CN104066995B - 压缩机辅助控制装置及其压缩机辅助控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及压缩机辅助控制装置，上述压缩机辅助控制装置包括：逆变器组件控制部(23)，选择压缩机的运转停止及自动手动的运转条件，并输入目标压力值，运转控制部(12)，基于工作时从压缩机(8)所输入的电流状态相关信号，来自动检测压缩机的负荷、无负荷运转状态，当无负荷运转时，防止高速空转，当在预先设定的规定时间内持续发生无负荷运转时，执行用于停止马达的待机功能及快速再运转防止功能，分离用于驱动压缩机的马达的供电电源和操作电源，以及压力控制部(22)，由用户比较运算预先设定的目标压力值和在接收罐中检测并借助压力传感器来输出的压力值，来向逆变器输出由此得出的偏差值的电流；逆变器(5)与从压力控制部(22)输出的电流值的变化联动来控制压缩机马达，上述从压力控制部(22)输出的电流值是基于相对于预先设定的接收罐(20)的目标压力值的接收罐(20)的内部压力值的偏差的电流值。

Description

压缩机辅助控制装置及其压缩机辅助控制方法

技术领域

本发明涉及利用逆变器来进行控制的压缩机辅助控制装置及其辅助控制方法，尤其涉及如下的压缩机辅助控制装置，在基于现有的Y-Δ启动方式的仅以负荷和无负荷运转方式运转的压缩机中，能够根据基于空气需要量的罐压力的变化，来控制压缩机马达的转速，并维持规定的压力，进行辅助性的控制，以便在无负荷时抑制高速空转。

本发明还涉及利用如上所述的得到改善的压缩机辅助控制装置来对压缩机进行辅助控制的方法。

背景技术

通常，压缩机广泛用于生产压缩空气，压缩空气就如工厂自动化所需的电、自来水、气体等，属于不容片刻中断的能源之一，根据工厂所需的空气量，设置从小容量至大容量的多台压缩机，这种压缩机是在单独的房间中进行管理的，且24小时不间断运行，因此它是电能消耗大的装备。

这种压缩机具有分别独立的功能并与容量无关，其简要结构包括电源装置、系统控制装置、空气压缩装置、油分分离装置、冷却装置等。在压缩机中，借助马达来连续旋转咬合的两个螺杆，进而生产压缩空气，以用户预先设定的低压力和高压力为基准，利用自动开闭空气阀的方法来运转，上述空气阀设置于空气压缩装置的吸入口，且将吸入阀打开并生产压缩空气的过程称为负荷运转，将阀关闭并空转的状态称为无负荷运转。

像这样，这种仅以基于Y-Δ启动方式的负荷运转和无负荷运转方式简单运转的普通的压缩机，无法适当应对基于白天、夜间或工序变化的空气使用量，且始终高速旋转，只能导致不必要的能源浪费和造成严重的机械损失。

为了能够完善这种问题并节约能源，在韩国国内和国外均有提供“逆变器内置型压缩机”相关产品，在近年来因高油价导致的电费上涨和政府的能源政策环境下，用户对于上述压缩机的关注度越来越高，但是，目前，将在工业现场中采用的大部分普通的不采用逆变器的压缩机更换为能源节约型产品时所需的经济费用太大，因而存在难以马上实现的现实问题。

尤其，在2009年07月15日公开的韩国公告韩国国内特许登录第10-0908022号的“螺杆式压缩机的控制方法及其装置”中，为了控制螺杆式压缩机，能够选择性地设定Y-Δ启动方式、压力控制方式或多级速度控制方式，上述Y-Δ启动方式由用于以一个螺杆式压缩机来进行控制的电气及电子回路独立构成，利用上述运转方式，空气需求量例如通过以自动或手动方式选择适当的运转方式来运转。

但是，在上述专利中，若在压力控制方式中，在控制箱负荷运转的过程中，由传感器检测空气供给线的压力，并检测出上限设定值，则运行压力开关，来向逆变器发送停止信号，由此，逆变器根据上述停止信号来使马达空转，并关闭电磁阀，关闭吸入阀，以马达的空转执行无负荷运转，向现场释放接收罐的压缩空气，在执行上述无负荷运转期间内，由传感器检测空气供给线的压力，当检测出下限设定值时，通过运行压力开关，来重新驱动马达。

