CN114876851A - 一种空气悬浮风机控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及空气悬浮风机技术领域，尤其涉及一种空气悬浮风机控制系统，包括空气悬浮风机、风机入口流量监测模块、风机出口压力监测模块、泄压阀后压力监测模块、控制模块、数据处理模块和计时模块；通过对风机喘振规律的分析以及风机入口流量监测模块、风机出口压力监测模块、泄压阀后压力监测模块、数据处理模块的监测和运算判断风机喘振发生的类型，并利用计时模块对防喘振控制的时间进行精准计算后通过控制模块进行防喘振控制，对喘振是否发生、发生的程度判断更加精细，进一步增加空气悬浮风机的寿命和使用可靠性。

Description

一种空气悬浮风机控制系统

技术领域

本申请涉及空气悬浮风机技术领域，尤其涉及一种空气悬浮风机控制系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本申请相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

空气悬浮风机采用“超高速直联电机”、“空气悬浮轴承”两大核心高端科技，使得风机总机械效率高达88％以上，具有效率高、噪声低、振动低、磨损低的特点，比目前的离心鼓风机节电7％～8％左右，并且可彻底解决采用高速齿轮箱传动带来的漏油、油雾污染问题，因此得到了越来越广泛的应用。

与普通类型风机一样，空气悬浮风机在应用中也普遍存在着喘振的问题，但是普通风机发生喘振现象时，可以通过改变风机的转速，进而改变风机的特性曲线的方式消除或避免风机喘振，用这种方式调节不需要增加管路阻力，而且在一定范围内可以保持风机在高效率区工作，能量利用较为经济；但是空气悬浮风机是空气在风机转子高速旋转下，在转子与定子表面之间产生动压效应，形成一个高压气膜而将转子“托浮”起来，因此当电机启停或者改变转速的时候，高压气膜会跟着发生变化，此时容易导致转子脱离“托浮”状态，由于空气悬浮风机无润滑油，因此此时极易造成转子的磨损，降低空气悬浮风机寿命；加上空气悬浮鼓风机价格贵、维护维修成本高，因此空气悬浮风机由于它本身结构的特殊性不适用于该种喘振控制方式。

申请号为CN201510359907.1的中国发明专利文献公开了一种污水处理厂用GM鼓风机无流量计的防喘振控制系统，包括风机入口温度监测模块、风机出口压力监测模块、防喘振阀、第一控制模块FIC110、第二控制模块、第一定位器FZT11、第二定位器PZT110及入口导叶电动执行机构；本发明通过对风机出口压力的监测及控制，及对风机入口的温度的监测及控制，从而精确及有效进行了防喘振控制，减少了故障点。但是技术中存在以下不足：1、需要人工设定判断机组喘振的计次周期时间，虽然喘振是风机出现周期性的出风与倒流，具有周期性，可以根据该特点人工设定计次周期时间，但是对于不同的工况，风机输出管道不同的长度、不同风机转速，该计次周期时间并不好把握，通过人工设定的方式也难免存在误差误判；2、当判定为喘振报警时即对喘振阀进行防喘振调节，该控制方式对于小功率风机、小管径、小流量介质可以适用，但是对于长距离管道，如图3所示，当管道距离较长时，喘振的周期也就比较长，如果喘振现象比较严重，喘振造成的流量变化足够大，那么在图中A点，当喘振造成的流量回流，此时如果打开喘振阀，在一定条件下会出现外部的空气由喘振阀逆流进入管道中的现象，如图5中L-D-K-C曲线的L-D负流量段，此时反而加剧喘振现象；3、根据管道中介质的特点，在管道中压力的传递具有迟滞性，对于空气而言同样如此，当风机转动，位于风机出口的空气受到的压力最大，然后被“压”送到管道末端设备处，同时完成压力的传递，所以从风机开始转动到空气输送到管道末端需要一定的时间，同样的，喘振现象从发生到传递到喘振阀处同样需要时间，只有当随着喘振现象传递的“压力”到达喘振阀处后进行喘振控制，才能更好的解决喘振现象。现有技术中并没有对该时间的判断。

因此，提供一种可以自动判断空气悬浮风机喘振现象，并且能够自动完成防喘振控制的空气悬浮风机控制系统很有必要。

发明内容

基于此，针对上述技术问题，本申请提供一种空气悬浮风机控制系统。

本申请解决现有技术存在的问题所采用的技术方案是：

本申请提出了一种空气悬浮风机控制系统，包括空气悬浮风机，其具有与入风管道相连的进风口和与出风管道相连的出风口；所述入风管道、出风管道中间分别连通有放空、泄压管道的一端，放空、泄压管道的另一端均为对接大气的排放口，放空、泄压管道中间固定安装有放空阀、泄压阀；还包括风机入口流量监测模块、风机出口压力监测模块、泄压阀后压力监测模块、控制模块、数据处理模块和计时模块；

