CN109139470B - 高效空气压缩机及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空气压缩机保护技术领域，具体涉及高效空气压缩机及其操作方法。采用多个变频器布置的方式，在同一个时间断面内只由一个变频器为变频电机提供电源。包括变频电机、至少两个变频器、变频器选择装置、集线隔离装置和微控制器；每个变频器的电源输入端一对一连接在变频器选择装置的电源输出端上；每个变频器的电源输出端一对一连接在集线隔离装置的电源输入端上；集线隔离装置的电源输出端连接在变频电机的电源输入端上；在每个变频器上分别设有温度检测机构；每个温度检测机构、每个变频器的控制端、变频电机的控制端、变频器选择装置的控制端和集线隔离装置的控制端分别与微控制器连接。

Description

高效空气压缩机及其操作方法

技术领域

本发明涉及空气压缩机保护技术领域，具体涉及高效空气压缩机及其操作方法。

背景技术

空气压缩机是由变频电机驱动工作的，而变频器是为变频电机提供电源的设备，在变频器为变频电机提供电源的过程中，由于变频器内的各电子元器件会产生热量，从而导致长时间工作的变频器整体发热，进而使得变频器内的各电子元器件上的热量越积累越多，最终导致变频器内的电子元器件被烧坏的情况出现，影响变频器的使用寿命。

发明内容

本发明是为了解决现有空气压缩机上的变频器长时间工作后因其发热易被烧坏的不足，提供一种采用多个变频器布置的方式，在同一个时间断面内，只由一个变频器为变频电机提供电源，并在提供电源的这个变频器上的温度大于设定温度后自动选择另一个变频器为变频电机供电，效率高，灵活性好，安全可靠的一种高效空气压缩机及其操作方法。

以上技术问题是通过下列技术方案解决的：

高效空气压缩机，空气压缩机的进气系统由空气压缩机的变频电机驱动进气；包括至少两个变频器、无线模块、智能手机、变频器选择装置、集线隔离装置和微控制器；在变频器选择装置上设有与变频器个数相等的电源输出端；在集线隔离装置上设有与变频器个数相等的电源输入端；每个变频器的电源输入端一对一连接在变频器选择装置的电源输出端上；每个变频器的电源输出端一对一连接在集线隔离装置的电源输入端上；集线隔离装置的电源输出端连接在变频电机的电源输入端上；在每个变频器上分别设有温度检测机构；无线模块、每个温度检测机构、每个变频器的控制端、变频电机的控制端、变频器选择装置的控制端和集线隔离装置的控制端分别与微控制器连接；智能手机通过无线模块与微控制器无线连接。

适用于高效空气压缩机的操作方法，在同一个时间断面内只由一个变频器为变频电机提供电源；在变频电机工作期间，温度检测机构实时检测变频器的温度；当一个变频器上的温度高于设定温度后，由微控制器指令当前没工作的变频器中温度最低的一个变频器为变频电机供电，并在当前温度最低的这个变频器向变频电机提供电源的上电时刻的同时断开当前正在给变频电机提供电源的那个处于高温状态的变频器与变频电机之间的电路连线；如此往复，从而保证变频器上的温度不会升得过高而出现烧坏变频器的情况。用户通过无线模块即可实现监控设备与微控制器通信连接，用户即可远程实时查看当前各个变频器的工作状态，可靠性好，智能自动化程度高。

本方案采用多个变频器布置的方式，在同一个时间断面内，只由一个变频器为变频电机提供电源，并在提供电源的这个变频器上的温度大于设定温度后自动选择另一个变频器为变频电机供电，效率高，灵活性好，安全可靠。

作为优选，变频器选择装置包括与变频器个数相等的前置继电器，每个前置继电器的控制端分别与微控制器连接；每个前置继电器的一端一对一连接在变频器选择装置的电源输出端上，每个前置继电器的另一端连接在变频器选择装置的电源输入端上。

采用前置继电器来选择具体的变频器为变频电机供电，灵活性好。

作为优选，集线隔离装置包括与变频器个数相等的后置继电器，每个后置继电器的控制端分别与微控制器连接；每个后置继电器的一端一对一连接在集线隔离装置的电源输入端上，每个后置继电器的另一端连接在变频电机的电源输入端上。

