CN103256483B - 一种生产线压缩空气节能控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生产线压缩空气节能控制方法，它能够有效地提高系统运行效率，包括下述步骤：构建包括多台压缩机及储气罐、干燥机的压缩空气系统；在主供气管的末端设置电动流量平衡调节阀；在储气罐的出口与主供气管末端之间连接一并联供气管，并联供气管安装有电磁阀；在主供气管上设置压力传感器、温度传感器和湿度传感器；在多台压缩机中的每台压缩机上安装电量传感器；设置一个控制器，控制器分别连接电量传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、电磁阀、电动流量平衡调节阀和每台压缩机；在控制器上设置控制模块，控制模块采用多台压缩机运行效率最高化及动态式恒压供气量输配方式对压缩空气系统进行控制。

Description

一种生产线压缩空气节能控制方法

技术领域

本发明涉及压缩空气系统，尤其涉及一种用于生产线的压缩空气系统节能控制方法。

背景技术

现代工业中压缩空气作为工厂常用的三大动力源之一，具有来源广泛、压缩比高、输送方便等特点，因而压缩空气在工业制造领域得到了广泛的应用。传统压缩空气系统供气量是恒定的，但是由于不同车间需求压力不同，通常做法是高压位能空气源通过减压使用，形成高位能源低位应用，同时末端用气量和压力波动较大、用气量没有规律，压缩机频繁加载、卸载，卸载时不做功压缩机待机浪费电能、系统效率低，而如果使系统中的压缩机以部分停机方式卸载后再启动，较大的启动功耗依然造成电能浪费。

公开日为1999年02月17日、公开号为CN1208453A的专利文献公开了这样的技术方案，一种负载整形系统用于压缩空气系统，该压缩空气系统包括一台或多台主压气机，它们连续运转；一台调整压气机，它间歇地运转；一个主储气罐，它用于储存压缩空气，并向空气驱动机械供应空气；一个用气扩口阀，用于将压缩空气的压力降低至低于主储气罐中压力的预置压力，以便向空气驱动机械输送压缩空气；传感器装置，用于确定主储气罐中的压缩空气压力；控制装置用于主储气罐中压缩空气压力下降至低于预置补充水平时启动调整压气机、高于预置时停止调整压气机，从而增加压缩空气系统的能量利用效率。该技术方案的不足之处在于通过其中一台压气机启动、停止的间歇工作方式来维持压缩空气的压力需求，每次启动时的较大启动功耗无法避免，因此，系统的整体效率提高非常有限。而且在用气量波动较大时，压力虚高造成的能源浪费依然存在。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的压缩空气系统电能浪费、运行效率低等技术问题，提供一种生产线压缩空气节能控制方法，它能够有效地提高系统运行效率。

本发明针对现有技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的，一种生产线压缩空气节能控制方法，包括下述步骤：

（1）构建包括多台压缩机及储气罐、干燥机的压缩空气系统，多台压缩机的压缩空气输出口通过第一段主供气管连接储气罐入口，储气罐出口通过第二段主供气管连接干燥机入口，干燥机出口连接第三段主供气管；

（2）在第三段主供气管的末端设置电动流量平衡调节阀，用以调节用气端流量、气压，并对末端的气压进行检测；

（3）在储气罐的出口与第三段主供气管末端之间连接一并联供气管，并联供气管安装有电磁阀；

（4）在第一段主供气管上设置压力传感器、温度传感器和湿度传感器；

（5）在多台压缩机中的每台压缩机上安装电量传感器；

（6）设置一个控制器，控制器分别连接电量传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、电磁阀、电动流量平衡调节阀和每台压缩机；

（7）在控制器上设置控制模块，控制模块采用多台压缩机运行效率最高化及动态式恒压供气量输配方式对压缩空气系统进行控制。

该方法，在主供气管上安装排气压力、温度、湿度信号传感器和主供气管末端安装电动流量平衡调节阀，电动流量平衡调节阀对末端压力进行检测和流量控制；储气罐与电动流量平衡调节阀之间并联一供气管，用以降低管网阻力，在用气量突然增大时及时补足气源，避免一时供气不足；对压缩机进行电量检测。

控制器通过电动流量平衡调节阀，调节并检测主供气管末端气压。由于末端使用气压的压力需求不同，使用电动流量平衡调节阀调节至用气设备的需求压力，同时为使管道供气系统既要适用末端的用气量变化又要保证恒压气量，控制器应用动态式恒压供气量输配方式进行控制，使用气端和主供气管流量压力匹配。

