一种空压机群优化控制系统的制作方法

1.本实用新型属于空压系统控制技术领域，具体涉及一种空压机群优化控制系统。


背景技术：

2.通常，空压站配置多台空压机，其中包括变频和工频两种类型，目前空压机群控通过在系统预设母管压力值，并实时检测各台空压机或空压站出气母管压力值，系统根据预设的压力值下限与上限值实现空压机组的自动加卸载控制。这种控制方式，因空压机的额定功率和最大功率之间存在一定的设计余量，导致检测压力值上升到达设定压力值后，空压机处于空载运行状态，空压机空载运行时耗电量仍为满载运行时的30％左右，造成严重的能源浪费；空压机容易频繁启动、停止，而空压机工频空载启动电流大约是额定电流的7倍，对电网及其他用电设备冲击较大，电机轴承磨损大，严重影响空压机的使用寿命，设备维护成本高；系统加卸载压力通常设定为0.65-0.75mpa，压力设定波动范围约0.1mpa，供气压力波动较大，导致系统传输损耗大，供气稳定度较差。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种空压机群优化控制系统，以解决现有空压控制系统压力调节滞后的问题。
4.本实用新型采用以下技术方案：一种空压机群优化控制系统，包括一变频空压机和串联的多个工频空压机，变频空压机和每个工频空压机均通过输气管道连通至一储气罐，储气罐的出口通过多个用气末端支管并联多个末端单元；变频空压机和每个工频空压机的出口处均设置有压力传感器，储气罐的出口处设置有压力传感器，每个用气末端支管上设置有压力传感器；变频空压机个每个工频空压机均通讯连接至plc控制器，plc控制器通讯连接有人机界面；
5.其中，位于变频空压机和每个工频空压机出口的压力传感器、位于储气罐出口的压力传感器和位于用气末端支管上的压力传感器，用于采集三种位置处的压力数据；用气末端支管上设置的压力传感器，还用于实时监控末端单元的压力数据。
6.进一步的，储气罐的出口处设置有流量计，每个用气末端支管上设置有流量计。
7.进一步的，plc控制器和人机界面安装在智能群控控制柜内。
8.本实用新型的有益效果是：在每个用气末端支管上均增设压力表，可以直接测量用气末端的实际压力，反馈给控制系统，消除系统压力调节滞后的问题。在空压机后设置压力表，可以采集空压机输出端的压力，可以得到整个空压系统共用配储的系统损耗，以便计算系统加卸载的设定值p。可实时掌握供气端、压缩空气输送端及末端用气情况，替代人工巡视抄表，降低人工运维成本。根据系统反馈压力、流量等数据，可实现空压系统自动运行及空压站无人值守。
附图说明
9.图1为本实用新型的系统结构示意图。
10.其中，1、人机界面；2、plc控制器；3、变频空压机；4、工频空压机；5、压力传感器；6、储气罐；7、流量计；8、用气末端支管；9、智能群控控制柜。
具体实施方式
11.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
12.本实用新型公开了一种空压机群优化控制系统包括人机界面1、plc控制器2、变频空压机3、工频空压机4、压力传感器5、储气罐6、流量计7、用气末端支管8和空压群控控制柜9，所述工频空压机组4由一个以上的工频空压机串联组成，所述人机界面1与plc控制器2通讯连接，所述plc控制器2分别与变频空压机3和工频空压机组4通讯连接或硬接线连接，所述变频调节空压机3与工频空压机4连接后分别与储气罐6连接，所述压力传感器5安装在变频空压机3、工频空压机组4、储气罐6和用气末端支管8上，流量计7安装在储气罐6、用气末端支管8上，所述人机界面1和plc控制器2均集成在空压群控控制柜9中。
13.如图1所示，本实用新型的一种空压机群优化控制系统包括一变频空压机3和串联的多个工频空压机4，所述变频空压机3和每个所述工频空压机4均通过输气管道连通至一储气罐6，所述储气罐6的出口通过多个用气末端支管8并联多个末端单元；所述变频空压机3和每个所述工频空压机4的出口处均设置有压力传感器5，所述储气罐6的出口处设置有压力传感器5，每个所述用气末端支管8上设置有压力传感器5；所述变频空压机3个每个所述工频空压机4均通讯连接至plc控制器2，所述plc控制器2通讯连接有人机界面1。
14.其中，位于所述变频空压机3和每个所述工频空压机4出口的所述压力传感器5、位于所述储气罐6出口的压力传感器和位于用气末端支管8上的压力传感器，用于采集三种位置处的压力数据；所述用气末端支管8上设置的压力传感器5，还用于实时监控末端单元的压力数据。
15.在一些实施例中，储气罐6的出口处设置有流量计7，每个所述用气末端支管8上设置有流量计7。流量计7为温压补偿流量计，安装流量计7可测量系统中压缩空气流量、压力和温度数据，这些数据可辅助计量系统的流量和压力损耗，为系统更精准的计算系统加卸载压力值p。
16.在一些实施例中，plc控制器2和所述人机界面1安装在智能群控控制柜9内。
