CN106704190B - 一种不停机空压机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不停机空压机。它包括一个主机、两套进气系统、两套油气分离系统，以及共用一个油气冷却器的两套油气冷却系统；该空压机带工频变频双控制系统；主电机通过第一接触器实现星型连接，通过第三接触器实现三角形连接，空压机启动为星三角转换启动；主电机通过第二接触器连接变频器的输出端，变频器的输入端连接到三相电源；主电机通过第四接触器连接到三相电源；控制电源输入端通过变压器连接三相电源。本发明的不停机空压机，由于配备了两套系统(双油滤、双油气桶系统、双进气系统)，并采用了工变频双控制系统，当其中一套系统出现故障或需要保养时，可切换到另一套系统运转，由此能保证空压机的正常运行。
Description
技术领域
本发明属于润滑设备技术领域，涉及一种不停机空压机。
背景技术
空压机是工业生产中必不可少的基础设施，空压机运行的稳定性直接影响生产的可持续性和产品质量的稳定。特别是针对高进度加工的场合，恒定的压力供给十分重要。
现有的空压机均存在保养周期，保养时至少需要浪费半天生产；一旦发生故障，无论什么故障均需要厂家来修理，时间多少都确定不了，耽误生产；电器控制系统是故障点，一旦出现故障就不能使用；空滤要定期吹扫，不吹扫效率下降，吹扫时要耽误生产。
某些行业使用空压机是全天24小时运转，全年基本不能停机，停机就影响生产，设备故障，保养，维护时都需要停机，而故障多为一些电气故障，油分离故障和高温故障，真正的主机电机故障少之又少，但停机就要影响生产，增加一台备用机器相对来说增加太多成本，大多用户又不太愿意增加这个成本，所以需要做一款不需要停机的空压机，来解决这样的问题。
传统的普通变频器具有以下缺陷：对负载冲击大，损伤大，切换电压跌落，不平稳，选型要求功率比负载大几倍，成本偏高，对于有相位要求的一些照明负载(如钠灯)，不能使用。在一些场合，用户的用气量长期处于饱和状态，即变频器长期处在50Hz，此时如果将驱动部分切换到工频运行，不仅可以省掉变频器的多余损耗，也可以减低变频带来的谐波对电网的影响。
发明内容
本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种不需要停机的空压机即不停机空压机。
本发明的技术方案如下：
一种不停机空压机，它包括一个主机、两套进气系统、两套油气分离系统，以及共用一个油气冷却器的两套油气冷却系统；每套进气系统包括一个空气滤清器、一个进气阀；每套油气分离系统包括一个与主机连接的带油气分离器的油气桶，每个油气桶连接有：一个与主机油气出口连接的球阀、一个与油气冷却器连接的压力维持阀、一个安全阀、一个设于油气桶顶部的泄放电磁阀、一个设于油气分离器与主机之间的回油单向阀；每套油气冷却系统包括一个通过一个三通阀与油气冷却器连接、通过另一个三通阀与主机连接的油过滤器；即：在两个油过滤器之前与油气冷却器之间设有一个三通阀；在两个油过滤器之后与主机之间设有另一个三通阀。
进一步地，所述油气冷却器为带离心风机的风冷式油气冷却器。
进一步地，该空压机带工频变频双控制系统。
进一步地，该空压机的工频变频双控制系统包括PLC控制器、变频器。
进一步地，所述的变频器为带锁相功能的变频器。
进一步地，该空压机启动为星三角转换启动。
进一步地，该空压机主机的工频变频切换回路为：主电机M1通过第一接触器KM1实现星型连接，通过第三接触器KM3实现三角形连接；主电机M1通过第二接触器KM2连接变频器的输出端，变频器的输入端连接到三相电源的端子排X0上(变频系统)；主电机M1通过第四接触器KM4连接到三相电源的端子排X0上(工频系统)；控制电源输入端连接变压器KB输出端，变压器KB输入端连接三相电源。
进一步地，P LC控制面板上设有变频器故障报警。PLC控制面板上设有急停按钮。
进一步地，PLC控制器与变频器通过RS485协议通讯。
本发明的有益效果：
