压缩机电机变频与工频的自动切换方法及装置与流程

本申请涉及压缩机控制领域，尤其涉及到一种压缩机电机变频与工频的自动切换方法及装置。

背景技术：

在压缩机的运行过程中，介于多工况的运转速要求，往往需要进行变频运行与工频运行的相互转换。尤其是在一些特殊场合下，需要对电机进行无扰控制，达到对电机、电网冲击小甚至无冲击等需求。由于负荷在整个生产过程中是非常关键的一个环节，是不允许出现停机的，故工频与变频无扰切换对于用户设备及生产的连续性及安全性具有重要的意义。

目前基于运转速要求，普遍采用的是利用液力耦合器调节转速来实现变转速运行，需要将液力耦合器实时连接在电路中，通过改变导流管的位置，来改变液力耦合器中液位的高低，从而在原动机转速不变的条件下实现软起动和调速功能。

然而这种调节转换的方法，无法对电机的运行状态进行全程有效的调控，在工作时，无法切除液力耦合器的连接，容易造成功率损耗大、工作效率低，且耽误工业生产流程。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供了一种压缩机电机变频与工频的自动切换方法及装置，主要目的在于解决在对压缩机电机运行时，由于无法根据运行情况切除液力耦合器的连接，造成功率损耗大、工作效率低的问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种压缩机电机变频与工频的自动切换方法，该方法包括：

检测压缩机的负荷运行状态；

若判定所述负荷运行状态符合所述运行模式的转换条件，则发送对当前运行模式的转换请求；

接收与所述转换请求对应的转换指令；

按照所述转换指令转换所述当前运行模式。

根据本申请的另一个方面，提供了一种压缩机电机变频与工频的自动切换装置，该装置包括：

检测模块，用于检测压缩机的负荷运行状态；

发送模块，用于若判定所述负荷运行状态符合所述运行模式的转换条件，则发送对当前运行模式的转换请求；

接收模块，用于接收与所述转换请求对应的转换指令；

转换模块，用于按照所述转换指令转换所述当前运行模式。

根据本申请的又一个方面，提供了一种压缩机电机变频与工频的自动切换装置，包括电路切换设备、存储设备、处理器及存储在存储设备上并可在处理器上运行的可读指令，其特征在于，所述处理器执行所述可读指令时控制所述电路切换设备实现上述压缩机电机变频与工频的自动切换方法。

借由上述技术方案，本申请提供的压缩机电机变频与工频的自动切换方法及装置，与目前基于液力耦合器，手动控制来实现变转速相比，本申请可实时检测压缩机的负荷运行状态；当判定负荷运行状态符合运行模式的转换条件时，则可发送对当前运行模式的转换请求；在接收到与转换请求对应的转换指令后，按照转换指令实现对当前运行模式的转换。本方案可自动根据检测到的负荷运行状态，实现对运行模式的自动转换，无需人工进行转换干预，能有效提高工作效率，使转换操作更加及时可靠。另外，本申请是依据变频器来实现变频运行状态的转换的，由于本实施例变频器具备无功补偿功能，故当压缩机工频运行或停机时，变频器可运行于无功补偿模式，为整个处理站提供无功功率，以提高工作站电网功率因数，起到降低功率损耗的目的。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了本申请的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本地申请的不当限定。在附图中：

图1示出了本申请实施例提供的一种压缩机电机变频与工频的自动切换方法的流程示意图；

图2示出了本申请实施例提供的另一种压缩机电机变频与工频的自动切换方法的流程示意图；

图3示出了本申请实施例提供的一种压缩机电机变频与工频的自动切换的系统图；

图4示出了本申请实施例提供的一种压缩机电机变频与工频的自动切换装置的结构示意图；

图5示出了本申请实施例提供的另一种压缩机电机变频与工频的自动切换装置的结构示意图。

具体实施方式

下文将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

针对目前在对压缩机电机进行运行模式的转换时，出现的功率损耗大、工作效率低的问题，本实施例提供了一种压缩机电机变频与工频的自动切换方法，如图1所示，该方法包括：

101、检测压缩机的负荷运行状态。

对于本实施例，压缩机的负荷运行状态可包括满负荷运行状态及降负荷运行状态，其中，降负荷运行状态对应非满负荷状态的所有运行情况。

对于本实施例的执行主体可为用于控制压缩机电机变频与工频自动切换的变频调速装置。变频调速装置具有变频运行模式和工频运行模式两种选择模式，可根据负荷运行状态实时控制进行模式转换。

