CN102500280A - 高压釜供气系统节能控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压釜供气系统节能控制装置和供气方法，包括高压釜、储气罐、节能控制装置、压缩机和电机，高压釜的进气阀与储气罐连接，储气罐与压缩机连接，节能控制装置与压缩机连接，压缩机与电机连接，节能控制装置包括用于采集单个高压釜工作状况信号的单机模型控制器和用于处理单机模型控制器所采集信号的整体节能控制器，本发明采用将高压釜原始用气状态与高压釜的实际用气状态进行匹配处理，然后根据匹配处理的结果来调节高压釜供气方式，从而实现高压釜智能化的供气模式，精确控制高压釜的供气压力与需求压力保持平衡，使压缩机长期处于关机状态，从而节约了不必要的电能浪费，达到理想化的工作状态，同时也节约了生产成本。

Description

高压釜供气系统节能控制装置及方法

技术领域

本发明涉及压缩空气系统的节能技术领域，特别涉及一种高压釜供气节能装置及其方法。

背景技术

高压釜主要是针对胶片干法生产夹层玻璃进行热压处理，预合胶片夹层玻璃置于高压釜中在一定温度和压力下，使夹层玻璃中的胶片溶化，冷却后使夹层玻璃与胶片紧密结合生产夹层玻璃。现有的供气系统为满足高压釜的用气需求，按高压釜最高用气压力供气，由于无智能控制系统，供气系统处于一直供气状态。而高压釜根据工艺要求，不同阶段所需压力不同。

高压釜原系统是典型的粗放型供气模型，在该供气模式下，高压釜运行期间空压机持续处在加卸载状态，为了配合高压釜的用气模型，空压机长期处在比较高的产气压力下。而高压釜本身的用气模型并不是连续性的，而是断续的用气模式，高压釜本身只在阶段初始时需要预期的压力，一般持续时间在5分钟左右，当达到需求压力后基本上不需要供气，只需要偶尔的供气补充，不需要与之配合的空压机一直处于高压力输出模式。因此在供气模式下，对于供气系统来说60%以上的能源是在管道漏气和自然压力损失中浪费的，在比较恶劣的工作环境下还会损耗空压机本身。

因此急需一种能按需要来供气的高压釜智能供气装置和供气方法。

发明内容

有鉴于此，为了解决上述问题，本发明提出一种能按需要来供气的高压釜智能供气装置和供气方法。

本发明的目的之一是提出一种高压釜供气系统节能控制装置；本发明的目的之二是提出一种高压釜供气系统节能控制方法。

本发明的目的之一是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供的高压釜供气系统节能控制装置，包括高压釜、储气罐、节能控制装置、压缩机、电机，所述高压釜的进气阀与储气罐连接，所述储气罐与压缩机连接，所述节能控制装置与压缩机连接，所述压缩机与电机连接。

进一步，所述节能控制装置包括用于采集单个高压釜工作状况信号的单机模型控制器和用于处理单机模型控制器所采集信号的整体节能控制器，所述每个单机模型控制器一端与对应的高压釜进气阀连接，所述单机模型控制器的另一端与储气罐连接，所述单机模型控制器将采集的信号输入到整体节能控制器的输入端，所述整体节能控制器的输出端与压缩机连接。

进一步，所述单机模型控制器为PLC/单片机，所述单机模型控制器还设置有用于控制对应的高压釜的进气阀的通断的模块。

进一步，所述整体节能控制器为PLC/单片机，所述整体节能控制器还设置有用于控制压缩机工作模块。

进一步，所述高压釜还设置有排气阀、安全阀和压力表。

本发明的目的之二是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供的高压釜供气系统节能控制方法，包括以下步骤：

