CN1707380A - 空气压缩机智能控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气压缩机智能控制方法，包括以下步骤：联控柜启动，当选择联控方式时；当选择单机运行时，按单机正常的运行方式工作，其各参数值通过各单机的人机界面监控。其有益效果是：结合了自动化技术和通讯技术的本发明压力顺序运行方式使每台压缩机最大限度地降低了空运行的使用费用与不经济的空运行方式，从而提高了压缩机的使用寿命，在真正意义上实现了节约能源、经济运行、操作可靠及使用方便的控制。

Description

空气压缩机智能控制方法

技术领域

本发明属于空气压缩机自动化领域，尤其涉及空压机的智能控制和监视方法。

背景技术

为改善操作环境、降低操作人员劳动程度，现阶段的空气压缩机在使用多台机组运行操作时，比较先进的方法是将各台空压机的控制集合在一起进行远距离操作使用，其电气控制部分基本采用一机一柜继电器常规控制或各种集成块组合、发光二极管显示的IC逻辑板。虽然也具有自我诊断、保护、明确指示和控制空压机运转停止的功能，但这种模式仍局限于按照固定的人为思路和时间流程，而不是根据空压机的工作状况来设计控制方法，因而还是属于传统的控制方法，充其量只能定义为远距离集中控制，显然，这种监控控制方式在技术上存在浪费能源等不足。

发明内容

本发明需要解决的技术问题在于提供一种空气压缩机的智能控制方法，以克服现有技术无法根据空压机实际工况自动调节运转停止等功能，从而不能实现真正意义上的节约能源的缺陷。

本发明的技术方案包括如下步骤：

一联控柜启动，选择控制方式，当选择联控方式时，

1设定运行单机台数；

2设定总管压力范围和报警压力；

3开始各单机的启动，同时联控柜的人机界面显示各单机工作状态；

4若启动时系统压力高于最高报警压力，各压缩机进入卸载停机状态；

5若启动正常，随着系统压力值的变化，联控柜与总管之间的压力传感器开始获得压力信号，并经AD转换模块转换和采集数据，联控柜对压力值进行分析，若系统未返回数据，即判断故障，将未返回数据的单机自动切换到卸载运行状态，并报警提醒；

6当系统压力值低于设置的负载压力时，联控柜将各压缩机逐一自动地顺序间隔投入运行；

7当系统压力达到卸载压力时，联控柜指令其中一台运行时间最长或启动时间最长的压缩机先行卸载或卸载停机，而其余的压缩机正常运行；依次类推，当系统压力依次递减地达到不同设定值时，联控柜将指令当时运行时间最长或启动时间最长的那台压缩机卸载停机，而其余的压缩机正常运行，直至只有一台压缩机运行；

8反之，当系统压力下降至不同的设定值时，联控柜将逐一递增地将当时卸载时间最短或启动工时最短的那台压缩机先行转入负载运行状态，以满足所设定的压力值；

二当选择单机运行时，按单机普通的运行方式工作，其各参数值通过各单机的人机界面监控。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，由于联控柜从系统压力的每次上升和下降速度的实际变化能作持续不断的自动运算，并对压力和温度直接测量，使得测量值稳定可靠，而按实际工况并区别工时累计长短的要求，选择所需开停机的台数或卸载停机的时间，即使在气量变化很大时，系统压力也能在稳定范围内波动，波动范围可达0.04Mpa内，因此结合了自动化技术和通讯技术的本发明，使空气压缩机根据实际的空气需求量和不断变化的工况自动调节全负载或空载，自动启动压缩机运行和停止，压力顺序运行方式使每台压缩机最大限度地降低了空运行的使用费用与不经济的空运行方式，从而提高了压缩机的使用寿命，在真正意义上实现了节约能源、经济运行、操作可靠及使用方便的控制。