风机入口流量监测模块，用于监测风机入口流量，并将监测到的流量信号传送至控制模块；

风机出口压力监测模块，用于监测风机出口压力，并将监测到的压力信号传送至数据处理模块；

泄压阀后压力监测模块，用于监测泄压阀后压力，并将监测到的压力信号传送至数据处理模块模块；

所述控制模块，用于根据所监测到的流量信号判断风机发生喘振的类型，并在发生剧烈喘振时通过控制放空阀和泄压阀执行机组保护控制；在发生一般喘振时根据数据处理模块数据处理结果和计时模块计时数据以及泄压阀后压力信号通过泄压阀、空气悬浮风机和泄压阀后压力监测模块进行防喘振控制；

所述数据处理模块，用于对所检测到的风机出口压力信号数值进行处理，将最大的风机出口压力信号数值Max覆盖写入第一存储器，最小的风机出口压力信号数值Min覆盖写入第二存储器；通过对Max和Min的数据运算结果判断是否发生喘振，并在判断发生喘振时将防喘振控制的信号发送给控制模块，同时将出口压力信号数值为Max的下降沿时发送信号给计时模块；通过对计时模块计时数据的判断确定防喘振控制开启的时间；

所述计时模块，用于在出口压力信号数值为Max的下降沿的时候清零开始计时，直到出口压力信号数值为Max的上升沿，计时时间为t_yx；在出口压力信号数值为Max的上升沿的时候清零开始计时，直到出口压力信号数值为Max的下降沿，计时时间为t_xy。

优选地，所述数据处理模块包括：

第二接收单元，用于接收风机出口压力监测模块的风机出口压力信号，以及控制模块第一传输单元传送的信号；

存储单元，包括第一存储器和第二存储器，所述第一存储器存储最大的风机出口压力信号数值Max；第二存储器存储最小的风机出口压力信号数值Min；

数据运算单元，用于对第一存储器中的数值Max和第二存储器中的数值Min进行下列数值运算：

Max-Min/Max×100％＝β；

对计时模块第三传输单元传输的数据t_yx和t_xy进行下列数值运算：

t_r＝t_yx/2；

t_s＝t_xy+t_r；

第二判断单元，用于根据数据运算单元计算出的β数值作出喘振类型判断，当β≤出口压力表精度等级/100时判断为无喘振；当β＞出口压力表精度等级/100×6时判断为无喘振；当出口压力表精度等级/100×6＞β＞出口压力表精度等级/100时判断为一般喘振；

第二传输单元，用于在出口压力表监测到压力信号最大值Max上升沿后的t_s时间后，将防喘振控制启动信号传输至控制模块，并将Max下降沿信号传输给第三接收单元；

所述计时模块包括：

第三接收单元，用于接收风机出口压力监测模块的压力信号，以及接收第二传输单元的Max下降沿信号；

计时单元，用于在出口压力信号数值为Max下降沿的时候清零开始计时，直到出口压力信号数值为Max的上升沿，计时时间为t_yx；在出口压力信号数值为Max上升沿的时候清零开始计时，直到出口压力信号数值为Max的下降沿，计时时间为t_xy；

第三传输单元，用于将t_xy和t_yx传输至数据处理模块；

所述风机入口流量监测模块、风机出口压力监测模块、泄压阀后压力监测模块、数据处理模块和计时模块与控制模块电连接；

所述控制模块包括：

电源模块，用于给其它各模块供电；

设定单元，用于设定风机入口流量阈值范围；

第一接收单元，用于接收风机入口流量监测模块的风机入口流量信号、数据处理模块的防喘振启动信号、泄压阀后压力监测模块的泄压阀后压力信号；

第一判断单元，用于在所述风机入口流量信号超过风机入口流量阈值范围时，判断为剧烈喘振；所述风机入口流量信号处于风机入口流量阈值范围内时，判断为无喘振或一般喘振；

防喘振控制单元和第一传输单元，用于当所述第一判断单元判断为剧烈喘振时，通过放空阀阀门定位器和泄压阀阀门定位器完全打开放空阀、泄压阀，同时控制空气悬浮风机做停机处理后通过第一传输单元将停机信号传送至数据处理模块；当所述第一判断单元判断为无喘振或一般喘振时，通过第一传输单元将信号传送至数据处理模块，并根据第一接收单元接收的数据进行防喘振控制。

