CN104819141A - 一种空压站的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空压站的控制方法及系统，所述的空压站包括依次连接的空压机、储气罐、干燥机装置和除尘器，所述的空压机与冷却泵装置连接，所述的干燥机装置包括多台并联的干燥机，所述的冷却泵装置包括多台并联的冷却泵，所述的控制系统包括工程师站、转速控制器设置在储气罐内的压力传感器、设置在冷却泵装置管路上的温度探测器以及设置在干燥机装置管路上的露点探测器，所述的工程师站分别与转速控制器、压力传感器、温度探测器和露点探测器连接，所述的转速控制器分别与空压机、干燥机和冷却泵连接。与现有技术相比，本发明具有方法先进、自动控制、安全性高、节约能源、装置简单等优点。

Description

一种空压站的控制方法及系统

技术领域

本发明涉及控制领域，尤其是涉及一种空压站的控制方法及系统。

背景技术

空压站就是压缩空气站，由空气压缩机、储气罐(分为一级、二级储气罐)、空气处理净化设备、冷干机组成。压缩空气站在厂内的布置，应根据以下因素确定经技术经济方案。

压缩空气做为工业生产上最环保的动力源，广泛用于医药，食品，机械，电子，塑胶，纺织，电力，建材等各行各业，作为喷涂，搅拌，输送等等，气压与电压，油压相比，有他得天独厚的优势，它取之不尽，用之不竭，基本上，每一个工厂都会配备一个空压站。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种方法先进、自动控制、安全性高、节约能源、装置简单的空压站的控制方法及系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种空压站的控制方法，用于空压站的自动控制，包括以下步骤：

1)根据工艺需求启动空压机，使其正常运行；

2)通过储气罐内的压力传感器实时获取储气罐内的气体压力数据，并将该数据传输给主站；

3)主站根据储气罐内的气体压力数据判断是否超出限值，若否，则命令转速控制器维持现有运行状态并返回步骤2)，若是，则进行步骤4)；

4)判断储气罐内的气体压力是否高于上限值，若是，则进行步骤5)，若否，则低于下限值，进行步骤6)；

5)准备切除空压机，并在进行切除已运行的空压机动作后，返回步骤2)；

6)准备启动待机空压机，并在进行启动待机的空压机动作后，返回步骤2)。

所述的步骤5)具体包括以下步骤：

51)主站发送信号到转速控制器，通过转速控制器控制降低部分空压机的运行转速；

52)主站发送信号到转速控制器，通过转速控制器选择需要切除的空压机；

53)主站控制空压机的冷却泵装置和干燥机装置做好切除准备后，进行切除空压机操作，使待切除的空压机离网运行；

54)使与待切除的空压机配套的冷却泵装置和干燥机装置维持一定的安全时间运行后进行关机操作。

所述的步骤6)具体包括以下步骤：

61)主站发送信号到转速控制器，通过转速控制器控制升高部分空压机的运行转速；

62)主站发送信号到转速控制器，通过转速控制器选择需要启动的空压机，并使需要启动的空压机处于待机状态；

63)预先启动与待机的空压机配套的冷却泵装置和干燥机装置一定的安全时间运行后进行启动操作；

64)主站控制空压机的冷却泵装置和干燥机装置做好启动准备后，进行启动空压机操作，使待机的空压机并网运行。

所述的冷却泵装置中的冷却泵通过主站判断温度探测器的探测数据是否在阈值内进行启动或关停。

所述的干燥机装置中的干燥机通过主站判断露点探测器的探测数据是否在阈值内进行启动或关停。

一种空压站的控制系统，所述的空压站包括依次连接的空压机、储气罐、干燥机装置和除尘器，所述的空压机与冷却泵装置连接，所述的干燥机装置包括多台并联的干燥机，所述的冷却泵装置包括多台并联的冷却泵，所述的控制系统包括主站、转速控制器、设置在储气罐内的压力传感器、设置在冷却泵装置管路上的温度探测器以及设置在干燥机装置管路上的露点探测器，所述的主站分别与转速控制器、压力传感器、温度探测器和露点探测器连接，所述的转速控制器分别与空压机、干燥机和冷却泵连接。