附图说明

图1为本发明所涉及的系统示意图；

图2为本发明所述联控柜电气原理图；

图3为本发明所述单机电气原理图；

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。

本发明所涉及的硬件部分包括：多台空压机、各单机电控柜、储气罐、控制各单机工作的联控柜、人机界面、压力管路和冷却系统，压力管路包括与联控柜连接的压力总管和与压力总管连接的各单机压力管，图1显示了包含联控柜、单机、储气罐、压力总管和压力传感器的系统示意图。联控柜与压力总管之间设置有压力传感器，联控柜和各单机内均包括PLC控制器、通讯接口和开关量输入输出接口，所述联控柜内还包括与传感器连接的输入量转换模块，联控柜内PLC与各单机电控柜内的PLC通过通讯端口连接以实现双向通讯和交换数据，联控柜的PLC设置有相应控制软件，联控柜PLC和各单机PLC均可通过各自的通讯接口与各自的人机界面通讯连接。

图2和图3为一实施例中的联控和单机的电气原理图。如图，联控柜PLC与各单机的PLC通过通讯接口RDA、RDB、SDA、SDB连接，实现双向通讯和交换数据。各PLC由通讯电缆通过各自的RS422接口与各自的人机界面连接，然后通过联控柜实现所有空气压缩机的连锁控制和自启动，同时每个空气压缩机的本体控制通过各自的PLC装置实现。如图3，图上的相序继电器、主电机、风机、电源、急停开关指示灯、主控接触器KM1、Y接触器KM2(启动接触器)、Δ接触器KM3(运行接触器)、风机接触器KM4、电磁阀YV1、电磁放空阀YV2、电磁断油阀YV3、故障报警灯等均为各单机压缩机的内部组成，即各压缩机本体结构，Q1-Q6为微型继电器，SB1为急停开关。单机控制柜包括PLC、与联控柜的通讯接口、与人机界面的通讯接口RS422以及各路开关量接口，PLC型号为FX1N-24MR，其上应设置开关电源。本实施例中PLC上部的开关量输入接口设置有X00-X07、X10-X15，分别表示热控断路器、相序保护器、Y接触器触点、Δ接触器触点、电机热继电器、风机热继电器、油气超温开关、风机温度开关、油位指示开关、油滤压差开关、油分离器堵塞开关、空滤器堵塞开关、靶式流量计、卸载压力开关的开关量，而PLC下部开关量输出接口设置有Y01-Y05，分别表示主接触器、Y接触器、Δ接触器、风机接触器、电磁阀故障报警，其他空余的接口未作设置。PLC直接与压力和温度传感器连接，由其输入0-5V电压信号，当联控时，单机上的压力、温度传感器与联控柜的连接被切断，但在单机上，仍可通过人机界面监控其工作状态。压力或温度传感器也可由图卸载压力开关PS或右测的温度控制仪代替，温度控制仪中设置有温度传感器，它的ALM与油气超温开关连接，OUT与风机温度开关连接，当温差超过一定值时，联控柜的PLC的程序根据ALM和OUT触点信号的接通状态从而控制单机的报警温度和控制单机的油气温度。如图2，与图1类似，也包括PLC(型号FX1N-14MR)、通讯接口、开关量接口，另外，还包括一个与压力传感器连接的输入量转换模块FX2N-2AD，压力传感器设置在压力总管上，用来采集4-20MA连续量电信号。联控柜的开关量输入接口设置为X00和X01，分别表示压力开关选配和温度开关选配，这两个开关量是可选择的监控参数，当总管水循环系统出现水流量压力为0或压力过低时，其设置在水循环管网上的压力开关动作，其开关量信号从PLC-X00输入(COM为公共点)，而当总管水循环冷却系统失效，水温升高，由其设置在水循环管网上的温度开关动作，其开关量信号从PLC-X01输入。PLC上的输出接口Y00用于故障报警输出，Y01-Y05为电磁排污信号输出，其余接口无设置。