优选地，所述出口压力表精度等级为1或1.5或2。

优选地，所述风机入口流量监测模块为固定安装于空气悬浮风机进风口入风管道上的入口流量计，风机出口压力监测模块为为固定安装于空气悬浮风机出风口出风管道上的出口压力表，泄压阀后压力监测模块为固定安装于出风管道末端压力表。

优选地，所述空气悬浮风机包括空气悬浮电机，所述空气悬浮电机固定安装在机座上并与机座一起设置在电机外壳内，所述电机外壳底部固定安装有支撑块，所述支撑块固定安装于底座上；所述空气悬浮电机的电机轴左侧连接有转轴，所述转轴左侧连接有涡轮，所述涡轮外侧安置有涡轮壳体，且涡轮壳体左侧设置有入风罩，所述入风罩中端连接有进风口，所述涡轮壳体顶部连通设置有出风管道，所述电机壳体内部右侧设置有过滤网。

优选地，所述支撑块具有减震作用。

优选地，所述空气悬浮电机的电机轴中轴线与涡轮的中轴线相互重合。

优选地，所述第二传输单元传输至控制模块的防喘振控制信号包括一般喘振控制信号和剧烈喘振控制信号。

优选地，所述机组保护控制为通过控制模块控制放空阀的阀门定位器和泄压阀的阀门定位器全部打开放空阀和泄压阀，并对空气悬浮风机进行停机处理。

优选地，所述控制模块、数据处理模块和计时模块固定安装于控制箱内。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

1、根据风机喘振曲线，利用风机出口压力值的变化精确判断防喘振控制的时机，喘振控制更加精确、有效。

2、对空气悬浮风机出口压力值连续比较判断，并与出风管道上风机出口压力表的精度进行比对判别，对喘振是否发生、发生的程度判断更加精细，防止在未发生喘振时进行喘振控制。

3、由于空气悬浮风机无润滑，当空气悬浮风机频繁停机和调整转速时，会加剧空气悬浮风机转子的磨损，本申请的空气悬浮风机控制系统通过精确判断喘振现象，同时通过数据处理模块和控制模块的运算及控制，大大减小了空气悬浮风机因为喘振现象造成的停机和风机转速波动，提高了空气悬浮风机的寿命。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本申请一种空气悬浮风机控制系统整体结构示意图，

图2为本申请一种空气悬浮风机控制系统整体流程框图，

图3为喘振现象发生在出风管道喘振阀前的示意图，

图4为喘振现象发生在出风管道喘振阀后的示意图，

图5为风机喘振曲线图，

图6为出风管道内喘振现象分析示意图，

图7为本申请的一种空气悬浮风机控制系统喘振现象判断及处理流程图，

图8为本申请控制模块、数据处理模块和计时模块内部结构连接框图。

图中：

1、底座，2、支撑块，3、电机外壳，4、机座，5、空气悬浮电机，6、过滤网，7、涡轮壳体，8、电机轴，9、转轴，10、涡轮，11、进气口，12、入风罩，13、入风管道，14、放空管道，15、放空阀，16、入口流量计，17、出风管道，18、泄压管道，19、出口压力表，20、出风管道末端压力表，21、泄压阀，22、压力集中区，23、控制模块，24、数据处理模块，25、计时模块，26、风机入口流量监测模块，27、风机出口压力监测模块，28、泄压阀后压力监测模块，29、电源模块，30、设定单元，31、第一接收单元，32、第一判断单元，33、防喘振控制单元，34、第一传输单元，35、第二接收单元，36、存储单元，37、数据运算单元，38、第二判断单元，39、第二传输单元，40、第三接收单元，41、计时单元，42、第三传输单元。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本申请作进一步说明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

如图1至图2为本申请的一种空气悬浮风机控制系统的优选实施例，包括空气悬浮风机，其具有与入风管道13相连的进风口和与出风管道17相连的出风口；所述入风管道13、出风管道17中间连通有放空管道14、泄压管道18的一端，放空管道14、泄压管道18的另一端均为对接大气的排放口，放空管道14、泄压管道18中间固定安装有放空阀15和泄压阀21；

还包括风机入口流量监测模块26、风机出口压力监测模块27、泄压阀后压力监测模块28、控制模块23、数据处理模块24和计时模块25；所述风机入口流量监测模块26为固定安装于空气悬浮风机进风口入风管道13上的入口流量计16，风机出口压力监测模块27为为固定安装于空气悬浮风机出风口出风管道17上的出口压力表19，所述出口压力表19精度等级为1或1.5或2，在本实施例中选择1.5；泄压阀后压力监测模块28为固定安装于出风管道末端压力表20。