S1：参数初始化；

S2：建立每一个高压釜原始用气状态信号；

S3：检查各高压釜工作进程中的实际用气状态信号；

S4：分析处理各高压釜的原始用气状态信号与实际用气状态信号是否匹配，如果匹配，则关闭正在运行空压机；并检查下一个高压釜的实际用气状态信号；

S5：如果不匹配，则压缩机运行为高压釜加气。

进一步，所述步骤S2中建立高压釜原始用气状态模型具体包括以下步骤：

S21：确定加热高压釜内空气的各加热温度点；

S22：确定高压釜内各加热温度点的压力点；

S23：确定高压釜内要保持恒温恒压的时间段；

S24：确定高压釜用气状态模型的工作循环曲线。

进一步，所述步骤S5中还包括以下具体步骤：

S51：如果原始用气状态信号与实际用气状态信号不匹配，则检测管网压力是否满足需求，如果网压力满足需求，则压缩机保持运行；

S52：如果网压力不满足需求，则开启压缩机为高压釜加气。

本发明的优点在于：本发明采用将高压釜原始用气状态与高压釜的实际用气状态进行匹配处理，然后根据处理的结果来调节高压釜供气方式，从而实现高压釜智能化的供气模式，在这种模式下，整体节能控制器针对高压釜用气压力与时间的变化曲线精确控制该高压釜的供气压力与需求压力保持平衡，这样可使压缩机长期处于关机状态而不必因为压缩机处于不必要的加卸载状态，从而造成电能浪费；通过单机模型控制器和整体节能控制器对压缩机的供气方式进行控制，能有效快捷的处理单个高压釜工作的状况，使供气模型更加匹配用气模型，达到理想化的工作状态，同时也节约了生产成本。

本发明的其它优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其它优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为高压釜用气模型；

图2为高压釜空压机联机供气系统压力变化曲线图；

图3为理想用气模型与供气模型的匹配图；

图4为单机控制模型；

图5为单机控制模式下的流程图；

图6为联机控制模式下的流程图；

图7为联机控制模型；

图8为节能控制系统控制流程图。

图中，1为高压釜、2为储气罐、3为压缩机、4为电机、5为节能控制装置、6为进气阀、7为安全阀、8为压力表、9为排气阀。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

下面详细描述高压釜的供气过程：

图1为高压釜用气模型，如图所示，首先开启高压釜入口，送入需要加工的玻璃至高压釜内,关闭釜门，然后加热高压釜内空气之温度到T1，打开进气阀，等待压力到达Ｐ１，关闭进气阀，时间Ｓ１加温到Ｔ２。恒温恒压一段时间Ｓ２后进入下一工作阶段。再次打开进气阀，等待压力到达P2后关闭进气阀门，再次升温到T3，恒温恒压时间S3，等待时间结束进入下一阶段。打开进气阀，将压力提升到P3，关闭进气阀。继续升温到T4，恒压恒温一段时间T4；进入最后阶段，降温，排气打开高压釜排气阀，进入下一个工作循环。

下面是132kw压缩机和90kw压缩机的原始供气状态模型：

132kw压缩机为1台高压釜单独供气主要情况：每天3~4高压釜，每个高压釜有5小时的工作时间，压缩机在整个过程中处于开机状态，根据压缩机出口压力情况自行加、卸载控制运行，具体工艺流程为：

开启压缩机，然后运送玻璃至高压釜内，关闭高压釜的釜门，当高压釜釜内温度达到42度时，打开输入压缩空气的进气阀，当压力达到5bar后，关闭压缩空气的进气阀，当釜内温度达到90度，稳压10分钟后，打开压缩空气进气阀，当压力达到6bar后，关闭压缩空气进气阀，当釜内温度达到142度，稳压15分钟后—打开压缩空气进气阀，当压力达到11.5bar后，关闭压缩空气进气阀，当高压釜釜内温度达到148度，稳压45分钟后—釜内温度降至42度，打开高压釜排气阀—往大气中排气，关闭压缩机。

90kw压缩机为1台高压釜单独供气主要情况：每天1~2釜，每釜4小时工作时间，压缩机在整个过程中处于开机状态，根据压缩机出口压力情况自行加、卸载控制运行；具体工艺流程：

开启压缩机，然后运送玻璃至高压釜内，关闭高压釜的釜门，当高压釜釜内温度达到40度，打开压缩空气进气阀；当压力达到5.7bar后，关闭压缩空气进气阀；当稳压10分钟后—打开压缩空气进气阀；当压力达到11.2bar后，关闭压缩空气进气阀，当釜内温度达到144度，稳压60分钟后—釜内温度降至40度，打开高压釜排气阀，往大气中排气，关闭压缩机。