采用前置继电器和后置继电器的配合来选择具体的变频器为变频电机供电，灵活性好。

作为优选，一个前置继电器和一个后置继电器组成一个继电器同响应组对，从而获得与前置继电器个数相等的继电器同响应组对；将位于同一个继电器同响应组对内的前置继电器的控制端和后置继电器的控制端用一根导线导通连接后再连接到微控制器上，并且每个前置继电器的控制端分别连接在微控制器的不同接口上。

一个前置继电器和一个后置继电器成对配合来选择变频器为变频电机供电，使得一个变频器工作时别的变频器不会有带电，安全性好，可靠性高，灵活性好。

作为优选，在每个变频器的电源输出端上设有电压过零检测装置，电压过零检测装置与微控制器连接。

用电压过零检测装置对对应变频器输出的电源过零点进行检测。当电压过零检测装置检测到对应变频器输出的电压在过零点附近时，切断当前这个变频器所对应的前置继电器和后置继电器，同时闭合要选择的那个变频器所对应的前置继电器和后置继电器。

采用电压过零检测装置能够让前置继电器和后置继电器在断开或闭合时候处于低电压状态，从而使得前置继电器和后置继电器不易被烧坏，大大延长前置继电器和后置继电器的使用寿命。

作为优选，高效空气压缩机还包括支架；温度检测机构包括内部设有竖直滑腔的竖直块、上下滑动设置在竖直块的竖直滑腔内的竖直滑块、挤压设置在竖直滑块上表面与竖直滑腔内顶面之间的挤压弹簧、热敏伸缩块和测距传感器；在竖直块的下表面上设有与竖直块的竖直滑腔相连通的腔孔，在腔孔内设有档条，测距传感器设置在档条的上表面上；变频器固定在支架上，热敏伸缩块的下表面固定连接在变频器上；竖直滑块的上表面固定连接在支架上，且竖直滑块位于热敏伸缩块的正上方。

每个测距传感器实时向微控制器上传测距信号。热敏伸缩块受热就会向上伸长。当某个变频器上的温度大于设定温度后，设置在该变频器上的热敏伸缩块受热就会向上伸长。当对应的测距传感器检测到该热敏伸缩块带动对应的竖直滑块向上移动到设定高度后，该测距传感器立即向微控制器上传测距信号，微控制器立即让对应的变频器停止工作，微控制器并同时让当前测距传感器检测到的距离较小的测距传感器所对应的变频器工作。这样就能保证每个变频器的工作时的温度不会超过设定温度，从而使得变频器不易被烧坏，安全可靠性高。

作为优选，高效空气压缩机还包括与吹风机和集风瓶；在每个变频器的散热片上都分别导热连接有热交换管；吹风机的出风口对接连接在集风瓶的瓶口上，在集风瓶上设有与热交换管根数相等的瓶出风孔，每根热交换管的进风端一对一对接连接在集风瓶的瓶出风孔上；吹风机的控制端与微控制器连接。

通过吹风机和集风瓶的配合想对应变频器吹风，让热的变频器降温，可靠性高。

作为优选，进气系统包括进气腔、竖直转动设置在进气腔内的左压气转动轮、竖直转动设置在进气腔内的右压气转动轮、设置在进气腔底端的进气孔和设置在进气腔顶端的出气孔，右压气转动轮布置在左压气转动轮的正右方；在变频电机的转轴上套紧固定设有一号齿轮，在右压气转动轮的转轴上套紧固定设有二号齿轮，在右压气转动轮的转轴上还套紧固定设有三号齿轮，在左压气转动轮的转轴上还套紧固定设有四号齿轮，一号齿轮和二号齿轮通过一根链条驱动连接，三号齿轮和四号齿轮咬合驱动连接。

这种结构的进气系统使得进气可靠性高，能量转化效率高。

作为优选，进气腔包括横截面的左腔壁为半圆弧的左腔、横截面的右腔壁为半圆弧的右腔和横截面为矩形的矩形腔，左腔布置在矩形腔的左侧，右腔布置在矩形腔的右侧，左腔与右腔通过矩形腔相连通；左腔的半圆弧的圆心落在左压气转动轮的转轴的轴心线上，右腔的半圆弧的圆心落在右压气转动轮的转轴的轴心线上；左压气转动轮和右压气转动轮的结构相同，右压气转动轮的左右两端均为凸形圆弧面，右压气转动轮的上下两端均为凹形圆弧面。