其中，风机入口流量监测模块26，用于监测风机入口流量，并将监测到的流量信号传送至控制模块23；风机出口压力监测模块27，用于监测风机出口压力，并将监测到的压力信号传送至数据处理模块24；泄压阀后压力监测模块28，用于监测泄压阀后压力，并将监测到的压力信号传送至数据处理模块24模块；所述控制模块23，用于根据所监测到的流量信号判断风机发生喘振的类型，并在发生剧烈喘振时通过控制放空阀15和泄压阀21执行机组保护控制；在发生一般喘振时根据数据处理模块24数据处理结果和计时模块25计时数据以及泄压阀后压力信号通过泄压阀21、空气悬浮风机和泄压阀后压力监测模块28进行防喘振控制；所述机组保护控制为通过控制模块23控制放空阀15的阀门定位器和泄压阀21的阀门定位器全部打开放空阀15和泄压阀21，并对空气悬浮风机进行停机处理；所述数据处理模块24，用于对所检测到的风机出口压力信号数值进行处理，将最大的风机出口压力信号数值Max覆盖写入第一存储器，最小的风机出口压力信号数值Min覆盖写入第二存储器，；通过对Max和Min的数据运算结果判断是否发生喘振，并在判断发生喘振时将防喘振控制的信号发送给控制模块23，同时将出口压力信号数值为Max的下降沿时发送信号给计时模块；通过对计时模块25计时数据的判断确定防喘振控制开启的时间；所述计时模块25，用于在出口压力信号数值为Max的下降沿的时候清零开始计时，直到出口压力信号数值为Max的上升沿，计时时间为t_yx；在出口压力信号数值为Max的上升沿的时候清零开始计时，直到出口压力信号数值为Max的下降沿，计时时间为t_xy。

所述控制模块23包括：电源模块29，所述电源模块29可以为锂电池组，用于给其它各模块供电；设定单元30，用于设定风机入口流量阈值范围；第一接收单元31，用于接收风机入口流量监测模块26的风机入口流量信号、数据处理模块24的防喘振启动信号、泄压阀后压力监测模块28的泄压阀后压力信号；第一判断单元32，用于在所述风机入口流量信号超过风机入口流量阈值范围时，判断为剧烈喘振；所述风机入口流量信号处于风机入口流量阈值范围内时，判断为无喘振或一般喘振；防喘振控制单元33和第一传输单元34，用于当所述第一判断单元32判断为剧烈喘振时，通过放空阀15阀门定位器和泄压阀21阀门定位器完全打开放空阀15、泄压阀21，同时控制空气悬浮风机做停机处理后通过第一传输单元34将停机信号传送至数据处理模块24；当所述第一判断单元32判断为无喘振或一般喘振时，通过第一传输单元34将信号传送至数据处理模块24，并根据第一接收单元31接收的数据进行防喘振控制；

所述数据处理模块24包括：第二接收单元35，用于接收风机出口压力监测模块27的风机出口压力信号，以及控制模块23第一传输单元34传送的信号；存储单元36，包括第一存储器和第二存储器，所述第一存储器存储最大的风机出口压力信号数值Max；第二存储器存储最小的风机出口压力信号数值Min；数据运算单元37，用于对第一存储器中的数值Max和第二存储器中的数值Min进行下列数值运算：

(Max-Min)/Max×100％＝β；

对计时模块25第三传输单元42传输的数据t_yx和t_xy进行下列数值运算：

t_r＝t_yx/2；

t_s＝t_xy+t_r；

第二判断单元38，用于根据数据运算单元37计算出的β数值作出喘振类型判断，当β≤出口压力表19精度等级/100时判断为无喘振；当β＞出口压力表19精度等级/100×6时判断为无喘振；当出口压力表19精度等级/100×6＞β＞出口压力表19精度等级/100时判断为一般喘振；第二传输单元39，用于在出口压力表19监测到压力信号最大值Max上升沿后的t_s时间后，将防喘振控制启动信号传输至控制模块23，并将Max下降沿信号传输给第三接收单元40；所述第二传输单元39传输至控制模块23的防喘振控制信号包括一般喘振控制信号和剧烈喘振控制信号。

所述计时模块25包括：第三接收单元40，用于接收风机出口压力监测模块27的压力信号；计时单元41，用于在出口压力信号数值为Max下降沿的时候清零开始计时，直到出口压力信号数值为Max的上升沿，计时时间为t_yx；在出口压力信号数值为Max上升沿的时候清零开始计时，直到出口压力信号数值为Max的下降沿，计时时间为t_xy；第三传输单元42，用于将t_xy和t_yx传输至数据处理模块24；所述风机入口流量监测模块26、风机出口压力监测模块27、泄压阀后压力监测模块28、数据处理模块24和计时模块25与控制模块23电连接。