高压釜体在整个保压过程中，如压力下降，则自动开启压缩空气进气阀，进行补气，压力达到要求，则自动关闭进气阀。

压缩机供气模式：绝大多数压缩机都采用加卸载的控制模式，即当排气压力低于加载压力时压缩机开启，当排气压力到达卸载压力时进气阀门关闭，压缩机电机处于空转状态，当卸载时间过长超过压缩机卸载停机设定时间时则压缩机停机。

在多台压缩机联合运行的模式下，供气系统供气模型如下图2所示，图2为高压釜压缩机联机供气系统压力变化曲线图，如图所示，在不进气的情况下压力的波动模型为管网正常压力损失与管网漏气情况，以及压缩机加卸载波动三种压力波形模型的混合体，从图中可以看出，高压釜供气波动基本上只有两种：1.进气，2.不进气稳定运行。明显得出高压釜用气是阶段性的，而大多数情况下高压釜本身是不需要供气的。

针对高压釜原用气模型和工厂供气模型的分析我们可以清楚的了解到，能源的浪费实质上是在于没有一个合理的针对高压釜的用气模型控制系统；如果有一套针对该用气模型的供气控制系统，将大大节约这部分的用点损耗。在这种用气模型与供气模型完全不匹配的情况下，如果能将供气模型与用气模型相匹配，则能提高压缩机的工作效率。如下图3所示为理想用气与供气系统的匹配模型，曲线a表示理想供气压力曲线，即高压釜用气模型的压力需求变化曲线图，曲线b表示高压釜用气压力曲线，即经过控制后达到的理想供气压力曲线图。

图4为单机控制模型，如图所示，所谓单机控制模型是指一套节能设备单独给一台高压釜供气。在这种模式下，控制系统完全可以针对该高压釜用气压力与时间的变化曲线精确控制该高压釜，使得供气压力基本与其需求压力保持平衡。这样可使压缩机长期处于关机状态，而不必因为压缩机控制系统本身而处于不必要的加卸载状态，从而造成电能浪费。同时针对高压釜的用气模型，压缩机本身不具备变频调速的条件，因此我们在控制硬件上只做智能的逻辑控制即可，可大大节约生产成本。同时也不影响压缩机本身。

图5为单机控制模式下的流程图，如图所示，具体分析单机控制的处理办法：当单机模型控制器单独给一台高压釜供气时，开始阶段设置整个过程要使用的参数，然后检查高压釜工作进程，获取高压釜内气体压力，并进行分析处理，比较高压釜的原始用气状态信号与实际用气状态信号是否匹配，如果匹配则关闭压缩机，若干不匹配则开启压缩机对高压釜补充气体，使得高压釜的原始用气状态信号与实际用气状态信号匹配。

图6为联机控制模式下的流程图，所谓联机控制模型，是指一台或多台空压机对多台高压釜的的用气模型，如图所示，具体分析单机控制的处理办法：在该用气模型下，由于多台高压釜同时工作，可能处于不同的压力需求，获取高压釜实时用气压力的状态信号，通过整体节能控制器分析处理需要补充的气体量，如果有需要补充气体的情况，则分别通过单机模型控制器去控制单个高压釜的进气和断气，如果有不需要补充气体，则关闭压缩机。

图7为联机控制模型，如图所示：本发明提供的高压釜供气系统控制装置，包括高压釜1、储气罐2、节能控制装置5、压缩机3、电机4，高压釜的进气阀6与储气罐2连接，储气罐2与压缩机3连接，节能控制装置与压缩机连接，压缩机与电机连接。

节能控制装置包括用于采集单个高压釜工作状况信号的单机模型控制器和用于处理单机模型控制器所采集信号的整体节能控制器，每个单机模型控制器一端与对应的高压釜进气阀连接，所述单机模型控制器的另一端与储气罐连接，单机模型控制器将采集的信号输入到整体节能控制器的输入端，整体节能控制器的输出端与压缩机连接。