包括上述装置控制和监视压缩机工作的方法可通过如下实施例说明：当联控柜启动后，首先选择控制方式，如果是单机运行，可按工时累计，优先选择开机顺序或任意选择开机顺序，在单机工作模式时，各单机的压力传感器、温度传感器及其他开关量均由单机的人机界面监控，联控柜并不参加工作。如果是联控方式，需要设定压缩机台数、总管压力范围和报警压力，本例有5台压缩机，还有一台备份机，压力范围为0.4-1.2Mpa，最低报警压力为0.4Mpa，最大工作压力为1Mpa，最高报警压力为1.2Mpa，其中分为0.5Mpa、0.6Mpa、0.7Mpa、0.8Mpa、0.9Mpa5个等级。若启动时，系统压力高于最高报警压力，相当于无用气要求，当在联控柜的人机界面上按下所有运行键时，系统进入自动启动流程，压缩机会进入待命方式，即卸载停机状态，随着系统压力值的变化，压力传感器开始获得4-20mA连续量电流信号，并经FX2N-2AD输入量转换模块转换为0-12位的2进制数字量信号，然后进入PLC进行分析，以此作为执行控制件动作的依据；当系统压力低于设置的启动压力0.6Mpa时，联控柜将各压缩机逐一自动地顺序间隔投入运行，当系统压力达到0.6Mpa，联控柜指令其中一台运行时间最长的压缩机先行卸载停机，此时只有4台压缩机在运行，当系统压力达到0.7Mpa，联控柜又指令其中一台运行时间最长的那台压缩机先行卸载或卸载停机，此时只有3台压缩机在运行。

依次类推，当系统压力在0.9Mpa时，只有一台压缩机在运行。

在各单机空运行或卸载停机时，油气温度下降至设定值，冷却风机(通风，冷却水)会根据温度情况自动关闭。

反之，当系统压力下降至0.8Mpa时，联控柜将首先把卸载时间最短的那台空压机先行转入负载运行状态或启动工时最短的那台空压机，此时有2台压缩机在运行。

当系统压力下降至0.7Mpa时，联控又会保证下一台压缩机投入负载运行或启动运行，此时有3台压缩机在运行。

当系统压力下降至0.6Mpa时，联控又会保证下一台压缩机投入负载运行或启动运行，此时有4台压缩机在运行。

如果系统压力继续下降，联控柜会依次将所有能负载运行到压缩机全部投入运行或负载运行。

若机组启动后，当检测到单机开关量或输入模拟量中任意一点等于故障设定值，压缩机会故障停机并脱开联控运行，且这些信息会转送联控柜和单机的PLC故障存储器。故障原因可通过二级密码查询，查询时除显示以前产生过的故障外，最多能记录一千条信息，这称为单机预先报警及查询。

在上述卸负载步骤中，当进行AD采集数据时，系统若未返回数据，即判断为故障。若此时压缩机处于联控状态，将自动切换到单机卸载运行状态，并报警提醒。其中压缩机的故障状态可包括：1空气滤清器堵塞故障(图中接口X13)，延时5秒后显示故障原因，压缩机在25秒时间内卸载停机；2断油故障(X10)，立即显示故障原因停机；3断相、缺相、反相故障(X01)，延时1秒后显示电源故障，停机；4主电机过载故障(X04)，立即显示主电机过载，停机；5风机过载故障(X05)，立即显示风机过载，停机；6热控断路器(X00)，当常闭触点断开，立即显示热控断路器故障，并停机。联控柜除报警指示外，能自动切换，使后面正常的机组代替故障机组，以上时间可根据实际情况设定。压缩机组发生故障，声光报警后，可按复位键进行信号解除，但要满足实际故障已排除的先决条件方可。

本发明还包括压力和温度的调整零位及增益的步骤。当压力和温度显示与实际压力或温度有差异时，需调整传感器的增益和零位，可按实际值，在0.4Mpa和0.8Mpa、40℃和80℃这两点上进行确认，PLC自动进行增益和零位校正。

本发明还包括一针对储气罐的定时排污步骤，通过排污键执行，排污步骤可发生在卸负载过程中任一时段。在联控柜电路中，有5路电磁排污信号输出(y01，y02，y03，y04，y05)，通过设定下一次排污时间，包括排污阀的工作时间，即可实现定时排污。

