CN110131147B - 一种保证空压机恒压输出的智能控制方式 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种保证空压机恒压输出的智能控制方式，具体如下：计算机控制系统通过检测的用气设备用气量与空压机产气量的偏差不断调整变频器的输出频率，实时控制空压机的转速，使空压机产气量与用气设备用气量匹配，实现空压机的恒压输出。空压机的恒压输出减小了电流的波动，降低了运行电流，降低了空压机运行的能耗；同时当吹瓶生产线使用空压机作为气源装置时，空压机稳定的排气压力保证了吹瓶生产线上产品的质量。

Description

一种保证空压机恒压输出的智能控制方式
技术领域
本发明涉及PET（Polyethylene Terephthalate）吹瓶领域，尤其涉及一种保证吹瓶用往复活塞式空压机恒压输出的智能控制方式。
背景技术
空压机作为保障吹瓶生产线正常工作必不可少的气源装置，其耗电量一般占整个吹瓶生产线耗电量的50%以上，因此空压机的能效一直是行业关注的焦点。目前发现空压机排气压力波动较大，进而导致电流波动较大，浪费能源，而且压力的波动容易影响吹瓶生产线产品的质量。经过分析压力波动主要因传统气量调节方式的缺陷所导致。
目前吹瓶用往复活塞式空压机的气量调节方式是基于压力控制的：当空压机排气压力高于上限压力时，机组卸载；当排气压力低于下限压力时，机组加载。因而空压机排气压力维持在上限压力与下限压力之间为用气设备供气。为了节能加入变频调速控制，当空压机排气压力接近上限压力时，机组降低转速，减少产气量；当排气压力接近下限压力时，机组提高转速，增加产气量。
上述基于压力控制的传统气量调节方式的不足之处：当排气压力接近上限压力时，如果这时用气设备用气量较大，实际需要增加产气量，但系统此时只能减少产气量；当排气压力接近下限压力时，如果这时用气设备用气量较小，实际需要减少产气量，但系统此时只能增加产气量。
上述的问题有可能会使用气设备的运行压力低于最低工作压力，因此为了保证用气设备的运行压力，需要提高空压机的启动压力。并且为了避免空压机排气压力的波动，需要增加压差（上限压力与下限压力的差值）。因而会使空压机在一个较高的压力下运行，机组的运行电流更大，浪费能源。
为了解决上述传统气量调节方式的缺陷，发明了一种保证空压机恒压输出的智能控制方式，即计算机控制系统通过检测的用气设备用气量与空压机产气量的偏差来不断调整变频器的输出频率，进而实时调整空压机的转速，使空压机的产气量与用气设备用气量匹配，实现空压机的恒压输出。
无压差恒压输出直接降低了空压机的排气压力，进而降低了机组运行电流，节约了能源。
无压差恒压输出使吹瓶生产线的PET瓶的一致性更好，使其产品质量更加稳定。
无压差恒压输出，使空压机及用气设备在更低的恒压力下工作，进而延长了空压机及用气设备的使用寿命，并降低了设备的故障率。
发明内容
为解决现有的技术问题，本发明提供了保证空压机恒压输出的智能控制方式。这种控制方式减小了空压机排气压力的波动，进而减小了电流的波动，减小了运行电流，降低了空压机运行的能耗；同时当吹瓶生产线使用空压机作为气源装置时，空压机稳定的排气压力保证了吹瓶生产线上产品的质量。
本发明这种保证空压机恒压输出的智能控制方式，包括如下步骤：
步骤a.计算机控制系统获取用户供气的目标压力，通过变频器使空压机全速加载，直至空压机排气压力接近目标压力。
步骤b.当计算机控制系统检测到机组排气压力靠近目标压力后，根据设备用气量与机组产气量的偏差调整产气量，始终使产气量接近设备的用气量，这种产气量与用气量的平衡保证了机组排气压力的稳定。
步骤c.当计算机控制系统检测到机组排气压力与目标压力发生较大偏差后，通过目标压力与排气压力的比值调整产气量，将排气压力调整到目标压力。
为了更好的理解上述技术方案，以下提供了本发明的一个较佳的控制算法：
l 参数解释
Q用气：空压机的实际用气量（设定值） P排气：空压机的排气压力
Q产气：空压机的实际产气量 P目标：用气设备的目标压力
Q计产：空压机的计算产气量（反馈值） PΔ设：目标压力允许的偏差
l 参数获取
1.P目标：根据用气设备的使用需求设定。
2.P排气：通过传感器测量获取。
3.PΔ设：根据现场的用气情况设定。
4.Q用气：通过在储气罐出口管道上安装的流量测量装置测量获得。
5.Q产气：⑴可通过计算方法获取：运行频率/50HZ×空压机额定产气量⑵也可直接在空压机出气口安装流量传感器测量获取。
l 算法的基本原理
空压机产气量的调节实际上就是计算机控制系统通过变频器对频率的调节。基本控制逻辑：被控量的反馈值与设定值进行偏差计算，系统按照偏差计算结果使操作变量变化，以使偏差趋近于零。上述逻辑中“被控量”为空压机的产气量，“反馈值”为Q计产，“设定值”为Q用气，“操作变量”就是频率。由于Q用气数值是测量所得，因此本算法的核心即计算Q计产。
l 全速加载
当空压机初次启动时，使 Q计产 保持为 0。
随着机组的运转，Q用气数值必然大于0，因此“设定值”持续大于“反馈值”，所以使频率升至上限，Q产气升至最高，P排气值不断升高，直至P排气 = P目标。
l 恒压供气
当∣P目标- P排气∣ ≤ PΔ设 时，使Q计产 = Q产气。
1.当Q产气＞Q用气，即“反馈值”大于“设定值”，则使频率降低，进而使Q产气降低，直至Q产气 = Q用气。
2.当Q产气＜Q用气，即“反馈值”小于“设定值”，则使频率升高，进而使Q产气升高，直至Q产气 = Q用气。
当用气设备用气量波动不大时，根据用气量的变化及时对频率调节，实现Q产气≈Q用气，保证了机组排气压力在设定的偏差内缓慢变化，即实现了排气压力的趋于恒定。
l 保压供气
当PΔ=∣P目标 - P排气∣＞PΔ设 时，Q计产 =Q产气*P排气/P目标
1. 当P排气＜P目标时，两则比值小于1，那么Q计产减小，即 “反馈值”小于“设定值”，使频率升高，进而使Q产气升高，直至P目标 - P排气∣≤PΔ设。
2. 当P排气＞P目标时，两则比值大于1，那么Q计产增大，即 “反馈值”大于“设定值”，使频率降低，进而使Q产气降低，直至∣P目标 - P排气∣≤PΔ设。
当生产线用气量发生较大波动，由于“恒压供气”阶段产气量调节的滞后，导致空压机排气压力与目标压力产生偏差。当偏差值逐步累积并且超过PΔ设时，通过P排气/P目标的比值来修正“反馈值”，使“反馈值”与“设定值”产生偏差，实现产气量的调节，使机组排气压力恢复到目标压力。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步阐明。
图1为本发明的一种保证空压机恒压输出的智能控制方式的现场布置图；
图2为本发明的一种保证空压机恒压输出的智能控制方式的流程图；
图3为本发明的一种保证空压机恒压输出的智能控制方式的原理图。
具体实施方式
根据上述原理及算法，本发明的一个较优的实施例如下。
根据图1和图2所示，一种保证空压机恒压输出的智能控制方式，主要包括：计算机控制系统11接收流量传感器4测量的用气量和压力传感器31的排气压力，进行逻辑运算后，通过变频器12控制空压机2的电机运行频率，进而实现空压机2的产气量的控制。
进一步的，所述计算机控制系统11是指利用工业计算机来实现工业过程自动控制的系统，工业计算机的具体形式包括单片机、可编程控制器、工控机、分散型控制系统的一种。
进一步的，所述流量传感器4安装于储气罐3与用气设备5进气口之间，此处测量的气体流量作为用气设备5的用气量。
进一步的，所述压力传感器31安装于储气罐3上，储气罐3设置在用气设备5和空压机2之间，此处所测量的压力数值作为空压机2的排气压力。
进一步的，所述控制系统主要包括：计算机控制系统11、变频器12、储气罐3、压力传感器31、流量传感器4，所述计算机控制系统11、变频器12安装于控制柜1上,所述压力传感器31安装于储气罐3上，所述流量传感器4安装于储气罐3与用气设备5之间的管路上。
进一步的，在保证空压机2的排气压力与用气设备5的目标压力的偏差小于设定值时，通过用气设备5的用气量与空压机2的产气量的偏差来不断控制变频器12输出频率，实时控制空压机2的转速，进而使空压机2的产气量与用气设备5的用气量匹配。
进一步的，当用气设备5的用气量发生较大波动导致空压机2的排气压力偏离正常使用压力范围后，通过排气压力与目标压力的比值结合用气设备5的用气量来调整空压机2的产气量，使空压机2的排气压力尽快恢复到目标压力。
在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (5)