空气压缩机的效率包含两个主要因素：电机的功率和压缩机的做功（压缩空气）。电机的负载取决于压缩机的负荷，而电机的最佳效率是在额定功率的80%~90%之间，压缩机的负荷取决于吸气量和前后端的压差，因此，通过控制压缩机的吸气量和前后端的压差即可控制电机工作在最佳效率状态。本方法中的控制器就是在保证主供气管末端压力（即动态式恒压）前提下，通过调整每台压缩机运行效率，使多台压缩机运行效率在最高化运行，从而解决了压缩机频繁加载、卸载或频繁电机启停的电能损耗问题，有效地提高了压缩空气系统效率。

作为优选，电动流量平衡调节阀是一路压缩空气输入多路压缩空气输出并具有输入端压力、温度、湿度检测和每一输出管路压力检测控制的电动流量平衡调节阀。该电动流量平衡调节阀，根据设定值调节每一输出管路压力以满足不同用气设备的需求，同时检测第三段主供气管末端的压力值并发送至控制器，控制器根据该压力值和第一段主供气管的压力、温度等，对压缩空气系统进行动态式恒压控制。

作为优选，电量传感器包括电流互感器和电压互感器，在每台压缩机的动力电源输入端连接电流互感器和电压互感器，电流互感器的输出和电压互感器的输出分别连接控制器。控制器通过电流互感器和电压互感器的输出值检测它们所连接的压缩机的运行功率。

作为优选，控制器还连接室外温度传感器和室外湿度传感器。环境温度、湿度对压缩机出气量有影响，控制器根据环境温湿度在压缩机运行效率控制时进行适当补偿。

作为优选，控制器还连接显示屏和键盘，作为与控制器的人机接口。

本发明带来的有益效果是，通过对主供气管及其末端压力、温湿度检测、匹配调节以及环境温湿度补偿，在保证主供气管末端压力前提下，使多台压缩机在运行效率最高化状态下运行，从而解决了压缩机频繁加载、卸载或频繁电机启停的电能损耗问题，有效地提高了压缩空气系统效率，经实测节约电能明显。

附图说明

图1是本发明的流程图；

图2是本发明的一种结构框图。

图中：1是控制器，2是室外湿度传感器，3是室外温度传感器，4是电量传感器，5是压缩机，6是压力传感器，7是温度传感器，8是湿度传感器，9是第一段主供气管，10是储气罐，11是第二段主供气管，12是干燥机，13是第三段主供气管，14是并联供气管，15是电磁阀，16是电动流量平衡调节阀，17是显示屏，18是键盘。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体说明。

实施例：如图1所示为本发明流程图。基本步骤如下：

S101:构建具有多台压缩机及储气罐、干燥机的压缩空气系统，压缩机的压缩空气输出口都通过第一段主供气管连接储气罐入口，储气罐出口通过第二段主供气管连接干燥机入口，干燥机出口连接第三段主供气管；

S102:在第三段主供气管末端设置具有一端输入多端输出的电动流量平衡调节阀，该电动流量平衡调节阀根据不同用气设备提供规定的气压流量，并检测输入端气压、温度、湿度；

S103：在储气罐的出端与主供气管的末端之间设置具有电磁阀的并联供气管，用以降低管网阻力，在用气量突然增大时及时补充气源；

S104：在第一段主供气管上设置压力、温度和湿度传感器；

S105：在每台压缩机上安装电量传感器，用以实时检测压缩机运转状态；

S106：安装室外温度传感器和室外湿度传感器，以便压缩空气系统进行温度和湿度补偿；

S107：设置控制器，使控制器连接电量传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、电磁阀、电动流量平衡调节阀、室外温度传感器、室外湿度传感器和每台压缩机，控制器通过各传感器检测压缩空气系统的气压、温度、湿度、环境温湿度，根据检测值控制压缩机的运行状态；

S108：在控制器上运行采用多台压缩机运行效率最高化及动态式恒压供气控制方式的控制模块，在维持压缩空气系统的气压平衡时，使多台压缩机都尽量工作在高运行效率状态，避免频繁加载、卸载或启停操作；