在现有的上述专利技术中，以借助控制箱来强制控制压缩机马达和阀的方式连接而构成，在空气需求量大于85％或者在50～85％范围内或者小于50％的情况下，需要根据各个空气需求量从Y-Δ启动方式、压力控制方式或多级速度控制方式中选择，因此，制造商面临着对于分别不同的现有的压缩机相关配线等的连接结构难且复杂的问题。

发明内容

技术问题

本发明的目的在于，提供如下的压缩机辅助控制装置，以解决通过控制箱强制控制现有的压缩机的方式中存在的问题，即，与对基于现有的Y-Δ启动方式的压缩机在负荷运转时和无负荷运转时的压力传感器进行响应的压力控制部的电流变化联动，由运转控制部通过逆变器控制压缩机马达转速，有效执行无负荷运转时的高速空转抑制功能和使因空气需要量的减少而以无负荷状态空转的马达停止和待机的操作数控制功能。

本发明的再一目的在于，提供如下的压缩机辅助控制装置，即，能够与包括新旧产品的压缩机在内的任何机型相兼容，能够维持现有的压缩机的结构及功能等，并能够使压缩机进行有效的运转，同时也能够简便设置于狭小的空间。

本发明的另一目的在于，提供使用如上所述的压缩机辅助控制装置的辅助控制方法。

解决问题的手段

为了达成如上所述的目的，在本发明的压缩机辅助控制装置中，根据针对接收罐预先设定的目标压力和借助压力传感器来检测的接收罐的内部的压力，对于用以控制上述压缩机的控制箱，辅助性地通过逆变器来控制上述压缩机的马达速度，上述接收罐收容并储存从以Y-Δ启动方式工作的压缩机所生成的压缩空气，以便向使用处供给，上述压缩机辅助控制装置的特征在于，包括：

逆变器组件控制部，选择压缩机的运转/停止及自动/手动的运转条件，并输入目标压力值，

运转控制部，基于工作时从上述压缩机所输入的电流状态相关信号，来自动检测压缩机的负荷/无负荷运转状态，当无负荷运转时，防止高速空转，当在预先设定的规定时间内持续发生无负荷运转时，执行用于停止马达的待机功能及快速再运转防止功能，分离用于驱动压缩机的马达的供电电源和操作电源，以及

压力控制部，由用户比较运算预先设定的目标压力值和在接收罐中检测并借助压力传感器来输出的压力值，来向逆变器输出由此得出的偏差值的电流；

上述逆变器与从压力控制部输出的电流值的变化联动来控制压缩机马达，上述从压力控制部输出的电流值是基于相对于预先设定的接收罐的目标压力值的接收罐的内部压力值的偏差的电流值。

发明的效果

本发明的压缩机辅助控制装置以独立于压缩机的方式设置，进而能够既简便又快速地将现有的压缩机与利用逆变器的控制结构相连接而适用，能够维持现有压缩机的结构及功能等，并能够使压缩机有效且安全运转，也能够容易设置于狭小的空间，且能够简单进行连接而使用。

附图说明

图1为将本发明的压缩机辅助控制装置适用于压缩机而使用的简要状态图。

图2为本发明的辅助控制装置的主视图。

图3为图2的辅助控制装置的简要纵向剖视图。

图4为图2的辅助控制装置的结构的简要框图。

图5为本发明的使用压缩机辅助控制装置的辅助控制方法的流程图。

具体实施方式

本发明的压缩机辅助控制装置包括：逆变器组件控制部23，选择压缩机的运转、停止及自动、手动的运转条件，并输入目标压力值；运转控制部12，基于从上述压缩机8所输入的工作时的电流状态相关信号，根据预先设定的条件，通过逆变器来控制压缩机的速度；以及压力控制部22，由用户比较运算预先设定的目标压力值和在接收罐中检测并借助压力传感器来输出的压力值。

用于实施发明的方式

以下，将参照图示本发明的实施例的附图，对本发明进行更为详细的说明。

参照图1至图4，对本发明的压缩机辅助控制装置进行说明。

本发明的压缩机辅助控制装置包括：逆变器组件控制部23，选择压缩机的运转/停止及自动/手动的运转条件，并输入目标压力值；运转控制部12，基于从上述压缩机8所输入的工作时的电流状态相关信号，根据预先设定的条件，通过逆变器来控制压缩机的速度；以及压力控制部22，由用户比较运算预先设定的目标压力值和在接收罐中检测并借助压力传感器来输出的压力值。