所述单机模型控制器为PLC/单片机，所述单机模型控制器还设置有用于控制对应的高压釜的进气阀的通断的模块。

所述整体节能控制器为PLC/单片机，所述整体节能控制器还设置有用于控制压缩机工作模块。

所述高压釜还设置有排气阀9、安全阀7和压力表8。

图8为节能控制系统控制流程图，如图所示，首先设置节能控制器的运行参数，然后检查各高压釜的工作状况，判断高压釜的工作进程是否需要供气，如果不需要供气，则关闭正在运行空压机管网压力，如果不需要供气，则开启一台压缩机并保持运行；具体说明，本发明提供的高压釜供气系统控制方法，包括以下步骤：

S1：参数初始化；

S2：建立每一个高压釜原始用气状态信号，具体包括以下步骤：

S21：确定加热高压釜内空气的各加热温度点；

S22：确定高压釜内各加热温度点的压力点；

S23：确定高压釜内要保持恒温恒压的时间段；

S24：确定高压釜用气状态模型的工作循环曲线。

S3：检查各高压釜工作进程中的实际用气状态信号；

S4：分析处理各高压釜的原始用气状态信号与实际用气状态信号是否匹配，如果匹配，则关闭正在运行空压机；并检查下一个高压釜的实际用气状态信号；

S5：如果不匹配，则压缩机运行为高压釜加气，包括以下具体步骤：

S51：如果原始用气状态信号与实际用气状态信号不匹配，则检测管网压力是否满足需求，如果网压力满足需求，则压缩机保持运行；

S52：如果网压力不满足需求，则开启压缩机为高压釜加气。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.  高压釜供气系统节能控制装置，其特征在于：包括高压釜、储气罐、节能控制装置、压缩机、电机，所述高压釜的进气阀与储气罐连接，所述储气罐与压缩机连接，所述节能控制装置与压缩机连接，所述压缩机与电机连接。

2.  根据权利要求1所述的高压釜供气系统节能控制装置，其特征在于：所述节能控制装置包括用于采集单个高压釜工作状况信号的单机模型控制器和用于处理单机模型控制器所采集信号的整体节能控制器，所述每个单机模型控制器一端与对应的高压釜进气阀连接，所述单机模型控制器的另一端与储气罐连接，所述单机模型控制器将采集的信号输入到整体节能控制器的输入端，所述整体节能控制器的输出端与压缩机连接。

3.  根据权利要求2所述的高压釜供气系统节能控制装置，其特征在于：所述单机模型控制器为PLC/单片机，所述单机模型控制器还设置有用于控制对应的高压釜的进气阀的通断的模块。

4.  根据权利要求3所述的高压釜供气系统节能控制装置，其特征在于：所述整体节能控制器为PLC/单片机，所述整体节能控制器还设置有用于控制压缩机工作模块。

5.  根据权利要求4所述的高压釜供气系统节能控制装置，其特征在于：所述高压釜还设置有排气阀、安全阀和压力表。

6.  根据权利要求1-5中任一项所述的高压釜供气系统节能控制装置来进行的高压釜供气系统节能控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：参数初始化；

S2：建立每一个高压釜原始用气状态信号；

S3：检查各高压釜工作进程中的实际用气状态信号；

S4：分析处理各高压釜的原始用气状态信号与实际用气状态信号是否匹配，如果匹配，则关闭正在运行空压机；并检查下一个高压釜的实际用气状态信号；

S5：如果不匹配，则压缩机运行为高压釜加气。

7.  根据权利要求6所述的高压釜供气系统节能控制方法，其特征在于：所述步骤S2中建立高压釜原始用气状态模型具体包括以下步骤：

S21：确定加热高压釜内空气的各加热温度点；

S22：确定高压釜内各加热温度点的压力点；

S23：确定高压釜内要保持恒温恒压的时间段；

S24：确定高压釜用气状态模型的工作循环曲线。

8.  根据权利要求7所述的高压釜供气系统节能控制方法，其特征在于：所述步骤S5中还包括以下具体步骤：

S51：如果原始用气状态信号与实际用气状态信号不匹配，则检测管网压力是否满足需求，如果网压力满足需求，则压缩机保持运行；

S52：如果网压力不满足需求，则开启压缩机为高压釜加气。

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