一种单相涡旋空气压缩机及控制方法与流程

本发明涉及压缩机领域，特别是涉及一种单相涡旋空气压缩机及控制方法。

背景技术：

涡旋空气压缩机以效率高、噪音低、体积小、有利于节能及保护环境等优点而广泛应用于工业、农业、交通运输等行业需要压缩空气的场合。涡旋空气压缩机主要运行件涡盘只有啮合，不产生磨损，因而寿命比活塞式、螺杆式压缩机更长，是风动机械理想动力源。在涡旋空气压缩机中，主要运行件涡盘分为动涡旋盘和静涡旋盘，动涡旋盘和静涡旋盘内设涡旋片，通常，由动涡旋盘和静涡旋盘彼此结合形成压缩腔，当动涡旋盘由曲轴带动沿着一定圆周轨迹作平动时，动涡旋盘涡旋片相对静涡旋盘涡旋片移动，即由两者所形成的压缩腔移动并改变其容积，从而进行吸入、压缩、排放，完成压缩空气的过程。

许多家庭工厂，或者环境的不允许，没有380v的三相电，又有供气的需求，因此在这种情况下通常采用单相涡旋空气压缩机。现有的单相涡旋空气压缩机多采用分档控制的方式实现对压缩机功率的控制，无法实现实时功率调控。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种单相涡旋空气压缩机及控制方法，实现压缩机功率的实时调控。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种单相涡旋空气压缩机，包括：矢量变频器、主控制器、压缩机和压力传感器；所述矢量变频器的单相电输入端与单相电源连接，三相电输出端与所述压缩机的电源输入端连接；所述压力传感器设置在所述压缩机的气体输出管路上，用于检测气体压力；所述主控制器的第一信号输入端与所述压力传感器的信号输出端连接，所述主控器的第一控制输出端与第一接触器连接，所述第一接触器所对应的接触开关的两端分别连接到所述矢量变频器的com输入端子和x1输入端子；所述主控制器用于根据所述气压压力控制所述第一接触器动作，从而对所述矢量变频器的起停进行控制。

可选的，所述主控制器的第二信号输入端与所述矢量变频器的故障信号端口连接，用于采集所述矢量变频器的故障信号，并在采集到故障信号后控制所述矢量变频器停止工作。

可选的，所述主控制器的第三信号输入端与温度传感器的信号输出端连接；所述主控制器的第二控制输出端与第二接触器连接，所述第二接触器所对应的接触开关连接到风扇的电源输入端；所述温度传感器设置在油气分离器上，所述风扇的出风方向正对冷却器；所述油气分离器的上部通过油气管道与所述压缩机的油气出口连通；所述油气分离器的底部通过油管与所述冷却器的进油口连通；所述冷却器的出油口通过油管与所述压缩机的进油口连通；在连通所述冷却器的出油口与所述压缩机的进油口的油管上安装有油过滤器；

所述温度传感器用于采集温度信号，所述主控制器用于根据所述温度信号控制所述第二接触器动作，从而控制所述风扇的起停。

可选的，所述主控制器的第三控制输出端与恒温电磁阀连接；所述恒温电磁阀用于释放压缩气体；所述主控制器还用于根据温度信号控制所述恒温电磁阀的开闭。

可选的，在所述单相电源与所述矢量变频器的连接线路上安装有电流互感器，所述电流互感器的输出端与所述主控制器的第四信号输入端连接；所述电流互感器用于采集电流信号。

可选的，所述主控制器的型号为mam890。

可选的，所述压缩机为功率范围在0.75kw～11kw单相涡旋压缩机。

本发明还公开一种单相涡旋空气压缩机的控制方法，应用于上述的单相涡旋空气压缩机；该控制方法包括：

获取压力传感器采集到的气体压力；

将所述气体压力与压力上限值以及压力下限值进行对比，得到第一对比结果；所述压力上限值大于所述压力下限值；

当所述第一对比结果表示所述气压压力大于所述压力上限值时，向第一接触器发出第一控制信号，所述第一控制信号用于指示所述第一接触器断开对应的接触开关；

当所述第一对比结果表示所述气压压力小于所述压力下限值时，向第一接触器发出第二控制信号，所述第二控制信号用于指示所述第一接触器闭合对应的接触开关。

可选的，该控制方法还包括：

获取温度传感器采集到的温度信号；

将所述温度信号分别与所述温度下限值、第一温度上限值和第二温度上限值进行对比，得到第二对比结果；所述温度下限值小于所述第一温度上限值，所述第二温度上限值大于所述第二温度上限值；

当所述第二对比结果表示所述温度信号小于所述温度下限值时，向所述恒温电磁阀发出第三控制信号，所述第三控制信号用于指示所述恒温电磁阀释放压缩气体；

当所述第二对比结果表示所述温度信号大于所述第一温度上限值且小于或等于所述第二温度上限值时，向所述第二接触器发出第四控制信号，所述第四控制信号用于指示所述第二接触器闭合对应的接触开关；