用于供给外部电源的主电源切断器1通过主输入电源端子2和逆变器用切断器3向用于控制压缩机及马达转速的逆变器5供给电源，上述主输入电源端子2用于连接主电源，上述逆变器用切断器3用于保护逆变器，上述逆变器5通过逆变器输出选择接触器6和输出电源端子7与压缩机8电连接。上述压缩机8以通常的Y-Δ启动方式工作，并借助其本身的控制箱来进行无负荷运转和负荷运转的方式控制。

上述主输入电源端子2与压缩机操作电源供给部9相连接，并通过压缩机操作电源端子10来向压缩机8供给电源而驱动压缩机8。当上述压缩机8工作时，马达工作状态和阀开闭信号通过运转信号端子11向运转控制部12供给。例如，无负荷运转或负荷运转时的马达工作速度及阀开闭等的运转信号向运转控制部供给，在运转控制部12中，自动检测所输入的压缩机8的负荷/无负荷运转状态，基于这种运转状态，根据由用户预先输入而设定的条件，控制压缩机的马达，执行无负荷运转时的高速空转防止功能、压缩机马达的待机功能、快速再运转防止功能、安全功能等，并区分用于驱动压缩机马达的供电电源和操作电源进行供给。

在压缩机中所产生的压缩空气储存于接收罐20并向需求处供给，在上述接收罐20上设有压力传感器25，对应于接收罐20的内部的压缩空气压力的信号向压力控制部22输出，在由用户设定目标压力后，由上述压力控制部22通过运算在接收罐中检测的压力值和目标压力值而求出偏差，并向逆变器输出电流信号，上述电流信号是用于检测的压力值和目标压力值保持一致。

上述压力控制部22借助设定目标压力的功能和通过输入信号端子21接收来自设置在接收罐20的压力传感器25的信号，并根据目标压力和来自压力传感器的压力偏差，输出例如4mA～20mA的电流信号，而逆变器与上述电流的变化联动来控制压缩机马达。

即，当借助压力传感器25来输出的接收罐20的压缩空气压力的预先设定的目标值为100％时，上述压力控制部22向逆变器输出在预先设定的压力范围(目标压力的95～100％)内的最低压力例如与95％压力相对应的20mA输出信号中达到目标值(100％)时与此对应的4mA之间的信号。逆变器与上述压力控制部22的输出信号的电流联动，预先设定于运转控制部，控制以使压缩机的马达在负荷运转时的最高速度中将相对于上述最高速度的30Hz即30～50％作为基本速度运转，由此防止高速空转。

并且，若上述接收罐20的压力达到预先设定的目标值，则压缩机被其本身的控制箱所控制，以关闭压缩机吸气阀，并进行无负荷运转，此时，压缩机也在预先设定的时间内，以如上所述的基本速度维持运转，并计算时间，进而在预先设定的时间内，只要接收罐的压力不下降至小于目标值的值，那么压缩机马达会受到运行控制部的控制，以便能够收到操作电源的供给，但供电电源被切断而处于停止状态，且若因使用接收罐的压缩空气而由传感器检测到接收罐的压力下降至小于目标值(100％)的值，则上述运转控制部以使得马达再运转的方式控制逆变器，而此时也通过以如上所述的基本速度运转，来防止快速再运转，以获得马达寿命延长及能源节约的效果。

上述逆变器组件控制部23能够利用选择模式即选择任意速度的手动运转、基于压力比率控制的自动运转及基于当逆变器发生异常时旁通(by-pass)控制装置而设置于通常的压缩机的控制箱的控制方法的运转等三种运转方法，执行空转防止功能有无选择功能、操作数控制选择功能、用于显示输入电流及错误状态的功能等，上述运转功能仅根据与通过运转信号端子11所输入的压缩机的马达电流变化相对应的信号而执行，停止功能正常有效。

上述逆变器输出选择接触器6和旁通电子接触器30与输出电源端子7相连接，并起到将逆变器输出与直入启动的输出相连接的功能，尤其当逆变器发生故障时，具有能够用作继续运行压缩机的应急电路的优点。