变频电机的转轴转动带动一号齿轮转动，一号齿轮转动通过链条带动二号齿轮转动，从而让三号齿轮和四号齿轮都转动。三号齿轮和四号齿轮转动后就会分别带动右压气转动轮和左压气转动轮在进气腔内匹配转动，右压气转动轮和左压气转动轮在进气腔内匹配转动后就会将空气从进气孔吸入进气腔中，并将进气腔中的空气压入到出气孔中供空气压缩机用气使用。这种结构的进气系统使得进气可靠性高，能量转化效率高。

本发明能够达到如下效果：

本发明结构简单，采用多个变频器布置的方式，在同一个时间断面内，只由一个变频器为变频电机提供电源，并在提供电源的这个变频器上的温度大于设定温度后自动选择另一个变频器为变频电机供电，效率高，灵活性好，安全可靠。

附图说明

图1为本发明实施例变频电机驱动左右压气转动轮和右压气转动轮转动的一种状态连接结构示意图。

图2为本发明实施例进气系统处的一种截面连接结构示意图。

图3为本发明实施例变频器连接在变频电机上的一种连接结构示意图。

图4为本发明实施例集风瓶处的一种连接结构示意图。

图5为本发明实施例的一种电路原理连接结构示意框图。

图6为本发明实施例温度检测机构处的一种连接结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

实施例，高效空气压缩机，参见图1-图6所示，空气压缩机的进气系统由空气压缩机的变频电机31驱动进气；包括至少两个变频器、智能手机62、显示器58、语音提示器59、按键60、无线模块61、变频器选择装置9、集线隔离装置23和微控制器1；在变频器选择装置上设有与变频器个数相等的电源输出端14、电源输出端15和电源输出端16；在集线隔离装置上设有与变频器个数相等的电源输入端24、电源输入端25和电源输入端26；每个变频器的电源输入端一对一连接在变频器选择装置的电源输出端上；每个变频器的电源输出端一对一连接在集线隔离装置的电源输入端上；集线隔离装置的电源输出端30连接在变频电机的电源输入端上；在每个变频器上分别设有温度检测机构20、温度检测机构21和温度检测机构22；显示器、语音提示器、按键、无线模块、每个温度检测机构、每个变频器的控制端、变频电机的控制端、变频器选择装置的控制端和集线隔离装置的控制端分别与微控制器连接；智能手机通过无线模块与微控制器无线连接。变频器选择装置的电源输入端10连接在工频电源8上。

本实施例的变频器有三个，分别是变频器17、变频器18和变频器19。本实施例采用采用STM32型号的微控制器，具体型号为STM32F103RBT6这个型号的微控制器。语音提示器为喇叭。

变频器选择装置包括与变频器个数相等的前置继电器11、前置继电器12和前置继电器13，每个前置继电器的控制端分别与微控制器连接；每个前置继电器的一端一对一连接在变频器选择装置的电源输出端上，每个前置继电器的另一端连接在变频器选择装置的电源输入端10上。

集线隔离装置包括与变频器个数相等的后置继电器27、后置继电器28和后置继电器29，每个后置继电器的控制端分别与微控制器连接；每个后置继电器的一端一对一连接在集线隔离装置的电源输入端上，每个后置继电器的另一端连接在变频电机的电源输入端上。

一个前置继电器和一个后置继电器组成一个继电器同响应组对，从而获得与前置继电器个数相等的继电器同响应组对；将位于同一个继电器同响应组对内的前置继电器的控制端和后置继电器的控制端用一根导线导通连接后再连接到微控制器上，并且每个前置继电器的控制端分别连接在微控制器的不同接口上。

本实施例图1中微控制器1的接口包括接口2、接口3、接口4、接口5、接口6和接口7。前置继电器11的控制端和后置继电器27的控制端一起连接在微控制器1的接口3上。前置继电器12的控制端和后置继电器28的控制端一起连接在微控制器1的接口5上。前置继电器13的控制端和后置继电器29的控制端一起连接在微控制器1的接口4上。