当所述第二对比结果表示所述温度信号大于所述第二温度上限值时，发出停机信号并进入停机模式。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明所公开的单相涡旋空气压缩机及控制方法，在压缩机的气体输出管路上安装压力传感器，并将压力信号传送给主控制器，通过主控制器对矢量变频器进行控制，实现了根据压力信号的变化实时控制压缩机的起停，实现压缩机功率的实时调控。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1单相涡旋空气压缩机的电路连接结构图；

图2为本发明实施例1单相涡旋空气压缩机的管道连接结构图；

图3为本发明实施例2单相涡旋空气压缩机的控制方法的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

该单相涡旋空气压缩机，包括：矢量变频器、主控制器、压缩机和压力传感器。

图1为本发明实施例1单相涡旋空气压缩机的电路连接结构图。

图2为本发明实施例1单相涡旋空气压缩机的管道连接结构图。

参见图1和图2，该实施例中，所述主控制器的型号为mam890。该主控制器为空气压缩机专用控制器。其中各接线端子为：1为开关量输入公共端子，2为急停开关输入端子，3为远程启停开关量输入端子，4和5为rs485通信信号输入端子，6和7为电源端子，用于与20v交流电源连接，8为控制阀门接线端子，9为启停阀接线端子，10为输出开关量公共端子，15和16为压力输入端子，17、18、19为互感器信号输入端子，20和21为温度输入端子。

所述矢量变频器的单相电输入端与单相电源连接，三相电输出端与所述压缩机的电源输入端连接；所述矢量变频器的输入电压为160v～260v，输入频率为50hz～60hz，可满足国内外不同电源的电压和频率要求。

所述压力传感器设置在所述压缩机的气体输出管路上，用于检测气体压力；所述主控制器的第一信号输入端(15和16号端子)与所述压力传感器的信号输出端连接，所述主控器的第一控制输出端(9号端子)与第一接触器连接，所述第一接触器所对应的接触开关的两端分别连接到所述矢量变频器的com输入端子和x1输入端子；所述主控制器用于根据所述气压压力控制所述第一接触器动作，从而对所述矢量变频器的起停进行控制。

所述主控制器的第二信号输入端(1和2号端子)与所述矢量变频器的故障信号端口(ta1和tb1)连接，用于采集所述矢量变频器的故障信号，并在采集到故障信号后控制所述矢量变频器停止工作。其中1号端子与ta1连接，2号端子与tb1连接，在2号端子与tb1的连接线上设置有急停开关，用于紧急停机。

所述主控制器的第三信号输入端(21和22号端子)与温度传感器的信号输出端连接；所述主控制器的第二控制输出端(11号端子)与第二接触器连接，所述第二接触器所对应的接触开关连接到风扇的电源输入端；所述温度传感器设置在油气分离器上，所述风扇的出风方向正对冷却器；所述油气分离器的上部通过油气管道与所述压缩机的油气出口连通；所述油气分离器的底部通过油管与所述冷却器的进油口连通；所述冷却器的出油口通过油管与所述压缩机的进油口连通；在连通所述冷却器的出油口与所述压缩机的进油口的油管上安装有油过滤器；

所述温度传感器用于采集温度信号，所述主控制器用于根据所述温度信号控制所述第二接触器动作，从而控制所述风扇的起停。

所述主控制器的第三控制输出端(8号端子)与恒温电磁阀连接；所述恒温电磁阀用于释放压缩气体；所述主控制器还用于根据温度信号控制所述恒温电磁阀的开闭。

在所述单相电源与所述矢量变频器的连接线路上安装有电流互感器，所述电流互感器的输出端与所述主控制器的第四信号输入端(17、18和19号端子)连接；所述电流互感器用于采集电流信号。

实施时，接通主电源后，主控制器和矢量变频器受电启动，矢量变频器开始自检过程，检测输入电压及频率，检测电源输出是否缺相，主控制器识别矢量变频器并建立通讯关系。此时压缩机进入待启动状态，按下主控制器启动键后，主控制器9号端子输出电压，第一接触器km1受电闭合，x1和com连通，矢量变频器接收启动信号，开始输出电压，输出电压从0v逐渐增加，直到主控制器设定的工作电压，输出频率从设定的启动频率开始逐渐增加直到主控制器设定的工作频率。此时压缩机的电机转速和转矩随着电压和频率的增加而增加，虽然电机启动时转速低，但同时矢量变频器输出电压也低，因此电流不会出现突然飙高的情况，最大电流约等于额定电流，如此实现电机软启动，保护电源和设备。

压缩机采用了矢量变频器启动的方式没有峰值电流，因此在同等负载能力的电网或移动电源下，可使用功率更大的压缩机以作为一种单相大功率涡旋压缩机。因为压缩机采用了矢量变频器电源输入方式，在同等额定功率的压缩机条件下，能通过调节降低矢量变频器电源输出频率以降低电机转速，进而使压缩机降低功率，达到更节能环保的目的。具体可使用功率范围在0.75kw～11kw单相涡旋压缩机。