本发明的不停机空压机，由于配备了两套系统(双油滤、双油气桶系统、双进气系统)，并采用了工变频双控制系统，当其中一套系统出现故障或需要保养时，可切换到另一套系统运转，由此能保证空压机的正常运行。本发明通过变频器的市电同步卡锁相功能，实现了工频变频的同步切换。
本发明的不停机空压机，具有如下优点：
(1)双保养配件系统，保养时将空压机系统切换到另一套系统运转，就可以实现不停机保养。
(2)双电器控制系统，一旦有电器故障时，控制系统会自动切换到另一套控制系统运行，不会导致停机。
(3)吹扫空气滤清器时，只需将泄放电磁阀信号切换到另一个，让备用空气滤清器工作，就可以对需吹扫的空气滤清器进行清洁，不需要停机。
(4)如果出现跑油，观油镜破损等故障时，不需停机，只需切换到另一套油气桶运转后，来维护该油气桶系统即可。
(5)如果用户想追求高效，可让两套系统同时使用，这样进气压降、油细压降均可以控制到最小，可以实现极致节能，保养时切换保养即可，不需要停机。
(6)本发明设计的空压机带工频变频自动切换装置，当变频空压机出现变频故障和报警的情况下，会自动切换到工频运行，系统自动判断，无需维护人员参与，保证在最短的时间回复运行，保证工厂用气的稳定。
(7)本发明的工频变频双控制系统，将同步锁相功能卡(带锁相环的三路智能同步采集卡)应用到变频器控制中，配合软件算法，使得变频器能进行闭环锁相控制，同时能检测缺相、反序等故障，锁相成功后可输出锁相成功信号。本发明利用相位检测电路，同步检测市电及负载端输入三相信号相序，并通过算法调整变频器输出相位，同步比较反馈端相位，采用快速逼近的方法使市电与负载输入相位一致，再输出锁相成功信号，控制外围切换开关动作，实现同步切换。
原有的不带锁相功能的变频器，切换过程中冲击电流达到额定4倍以上，容易报故障，且对负载冲击大，有损伤，只能通过选更大型号的变频器来保证切换的可靠性。本发明采用带同步锁相功能的变频器，可以实现同步切换，优势明显。
附图说明
图1是本发明一种不停机空压机的结构示意图；
图2是本发明中的空压机主机的工频/变频切换回路图；
图3是本发明的空压机工频变频双控制系统的PLC控制原理图。
图中：1、空气滤清器(一) 2、进气阀(一) 3、球阀(一) 4、压力维持阀(一) 5、安全阀(一) 6、泄放电磁阀(一)7、回油单向阀(一) 8、三通阀(一) 9、油过滤器(一)11、空气滤清器(二) 22、进气阀(二) 33、球阀(二)44、压力维持阀(二) 55、安全阀(二) 66、泄放电磁阀(二)77、回油单向阀(二) 88、三通阀(二) 99、油过滤器(二)10、主机 20、主电机 30、离心风机 40、油气冷却器50、空气出口球阀 60、工频变频双控制系统
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
如图1所示，本发明一种不停机空压机，它是双螺杆式空压机，它包括一个主机10、两套进气系统、两套油气分离系统，以及共用一个油气冷却器的两套油气冷却系统；每套进气系统包括一个空气滤清器即空气滤清器(一)1、空气滤清器(二)11、一个进气阀即进气阀(一)2、进气阀(二)22；每套油气分离系统包括一个与主机连接的带油气分离器的油气桶，每个油气桶连接有：一个与主机油气出口连接的球阀(即球阀(一)3、球阀(二)33)、一个与油气冷却器连接的压力维持阀(即压力维持阀(一)4、压力维持阀(二)44)、一个安全阀(即安全阀(一)5、安全阀(二)55)、一个设于油气桶顶部的泄放电磁阀(即泄放电磁阀(一)6、泄放电磁阀(二)66)、一个设于油气分离器与主机之间的回油单向阀(即回油单向阀(一)7、回油单向阀(二)77)；每套油气冷却系统包括一个通过三通阀(一)8与油气冷却器40连接，通过三通阀(二)88与主机10连接的油过滤器即油过滤器(一)9、油过滤器(二)99；即：在两个油过滤器即油过滤器(一)9、油过滤器(二)99之前与油气冷却器40之间设有一个三通阀(一)8；在两个油过滤器即油过滤器(一)9、油过滤器(二)99之后与主机10之间设有另一个三通阀(二)88。空气出口设有空气出口球阀50。该空压机的主机10带工频变频双控制系统60。