所述的冷却泵装置包括两台主冷却泵和一台备用冷却泵。

所述的干燥机装置包括多台主干燥机和一台备用干燥机。

所述的主站为ES360。

所述的转速控制器为ESC8000。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、方法先进、自动控制：本方法通过工程师站的自动控制代替了原有的空压站手动操作和人工检测，能够实时地准确的检测到各部分的数据进行判断，提高了系统的稳定性和安全性，提高效率。

二、安全性高，节约能源：本方法在启动时提前开启干燥机和冷却泵，在关机后还保持干燥机和冷却泵运行一段时间后在关闭，运行稳定，安全性高，并且当系统中空压机连续卸载超过一定时间，系统自动停止空压机的运行，节约能耗。

三、装置简单：本系统仅在原有的空压站上加装了一套自动控制系统，便于改造，操作方便。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

图2为本发明的结构示意图。

其中，1、空压机，2、储气罐，21、压力传感器，3、干燥机，31、露点探测器，4、除尘器，5、工程师站，6、冷却泵，61、温度探测器，7、转速控制器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例：

如图1所示，一种空压站的控制方法，用于空压站的自动控制，包括以下步骤：

1)根据工艺需求启动空压机，使其正常运行；

2)通过储气罐内的压力传感器实时获取储气罐内的气体压力数据，并将该数据传输给工程师站；

3)工程师站根据储气罐内的气体压力数据判断是否超出限值，若否，则命令转速控制器维持现有运行状态并返回步骤2)，若是，则进行步骤4)；

4)判断储气罐内的气体压力是否高于上限值，若是，则进行步骤5)，若否，则低于下限值，进行步骤6)；

5)准备切除空压机，并在进行切除已运行的空压机动作后，返回步骤2)，具体包括以下步骤：

51)工程师站发送信号到转速控制器，通过转速控制器控制降低部分空压机的运行转速；

52)工程师站发送信号到转速控制器，通过转速控制器选择需要切除的空压机；

53)工程师站控制空压机的冷却泵装置和干燥机装置做好切除准备后，进行切除空压机操作，使待切除的空压机离网运行；

54)使与待切除的空压机配套的冷却泵装置和干燥机装置维持一定的安全时间运行后进行关机操作；

6)准备启动待机空压机，并在进行启动待机的空压机动作后，返回步骤2)，具体包括以下步骤：

61)工程师站发送信号到转速控制器，通过转速控制器控制升高部分空压机的运行转速；

62)工程师站发送信号到转速控制器，通过转速控制器选择需要启动的空压机，并使需要启动的空压机处于待机状态；

63)预先启动与待机的空压机配套的冷却泵装置和干燥机装置一定的安全时间运行后进行启动操作；

64)工程师站控制空压机的冷却泵装置和干燥机装置做好启动准备后，进行启动空压机操作，使待机的空压机并网运行；

冷却泵装置中的冷却泵通过工程师站判断温度探测器的探测数据是否在阈值内进行启动或关停。

干燥机装置中的干燥机通过工程师站判断露点探测器的探测数据是否在阈值内进行启动或关停。

如图2所示，一种空压站的控制系统，空压站包括依次连接的空压机1、储气罐2、干燥机装置和除尘器4，空压机1与冷却泵装置连接，干燥机装置包括多台并联的干燥机3，冷却泵装置包括多台并联的冷却泵6，控制系统包括工程师站5、转速控制器7、设置在储气罐2内的压力传感器21、设置在冷却泵装置管路上的温度探测器61以及设置在干燥机装置管路上的露点探测器31，工程师站5分别与转速控制器7、压力传感器21、温度探测器61和露点探测器31连接，转速控制器7分别与空压机1、干燥机3和冷却泵6连接，工程师站5为ES360，转速控制器7为ESC8000。

冷却泵装置包括两台主冷却泵和一台备用冷却泵。

干燥机装置包括多台主干燥机和一台备用干燥机。

设备基本控制逻辑顺序：

压缩空气主管网压力下降，ES360给出启动命令，ESC8000控制对应的冷却水阀门开启，阀门开启完成后，ESC8000综合水泵及干燥机状态给出反馈。

信号作为启动空压机的允许条件，此时空压机启动运行，并接受ES360的设定模式控制(能源优化、平均磨损、强制顺序、群组管理)。若管网压力持续下降，则继续启动备用空压机以保持正常的管网压力。当管网压力升高，用气需求降低时，ES360会将网络中的一台空压机卸载运行，若当前机组能够满足用气需求，则卸载运行的空压机转为停机。对应的冷却水阀门延时关闭，延时时长可方便设定。