本发明还包括一些可选步骤：

1针对水冷机型，当靶式流量计得到断水或水压过低信号时，经延时显示故障原因，压缩机卸载停机。

2针对油过滤器或油分离器滤芯堵塞故障

2.1当得到油过滤器或油分离器滤芯堵塞信号后，经延时达到设定值后，显示故障原因，压缩机停止运行。

2.2当设定值为0时，无论是运行或停机状态时，只显示故障原因。压缩机保持现有的运行状态。

另外，压缩机在任何状态下，均可通过急停开关立即停机。

本系统允许各种不同类型的空压机混合使用。

Claims (6)

1.一种空气压缩机智能控制方法，其特征在于包括以下步骤：

一)联控柜启动，当选择联控方式时，

1)设定运行单机台数；

2)设定总管压力范围和报警压力；

3)开始各单机的启动，同时联控柜的人机界面显示各单机工作状态；

4)若启动时系统压力高于最高报警压力，各压缩机进入卸载停机状态；

5)若启动正常，随着系统压力值的变化，联控柜与总管之间的压力传感器开始获得压力信号，并经AD转换模块转换和采集数据，联控柜对压力值进行分析，若系统未返回数据，即判断故障，将未返回数据的单机自动切换到卸载运行状态，并报警提醒；

6)当系统压力低于设置的负载压力时，联控柜将各压缩机逐一自动地顺序间隔投入运行；

7)当系统压力达到卸载压力时，联控柜指令其中一台运行时间最长或启动时间最长的压缩机先行卸载或卸载停机，而其余的压缩机正常运行；依次类推，当系统压力依次递减地达到不同设定值时，联控柜将指令当时运行时间最长或启动时间最长的那台压缩机卸载停机，而其余的压缩机正常运行，直至只有一台压缩机运行；

8)反之，当系统压力下降至不同的设定值时，联控柜将逐一递增地将当时卸载时间最短或启动工时最短的那台压缩机先行转入负载运行状态，以满足所设定的压力值；

二)当选择单机运行时，按单机正常的运行方式工作，其各参数值通过各单机的人机界面监控。

2.如权利要求1所述的空气压缩机智能控制方法，其特征在于，还包括可发生在卸负载过程中的储气罐定时排污步骤，即在联控柜中设置电磁排污信号输出、设定排污时间，由联控柜控制执行，排污过程和空压机卸负载过程可同时进行。

3.如权利要求1所述的空气压缩机智能控制方法，其特征在于，还包括在机组启动后的单机预先报警及查询步骤，即当机组启动后，当检测到机组运行状态中的参数值与所设定的故障值相同时，该台压缩机停机并脱开联控柜运行，故障原因可通过二级密码查询。

4.如权利要求3所述的空气压缩机智能控制方法，其特征在于，所述故障包括空气过滤器堵塞故障、断油故障、断相、缺相、反相故障、主电机过载故障、风机过载故障、热控断路器故障。

5.如权利要求1所述的空气压缩机智能控制方法，其特征在于，还包括在卸负载过程中的以下可选步骤：

1)针对水冷机型，当靶式流量计得到断水或水压过低信号时，经延时显示故障原因，压缩机卸载停机。

2)针对油过滤器或油分离器滤芯堵塞故障

2.1)当得到油过滤器或油分离器滤芯堵塞信号后，经延时达到设定值后，显示故障原因，压缩机停止运行。

2.2)当设定值为0时，无论是运行或停机状态时，只显示故障原因。压缩机保持现有的运行状态。

6.如权利要求1所述的空气压缩机智能控制方法，其特征在于，还包括压力和温度的调整零位及增益的步骤，当压力和温度显示与实际压力或温度有差异时，按实际值，可在压力为0.4Mpa和0.8Mpa，温度为40℃和80℃这两点上进行确认，PLC自动进行增益和零位校正。

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