如图3所示，该空压机的工频变频双控制系统60包括PLC控制器、变频器；所述的变频器为带锁相功能的变频器。PLC控制器与变频器通过RS485协议通讯。PLC控制器型号为6ES7。P LC控制面板上设有变频器故障报警。PLC控制面板上设有急停按钮。
如图2所示，空压机主机的工频/变频切换回路为：连接主电机M1通过第一接触器KM1实现星型连接，通过第三接触器KM3实现三角形连接(空压机启动为星三角转换启动)；主电机M1通过第二接触器KM2连接变频器的输出端，变频器的输入端连接到三相电源(即市电的高压电网)的端子排X0上(变频系统)；主电机M1通过第四接触器KM4连接到三相电源的端子排X0上(工频系统)；控制电源输入端连接变压器KB输出端，变压器KB输入端连接三相电源。图2中，RST为三相电源输入，UVW为三相电源输出。
本发明的不停机空压机的工作原理：
(1)采用工频变频双控制系统，当一套系统出现故障的时候可切换到另一套系统运行。
(2)使用双油滤、双油气桶系统、双进气系统，可以使用其中一套系统，也可以两套系统共同使用。
本发明的不停机空压机的具体工作过程说明：
1.使用单系统：球阀(一)打开，球阀(二)关闭；三通阀(一)和(二)均切换到油过滤器(一)管路通、油过滤器(二)管路关闭位置，此时标号(一)的系统工作：标号(一)的元件工作，电机驱动双级压缩螺杆主机，双级压缩螺杆主机运转后将空气通过前置过滤器、空气滤清器(一)、进气阀(一)(通过泄放电磁阀(一)控制进气阀(一)的开关及空压机停机后压缩机系统内部压力的泄放)吸入螺杆主机，同时会吸入少量的润滑油(此处润滑油是由油气桶和螺杆主机之间的压差将润滑油从油气桶带出，经由风冷式油气冷却器(一)、油过滤器(一)后进入双级压缩螺杆主机的吸气侧)，油气混合物通过螺杆主机被压缩成需要的压力，带压的油气混合物进入油气桶(一)分离掉99％的油，再通过油气分离器(一)分离掉99.99％的油(此处油气分离器(一)分离出的油会通过压差回到螺杆主机)，然后压缩空气经过压力维持阀(一)、风冷式油气冷却器(一)(风冷式油气冷却器采用风机转动产生的空气进行换热冷却)就可进入使用端。当使用系统(二)时反之。
2.保养时或系统(一)出现故障时：先将球阀(二)打开，泄放电磁阀(二)通道打开，三通阀(一)和(二)均切换到中间位置，此时系统(一)和系统(二)均处于工作状态，再将球阀(一)关闭，泄放电磁阀(一)通道关闭，三通阀(一)和三通阀(二)均切换到油滤(二)管道通位置，完场上述操作后可对系统(一)的部件进行保养和维修，此时系统(二)工作，空压机正常运转。
3.双系统同时使用：通道增加一倍，每个系统的流量减少一半，故整机内压降减少4倍，此空压机可使用双系统工作。球阀(一)和球阀(二)同时打开，电磁阀(一)和(二)通道均打开，三通阀(一)和(二)均开启到中间位置，使油滤(一)和油滤(二)的管道均处于连通位置，此时双系统工作，空压机高效运转，保养时双系统切换保养。
4、控制系统使用工频变频切换系统：
如图2、图3所示，当PLC控制器发出命令使KM2接触器吸合时，整个空压机系统实现变频器启动，属于平滑的软启动，减小对电网以及电机的冲击，此时KM2和KM4属于互锁状态，市电侧是不接通的。当变频器故障情况下，变频器会通过RO2B端子输出故障信号到PLC控制器，PLC控制器自动切换KM2和KM4的工作状态，切换到工频继续运行，且通过KM1和KM3的通断实现星三角降压启动，先接通KM1实现星型降压启动，延时十秒钟左右，KM1断开，KM3吸合实现三角形运行。一般星三角启动的启动电流是直接工频启动的三分之一左右，在大功率电机启动情况下尤为重要。