并且，运转控制部12由执行压力控制部22和逆变器组件控制部23的各种功能的电信号和逆变器5的工作的通常的元件构成，检测压缩机的负荷/无负荷运转时的电流变化，来防止高速空转，在运转当负荷运转时自动恢复功能的装置、一台或多台压缩机的情况下，若因压缩空气使用量的明显减少而持续规定时间以上的无负荷运转，则执行指定特定的压缩机使其暂停，并再运转的待机功能。

并且，虽未图示，但优选地，在上述压缩机操作电源供给部9和操作电源端子10之间设置基于用于冷却马达的风扇的空冷式冷却装置，并设置通常设置于压缩机的油分分离器。

如图2的主视图和图3的侧面剖视图中可见，本发明的辅助控制装置在由长方体形状的铁板构成的外壳40的前面安装有包括监控器的逆变器运转控制部12、压力控制部22及逆变器组件控制部23，使用户能够容易地输入运转条件及目标压力等而进行设定。

上述外壳40的内部被配置于中间位置的垂直的支撑板41所分割，在所图示的实施例中，在支撑板41的右侧，逆变器5安装于中间高度位置，在上述外壳40的底面设有用于使吸入空气流入的通风口42，而在上述外壳40的上部设有排出用通风口43，进而借助通常以一体方式设置于逆变器的冷却风扇来强制使外部空气进行流动，以能够顺畅地释放由逆变器所产生的热。优选地，在上述通风口42上设置过滤器。

在上述支撑板41的左侧配置有包括供电电源部的各种元件，与安装于前面的逆变器运转控制部12、压力控制部22及逆变器组件控制部23电连接。并且，优选地，在上述支撑板41的上下端部上形成开口部43，借助内置于上述逆变器的风扇而发生空气流动，以冷却配置于包括图中的右侧区域的逆变器在内的左侧区域的支撑板41的左侧的如上所述的各种元件。

由此，本发明的辅助控制装置能够紧凑地构成，能够简便地设置于狭小的空间，并且也能够向所需的位置移动，从而提高使用便利性，并具有优秀的散热特性。

将如上所述的本发明的辅助控制装置与现有的压缩机相连接的方法如下：将图1的主电源切断器1置于切断位置，从输入端子分离与现有的压缩机相连接的输入电线，并与本发明的辅助控制装置的主输入端子2相连接，并采用规格的电线将输出电源端子7与现有的压缩机的输入端子相连接，由此简单完成动力配线。

并且，根据本发明的控制装置的操作电源连接，从输入端子分离向现有的压缩机的控制装置供给的操作电源，并在本发明的辅助控制装置中，将压缩机操作电源供给部9与操作电源端子17相连接，进而能够非常简便地将现有的压缩机与本发明的辅助控制装置相连接，以大大提高作业效率。

以下，将参照图5的流程图，对使用本发明的辅助控制装置的压缩机的辅助控制方法进行说明。

根据采用本发明的辅助控制装置的压缩机的运转方法，逆变器组件控制部选择如下三种运转方法的模式，即，逆变器组件控制部13的模式选择即选择任意速度的手动运转、基于压力比率控制的自动运转及基于当逆变器发生异常时旁通(by-pass)控制装置的通常的压缩机的控制方法的运转等。

其中，通常的压缩机手动运转和当逆变器发生异常时借助旁通控制装置而转换为通常的压缩机的运转方法的运转为一般事项，因而省略对此的详细说明，以自动运转方法为中心进行说明。

自动运转为为了节约能源而追求的最有效的压力控制方式，在图1中，在打开主电源切断器1，打开逆变器用切断器3和控制装置12的切断器，来接通电源，并在压力控制部22中设定目标压力，在逆变器组件控制部23中选择自动控制模式，并打开运转按钮，以此来实现运转准备状态(运转准备步骤S1)之后，按下压缩机8的动作按钮使其运转(运转步骤S2)。此时，逆变器启动在停止状态下的压缩机马达，并使其增速至最大速度，在压缩机中生成压缩空气，执行储存于接收罐的负荷运转(负荷运转步骤S3)。

此时，由压力控制部22确认接收罐20的内部的压力是否通过接收压力传感器25的信号来与预先设定的目标压力值进行比较而达到接近于目标压力的预先设定的压力范围，并向逆变器输出电流信号，以使目标压力与接收罐的压力相一致(步骤4)。