压缩机开启前先开干燥器，干燥器的电动进气阀打开后，干燥器开启。ESC8000系统将通过主管网压力露点及空压机的运行数量，再根据用户自行设定的主备机顺序来实现干燥机的自动控制。干燥器及进气阀由ESC8000控制。

冷却水泵的启动/停止：

水泵由ESC8000控制，基本控制逻辑是2开1备，以满足主管网压力为目的，开2台水泵时进行同频调节。泵组之间可以进行等时间运行控制。水泵故障时，自动切换到备用机运行，冷却塔风机控制，冷却塔风机根据温度控制原则运行，控制方式类似水泵。

二、满足生产用气条件下，ES360和ESC8000系统对设备的合理、节能运行控制逻辑。

1、ES360：

ES360对多台运行的空压机进行集中控制，控制模式暂定为能源优化。备选模式是：平均磨损、群组管理和强制顺序。基本逻辑如下：

a)当实际压力低于设定值的下限，系统依次自动调节运行中的空压机，使其处于加载运行，若压力还不够，系统自动开启备用空压机，增加供气量，提高系统压力，保持压缩空气压力的平稳

b)当系统监测出实际压力高于设定上限，系统依次自动卸载运行中的空压机，减少供气量，降低系统压力，保持压缩空气压力的平稳。

c)当总管压力平稳，输出的压力在设定的压力波动带中优先使4150M3/HAtlas变频空压机进行调节，若不能满足则使其它运行的空压机加/卸载以满足压力的平稳。当系统中空压机连续卸载超过一定时间，系统自动停止空压机的运行，节约能耗。

d)系统可以根据设定要求自动切换运行的次序，系统自动累计各台空压机运行的时间，等时间控制，自动选择运行时间最短的空压机优先运行，使每台空压机长期运行时间基本相等，以延长空压机的使用寿命。同时系统使运行空压机大小合理的搭配，实现节能高效、安全的运行。

e)运行过程中，当运转的空压机发生故障停机，系统根据故障事件自动停止故障空压机的控制及相关的辅机设备，自动投入备用空压机及辅助设备。

f)系统能够实现根据能耗和设备性能提供最优的设备组合和优化每台空压机负荷分配，提供先进的控制算法以使最大限度的根据负载需求实现节能运行，合理控制空压机组运行台数，优先发挥变频空压机的调配能力，实现最佳系统高效节能运行。

g)系统能够综合考虑空压机系统供气压力设定值偏差与系统用气负荷变化趋势，防止运行空压机组过量调整而使系统压力的超调。

h)13BAR空压机系统：高压(13Bar)系统有1台1200M3/H Atlas定频螺杆空压机和1台1200M3/H Atlas变频螺杆空压机及相应配套辅机设备组成，平时以变频空压机使用为主定频空压机为备用机，当发生用气量不够或变频空压机故障时，系统自动启动备用空压机，其它控制基本同7BAR空压机系统。

2、ESC8000控制逻辑：

ESC8000集中了水泵、冷却塔风机、干燥机等空压机的外围辅助设备，协调控制不同设备之间和相同设备之间的运行逻辑。

AtlasCopco空压机由ES360通过CAN协议进行数据传输和控制。再由COMBOX‐S模块，通过Modbus协议将数据传输到ESC8000系统上进行显示。

干燥机、冷却水循环水泵、冷却塔风机由ECS8000直接进行远程的监控。

中控室电脑上显示所有空压机组，包括各型号干燥器的所有实时运行数据、

故障报警复位信息等，所有信息可以被记录、保存(至少保存一年)，且随时可以调阅(与实时运行监控及控制不相影响)。譬如比较重要的运行监控参数：机组冷却水进(出)水温度、压力、各级进(排)气温度、压力、中间压力、机组运行时间、空气过滤压差、齿轮油箱油温、油压等等。

