CN102650279A - 空压机变频恒压供气控制方法 - Google Patents

空压机变频恒压供气控制方法 Download PDF

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伍远波
马利江
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Abstract

本发明涉及一种空压机变频恒压供气控制方法，该控制方法把管网压力作为控制对象，包括如下步骤：压力变送器YB将储气罐的压力P转变为电信号送给PID智能控制器，与压力设定值P0作比较，并根据差值的大小按既定的PID控制模式进行运算，产生控制信号送变频调速器VVVF，通过变频器控制电机的工作频率与转速，从而使实际压力P始终接近设定压力P0。本发明增加工频与变频切换功能，并保留原有的控制和保护系统，空压机电机从静止到旋转工作可由变频器来启动，实现了软启动，避免了启动冲击电流和启动给空压机带来的机械冲击。

Description

空压机变频恒压供气控制方法
技术领域
本发明涉及工程自动控制方法，特别涉及一种空压机变频恒压供气控制方法。
背景技术
空压机在工业生产中有着广泛地应用。在供水行业中，它担负着为水厂所有气动元件，包括各种气动阀门，提供气源的职责。因此它运行的好坏直接影响水厂生产工艺。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。该供气控制方式虽然原理简单、操作简便，但存在能耗高，进气阀易损坏、供气压力不稳定等诸多问题。
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的关注。在空压机供气领域能否应用变频调速技术，节省电能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。
以美国寿力LS-10型固定式螺杆空压机电控原理图为例，对加、卸载供气控制方式进行简单介绍。SA1转至自动位置，按下起动按钮SB2，KT1线圈得电，其瞬时闭合延时断开的动合触点闭合，KM3和KM1线圈得电动作压缩机电机开始Y形起动；此时进气控制阀YV1得电动作，控制气体从小储气罐中放出进入进气阀活塞腔，关闭进气阀，使压缩机从轻载开始起动。当KT达到设定时间其延时断开的动断触点断开，延时闭合的动合触点闭合，KM3线圈断电释放，KM2线圈得电动作，空压机电机从Y形自动改接成△形运行。此时YV1断电关闭，从储气罐放出的控制气被切断，进气阀全开，机组满载运行。
若所需气量低于额定排气量，排气压力上升，当超过设定的最小压力值Pmin(也称为加载压力)时，压力调节器动作，将控制气输送到进气阀，通过进气阀内的活塞，部分关闭进气阀，减少进气量，使供气与用气趋于平衡。当管线压力继续上升超过压力调节开关(SP4)设定的最大压力值Pmax(也称为卸载压力)时，压力调节开关跳开，电磁阀YV4掉电。这样，控制气直接进入进气阀，将进气口完全关闭；同时，放空阀在控制气的作用下打开，将分离罐内压缩空气放掉。当管线压力下降低于Pmin时，压力调节开关SP4复位(闭合)，YV4接通电源，这时通往进气阀和放空阀的控制气都被切断。这样进气阀重新全部打开，放空阀关闭，机组全负荷运行。
其它不足之处如下：
(1)靠机械方式调节进气阀，使供气量无法连续调节，当用气量不断变化时，供气压力不可避免地产生较大幅度的波动。用气精度达不到工艺要求。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。
(2)频繁采用打开和关闭放气阀，放气阀的耐用性得不到保障。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种空压机变频恒压供气控制方法，该控制方法增加工频与变频切换功能，并保留原有的控制和保护系统，空压机电机从静止到旋转工作可由变频器来启动，实现了软启动，避免了启动冲击电流和启动给空压机带来的机械冲击。
为解决上述技术问题，所述的空压机变频恒压供气控制方法，该控制方法把管网压力作为控制对象，包括如下步骤：压力变送器YB将储气罐的压力P转变为电信号送给PID智能控制器，与压力设定值P0作此较，并根据差值的大小按既定的PID控制模式进行运算，产生控制信号送变频调速器VVVF，通过变频器控制电机的工作频率与转速，从而使实际压力P始终接近设定压力P0；同时，增加工频与变频切换功能，并保留原有的控制和保护系统，空压机电机从静止到旋转工作可由变频器来启动，实现了软启动，避免了启动冲击电流和启动给空压机带来的机械冲击。
其中，所述变频器采用VFD300B43A型变频器，所述电机采用LS-10型固定式螺杆压缩机。
其中，所述PID智能控制器采用兰利牌AL808型PID智能控制器。
其中，所述压力变送器采用DG1300-BZ-A-2-2型压力变送器。
与现有技术相比，本发明空压机变频恒压供气控制方法具有如下特点：