102、若判定负荷运行状态符合运行模式的转换条件，则发送对当前运行模式的转换请求。

对于本实施例，在发送对当前运行模式的转换请求前，需要预先判定负荷运行状态是否符合运行模式的转换条件。其中，运行模式包括工频运行模式和变频运行模式，为了降低功率损耗，在满负载运行状态时，压缩机电机需要处于工频运行模式，降负荷运行状态时，压缩机电机需要处于变频工作模式。在具体的应用场景中，可实时将检测到的压缩机负荷运行状态与运行模式的转换条件进行匹配，当完全匹配时，即可判定负荷运行状态符合运行模式的转换条件。

其中，当前运行模式为压缩机当前处于的运行模式，可为变频运行模式或工频运行模式，转换条件为对应转换为工频运行模式或变频运行模式的先决条件，当确定符合运行模式的转换条件后，则需要发送转换为具体运行模式的转换请求，进一步拉取转换指令。

103、接收与转换请求对应的转换指令。

对于本实施例，在具体的应用场景中，在向后台发送运行模式的转换请求后，后台可基于转换请求的类型，反馈与请求类型对应的转换指令。其中，转换请求的类型可包括：转换为工频运行模式的转换请求和转换为变频模式的转换请求。

104、按照转换指令转换当前运行模式。

对于本实施例，相应的，在接收到后台反馈的转换指令后，则可按照转换指令中包含的转换步骤，依次实现对当前运行模式的转换。

本实施例提供的一种压缩机电机变频与工频的自动切换方法，与目前基于液力耦合器，手动控制来实现变转速调节相比，本申请可实时检测压缩机的负荷运行状态；当判定负荷运行状态符合运行模式的转换条件时，则可发送对当前运行模式的转换请求；在接收到与转换请求对应的转换指令后，按照转换指令实现对当前运行模式的转换。本方案可自动根据检测到的负荷运行状态，实现对运行模式的自动转换，无需人工进行转换干预，能有效提高工作效率，使转换操作更加及时可靠。另外，本申请是依据变频器来实现变频运行状态的转换的，由于本实施例变频器具备无功补偿功能，故当判定压缩机具备转换为工频运行状态的转换条件或故障停机时，可将变频器运行于无功补偿模式，切除变频器的连接，节省变频器的功率消耗，同时为整个处理站提供无功功率，以提高工作站电网功率因数，起到降低功率损耗的目的。当判定压缩机具备转换为变频运行状态的转换条件时，可重新启动变频器连接。

进一步的，作为上述实施例具体实施方式的细化和扩展，为了说明上述实施例的具体实施过程，本实施例提供了另一种压缩机电机变频与工频的自动切换方法，如图2所示，该方法包括：

201、检测压缩机的负荷运行状态。

在具体的应用场景中，压缩机的负荷变化主要是由于吸气容积的改变而造成的，吸气容积改变会使相应的吸气量发生变化，进而影响电机所作的功，故吸气容积越大就会使压缩机电机的负荷越大。当吸气压力、流量及排气压力变化负荷预设标准时，会导致压缩机的负荷运行状态为满负荷运行状态；当吸气压力、流量及排气压力变化低于预设标准时，会导致压缩机的负荷运行状态转换为降负荷运行状态。

202a、若确定压缩机的负荷运行状态为满负荷运行状态且当前运行模式为变频运行模式时，则判定符合工频运行模式的转换条件。

在具体的应用场景中，为了适应多工况条件的需求，应该在压缩机满负荷运行时，将运行模式配套设置为工频运行模式，故当检测出压缩机的负荷运行状态为满负荷运行状态且当前运行模式为变频运行模式时，即可确定此时符合工频运行模式的转换条件，进而应将满负荷运行状态下的变频运行模式转换为工频运行模式。