在接收罐20的内部的压缩空气的压力相对于预先设定的压力值例如，在95％至100％范围内，当与目标值的偏差为最大(20mA)时，当与目标值的偏差为最小(0)时，向逆变器输出4mA的信号，从压力控制部接收上述压力偏差相关电流信号的逆变器与电流信号联动，以使压缩机马达在上述95％为止以马达的最大速度进行运转，而在95％～100％范围内使压缩机马达的速度减小，在100％之后，以预先设定的基本速度，例如以使马达以相当于最大速度的30～50％的速度作为基本速度进行维持(步骤5)。

然后，确认接收罐的实际压力是否达到设定于压缩机的目标压力(100％)(步骤6)，若达到目标压力值，则压缩机本身具有的控制箱对压缩机进行控制，关闭吸气阀，并进行无负荷运转(步骤7)，而此时，在预先设定的时间内，借助逆变器来以最大速度的30～50％的速度进行运转，并计算无负荷运转时间(步骤8)，若经过规定时间，则使马达以待机状态停止(步骤9)。

然后，确认是否因使用压缩空气而导致接收罐的内部的压力再次减少，并低于目标压力值(步骤10)，若低于目标压力值，则压缩机开放吸气阀，并生成压缩空气，压缩机马达继续以预先设定的基本速度运转(返回到步骤4及步骤5)，若接收罐的压力与设定于控制器的目标压力值的偏差开始低于预先设定的压力范围，即，当目标值和实际接收罐的压力值的偏差开始大于最低值(0)时，逆变器才使马达速度增加，进行控制以便以最大速度进行负荷运转(返回到步骤3)。

像这样，在本发明中，不同于现有技术中的强行控制压缩机的方式，即，控制成在目标压力条件下停止逆变器，直接由压缩机关闭吸气阀，并转换为无负荷运转，而是与接收罐的压力传感器信号和与目标压力值的偏差相关压力控制部的电流信号联动，由逆变器控制马达，且压缩机的负荷/无负荷运转被其本身所具有的控制箱控制，以在目标压力下预先设定的，例如以马达最大速度的30～50％作为基本速度运转的状态延迟，进而防止马达的高速空转，且不采用根据接收罐的压缩空气使用量来使压缩机马达自动停止的方式，而是采用控制成自动以基本速度运转的方式，由此防止因压缩机8的过度低速运转而导致的马达烧损及效率下降，同时由于避免了根据现有技术的因使用接收罐的压缩空气而频繁进行负荷/无负荷运转转换，进而能够减少耗电，减少阀工作引起的噪音的产生，并获得装置的寿命延长效果。

产业上的可利用性

本发明的压缩机辅助控制方法及其压缩机辅助控制装置也能够适用于现有的压缩机，能够使压缩机更有效地运转，并能够简便地设置，因而不需要内置有单独的逆变器的压缩机。

Claims (5)

1.一种压缩机辅助控制装置，

根据针对接收罐(20)预先设定的目标压力和借助压力传感器(25)来检测的接收罐的内部的压力，对于用以控制上述压缩机的控制箱，辅助性地通过逆变器来控制上述压缩机的马达速度，上述接收罐(20)收容并储存从以Y-Δ启动方式工作的压缩机所生成的压缩空气，以便向使用处供给，

上述压缩机辅助控制装置的特征在于，包括：

逆变器组件控制部(23)，选择压缩机的运转/停止及自动/手动的运转条件，并输入目标压力值，

运转控制部(12)，基于工作时从上述压缩机(8)所输入的电流状态相关信号，来自动检测压缩机的负荷/无负荷运转状态，当无负荷运转时，防止高速空转，当在预先设定的规定时间内持续发生无负荷运转时，执行用于停止马达的待机功能及快速再运转防止功能，分离用于驱动压缩机的马达的供电电源和操作电源，以及

压力控制部(22)，由用户比较运算预先设定的目标压力值和在接收罐中检测并借助压力传感器来输出的压力值，来向逆变器输出由此得出的偏差值的电流；

上述逆变器(5)与从压力控制部(22)输出的电流值的变化联动来控制压缩机马达，上述从压力控制部(22)输出的电流值是基于相对于预先设定的接收罐(20)的目标压力值的接收罐(20)的内部压力值的偏差的电流值。