当变频器在50hz工频频率长期运行一段时间后，系统会自动判断，当前处于供气量饱和阶段，给出变频器切工频信号，变频器开始检测输出三相电的相序，以及市电的相序，当二者的频率和相序完全一致时，实现锁相功能，即变频器的输出动力线路和市电的电源完全一致，此时变频器继电器端子输出切换信号，接触器KM2和KM4切换，由于接触器吸合有个动作时间，且变频器是带有负载的，由于负载的影响，变频电源在接触器动作时间内的变化我们是通过软件计算并进行补偿处理，以保证切换到工频的时候不会有冲击。
使用该方案，可以在空压机使用中最大程度地降低能源损耗，并且实现无扰切换，对电机和电网无冲击，实现运行中在线切换，保证用户管网压力的恒定，对用气要求较高的加工厂尤为重要。另外对于中小客户，当一台空压机故障时会影响整个生产的情况下，可以用工频模式继续使用，使设备使用风险降到最低。
Claims (10)
1.一种不停机空压机，其特征在于，它包括一个主机、两套进气系统、两套油气分离系统，以及共用一个油气冷却器的两套油气冷却系统；每套进气系统包括一个空气滤清器、一个进气阀；每套油气分离系统包括一个与主机连接的带油气分离器的油气桶，每个油气桶连接有：一个与主机油气出口连接的球阀、一个与油气冷却器连接的压力维持阀、一个安全阀、一个设于油气桶顶部的泄放电磁阀、一个设于油气分离器与主机之间的回油单向阀；每套油气冷却系统包括一个通过一个三通阀与油气冷却器连接、通过另一个三通阀与主机连接的油过滤器，即：在两个油过滤器之前与油气冷却器之间设有一个三通阀；在两个油过滤器之后与主机之间设有另一个三通阀。
2.如权利要求1所述的不停机空压机，其特征在于，所述油气冷却器为带离心风机的风冷式油气冷却器。
3.如权利要求1或2所述的不停机空压机，其特征在于，该空压机带工频变频双控制系统。
4.如权利要求3所述的不停机空压机，其特征在于，该空压机的工频变频双控制系统包括PLC控制器、变频器。
5.如权利要求4所述的不停机空压机，其特征在于，该空压机主机的工频变频切换回路为：主电机通过第一接触器实现星型连接，通过第三接触器实现三角形连接，空压机启动为星三角转换启动；主电机通过第二接触器连接变频器的输出端，变频器的输入端连接到三相电源的端子排上；主电机通过第四接触器连接到三相电源的端子排上；控制电源输入端连接变压器输出端，变压器输入端连接三相电源。
6.如权利要求4所述的不停机空压机，其特征在于，所述的变频器为带锁相功能的变频器。
7.如权利要求4所述的不停机空压机，其特征在于，该空压机启动为星三角转换启动。
8.如权利要求4所述的不停机空压机，其特征在于，P LC控制面板上设有变频器故障报警。
9.如权利要求4所述的不停机空压机，其特征在于，PLC控制面板上设有急停按钮。
10.如权利要求4所述的不停机空压机，其特征在于，PLC控制器与变频器通过RS485协议通讯。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A non-stop air compressor Effective date of registration: 20220323 Granted publication date: 20180911 Pledgee: Shanghai Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Jinshan sub branch Pledgor: SEIZE COMPRESSOR (SHANGHAI) CO.,LTD. Registration number: Y2022310000052 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20230711 Granted publication date: 20180911 Pledgee: Shanghai Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Jinshan sub branch Pledgor: SEIZE COMPRESSOR (SHANGHAI) CO.,LTD. Registration number: Y2022310000052 |