CN201666246U

CN201666246U - 空气压缩机工作站节能系统

Info

Publication number: CN201666246U
Application number: CN2009200573332U
Authority: CN
Inventors: 王成军; 裘燕仲; 钟俊龙
Original assignee: SHENZHEN ALAIMILUO TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN ALAIMILUO TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2009-05-26
Filing date: 2009-05-26
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2019-05-26

Abstract

本实用新型属于压缩机技术领域，尤其是有助于节能减排的空气压缩机工作站节能系统，包括主管道、复数个分别连通主管道的空气压缩机、电效优化装置和流量控制装置，各空气压缩机分别与电效优化装置电连接，主管道内设一与电效优化装置电连接的压力检测装置，流量控制装置设于主管道出口处且与主管道并联。本实用新型可同时运行多台空气压缩机，兼具电效优化装置和流量控制装置，通过电效优化装置消除空气压缩机空载产生的能耗，通过流量控制装置将多余的压力能存储在储气罐内，两相结合可以延长空气压缩机的空载时间并减少管道泄漏量，节能效率高，有利于促进空气压缩机的经济运行达到节能减排之目的。

Description

空气压缩机工作站节能系统

技术领域

本实用新型属于压缩机技术领域，尤其涉及一种空气压缩机工作站节能系统。

背景技术

空气压缩机是工业生产的一大耗能性产品，运转时间长，功率较大，现有技术中客户用气端与机房供气端不匹配，空气压缩机供气量是恒定的，用户的用气量是变化的，如说明书附图1所示是现有技术中空气压缩机工频状态、恒压状态、节电状态电流运行图，结合图1可见：

由压缩机马达将电能转化为机械能，又由压缩机螺杆(或活塞)传递转换为压缩空气变成压力能。所以空气压缩机运行效率η决定着该台空气压缩机的电能效率，空气压缩机运行效率η＝1-P₂`/P`，其中P`＝P₁`+P₂`，P₁`-加载时能耗，P₂`-卸载时能耗，P`-马达主轴的机械能，P`≈0.85马达电能(Kw)。生产现场用气量是在变化的，故η＜1，故空气压缩机运行时必然存在着大量能源浪费。

为降低能源浪费，现有技术中空气压缩机的控制方式有二：

(1)一般采用压力开关ON/OFF控制，在压力到达压力设定上限后会转入卸载工况。使运行电流只有额定电流的30％-60％，并卸放掉罐内多余的压力以保持最小罐压。卸载部分可视为完全浪费的成分，浪费的30％-60％电能视时间长短计算总浪费电量。

(2)采用容调阀结合压力开关控制，调节气量范围号称可达到40％-100％。容调方式可稳定气压，减少空气压缩机控制部件的工作频繁。

虽然部分空气压缩机种在卸载后可以实现停机，但停机与启动都是有条件的。停机，按国标要求必须在10分钟以上；启动，从停机到启动必须要有等待时间；而且在二次启动加载时，虽然采用Y-Δ降压启动，启动电流仍为额定电流的3-5倍，对电网及其它用电设备冲击较大。由于存在罐压可能过高导致马达烧坏和机头卡死的风险，及损坏启动电磁开关，同时使控制电器元件、压缩机头的使用寿命缩短。变频恒压控制方式通过内置的PID自动调节输气量与设定量的差值，使压力恒定，系统压力通过压力变送器将管网压力转变成电信号送到变频器的PID单元与设定值比较，并根据差值的大小按既定控制模式进行运算，使变频器输出相应的转速来控制压缩机的电机，使实际压力与设定压力相等来达到恒压目的，实现供气的连续调节，保证管网压力稳定。由于空气压缩机的工艺要求，使得变频器的调速范围50％-100％。

同时，德国空气动力专家指出：需求气量大，用大功率的电机通过空载和容调来适应，是造成巨大能源浪费的普遍现象。可见任何夸大容调对节能的帮助都是不负责任的。

从上所述得知，压缩机运行中能耗主要浪费在空载和压差上，在空气压缩机节能产品在使用中均存在不同的缺点及不足之处，且都是针对单台空气压缩机进行应用的，因而降低空气压缩机的功耗，促进空气压缩机的经济运行，对企业具有异常积极的意义。

实用新型内容

本实用新型为弥补现有技术的不足，提供了一种空气压缩机工作站节能系统，可以同时运行多台空气压缩机，合理的降低能耗，达到节能减排之目的。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

空气压缩机工作站节能系统，包括主管道、复数个分别连通主管道的空气压缩机、电效优化装置和流量控制装置，各空气压缩机分别与电效优化装置电连接，主管道内设一与电效优化装置电连接的压力检测装置，流量控制装置设于主管道出口处且与主管道并联。

作为上述技术方案的改进，各空气压缩机与主管道分别通过串联的储气罐和冷冻式干燥机连接，空气压缩机与储气罐之间、储气罐与冷冻式干燥机之间、冷冻式干燥机与主管道之间各设一阀门。

作为上述技术方案的改进，主管道出口处设一故障旁通阀门，流量控制装置与该故障旁通阀门并联，且流量控制装置进口、出口各设一阀门，故障旁通阀门只在流量控制装置故障时开启；所述流量控制装置包括人机对话终端、与人机对话终端电连接的中央处理器，流量控制器还设有与中央处理器电连接的流量调节执行机构、流量及压力显示模块、主管入口压力检测模块、出口压力检测模块、压力设定模块，主管入口压力检测模块设于流量控制装置的入口，出口压力检测模块设于流量控制装置的出口。