所述空气悬浮风机包括空气悬浮电机5，所述空气悬浮电机5固定安装在机座4上并与机座4一起设置在电机外壳3内，所述电机外壳3底部固定安装有支撑块2，所述支撑块2具有减震作用，所述支撑块2固定安装于底座1上；所述空气悬浮电机5的电机轴8左侧连接有转轴9，所述转轴9左侧连接有涡轮10，所述涡轮9外侧安置有涡轮壳体7，且涡轮壳体10左侧设置有入风罩12，所述入风罩11中端连接有进风口11，所述涡轮壳体10顶部连通设置有出风管道17，所述电机壳体4内部右侧设置有过滤网6；所述空气悬浮电机5的电机轴8中轴线与涡轮10的中轴线相互重合。

本申请的一种空气悬浮风机控制系统中喘振现象的判断方法如下：

如图5所示为风机的p-Q性能曲线，参考申请号为202010310266.1的中国发明专利申请文件的背景技术中也有对风机性能曲线的介绍。图5中P₁、P₂和P₃为管路特性曲线，风机p-Q性能曲线与管路特性曲线的交汇点L、D、K、C、A、B称之为风机工作点，当工作点位于风机的性能曲线下降段工作时，如图中A、B点，风机的风压变化能适应管路负荷的变化，工作是稳定的。K点是稳定工况的临界点，如果进行工况调节，使Q<Q_k,风机产生的风压瞬时将低于风机附近管路系统内气体的压力，因为管道系统容量较大，在这一瞬间管道中的压力仍为p_K，因此管道中的压力大于风机附近的压力，因此气流开始反向倒流，到达流量Q＝0的点时，如图5中所示，当流量Q等于0时对应的点为图中D点，而D点的风压p_D小于p_k，仍不能平衡，所以工作点会迅速移到图中的第二象限L点，达到能量的供求平衡。此时系统中的储气一部分向末端设备供气，一部分从风机入口排出，使管道系统中的压力迅速下降，风机的工作点将沿着性能曲线移至D点。如果管路系统中气体的压强下降到零流量以下的压强时，由于风机在转动，因此风机的工作点将迅速移至C点投入运行，风机将继续对管路系统供气，如果管路系统压力继续上升，输出的流量仍小于Q_k，上述过程将按照K-L-D-C-K重复循环。这种不稳定工况即为喘振现象。

经过上述的分析可以认识到，风机喘振现成是一个动态、循环、周期性的过程。再参考图6，图6为出风管道17内喘振现象分析示意图，图6中用虚线以及虚线框中的实心箭头标示了风机喘振现象的动态循环过程，出风管道17上方的空心箭头指示方向为系统运行时出风管道17内的正向风向；当风机流量变小时，如中X点和Y点处风压瞬时将低于风机附近出风管道17内气体的压力，因为管道系统容量较大，在这一瞬间管道中的压力仍为p_K，因此管道中的压力大于风机附近的压力，因此气流开始反向倒流由图中的Z点流向X点，当气流到达X点后并不会立刻转向返回出风管道17内，参考图5，气流只有在风机获得足够的能量后才会重新由X点正向流向出风管道17，而这个时间段在本实施例中记为t_xy，图6中X点和Y点示意气流从反向倒流到风机到获得足够的能量重新回到出风管道17内的两个临界点。在X点处由于气流从出风管道17流入，所述出风管道17内的压力也随之由出风管道17内转移到X点，X点的压力越来越大达到一个最大值Max，从图5中L-D段可以看出此时在X点气流不会立刻正向流出到出风管道17内，而是在风机积攒了足够的能量后才会正向流出，而这个过程中X点处的流量很小甚至为负值，当风机积攒了足够的能量后开始正向流出由Y点开始流动到Z点，X点处的压力也由Max开始降低，本实施例中以Y点示意Max开始降低的点；在气流由Y点正向流动到Z点的过程中，Z点的压力值也慢慢的增大,但是由于风机出口压力表19位于X点和Y点的位置，虽然Z点此时压力变大，但是出口压力表检测到的X点和Y点的压力反而处于低值，在本实施例中由出风管道末端压力表20监测Z点的压力。整个出风管道17内左侧为流量大、压力小的喘振气流区，而位于喘振气流区两侧的X、Y、Z点压力出现周期性的变化，所述喘振气流区右侧为压力集中区22，其不在喘振气流区内部压力为管道压力，并随着管道气流流动位置不断发生变化；当出风管道17内喘振气流到达Z点以后，压力集中区22往前移动，但是同时喘振气流同时由Z点往左X点处流动，这个过程中出风管道17内气流实现了正向输送但是也让喘振气流反向移动到X点形成喘振气流循环运动。

