄放阀的一端共同连接一进气管，所述进气阀的另一端与所述空压机的进气端相连，所述泄放阀的另一端与所述空压机的出气端相连;至少两组空压机组之一的所述空压机为变频空压机，至少两组空压机组中的其余空压机组中的空压机为工频空压机；
[0008]出气总管，所述出气总管连接至各组所述空压机组中所述空压机的出气端；
[0009]压力传感器，所述压力传感器设置于所述出气总管上，用以检测所述出气总管上的气压值；
[0010]变频器，所述变频器与所述变频空压机信号连接；
[0011]控制器，所述控制器与所述压力传感器、变频器、工频空压机、进气阀及泄放阀相连，用以根据所述气压值控制所述变频器调节所述变频空压机的工作频率、工频空压机的启停以及进气阀和泄放阀的开度。
[0012]优选地，每组所述空压机组还包括气体处理装置，所述气体处理装置设置于所述出气总管上，且位于所述空压机和所述压力传感器之间，用以对所述空压机压缩形成的压缩气进行气液分离、冷却处理。
[0013]优选地，所述气体处理装置包括:
[0014]油分离器，所述油分离器的进气口与所述空压机的出气端和泄放阀的所述另一端相连；
[0015]水分离器，所述水分离器的进气口与所述油分离器出气口相连，所述水分离器的出气口与所述压力传感器相连。
[0016]优选地，所述气体处理装置还包括:
[0017]空气冷却器，所述空气冷却器设置于所述油分离器和所述水分离器之间。
[0018]优选地，所述气体处理装置还包括:
[0019]油冷却器，所述油冷却器的一端与所述油分离器的回流口相连，所述油冷却器的另一端与所述空压机的进油口相连。
[0020]根据本实用新型提供的空压机变频与群控控制系统，至少两组空压机组中其中一组空压机安装变频器，其余都做启停控制，通过压力传感器检测出气总管的气压值(实测值)与设定值比较，控制器PID调节变频器频率输出及进气阀和泄气阀的开度，连续调节供气量，使实际压力始终接近设定压力，供气质量得到提高。系统对空压机进行变频与群控控制，达到了恒压供气，节省能耗，精确控制，稳定调节的目的。
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型实施例空压机变频与群控控制系统的结构示意图。
[0022]本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
【具体实施方式】
[0023]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0024]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0025]此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0026]参照图1所示，本实用新型实施例提供了一种空压机变频与群控控制系统，包括至少两组空压机组、出气总管14、压力传感器15、变频器16及控制器17。
[0027]具体的，每组空压机组包括空压机10、进气阀11及泄放阀12，所述进气阀11的一端和所述泄放阀12的一端共同连接一进气管13，所述进气阀11的另一端与所述空压机10的进气端相连，所述泄放阀12的另一端与所述空压机10的出气端相连。
[0028]至少两组空压机组之一的所述空压机10为变频空压机，至少两组空压机组中的其余空压机组中的空压机10为工频空压机。
[0029]出气总管14连接至各组所述空压机组中所述空压机10的出气端，即所有空压机组中空压机10的出气端均连接至出气总管14。
[0030]也就是说，进气阀11和空压机10串联连接形成一条气体压缩管路，进入该气体压缩管路的空气，可以通过空压机10压缩形成高压气体(压缩气)，最终，高压气体可以通过出气总管14输出。而泄放阀12的一端与进气管13相连，另一端与空压机10的出气端相连，形成一条旁通支路，该旁通支路与气体压缩管路并联，而且，进入该旁通支路的空气，不经过空压机10而是直接输出至出气总管14。由此，利用该旁通支路和气体压缩管路可以使得空压机组处于两种工作模式，即加载模式和泄载模式。