在每个变频器的电源输出端上设有电压过零检测装置，电压过零检测装置与微控制器连接。

变频器17的电源输出端上设置的是电压过零检测装置32，变频器18的电源输出端上设置的是电压过零检测装置33，变频器19的电源输出端上设置的是电压过零检测装置34。

高效空气压缩机还包括支架57；温度检测机构包括内部设有竖直滑腔的竖直块56、上下滑动设置在竖直块的竖直滑腔内的竖直滑块46、挤压设置在竖直滑块上表面与竖直滑腔内顶面之间的挤压弹簧45、热敏伸缩块和测距传感器；在竖直块的下表面上设有与竖直块的竖直滑腔相连通的腔孔，在腔孔内设有档条49，测距传感器设置在档条的上表面上；变频器固定在支架上，热敏伸缩块的下表面固定连接在变频器上；竖直滑块的上表面固定连接在支架上，且竖直滑块位于热敏伸缩块的正上方。

本实施例中的温度检测机构共有三个，三个温度检测机构都的结构都相同。

温度检测机构20对应着变频器17、竖直滑块46、热敏伸缩块51和测距传感器50。

温度检测机构21对应着变频器18、竖直滑块47、热敏伸缩块53和测距传感器52。

温度检测机构22对应着变频器19、竖直滑块48、热敏伸缩块55和测距传感器54。

温度检测机构20连接在微控制器1的接口2上。温度检测机构21连接在微控制器1的接口7上。温度检测机构22连接在微控制器1的接口6上。

高效空气压缩机还包括吹风机42和集风瓶35；在每个变频器的散热片上都分别导热连接有热交换管；吹风机的出风口对接连接在集风瓶的瓶口上，在集风瓶上设有与热交换管根数相等的瓶出风孔，每根热交换管的进风端一对一对接连接在集风瓶的瓶出风孔上；吹风机的控制端与微控制器连接。

变频器17对应的是热交换管36。变频器18对应的是热交换管37。变频器19对应的是热交换管38。

在每根热交换管上分别设有与微控制器连接的电磁阀。热交换管36对应的是电磁阀39。热交换管37对应的是电磁阀40。热交换管38对应的是电磁阀41。

进气系统74包括进气腔63、竖直转动设置在进气腔内的左压气转动轮69、竖直转动设置在进气腔内的右压气转动轮70、设置在进气腔底端的进气孔81和设置在进气腔顶端的出气孔65，右压气转动轮布置在左压气转动轮的正右方；在变频电机的转轴78上套紧固定设有一号齿轮77，在右压气转动轮的转轴73上套紧固定设有二号齿轮75，在右压气转动轮的转轴上还套紧固定设有三号齿轮79，在左压气转动轮的转轴68上还套紧固定设有四号齿轮80，一号齿轮和二号齿轮通过一根链条76驱动连接，三号齿轮和四号齿轮咬合驱动连接。

进气腔包括横截面的左腔壁为半圆弧的左腔64、横截面的右腔壁为半圆弧的右腔67和横截面为矩形的矩形腔66，左腔布置在矩形腔的左侧，右腔布置在矩形腔的右侧，左腔与右腔通过矩形腔相连通；左腔的半圆弧的圆心落在左压气转动轮的转轴的轴心线上，右腔的半圆弧的圆心落在右压气转动轮的转轴的轴心线上；左压气转动轮和右压气转动轮的结构相同，右压气转动轮的左右两端均为凸形圆弧面72，右压气转动轮的上下两端均为凹形圆弧面71。

变频电机的转轴转动带动一号齿轮转动，一号齿轮转动通过链条带动二号齿轮转动，从而让三号齿轮和四号齿轮都转动。三号齿轮和四号齿轮转动后就会分别带动右压气转动轮和左压气转动轮在进气腔内匹配转动，右压气转动轮和左压气转动轮在进气腔内匹配转动后就会将空气从进气孔吸入进气腔中，并将进气腔中的空气压入到出气孔中供空气压缩机用气使用。

用户通过按键和语音提示器即可知道当前是由哪个变频器在为变频电机供电，并能知道各个变频器当前的温度状态。用户通过无线模块即可实现监控设备与微控制器通信连接，用户即可远程实时查看当前各个变频器的工作状态，可靠性好，智能自动化程度高。