203a、若判定负荷运行状态符合工频运行模式的转换条件，则发送转换为工频运行模式的转换请求。

对于本实施例，相应的，在确定压缩机电机符合转换为工频运行模式的转换条件时，需要向后台发送转换为工频运行模式的转换请求，以便获取得到工频运行模式的转换指令。

204a、若接收到转换为工频运行模式的转换指令，则检测电机及电源系统运行的第一工作参数。

其中，第一工作参数为电机及电源系统运行的相位、电压、频率等参数。

对于本实施例，在接收到转换为工频运行模式的转换指令后，则需要预先检测工频运行模式下各部分电路的参数是否正常，即将第一工作参数与第一预设安全参数区间进行匹配，若确定第一工作参数在第一预设安全参数区间内，则可确定判断第一工作参数满足第一切换条件，即可判定待转换的工频运行模式是正常的；若确定有不满足第一预设安全参数区间的第一工作参数，则说明待转换的工频运行模式是存在问题的，故需要先排除电机及电源系统的故障，在故障排除后再进行工频运行模式的安全转换。

205a、若判定第一工作参数满足第一切换条件，则更改电路连接，将运行模式无扰切换至工频运行模式。

其中，第一切换条件是指第一工作参数均在第一预设安全参数区间内，即工频运行模式的转换符合安全标准。

对于本实施例，在具体的应用场景中，在判断第一工作参数满足第一切换条件后，则需要通过一键式操作，完成对电路中各部分的合闸和分闸处理，进一步将变频器关闭，退出变频运行模式，无扰切换到工频运行模式，从而减少变频器连接时产生的3％的功耗。

与步骤202a并列的步骤202b、若确定压缩机的负荷运行状态为负荷下降状态且当前运行模式为工频运行模式时，则判定符合变频运行模式的转换条件。

在具体的应用场景中，为了适应多工况条件下的需求，应该在压缩机降负荷运行即非满负荷运行状态时，将运行模式配套设置为变频运行模式，故当检测出压缩机的负荷运行状态为降负荷运行状态且当前运行模式为工频运行模式时，即可确定此时符合变频运行模式的转换条件，进而应将满负荷运行状态下的工频运行模式转换为变频运行模式。

203b、若判定负荷运行状态符合变频运行模式的转换条件，则发送转换为变频运行模式的转换请求。

对于本实施例，相应的，在确定压缩机电机符合转换为变频运行模式的转换条件时，需要向后台发送转换为变频运行模式的转换请求，以便获取得到变频运行模式的转换指令。

在具体的应用场景中，对于实施例步骤203a和步骤203b，在进行运行模式的转换时，都需要向后台发送转换请求，以便后台对压缩机电机当前的负荷状态进行验证，确保变频调速装置判定结果的正确性，避免出现由于检测失误造成运行故障的问题；此外，通过向后台发送转换请求，还可将转换记录同步到存储设备中，便于后台对压缩机电机工作运行状态转换的统计。

204b、若接收转换为变频运行模式的转换指令，则检测变频器输出及电源系统运行的第二工作参数。

其中，第二工作参数为变频器输出及电源系统运行的相位、电压、频率等参数。

对于本实施例，在接收到转换为变频运行模式的转换指令后，则需要检测变频运行模式下各部分电路的参数是否正常，即将第二工作参数与第二预设安全参数区间进行匹配，若确定第二工作参数在第二预设安全参数区间内，则可确定判断第二工作参数满足第二切换条件，即可判定待转换的变频运行模式是正常的；若确定有不满足第二预设安全参数区间的第二工作参数，则说明待转换的变频运行模式是存在问题的，故需要先排除变频器及电源系统的故障，在故障排除后再进行变频运行模式的转换。

205b、若判定第二工作参数满足第二切换条件，则更改电路连接，将运行模式无扰切换至变频运行模式。

其中，第二切换条件是指获取的第二工作参数应均在第二预设安全参数区间内，当确定第二工作参数满足第二切换条件时，即可排除待切换的工频运行模式的运行故障。在具体的应用场景中，在判断第二工作参数满足第二切换条件后，则需要通过一键式操作，完成对电路中各部分的合闸和分闸处理，进一步将变频器启动，退出工频运行模式，无扰切换到变频运行模式。

对于本实施例，在具体的应用场景中，为了保证运行模式转换的安全性，当需要转换为变频运行模式时，若根据第二工作参数判定变频器存在故障，则保持工频运行状态，先不进行运行模式的转换，实现在不停机情况下对变频器的检修，在变频器检修完成，排除故障后，再更改电路连接，将运行模式无扰切换至变频运行模式。故本实施例还提供一种应用于变频运行模式转换下的优选方式，包括：在判断第二工作参数不满足第二切换条件时，根据所述第二工作参数确定所述变频器的故障功率单元；将故障功率单元进行旁路处理；输出关于故障功率单元的报警信息；实时检测第二工作参数；在判定第二工作参数满足第二切换条件时，将运行模式无扰切换至变频运行模式。