17.本实用新型涉及的控制系统包括变频空压机、工频空压机、储气罐、干燥机、压力传感器、流量计、智能群控系统等。所述智能群控系统包括人机界面、plc控制器、智能处理单元。所述人机界面与plc控制器集成在空压群控控制柜，智能处理单元集成在plc控制器中，通过通讯线或硬接线与变频调节空压机和工频空压机连接。所述工频空压机组由一个以上的工频空压机串联组成，所述变频空压机与工频空压机组通过空压输送管道连接后分别与干燥机、储气罐连接。所述的压力传感器、流量计用于采集空压系统实时压力值、流量值，所述压力传感器安装在储气罐以及用气末端支管上，所述压力传感器与智能群控控制柜通讯连接。
18.本实用新型一种空压机群优化控制系统的控制方法为：
19.步骤1：人机界面1接收到plc控制器2初始设定压力值p并传输变频调节空压机3和
一台空闲小功率运行时间短的工频空压机4，启动变频空压机3和一台空闲小功率运行时间短的工频空压机4满载运行对系统加压，经过设定时间t后，末端压力传感器5测量的实际压力值p'传输至plc控制器2；
20.初始设定压力值p依据用气末端压力和系统损耗计算得出，用气末端压力采取“就高不就低”的原则取值(同一系统管网中满足用气末端压力最高点需求为原则)，结合计算所得系统损耗值，plc控制器2采集用气末端压力，计算系统损耗后，计算得出初始设定压力值p，同时，plc控制器2实时采集用气末端压力并计算实时系统损耗，实时动态反馈修正设定压力值p，达到系统滚动优化，节能降耗的目标。
21.末端压力传感器5有多个，在同一系统管网中实际压力值p'为用气末端压力需求最高点压力值，若同一系统管网中用气末端压力要求均相同，则取平均值。
22.步骤2：经研究发现，系统压力波动范围变化随着空压机启动数量的增加，压力波动呈r的倍数增大，导致负荷供应不稳定。本系统中增加空压机出口压力传感器、储气罐压力传感器和用气末端压力传感器，在系统布置初期，先安装相应压力传感器，用于测量系统波动系数r。
23.将实际压力值p'、与设定压力值p和机组数据增加时系统压力波动系数r之和做比较：
24.若p'＜p+r，则用气末端支管8的压力不足，进入步骤3；
25.若p'＞p+r，则用气末端支管8的压力过高，进入步骤4；
26.步骤3：再新增启动一台空闲且相对运行时间短的工频空压机4，将p+r作为初始设定压力值赋给步骤1中启动的变频空压机3和工频空压机4，将设定压力值p赋给新增启动的工频空压机4，三台空压机满载运行对系统加压，经过设定时间t后，再次测量气末端支管8的实际压力值，并再次进行步骤2的判断，直至p'＝p+r后循环结束。调控过程中，如果p'＜p+r，就增加一台工频空压机4，实际调控中，可以增加多台。
27.步骤4：plc控制器2按照时间t依次按照5hz降低变频调节空压机3的功率，同时，每间隔t时间段对p'与p+r进行一次对比，持续时间为3t。若此时p'＞p+r，则关闭一台相对运行时间长的工频空压机组4，同时，每间隔t时间段，对比p'与p+r，持续时间为3t，以此类推重复此运行逻辑，直至p'＝p+r。
28.本实用新型一种空压机群优化控制系统的不论需要开多少台，当压力低于原来状态的r值时，便会重新加载机组，使系统压力指标仍保持在r的波动范围内，最大限度缩小整个系统压力波动范围，减少空压机组停机及空压机组卸载时间，保障稳定供气，有效提高空压系统综合能效，避免不必要的能源浪费，降低空压机组运维成本。
29.现有的空压机控制系统一般只在储气罐后面设计压力表，如果末端没有仪表，不能实时监控末端单元的压力，可能会在末端支管的压力不足一段时间之后才能发现。而本实用新型在每个用气末端支管上均增设压力表，可以直接测量用气末端的实际压力，反馈给控制系统。当发现压力降低，直接反馈到控制系统某个用气末端支管的压力不足，系统就会提高压力。控制系统根据末端反馈，可以调节控制策略，消除系统压力调节滞后的问题。本实用新型通过实时采集系统反馈压力，不断对比控制策略及实施效果，不断更新校正优化控制策略，滚动优化空压系统，自动输出优化控制策略，使整个空压系统一直处于最佳运行工况，并可实现空压系统自动运行及空压站无人值守，从而提升空压系统整体运行效率，
达到节能提效的目的。
30.现有的空压控制系统一般都无人监控损耗，都是采用经验值设定压力，为保证生产正常运转，经验值设定的压力一般会高于实际所需设定压力(具体高多少取决于运行人员经验)，且不监测空压系统损耗，这就造成空压系统的能源浪费以及能耗增大。而本实用新型在空压机后设置压力表，可以采集空压机输出端的压力，将空压机输出端、储气罐输出端和用气末端支管上的各个压力值进行计算，系统压力损耗＝空压机出口压力-用气末端支管压力，就可以得到整个空压系统共用配储的系统损耗，以便计算系统加卸载的设定值p，同时可在系统初始布置时，测算空压机启动台数与系统压力波动的系数r，用于后续控制策略编程。
31.本实用新型可实时掌握供气端、压缩空气输送端及末端用气情况，替代人工巡视抄表，降低人工运维成本。根据系统反馈压力、流量等数据，可实现空压系统自动运行及空压站无人值守。本实用新型可实现空压机根据末端用气负荷波动进行系统性优化调节控制，保障稳定供气，有效提高空压系统综合能效，减少空压机组停机及空压机组卸载时间，避免不必要的能源浪费，降低空压机组运维成本。