需要说明的是，Max为一个范围值，在数据处理模块24进行数据Max处理时，以Max小数点后的有效位数代替其范围表示；例如压力＝35.4MPa代表压力值在35.4000000MPa-35.4999999MPa之间的数值。

因此，当风机喘振现象发生时，即通过对风机压力值的判断确定为喘振时，参考图5和图6，如果此时X点处压力为向最大压力值Max慢慢增长的阶段，那么位于出风管道17内喘振气流区的气流方向为从Z点→X点，图5的风机喘振曲线图中的L点也示出了在喘振发生时，风机处的流量可能为负流量Q_L，因此如果此时压力集中区22位于图4中的位置，当此时进行防喘振控制喘振阀21被打开时，如果压力集中区22此时并没有覆盖到图4中的F点，由于压力集中区22左面管道内可能为负压，喘振阀21外部的空气就有可能逆流向管道内部，加剧喘振现象；同样的，如果压力集中区22此时覆盖到图4中的F点，那么在图3中的G点处，喘振阀21被打开时由于压力集中区22中的压力存在，会通过喘振阀21对出风管道17进行泄压控制，但是如图3所示，此刻喘振气流区并覆盖喘振阀21泄压管道18与出风管道17的连通位置，图中G点的位置并不在喘振气流区内，如果此刻喘振气流区的气流流向为Y点→Z点正向方向，那么由于压力的传递效应，通过喘振阀21对压力集中区22的泄压可以起到一定的喘振消除作用，但是如果此刻喘振气流区的气流方向为Z点→X点反向方向，那么出风管道17内压力集中区22处压力最大，此时分两种情况，当喘振阀21外部空气压力＜出风管道17内喘振气流区压力，那么压力集中区22内的气流由G点通过喘振阀21排出，起到控制喘振的效果；另一种情况是喘振阀21外部空气压力＞出风管道17内喘振气流区压力，那么在G点左侧压力集中区22内的气流反而会有一部分向左反方向流动，不会起到控制喘振的效果；另一方面，对于喘振阀21打开的时间点，也只有在出风管道17内喘振气流正向移动时才更加有效。

参考图7和图8，图7为本申请的一种空气悬浮风机控制系统喘振现象判断及处理流程图，图8为本申请控制模块、数据处理模块和计时模块内部工作连接框图，本申请的一种空气悬浮风机控制系统工作过程如下：

首先第一接收单元31采集风机入口流量监测模块26的风机入口流量信号，根据设定单元30设定的流量阈值范围，通过第一判断单元32来判断该风机入口流量信号是否超过所述流量阈值范围，若超过则判断为剧烈喘振，通过防喘振控制单元33控制放空阀15阀门定位器、泄压阀21阀门定位器打开放空阀15和泄压阀21，同时控制空气悬浮风机做停机处理，并将停机信号通过第一传输单元34传送至数据处理模块24的第二接收单元35；

若判断为无喘振或者一般喘振，则通过第一传输单元34将信号传送至数据处理模块24的第二接收单元35。

所述第二接收单元35接收到第一传输单元34的信号，同时接收风机出口压力监测模块27的风机出口压力信号。

当第二接收单元35接收到第一传输单元34的停机信号后，对数据处理模块24中的数据做初始化处理；当第二接收单元35接收到第一传输单元34的无喘振或者一般喘振的信号后，对其同时接收的风机出口压力信号通过数据运算单元37进行一一比较，将最大风机出口压力信号数值Max存入第一存储器，最小风机出口压力信号数值Min存入第二存储器；然后数据运算单元37对其做如下运算：

(Max-Min)/Max×100％＝β

然后第二判断单元38将β数值与出口压力表19的精度进行比较，本实施例中出口压力表精度等级选为1.5，那么：

当β≤1.5％时判断为无喘振，

当β≥1.5％×6＝9％时判断为剧烈喘振，

当1.5％＜β＜1.5％×6＝9％时判断为一般喘振；

当第二判断单元38判断为无喘振时不进行控制，风机正常运行；当第二判断单元38判断为剧烈喘振时，由第二传输单元39将该信号传送至第一接收单元31，然后由控制模块23按照前方所述剧烈喘振的控制方式通过防喘振控制单元33进行控制；

当第二判断单元38判断为一般喘振时，第二传输单元39将第一存储器中存储的最大风机出口压力信号数值Max传送至第三接收单元40，并且第三接收单元40同时接收风机出口压力监测模块27的信号，在该信号达到Max的上升沿计时单元41清零并开始计时，直到该信号数值Max出现下降沿，这段时间记为t_xy；然后计时单元41在该信号数值为Max下降沿的时候清零开始重新计时，直到该信号数值Max出现上升沿，这段时间记为t_yx；第三传输单元42将t_xy和t_yx传送至数据运算单元37；然后数据运算单元37对这两个数据进行下列运算：

t_r＝t_yx/2；

t_s＝t_xy+t_r；

然后第二接收单元35接收到出口压力表19压力值达到最大值Max上升沿t_s时间后，将一般喘振防喘振控制启动信号传输至控制模块23，然后所述控制模块23的防喘振控制单元33则开始进行一般喘振的防喘振控制。