(1)本发明由于使用PID智能控制器控制变频器，根据在不允许输出信号频繁变化的应用系统中应选择PI调节方式原则，因此只能采用PI调节方式，以减少对变频器的冲击。在对PID进行参数整定的过程中，我们首先根据经验法，将比例带设定在70％，积分时间常数设定在60s；为不影响生产，我们采取改变给定值的方法使压力给定值有个突变(相当于一个阶跃信号)，然后观察其响应过程(即压力变化过程)。经过多次调整，在比例带P＝40％，积分时间常数Ti＝12s时，我们观察到压力的响应过程较为理想。压力在给定值改变5min左右(约一个多周期)后，振幅在极小的范围内波动，对扰动反应达到了预期的效果。
(2)本发明在调试时将下限频率调至40Hz，然后用红外线测温仪对空压机电机的温升及管路的油温进行了长时间、严格的监测，电机温升约3～6℃之间，属正常温升范围，油温基本无变化(以上数据均为以原有工频运行时相比较)。所以40Hz下限频率运行对空压机机组的工作并无多大的影响。整套改造装置并不改变空压机原有控制原理，也就是说原空压机系统保护装置依然有效。并且工频/变频切换采用了电气及机械双重联锁，从而大大的提高了系统的安全、可靠性。
附图说明
图1为本发明空压机变频恒压供气控制方法的控制流程图。
具体实施方式
如图1所示的空压机变频恒压供气控制方法，该控制方法把管网压力作为控制对象，包括如下步骤：压力变送器YB将储气罐的压力P转变为电信号送给PID智能控制器，与压力设定值P0作比较，并根据差值的大小按既定的PID控制模式进行运算，产生控制信号送变频调速器VVVF，通过变频器控制电机的工作频率与转速，从而使实际压力P始终接近设定压力P0；同时，增加工频与变频切换功能，并保留原有的控制和保护系统，空压机电机从静止到旋转工作可由变频器来启动，实现了软启动，避免了启动冲击电流和启动给空压机带来的机械冲击。
其中，所述变频器采用VFD300B43A型变频器，所述电机采用LS-10型固定式螺杆压缩机。
其中，所述PID智能控制器采用兰利牌AL808型PID智能控制器。
其中，所述压力变送器采用DG1300-BZ-A-2-2型压力变送器。
与现有技术相比，本发明空压机变频恒压供气控制方法具有如下特点：
(1)本发明由于使用PID智能控制器控制变频器，根据在不允许输出信号频繁变化的应用系统中应选择PI调节方式原则，因此只能采用PI调节方式，以减少对变频器的冲击。在对PID进行参数整定的过程中，我们首先根据经验法，将比例带设定在70％，积分时间常数设定在60s；为不影响生产，我们采取改变给定值的方法使压力给定值有个突变(相当于一个阶跃信号)，然后观察其响应过程(即压力变化过程)。经过多次调整，在比例带P＝40％，积分时间常数Ti＝12s时，我们观察到压力的响应过程较为理想。压力在给定值改变5min左右(约一个多周期)后，振幅在极小的范围内波动，对扰动反应达到了预期的效果。
(2)本发明在调试时将下限频率调至40Hz，然后用红外线测温仪对空压机电机的温升及管路的油温进行了长时间、严格的监测，电机温升约3～6℃之间，属正常温升范围，油温基本无变化(以上数据均为以原有工频运行时相比较)。所以40Hz下限频率运行对空压机机组的工作并无多大的影响。整套改造装置并不改变空压机原有控制原理，也就是说原空压机系统保护装置依然有效。并且工频/变频切换采用了电气及机械双重联锁，从而大大的提高了系统的安全、可靠性。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及其优点。本行业的技术人士应该了解，本发明不受上述实施条例的限制，上述实施条例和说明书中描述的只是用于说明本发明的原理，在不脱离本发明原理和范围的前提下，本发明还可有各种变化和改进，这些变化和改进都属于要求保护的本发明范围内。
本发明要求保护范围同所附的权利要求书及其它等效物界定。

Claims (4)

1.一种空压机变频恒压供气控制方法，该控制方法把管网压力作为控制对象，包括如下步骤：压力变送器YB将储气罐的压力P转变为电信号送给PID智能控制器，与压力设定值P0作比较，并根据差值的大小按既定的PID控制模式进行运算，产生控制信号送变频调速器VVVF，通过变频器控制电机的工作频率与转速，从而使实际压力P始终接近设定压力P0；同时，增加工频与变频切换功能，并保留原有的控制和保护系统，空压机电机从静止到旋转工作可由变频器来启动，实现了软启动，避免了启动冲击电流和启动给空压机带来的机械冲击。
2.如权利要求1所述的空压机变频恒压供气控制方法，其特征在于：所述变频器采用VFD300B43A型变频器，所述电机采用LS-10型固定式螺杆压缩机。
3.如权利要求1所述的空压机变频恒压供气控制方法，其特征在于：所述PID智能控制器采用兰利牌AL808型PID智能控制器。
4.如权利要求1所述的空压机变频恒压供气控制方法，其特征在于：所述压力变送器采用DG1300-BZ-A-2-2型压力变送器。
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