1.一种保证空压机恒压输出的智能控制方式，其特征在于：包括如下步骤：
步骤a.计算机控制系统获取用户供气的目标压力，通过变频器使空压机全速加载，直至空压机排气压力接近目标压力；
步骤b.当计算机控制系统检测到机组排气压力靠近目标压力后，根据设备用气量与机组产气量的偏差调整产气量，始终使产气量接近设备的用气量，这种产气量与用气量的平衡保证了机组排气压力的稳定；
步骤c.当计算机控制系统检测到机组排气压力与目标压力发生较大偏差后，通过目标压力与排气压力的比值调整产气量，将排气压力调整到目标压力。
2.根据权利要求1所述的保证空压机恒压输出的智能控制方式，其特征在于：所述步骤b中，当计算机控制系统检测到机组排气压力与目标压力的偏差小于设定的允许值且用气设备的用气量大于机组的产气量时，则通过变频器使空压机电机增速，进而增加产气量。
3.根据权利要求1所述的保证空压机恒压输出的智能控制方式，其特征在于：所述步骤b中，当计算机控制系统检测到机组排气压力与目标压力的偏差小于设定的允许值且用气设备的用气量小于机组的产气量时，则通过变频器使空压机电机减速，进而减少产气量。
4.根据权利要求1所述的保证空压机恒压输出的智能控制方式，其特征在于：所述步骤c中，当计算机控制系统检测到机组排气压力大于目标压力且偏差大于设定的允许值则通过排气压力与目标压力的比值线性的增大计算机收到的产气量数值，系统判断产气量大于用气量，使频率下降减少产气量使排气压力下降直至接近目标压力。
5.根据权利要求1所述的保证空压机恒压输出的智能控制方式，其特征在于：所述步骤c中，当计算机控制系统检测到机组排气压力小于目标压力且偏差大于设定的允许值则通过排气压力与目标压力的比值线性的减小计算机收到的产气量数值，系统判断产气量小于用气量，使频率升高增加产气量使排气压力上升直至接近目标压力。
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