所述一般喘振的防喘振控制方式为：

防喘振控制单元33控制泄压阀21阀门定位器缓慢打开泄压阀21，与此同时对第一接收单元31接收的风机出口压力监测模块27监测的风机出口压力信号值和泄压阀阀后压力监测模块28接收的泄压阀阀后压力信号值进行比较，当二者相差范围很小时，在本实施例中相差范围选为两倍的出口压力表19精度误差，即为1.5％×2＝3％，即当泄压阀阀后压力信号值在风机出口压力信号值3％范围内时，关闭泄压阀21，完成一般喘振的防喘振控制。

本申请的一种空气悬浮风机控制系统，通过对喘振现场的判断以及对喘振规律的运用，采取合适的时刻通过泄压阀等进行防喘振控制，控制精准效果好。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本申请的具体实施方式进行了描述，但并非对本申请保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本申请的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本申请的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种空气悬浮风机控制系统，包括空气悬浮风机，其具有与入风管道(13)相连的进风口和与出风管道(17)相连的出风口；所述入风管道、出风管道(13、17)中间连通有放空管道、泄压管道(14、18)的一端，放空管道、泄压管道(14、18)的另一端均为对接大气的排放口，放空管道、泄压管道(14、18)中间固定安装有放空阀、泄压阀(15、21)，其特征在于：

还包括风机入口流量监测模块(26)、风机出口压力监测模块(27)、泄压阀后压力监测模块(28)、控制模块(23)、数据处理模块(24)和计时模块(25)；

风机入口流量监测模块(26)，用于监测风机入口流量，并将监测到的流量信号传送至控制模块(23)；

风机出口压力监测模块(27)，用于监测风机出口压力，并将监测到的压力信号传送至数据处理模块(24)；

泄压阀后压力监测模块(28)，用于监测泄压阀后压力，并将监测到的压力信号传送至数据处理模块(24)模块；

所述控制模块(23)，用于根据所监测到的流量信号判断风机发生喘振的类型，并在发生剧烈喘振时通过控制放空阀(15)和泄压阀(21)执行机组保护控制；在发生一般喘振时根据数据处理模块(24)数据处理结果和计时模块(25)计时数据以及泄压阀后压力信号通过泄压阀(21)、空气悬浮风机和泄压阀后压力监测模块(28)进行防喘振控制；

所述数据处理模块(24)，用于对所检测到的风机出口压力信号数值进行处理，将最大的风机出口压力信号数值Max覆盖写入第一存储器，最小的风机出口压力信号数值Min覆盖写入第二存储器；通过对Max和Min的数据运算结果判断是否发生喘振，并在判断发生喘振时将防喘振控制的信号发送给控制模块(23)，同时将出口压力信号数值为Max的下降沿时发送信号给计时模块；通过对计时模块(25)计时数据的判断确定防喘振控制开启的时间；

所述计时模块(25)，用于在出口压力信号数值为Max的下降沿的时候清零开始计时，直到出口压力信号数值为Max的上升沿，计时时间为t_yx；在出口压力信号数值为Max的上升沿的时候清零开始计时，直到出口压力信号数值为Max的下降沿，计时时间为t_xy。

2.根据权利要求1所述的一种空气悬浮风机控制系统，其特征在于：

所述数据处理模块(24)包括：

第二接收单元(35)，用于接收风机出口压力监测模块(27)的风机出口压力信号，以及控制模块(23)第一传输单元(34)传送的信号；

存储单元(36)，包括第一存储器和第二存储器，所述第一存储器存储最大的风机出口压力信号数值Max；第二存储器存储最小的风机出口压力信号数值Min；

数据运算单元(37)，用于对第一存储器中的数值Max和第二存储器中的数值Min进行下列数值运算：

(Max-Min)/Max×100％＝β；

对计时模块(25)第三传输单元(42)传输的数据t_yx和t_xy进行下列数值运算：

t_r＝t_yx/2；

t_s＝t_xy+t_r；

第二判断单元(38)，用于根据数据运算单元(37)计算出的β数值作出喘振类型判断，当β≤出口压力表(19)精度等级/100时判断为无喘振；当β≥出口压力表(19)精度等级/100×6时判断为剧烈喘振；当出口压力表(19)精度等级/100×6＞β＞出口压力表(19)精度等级/100时判断为一般喘振；