[0031 ]加载模式:进气阀11打开而泄放阀12关闭，进气管13内的空气自进气阀进入至空压机10中，通过空压机10进行压缩后形成压缩气，压缩气通过出气总管14输出。
[0032]泄载模式:进气阀11关闭而泄放阀12打开，进气管13内的空气自泄放阀12流入旁通支路中，再由旁通支路直接流入出气总管14，与压缩气混合。
[0033]需要说明的是，由于处于泄载模式时，空气由旁通支路直接流入出气总管14，与压缩气混合，因此，会降低出气总管14内的气体压力值。
[0034]压力传感器15设置于所述出气总管14上，用以检测所述出气总管14上的气压值。
[0035]变频器16与所述变频空压机信号连接。也就是说，只在其中的一个空压机组中设置一个变频器16，该空压机组中的空压机10为变频空压机，变频器16连接在该组空压机组中的变频空压机上，用于对该变频空压机进行频率调节。而其他空压机组中的空压机为工频空压机，不需要设置变频器16，而只是采用普通的启停控制即可。也即是，至少两组空压机组中，其中的一组空压机组中的空压机10为变频空压机，变频器16连接于该变频空压机，通过该变频器16对其进行变频控制，而其他空压机组可以采用工频空压机，由控制器17对其进行启停控制即可。
[0036]控制器17与所述压力传感器15、变频器16、工频空压机、进气阀11及泄放阀12相连，用以根据所述气压值控制所述变频器16调节所述变频空压机的工作频率、工频空压机的启停以及进气阀11和泄放阀12的开度。
[0037]也就是说，控制器17通过将压力传感器15检测的气压值(实测值)与设定值进行对比，根据对比计算的差值，从而判断出气总管14的压力是否维持在设定值，如果高于或低于设定值，则控制所述变频器16调节所述变频空压机的工作频率、工频空压机的启停以及进气阀11和泄放阀12的开度，使得出气总管14的气体压力维持恒定，同时，进气阀11和泄放阀12的整体开度最优，在高品质供气的前提下，系统能耗最低，控制精确，响应迅速，操作维护方便。
[0038]作为优选地，变频器16的频率下限值为25HZ，上限值为50HZ。
[0039]需要说明的是，空压机组的数量具体根据需要设置，例如图1所示，空压机组为三组，在本实用新型的其他实施例中，空压机组可以采用四组、五组、六组甚至更多组。
[0040]在本实用新型的优选实施例中，每组所述空压机组还包括气体处理装置，所述气体处理装置设置于所述出气总管14上，且位于所述空压机10和所述压力传感器15之间，用以对所述空压机10压缩形成的压缩气进行气液分离、冷却处理。
[0041]也就是说，通过空压机10压缩后的高压气体或者是通过旁通支路直接排出空气通过气体处理装置进行气液分离、冷却处理等。处理后形成满足温湿度条件要求的气体，再通过出气总管14输出，如此，可以提高气体的质量。
[0042]更为具体的，在本实用新型的实施例中，气体处理装置可以包括油分离器18及水分离器19，其中，油分离器18的进气口与所述空压机10的出气端和泄放阀12的所述另一端相连。水分离器19的进气口与所述油分离器18出气口相连，所述水分离器19的出气口与所述压力传感器15相连。如此，从空压机10出气端排出的压缩气或者直接从旁通支路排出的空气先通过油分离器18将油气分离出来，再通过水分离器19水分离出来，最终形成较为纯净的气体。
[0043]在本实用新型的一个示例中，气体处理装置还可以包括空气冷却器20，所述空气冷却器20设置于所述油分离器18和所述水分离器19之间。也就是说，经过油分离器18分离之后的压缩气和/或空气先通过空气冷却器20进行冷却之后，再送入至水分离器19中进行分离。如此，通过空气冷却器20冷却，也是使得高温压缩气或空气冷却，凝结出水分，再利用水分离器19进行分离，则可以达到更好的水分离效果。
[0044]更为有利的，在本实用新型的一个示例中，气体处理装置还包括油冷却器21，所述油冷却器21的一端与所述油分离器18的回流口相连，所述油冷却器21的另一端与所述空压机10的进油口相连。如此，通过油分离器18分离后的油气部分可以通过油冷却器21冷却之后，再回流至空压机10中，进而起到循环利用的目的。
[0045]在本实用新型空压机变频与群控控制系统具体应用中，可以采用以下控制方式进行变频恒压与群控控制:
[0046]1、将压力传感器15检测的气压值(实测值)Pii与设定值P设比较，PID调节变频器16频率输出，控制变频空压机的工作频率。
[0047]2、当压力传感器15检测的气压值(实测值)P测多P设+允许的偏差值P備!，且变频器16的工作频率变频器16的频率下限值fTK+2HZ时，变频空压机执行泄载模式，泄放阀12打开，同时进气阀11关闭，此时，变频器16频率设定值fg:=fTK。
[0048]3、当压力传感器15检测的气压值(实测值)PiiSP设-P備!时，变频空压机执行加载模式，泄放阀12关闭，同时，进气阀11打开，变频器16工作频率f恢复PID调节模式，变频器16频率调节范围为变频器16的频率上限值fii艮。
[0049]4、当压力传感器15检测的气压值(实测值)P测彡P设+2P備!时，工频空压机执行泄载模式;当PiiSP设时，执行加载模式。
[0050]5、当变频空压机工作频率f彡fi?-2HZ时，且持续时间超过0.5小时，强制关闭一台工频空压机。
[0051 ] 6、当变频空压机泄载时间超过0.5小时时，强制开启一台工频空压机。
[0052]综上所述，本实用新型实施例提供的空压机变频与群控控制系统，通过实时的频率控制，可使系统在恒压控制下保持最佳的工作状态。与现有的系统相比较，实现了高效节能，具体优点如下:
[0053](I)通过对压力设定值与实际值的调节控制，与末端负荷更加匹配。
[0054](2)将气压稳定在实际需求值上，大大提高了供气质量。
[0055](3)系统通过群控网络联动控制，运行更加稳定精确，减少了无功损耗，高效节能。
[0056](4)软启动控制方式减少机器磨损，延长了机械使用寿命。[0057 ] (5)变频系统设计更加完善，系统协调运行。
[0058]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0059]尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1.一种空压机变频与群控控制系统，其特征在于，包括: 至少两组空压机组，每组空压机组包括空压机、进气阀及泄放阀，所述进气阀的一端和所述泄放阀的一端共同连接一进气管，所述进气阀的另一端与所述空压机的进气端相连，所述泄放阀的另一端与所述空压机的出气端相连;至少两组空压机组之一的所述空压机为变频空压机，至少两组空压机组中的其余空压机组中的空压机为工频空压机； 出气总管，所述出气总管连接至各组所述空压机组中所述空压机的出气端； 压力传感器，所述压力传感器设置于所述出气总管上，用以检测所述出气总管上的气压值； 变频器，所述变频器与所述变频空压机信号连接； 控制器，所述控制器与所述压力传感器、变频器、工频空压机、进气阀及泄放阀相连，用以根据所述气压值控制所述变频器调节所述变频空压机的工作频率、工频空压机的启停以及进气阀和泄放阀的开度。2.根据权利要求1所述的空压机变频与群控控制系统，其特征在于，每组所述空压机组还包括气体处理装置，所述气体处理装置设置于所述出气总管上，且位于所述空压机和所述压力传感器之间，用以对所述空压机压缩形成的压缩气进行气液分离、冷却处理。3.根据权利要求2所述的空压机变频与群控控制系统，其特征在于，所述气体处理装置包括: 油分离器，所述油分离器的进气口与所述空压机的出气端和泄放阀的所述另一端相连； 水分离器，所述水分离器的进气口与所述油分离器出气口相连，所述水分离器的出气口与所述压力传感器相连。4.根据权利要求3所述的空压机变频与群控控制系统，其特征在于，所述气体处理装置还包括: 空气冷却器，所述空气冷却器设置于所述油分离器和所述水分离器之间。5.根据权利要求3所述的空压机变频与群控控制系统，其特征在于，所述气体处理装置还包括: 油冷却器，所述油冷却器的一端与所述油分离器的回流口相连，所述油冷却器的另一端与所述空压机的进油口相连。
【文档编号】F04B41/06GK205638867SQ201620260031
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】钟如仕, 李光裕, 刘洋, 许晓鹏
【申请人】深圳市新环能科技有限公司