其中，输出的报警信息可包括文字报警信息、图片报警信息、音频报警信息、视频报警信息、灯光报警信息、震动报警信息等多种方式。输出报警信息的目的是为了提示系统故障，及时进行检修，在检修过程中，实时检测第二工作参数，是为了在故障功率单元检修完成时，能及时将运行模式切换到变频运行模式。

在具体的应用场景中，为了实现本实施例中的方法，具体可使用基于变频器实现压缩机电机变频与工频的自动切换的电路切换系统来实现，如图3所示，为该切换电路系统的系统图。由于电网冲击大，故在压缩机电机启动时应采用变频运行模式时，即采用一键式操作，接收后台(ucs)发送的变频器启动命令，变频器接收到启动命令后，变频器高压上电，自检就绪、无报警、无故障，则合qf2、qf3，逆变输出，驱动电机变频运行。若变频器运行时满足切换到工频运行模式的转换条件，则向后台发送转换请求，并接收后台(ucs)发送的变频切工频指令，变频器接到指令后，变频器分qf2，自动运行到50hz(此时频率给定无效)，变频调速装置自动检测电机及电源系统运行的相位、电压、频率等参数。当满足切换要求时，自动切换到工频运行，qf4合闸，qf3分闸，变频器退出。若电机工频运行时满足切换到变频运行模式的转换条件，则向后台发送转换请求，并接收后台发送的工频切变频指令，变频器接到指令后，高压上电，自检就绪、无报警、无故障，自动运行到50hz(此时频率给定无效)，变频调速装置自动检测变频器输出及电源系统运行的相位、电压、频率等参数，当满足切换要求时，qf3合闸，自动切换到变频运行，同时分qf4、合qf2，工频退出。本实施例变频器具备无功补偿功能，当压缩机工频运行或停机时，变频器可运行于无功补偿模式qf5合闸，为整个处理站提供无功功率，以提高工作站电网功率因数,无功补偿容量不低于变频器的额定容量。

通过上述压缩机电机变频与工频的自动切换方法，可实时判定压缩机电机负荷运行状态是否满足工频运行模式或变频运行模式的转换条件，当确定符合运行模式的转换条件，且接收到与转换请求对应的转换指令后，则需要检测待转换运行模式下各部分电路的参数是否正常，在确定电路各部分参数满足切换条件后，则可实现对运行模式的无扰转换。可自动根据检测到的负荷运行状态，实现对运行模式的自动转换，无需人工进行转换干预，能有效提高工作效率，使转换操作更加及时可靠。另外，本申请是依据变频器来实现变频运行状态的转换的，由于变频器具备无功补偿功能，故当压缩机工频运行或停机时，变频器可运行于无功补偿模式，为整个处理站提供无功功率，以提高工作站电网功率因数，起到降低功率损耗的目的。此外，若在转换为变频运行模式时，通过第二工作参数确定变频器功率单元发生故障时，为了保证运行模式转换的安全性，需要保持工频运行状态，先不进行运行模式的转换，实现在不停机情况下对变频器的检修，在变频器检修完成，排除故障后，再更改电路连接，再将运行模式无扰切换至变频运行模式。即实现压缩机在不停机的条件下完成对变频器的检修，且不影响工作进程。

进一步的，作为图1和图2所示方法的具体体现，本申请实施例提供了一种压缩机电机变频与工频的自动切换装置，如图4所示，该装置包括：检测模块31、发送模块32、接收模块33、转换模块34。

检测模块31，可用于检测压缩机的负荷运行状态；

发送模块32，可用于若判定负荷运行状态符合运行模式的转换条件，则发送对当前运行模式的转换请求；

接收模块33，可用于接收与转换请求对应的转换指令；

转换模块34，可用于按照转换指令转换当前运行模式。

在具体的应用场景中，为了判定出负荷运行状态是否符合运行模式的转换条件，如图5所示，本装置还包括：判定模块35。

判定模块35，可用于若确定压缩机的负荷运行状态为满负荷运行状态且当前运行模式为变频运行模式时，则判定符合工频运行模式的转换条件；若确定压缩机的负荷运行状态为负荷下降状态且当前运行模式为工频运行模式时，则判定符合变频运行模式的转换条件。