2.根据权利要求1所述的压缩机辅助控制装置，其特征在于，配置于由长方体形状的铁板构成的外壳(40)的前面的具有监控器的逆变器运转控制部(12)、压力控制部(22)及逆变器组件控制部(23)被配置在上述外壳(40)的内部中间位置的垂直的支撑板(41)的一侧支撑，上述逆变器(5)以从外壳的底面分隔的方式安装于支撑板(41)的另一侧，在上述外壳的底面设有用于使吸入空气流入的通风口(42)，以便能够借助设置于逆变器的冷却风扇来使外部空气强制流动而实现散热，同时，在外壳的上部设有排出用通风口(43)。

3.根据权利要求1或2所述的压缩机辅助控制装置，其特征在于，压力控制部(22)通过逆变器来比较运算目标压力值和接收罐(20)的压力值，并输出4～20mA的电流值，使得在预先设定的压力范围内上述偏差值变成0，上述逆变器(5)与上述电流值联动而使压缩机马达以相当于最高速度的30～50％的速度作为基本速度而维持，在达到目标压力值之后，借助压缩机本身所具有的控制箱来进行无负荷运转。

4.一种使用压缩机辅助控制装置的压缩机辅助控制方法，

在根据预先设定的压缩空气需求量和在接收罐中借助压力传感器来检测的压缩空气压力，来以压力控制方式借助逆变器来控制压缩机马达的压缩机控制方法中，

在使用辅助控制装置的压缩机的辅助运转方法中，上述辅助控制装置包括：

逆变器组件控制部(23)，选择压缩机的运转/停止及自动/手动的运转条件，并输入目标压力值，

运转控制部(12)，基于工作时从上述压缩机(8)所输入的电流状态相关信号，根据预先设定的条件，通过逆变器来控制压缩机的速度，以及

压力控制部(22)，由用户比较运算预先设定的目标压力值和在接收罐中检测并借助压力传感器来输出的压力值，

上述使用辅助控制装置的压缩机的辅助运转方法的特征在于，包括：

运转准备步骤(S1)，打开主电源切断器(1)，打开逆变器用切断器(3)和控制装置的切断器，来接通电源，并在压力控制部(22)中设定目标压力，在逆变器组件控制部(23)中选择自动控制模式，并打开运转按钮，

运转步骤(S2)，按下压缩机(8)的动作按钮使其运转，

负荷运转执行步骤(S3)，逆变器启动在停止状态下的压缩机马达，并使其增速至最大速度，在压缩机中生成压缩空气，并储存于接收罐，

步骤(S4)，由压力控制部(22)确认接收罐(20)的内部的压力是否通过接收压力传感器(25)的信号来与预先设定的目标压力值进行比较而达到接近于目标压力的预先设定的压力范围，并向逆变器输出电流信号，以使目标压力与接收罐的压力相一致，

步骤(S5)，在上述步骤(S4)中，在接收罐(20)的压力达到接近于目标压力的预先设定的压力范围的情况下，逆变器与电流信号联动，以使压缩机马达以低于最大速度的预先设定的速度作为基本速度而维持，

步骤(S6)，确认接收罐的压力是否达到设定于压缩机的目标压力(100％)，以及

步骤(S7)，若接收罐的压力达到目标压力值，则压缩机本身具有的控制箱对压缩机进行控制，关闭吸气阀，并进行无负荷运转。

5.根据权利要求4所述的使用压缩机辅助控制装置的压缩机辅助控制方法，其特征在于，

包括：

步骤(S8)，在上述步骤(S7)中，在预先设定的时间内，借助逆变器来以相当于最大速度的30～50％的速度作为基本速度而运转，并计算无负荷运转时间，

步骤(S9)，在上述步骤(S8)中经过规定时间时，停止马达使其处于待机状态，以及

步骤(S10)，确认是否因使用压缩空气而导致接收罐的内部的压力再次减少，并低于目标压力值；

若在上述步骤(S10)中接收罐的内部的压力低于目标压力值，则压缩机开放吸气阀，并生成压缩空气，压缩机马达继续以预先设定的基本速度运转(返回到步骤S4)，若维持目标压力值，则维持步骤(S9)。