第二传输单元(39)，用于在出口压力表(19)监测到压力信号最大值Max上升沿后的t_s时间后，将防喘振控制启动信号传输至控制模块(23)，并将Max下降沿信号传输给第三接收单元(40)；

所述计时模块(25)包括：

第三接收单元(40)，用于接收风机出口压力监测模块(27)的压力信号，以及接收第二传输单元(39)的Max下降沿信号；

计时单元(41)，用于在出口压力信号数值为Max下降沿的时候清零开始计时，直到出口压力信号数值为Max的上升沿，计时时间为t_yx；在出口压力信号数值为Max上升沿的时候清零开始计时，直到出口压力信号数值为Max的下降沿，计时时间为t_xy；

第三传输单元(42)，用于将t_xy和t_yx传输至数据处理模块(24)；

所述风机入口流量监测模块(26)、风机出口压力监测模块(27)、泄压阀后压力监测模块(28)、数据处理模块(24)和计时模块(25)与控制模块(23)电连接；

所述控制模块(23)包括：

电源模块(29)，用于给其它各模块供电；

设定单元(30)，用于设定风机入口流量阈值范围；

第一接收单元(31)，用于接收风机入口流量监测模块(26)的风机入口流量信号、数据处理模块(24)的防喘振启动信号、泄压阀后压力监测模块(28)的泄压阀后压力信号；

第一判断单元(32)，用于在所述风机入口流量信号超过风机入口流量阈值范围时，判断为剧烈喘振；所述风机入口流量信号处于风机入口流量阈值范围内时，判断为无喘振或一般喘振；

防喘振控制单元(33)和第一传输单元(34)，用于当所述第一判断单元(32)判断为剧烈喘振时，通过放空阀(15)阀门定位器和泄压阀(21)阀门定位器完全打开放空阀(15)、泄压阀(21)，同时控制空气悬浮风机做停机处理后通过第一传输单元(34)将停机信号传送至数据处理模块(24)；当所述第一判断单元(32)判断为无喘振或一般喘振时，通过第一传输单元(34)将信号传送至数据处理模块(24)，并根据第一接收单元(31)接收的数据进行防喘振控制。

3.根据权利要求2所述的一种空气悬浮风机控制系统，其特征在于：

所述出口压力表(19)精度等级为1或1.5或2。

4.根据权利要求1所述的一种空气悬浮风机控制系统，其特征在于：

所述风机入口流量监测模块(26)为固定安装于空气悬浮风机进风口入风管道(13)上的入口流量计(16)，风机出口压力监测模块(27)为为固定安装于空气悬浮风机出风口出风管道(17)上的出口压力表(19)，泄压阀后压力监测模块(28)为固定安装于出风管道末端压力表(20)。

5.根据权利要求1所述的一种空气悬浮风机控制系统，其特征在于：

所述空气悬浮风机包括空气悬浮电机(5)，所述空气悬浮电机(5)固定安装在机座(4)上并与机座(4)一起设置在电机外壳(3)内，所述电机外壳(3)底部固定安装有支撑块(2)，所述支撑块(2)固定安装于底座(1)上；所述空气悬浮电机(5)的电机轴(8)左侧连接有转轴(9)，所述转轴(9)左侧连接有涡轮(10)，所述涡轮(9)外侧安置有涡轮壳体(7)，且涡轮壳体(7)左侧设置有入风罩(12)，所述入风罩(12)中端连接有进气口(11)，所述涡轮壳体(10)顶部连通设置有出风管道(17)，所述电机壳体(4)内部右侧设置有过滤网(6)。

6.根据权利要求5所述的一种空气悬浮风机控制系统，其特征在于：

所述支撑块(2)顶部设有橡胶垫。

7.根据权利要求1所述的一种空气悬浮风机控制系统，其特征在于：

所述空气悬浮电机(5)的电机轴(8)中轴线与涡轮(10)的中轴线相互重合。

8.根据权利要求2所述的一种空气悬浮风机控制系统，其特征在于：

所述第二传输单元(39)传输至控制模块(23)的防喘振控制信号包括一般喘振控制信号和剧烈喘振控制信号。

9.根据权利要求1所述的一种空气悬浮风机控制系统，其特征在于：

所述机组保护控制为通过控制模块(23)控制放空阀(15)的阀门定位器和泄压阀(21)的阀门定位器全部打开放空阀(15)和泄压阀(21)，并对空气悬浮风机进行停机处理。

10.根据权利要求1所述的一种空气悬浮风机控制系统，其特征在于：

所述控制模块(23)、数据处理模块(24)和计时模块(25)固定安装于控制箱内。

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