循环水泵和冷却塔风机采用变频器控制以达到节能的效果。ESC800能根据循环水的出水压力对比要求设定的压力，然后通过PID调节输出合适的频率信号给变频器，变频器改变频率来调节水泵的转速使出水压力恒定在一个稳定的范围。

ESC8000能采集冷却塔水温，通过与用户设定的值比较，通过PID调节输出合适的频率信号给变频器，变频器改变风机的转速使冷却塔的水温稳定在用户设定的温度以下。

Claims (10)

1.一种空压站的控制方法，用于空压站的自动控制，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据工艺需求启动空压机，使其正常运行；

2)通过储气罐内的压力传感器实时获取储气罐内的气体压力数据，并将该数据传输给主站；

3)主站根据储气罐内的气体压力数据判断是否超出限值，若否，则命令转速控制器维持现有运行状态并返回步骤2)，若是，则进行步骤4)；

4)判断储气罐内的气体压力是否高于上限值，若是，则进行步骤5)，若否，则低于下限值，进行步骤6)；

5)准备切除空压机，并在进行切除已运行的空压机动作后，返回步骤2)；

6)准备启动待机空压机，并在进行启动待机的空压机动作后，返回步骤2)。

2.根据权利要求1所述的一种空压站的控制方法，其特征在于，所述的步骤5)具体包括以下步骤：

51)主站发送信号到转速控制器，通过转速控制器控制降低部分空压机的运行转速；

52)主站发送信号到转速控制器，通过转速控制器选择需要切除的空压机；

53)主站控制空压机的冷却泵装置和干燥机装置做好切除准备后，进行切除空压机操作，使待切除的空压机离网运行；

54)使与待切除的空压机配套的冷却泵装置和干燥机装置维持一定的安全时间运行后进行关机操作。

3.根据权利要求1所述的一种空压站的控制方法，其特征在于，所述的步骤6)具体包括以下步骤：

61)主站发送信号到转速控制器，通过转速控制器控制升高部分空压机的运行转速；

62)主站发送信号到转速控制器，通过转速控制器选择需要启动的空压机，并使需要启动的空压机处于待机状态；

63)预先启动与待机的空压机配套的冷却泵装置和干燥机装置一定的安全时间运行后进行启动操作；

64)主站控制空压机的冷却泵装置和干燥机装置做好启动准备后，进行启动空压机操作，使待机的空压机并网运行。

4.根据权利要求2所述的一种空压站的控制方法，其特征在于，所述的冷却泵装置中的冷却泵通过主站判断温度探测器的探测数据是否在阈值内进行启动或关停。

5.根据权利要求2所述的一种空压站的控制方法，其特征在于，所述的干燥机装置中的干燥机通过主站判断露点探测器的探测数据是否在阈值内进行启动或关停。

6.一种实现如权利要求1所述的空压站的控制方法的控制系统，所述的空压站包括依次连接的空压机(1)、储气罐(2)、干燥机装置和除尘器(4)，所述的空压机(1)与冷却泵装置连接，所述的干燥机装置包括多台并联的干燥机(3)，所述的冷却泵装置包括多台并联的冷却泵(6)，其特征在于，所述的控制系统包括主站(5)、转速控制器(7)、设置在储气罐(2)内的压力传感器(21)、设置在冷却泵装置管路上的温度探测器(61)以及设置在干燥机装置管路上的露点探测器(31)，所述的主站(5)分别与转速控制器(7)、压力传感器(21)、温度探测器(61)和露点探测器(31)连接，所述的转速控制器(7)分别与空压机(1)、干燥机(3)和冷却泵(6)连接。

7.根据权利要求6所述的一种空压站的控制方法，其特征在于，所述的冷却泵装置包括两台主冷却泵和一台备用冷却泵。

8.根据权利要求6所述的一种空压站的控制方法，其特征在于，所述的干燥机装置包括多台主干燥机和一台备用干燥机。

9.根据权利要求6所述的一种空压站的控制系统，其特征在于，所述的主站(5)为ES360。

10.根据权利要求6所述的一种空压站的控制系统，其特征在于，所述的转速控制器(7)为ESC8000。