相应的，发送模块32，具体可用于若判定负荷运行状态符合工频运行模式的转换条件，则发送转换为工频运行模式的转换请求；若判定负荷运行状态符合变频运行模式的转换条件，则发送转换为变频运行模式的转换请求。

在具体的应用场景中，为了在接收到的转换指令为工频运行模式的转换指令时，按照转换指令实现对当前运行模式的转换，转换模块34，具体可用于检测电机及电源系统运行的第一工作参数；若判定第一工作参数满足第一切换条件，则更改电路连接，将运行模式无扰切换至工频运行模式。

相应的，为了在接收到的转换指令为变频运行模式的转换指令时，按照转换指令实现对当前运行模式的转换，转换模块34，具体还可用于检测变频器输出及电源系统运行的第二工作参数；若判定第二工作参数满足第二切换条件，则更改电路连接，将运行模式无扰切换至变频运行模式。

在具体的应用场景中，为了在第二工作参数不满足第二切换条件时，实现在压缩机不停机的条件下完成对变频器的检修，如图5所示，本装置还包括：确定模块36、处理模块37、输出模块38、切换模块39。

确定模块36，可用于根据第二工作参数确定变频器的故障功率单元；

处理模块37，可用于将故障功率单元进行旁路处理；

输出模块38，可用于输出关于故障功率单元的报警信息；

检测模块31，还可用于实时检测第二工作参数；

切换模块39，可用于在判定第二工作参数满足第二切换条件时，将运行模式无扰切换至变频运行模式。

需要说明的是，本实施例提供的一种压缩机电机变频与工频的自动切换装置所涉及各功能单元的其它相应描述，可以参考图1至图2中的对应描述，在此不再赘述。

基于上述如图1、图2所示的方法，以及图4、图5所示的虚拟装置实施例，为了实现上述目的，本申请实施例还提供了一种压缩机电机变频与工频的自动切换装置，具体可以为电路切换设备、存储设备、处理器及存储在存储设备上并可在处理器上运行的可读指令；处理器，用于执行可读指令时控制电路切换设备实现上述如图1和图2所示的压缩机电机变频与工频的自动切换方法。该电路切换设备包括：电机、高压变频器、电抗器，以及控制工频运行模式与变频运行模式相转换的各个控制开关，如图3所示，变频运行电路设置高压真空断路器qf1、变频器、高压真控断路器qf3串联，高压真断路器qf2与变频器的电抗器并联，高压真断路器qf1、qf5构成无功补偿回路，用于当压缩机工频运行或停机时，变频器可运行于无功补偿模式；高压真控断路器qf4则独立构成工频运行电路。当从变频运行状态转换为工频运行状态时，电路切换设备控制qf2、qf3分闸、qf4合闸，使变频器断开连接；当从工频运行状态转换为变频运行状态时，电路切换设备控制qf2、qf3合闸、qf4分闸，使变频器接入电路。

本领域技术人员可以理解，本实施例提供的压缩机电机变频与工频的自动切换装置结构并不构成对该实体设备的限定，可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现，也可以通过硬件实现。通过应用本申请的技术方案，与目前现有技术相比，本申请可实时判定压缩机电机负荷运行状态是否满足工频运行模式或变频运行模式的转换条件，当确定符合运行模式的转换条件，且接收到与转换请求对应的转换指令后，则需要检测待转换运行模式下各部分电路的参数是否正常，在确定电路各部分参数满足切换条件后，则可实现对运行模式的无扰转换。可自动根据检测到的负荷运行状态，实现对运行模式的自动转换，无需人工进行转换干预，能有效提高工作效率，使转换操作更加及时可靠。另外，本申请是依据变频器来实现变频运行状态的转换的，由于变频器具备无功补偿功能，故当压缩机工频运行或停机时，变频器可运行于无功补偿模式，为整个处理站提供无功功率，以提高工作站电网功率因数，起到降低功率损耗的目的。此外，若在转换为变频运行模式时，通过第二工作参数确定变频器功率单元发生故障时，为了保证运行模式转换的安全性，需要保持工频运行状态，先不进行运行模式的转换，实现在不停机情况下对变频器的检修，在变频器检修完成，排除故障后，再更改电路连接，再将运行模式无扰切换至变频运行模式。即实现压缩机在不停机的条件下完成对变频器的检修，不影响工作进程。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本申请所必须的。本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本申请序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。以上公开的仅为本申请的几个具体实施场景，但是，本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本申请的保护范围。