实施时，压缩机运行采用间歇式工作方式，当压缩机排气量大于用气量时，系统压力升高，达到设定的上限压力时，电机停转，压缩机停止工作。此时如果系统继续对外排气，系统压力下降，当压力达到所设定的下限压力时，电机再次启动，压缩机正常工作。一般的单相压缩机由于启动扭矩小，压缩机采用间歇工作方式每次启动时都要卸载压缩机内部压力才能启动，本发明所采用的矢量变频器可在电机启动或者低转速时提升电机转矩，提升幅度为额定转矩的1.5倍～1.8倍。提升转矩转矩后可使电机在负载装载下也能启动，并且可减少启动时间，提高设备工作效率。

压力控制过程：压缩机启动以后向油气分离器供气，油气分离器将压缩气体中的油分离后对外界供气，当用气量小于压缩机排气量时，系统内压力将会持续升高。压力传感器设在最小压力阀之后，压力传感器信号线连接主控制器15、16号端子。压力传感器将压力信号传送至主控制器，当压力值大于主控制器设定的上限压力值时，主控制器转为停机模式，9号端子无电压输出，接触器km1弹开，x1和com连接断开，矢量变频器停止对压缩机供电，压缩机停止压缩气体。压力传感器仍然工作，当用户用气时，系统压力逐渐下降，当主控制器获得压力传感器信号低于所设定的下限值时，主控制转为启动模式，主控制器9号端子有电压输出，接触器km1吸合，x1和com连接，矢量变频器对压缩机供电，压缩机压缩气体。以此实现输出压力相对平衡。

由压力传感器工作过程可得，当供气量明显大于用气量时，主机的工作状态就反复处于加载启动、压缩排气和卸载停机的过程，加载过程会浪费一定的能量，过多的加载次数会造成电能浪费。因此通过调节变频器输出频率进而改变主机输出功率，使供气量等于或略高于用气量，减少压缩机加载的过程，减少电能浪费。

温度控制过程：实施例中，温度传感器设在油气分离器上，温度传感器信号线连接到主控制器20、21号端子，恒温电磁阀设在最小压力阀之后，恒温电磁阀控制线连接到8号端子和电源零线。主控制器开机后，温度传感器同时工作，温度传感器将感应到的温度信号通过信号线传送到主控制器。当系统温度大于设定的风扇散热温度且小于设定的高温停机温度时，主控制器识别温度信号并在11号端子输出电压，接触器km2吸合，散热风扇通电，散热风扇启动对冷却器进行散热；当温度大于高温停机温度时，主控制器转为停机模式，其他部件执行停机动作；当温度小于所设定露点温度时，主控制器转为恒温模式，主控制8号端子输出电压，恒温电磁阀开启，释放系统内压力以使压缩机持续工作，通过持续压缩空气产生的系统热量使系统温度升高至露点温度。

实施例2：

本发明实施例2的单相涡旋空气压缩机的控制方法，应用于上述的单相涡旋空气压缩机。

图3为本发明实施例2单相涡旋空气压缩机的控制方法的方法流程图。

参见图3，该控制方法包括：

步骤201：获取压力传感器采集到的气体压力；

步骤202：将所述气体压力与压力上限值以及压力下限值进行对比，得到第一对比结果；所述压力上限值大于所述压力下限值；

步骤203：当所述第一对比结果表示所述气压压力大于所述压力上限值时，向第一接触器发出第一控制信号，所述第一控制信号用于指示所述第一接触器断开对应的接触开关；

步骤204：当所述第一对比结果表示所述气压压力小于所述压力下限值时，向第一接触器发出第二控制信号，所述第二控制信号用于指示所述第一接触器闭合对应的接触开关。

该控制方法还包括：

获取温度传感器采集到的温度信号；

将所述温度信号分别与所述温度下限值、第一温度上限值和第二温度上限值进行对比，得到第二对比结果；所述温度下限值小于所述第一温度上限值，所述第二温度上限值大于所述第二温度上限值；

当所述第二对比结果表示所述温度信号小于所述温度下限值时，向所述恒温电磁阀发出第三控制信号，所述第三控制信号用于指示所述恒温电磁阀释放压缩气体；

当所述第二对比结果表示所述温度信号大于所述第一温度上限值且小于或等于所述第二温度上限值时，向所述第二接触器发出第四控制信号，所述第四控制信号用于指示所述第二接触器闭合对应的接触开关；

当所述第二对比结果表示所述温度信号大于所述第二温度上限值时，发出停机信号并进入停机模式。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明所公开的单相涡旋空气压缩机及控制方法，在压缩机的气体输出管路上安装压力传感器，并将压力信号传送给主控制器，通过主控制器对矢量变频器进行控制，实现了根据压力信号的变化实时控制压缩机的起停，实现压缩机功率的实时调控。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。