S109：判断末端（第三段主供气管末端）供气量是否平衡；

S110：如果供气量平衡，则调节每台压缩机运行效率，使其工作在所能达到的最高化，维持气量气压平衡；

S111：如果供气量不平衡，则判断气压是否高于规定气压；

S112：如果高于规定气压，则调节每台压缩机运行效率，减少供气量直到气量平衡，并使每台压缩机运行效率尽量最高化；

S113：如果低于规定气压，则打开电磁阀，并联供气管辅助供气，调节每台压缩机运行效率，增加供气量直到平衡，并使每台压缩机运行效率最高化。

图2所示为系统结构框图。压缩空气系统包括三台压缩机5、第一段供气管9、储气罐10、第二段主供气管11、干燥机12、第三段主供气管13、并联供气管14、电磁阀15和电动流量平衡调节阀16；在第一段主供气管9上安装压力传感器6、温度传感器7和湿度传感器8；在每台压缩机5上安装由电流互感器和电压互感器构成的电量传感器4；控制器1的A/D端分别连接电量传感器4、压力传感器6、温度传感器7、湿度传感器8、室外温度传感器3和室外湿度传感器2，控制器1的I/O端口分别连接每台压缩机5的控制端口（负载和启停控制）、电磁阀15控制端和电动流量平衡调节阀16的控制端。

通过键盘18输入控制参数，控制参数及压缩机负载运行曲线图等显示在显示屏17上。

系统工作时三台压缩机5启动，控制器1使电动流量平衡调节阀16的每个输出端管道的流量按设定值进行调节、同时检测输入端管道的气压、温度、湿度，并将气压值与设定值进行比较，当该气压、气量为平衡状态时，控制器1根据主供气管上压力、温度和湿度值以及室外温湿度进行综合控制，调整压缩机的负载（吸气量和前后端压差），在保持气压气量平衡状态下，使三台压缩机5工作在高运行效率状态（通过电量传感器检测），即以额定功率的80%~90%最佳运行效率为目标进行控制；在电动流量平衡调节阀16的检测气压气量低于设定值时，电磁阀15打开，并联供气管补充气源，同时控制器1根据主供气管上压力、温度和湿度值以及室外温湿度进行综合控制，并使三台压缩机5增加吸气量，直至第三段主供气管末端气压达到平衡，此时仍以额定功率的80%~90%最佳运行效率为目标进行控制；同样，在电动流量平衡调节阀16的检测气压气量高于设定值时，控制器1根据主供气管上压力、温度和湿度值以及室外温湿度进行综合控制，并减小压缩机5的吸气量，以额定功率的80%~90%最佳运行效率为目标进行控制。

所以本发明具有以下特征：通过对主供气管及其末端压力、温湿度检测、匹配调节以及环境温湿度补偿，在保证主供气管末端压力前提下，使多台压缩机在运行效率最高化状态下运行，从而解决了压缩机频繁加载、卸载或频繁电机启停的电能损耗问题，有效地提高了压缩空气系统效率，经实测节约电能明显。

Claims (5)

1.一种生产线压缩空气节能控制方法，其特征在于包括下述步骤：

（1）构建包括多台压缩机及储气罐、干燥机的压缩空气系统，所述多台压缩机的压缩空气输出口通过第一段主供气管连接储气罐入口，所述储气罐的出口通过第二段主供气管连接所述干燥机的入口，干燥机出口连接第三段主供气管；

（2）在第三段主供气管的末端设置电动流量平衡调节阀，用以调节用气端流量、气压，并对第三段主供气管的末端的气压进行检测；

（3）在所述储气罐的出口与所述第三段主供气管的末端之间连接一并联供气管，所述并联供气管安装有电磁阀；

（4）在所述第一段主供气管上设置压力传感器、温度传感器和湿度传感器；

（5）在所述多台压缩机中的每台压缩机上安装电量传感器；

（6）设置一个控制器，所述控制器分别连接所述电量传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、电磁阀、电动流量平衡调节阀和每台压缩机；

（7）在所述控制器上设置控制模块，所述控制模块采用多台压缩机运行效率最高化及动态式恒压供气量输配方式对压缩空气系统进行控制。

2.根据权利要求1所述一种生产线压缩空气节能控制方法，其特征在于：步骤（2）中所述电动流量平衡调节阀是一路压缩空气输入多路压缩空气输出并具有输入端压力、温度、湿度检测和每一输出管路压力检测控制的电动流量平衡调节阀。

3.根据权利要求1所述一种生产线压缩空气节能控制方法，其特征在于：步骤（5）中所述电量传感器包括电流互感器和电压互感器，在每台压缩机的动力电源输入端连接所述电流互感器和电压互感器，所述电流互感器的输出和电压互感器的输出分别连接所述控制器。

4.根据权利要求1或3所述一种生产线压缩空气节能控制方法，其特征在于：所述控制器还连接室外温度传感器和室外湿度传感器。

5.根据权利要求4所述一种生产线压缩空气节能控制方法，其特征在于：所述控制器还连接显示屏和键盘。