显示器58还同时实时显示当前具体是由哪个变频器在为变频电机供电，直观性好，便于用户了解各个变频器当前的状态。

采用前置继电器来选择具体的变频器为变频电机供电，灵活性好。

采用前置继电器和后置继电器的配合来选择具体的变频器为变频电机供电，灵活性好。

一个前置继电器和一个后置继电器成对配合来选择变频器为变频电机供电，使得一个变频器工作时别的变频器不会有带电，安全性好，可靠性高，灵活性好。

采用电压过零检测装置能够让前置继电器和后置继电器在断开或闭合时候处于低电压状态，从而使得前置继电器和后置继电器不易被烧坏，大大延长前置继电器和后置继电器的使用寿命。

每个测距传感器实时向微控制器上传测距信号。热敏伸缩块受热就会向上伸长。当某个变频器上的温度大于设定温度后，设置在该变频器上的热敏伸缩块受热就会向上伸长。当对应的测距传感器检测到该热敏伸缩块带动对应的竖直滑块向上移动到设定高度后，该测距传感器立即向微控制器上传测距信号，微控制器立即让对应的变频器停止工作，微控制器并同时让当前测距传感器检测到的距离较小的测距传感器所对应的变频器工作。这样就能保证每个变频器的工作时的温度不会超过设定温度，从而使得变频器不易被烧坏，安全可靠性高。

通过吹风机和集风瓶的配合想对应变频器吹风，让热的变频器降温，可靠性高。

通过电磁阀即可灵活控制吹风机向那个变频器吹风，提高吹风冷却效果，结构简单可靠性高。

适用于高效空气压缩机的操作方法，在同一个时间断面内只由一个变频器为变频电机提供电源；在变频电机工作期间，温度检测机构实时检测变频器的温度；当一个变频器上的温度高于设定温度后，由微控制器指令当前没工作的变频器中温度最低的一个变频器为变频电机供电，并在当前温度最低的这个变频器向变频电机提供电源的上电时刻的同时断开当前正在给变频电机提供电源的那个处于高温状态的变频器与变频电机之间的电路连线；如此往复，从而保证变频器上的温度不会升得过高而出现烧坏变频器的情况。

本实施例采用多个变频器布置的方式，在同一个时间断面内，只由一个变频器为变频电机提供电源，并在提供电源的这个变频器上的温度大于设定温度后自动选择另一个变频器为变频电机供电，效率高，灵活性好，安全可靠。

上面结合附图描述了本发明的实施方式，但实现时不受上述实施例限制，本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变化或修改。

Claims (1)

1.高效空气压缩机，空气压缩机的进气系统由空气压缩机的变频电机驱动进气；其特征在于，包括至少两个变频器、无线模块、智能手机、变频器选择装置、集线隔离装置和微控制器；

在变频器选择装置上设有与变频器个数相等的电源输出端；在集线隔离装置上设有与变频器个数相等的电源输入端；每个变频器的电源输入端一对一连接在变频器选择装置的电源输出端上；每个变频器的电源输出端一对一连接在集线隔离装置的电源输入端上；集线隔离装置的电源输出端连接在变频电机的电源输入端上；在每个变频器上分别设有温度检测机构；无线模块、每个温度检测机构、每个变频器的控制端、变频电机的控制端、变频器选择装置的控制端和集线隔离装置的控制端分别与微控制器连接；智能手机通过无线模块与微控制器无线连接；

变频器选择装置包括与变频器个数相等的前置继电器，每个前置继电器的控制端分别与微控制器连接；每个前置继电器的一端一对一连接在变频器选择装置的电源输出端上，每个前置继电器的另一端连接在变频器选择装置的电源输入端上；

集线隔离装置包括与变频器个数相等的后置继电器，每个后置继电器的控制端分别与微控制器连接；每个后置继电器的一端一对一连接在集线隔离装置的电源输入端上，每个后置继电器的另一端连接在变频电机的电源输入端上；

一个前置继电器和一个后置继电器组成一个继电器同响应组对，从而获得与前置继电器个数相等的继电器同响应组对；将位于同一个继电器同响应组对内的前置继电器的控制端和后置继电器的控制端用一根导线导通连接后再连接到微控制器上，并且每个前置继电器的控制端分别连接在微控制器的不同接口上。