作为上述技术方案的改进，各空气压缩机皆设有原有空气压缩机控制系统，原有空气压缩机控制系统包括与空气压缩机匹配且连接至市电的变频器，变频器还与电效优化装置电性连接；所述电效优化装置包括人机对话终端、与人机对话终端电连接的中央处理器，中央处理器设有匹配空气压缩机的加载信号接口、加载干涉接口、排空处理接口、零压检测接口、原系统启动完成信号接口，中央处理器还设有匹配变频器的频率到达接口、变频故障接口、变频器运行控制接口，中央处理器还设有匹配转换执行模块的多台空气压缩机主/辅机切换接口、节能市电转换接口，中央处理器还设有匹配空气压缩机工作站主管的主管压力信号接口。

设P-为量测压力，P1-为卸载压力，P2-为加载压力，上述空气压缩机工作站节能系统的工作步骤为：

(1)启动空气压缩机1，当原有空气压缩机控制系统中的三角形接触器吸合且空压机油气桶内压力为零时，复数个空气压缩机中的空气压缩机1启动，即变频器1启动拖动空气压缩机1电机运行，到达50Hz时，空气压缩机1之进气阀打开，空气压缩机1打气；如果空气压缩机1启动时，零检测开关检测到油气桶内有压力，则先执行排空步骤，将油气桶内压力排空为零，然后变频器1启动拖动空气压缩机1电机运行，到达50Hz时，空气压缩机1之进气阀打开，空压机打气。

(2)空气压缩机1加载5分钟(该时间可以调整)后：若P等于P1，则空气压缩机1停机，即空气压缩机1进气阀关闭、变频器1减速停止、同时空气压缩机1油气桶上的排空阀打开排气，排到油气桶上的零压检测开关检测到为零为止；若P1与P的差值还大于2Kg时，则电效控制器发出信号启动空气压缩机2，空气压缩机2采用空压机原有控制系统。

(3)待空气压缩机1和空气压缩机2同时加载5分钟后：若P1与P的差值小于等于0.3Kg，则空气压缩机1执行停机动作、空气压缩机2继续工作；若P1与P的差值还大于2Kg时，则电效控制器发出信号空气压缩机3，空气压缩机3采用空压机原有控制系统。至此三台空压机都工作在加载状态，当检测到P1-P＜0.3Kg时，空气压缩机1停机；如果空气压缩机1停机后3分钟内还检测到P1-P＜0.3时，则空气压缩机2卸载；当P1-P＝0时，空气压缩机3卸载；当空气压缩机2的空载时间到(10分钟)且P2-P＜0，则空气压缩机2停机；同理，当空气压缩机3的空载时间到(10分钟)且P2-P＜0，则空气压缩机3停机；至此三台空压机都处于自动停机中。在三台机都处在停机状态且P2-P＞0时，则空压机1启动重复上述过程。

对于更多数量的空气压缩机组成的工作站，同样可采用上述系统以此类推。

上述技术方案中，流量调节机构为阀门，中央处理器通过出口压力检测模块的反馈来判定流量的变化，当出口端压力发生变化时，则阀门的开度也将发生变化。当出口压力小于压力设定模块的设定值时，将出口压力数据及设定压力数据送入中央处理器作PID运算，中央处理器送出阀门开启角度信号给流量调节机构将阀门开大；当出口压力接近于设定值时，送出阀门关闭角度信号给流量调节执行机构将阀门关小；最终达到压力一直恒定在设定值误差应许范围内。

和现有技术相比，本实用新型具有如下积极效果：

可同时运行多台空气压缩机，兼具电效优化装置和流量控制装置，通过电效优化装置消除空气压缩机空载产生的能耗，通过流量控制装置将多余的压力能存储在储气罐内，两相结合可以延长空气压缩机的空载时间并减少管道泄漏量，节能效率高，有利于促进空气压缩机的经济运行达到节能减排之目的。

附图说明

图1是空气压缩机的工频状态、恒压状态、节电状态电流运行图。

图2是本实用新型的空气压缩机工作站节能系统的结构示意图。

图3是本实用新型的原有空气压缩机控制系统的结构示意图。

图4是本实用新型的电效优化装置的结构示意图。

图5是本实用新型的流量控制装置的结构示意图。

图6是本实用新型的空气压缩机工作站节能系统工作原理框图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明，但本实用新型所保护的范围并不局限于此。

以由三个空气压缩机组成的工作站为例：

空气压缩机工作站节能系统如图2所示，包括主管道、复数个分别连通主管道的空气压缩机、电效优化装置和流量控制装置，各空气压缩机分别与电效优化装置电连接，主管道内设一与电效优化装置电连接的压力检测装置，流量控制装置设于主管道出口处且与主管道并联。

各空气压缩机与主管道分别通过串联的储气罐和冷冻式干燥机连接，空气压缩机与储气罐之间、储气罐与冷冻式干燥机之间、冷冻式干燥机与主管道之间各设一阀门。

主管道出口处设一故障旁通阀门，流量控制装置与该故障旁通阀门并联，且流量控制装置进口、出口各设一阀门，故障旁通阀门只在流流量控制装置故障时开启。

如图3所示，各空气压缩机皆保留原有空气压缩机控制系统，原有空气压缩机控制系统包括与空气压缩机匹配且连接至市电的变频器，变频器还与电效优化装置电性连接。

如图4所示，上述空气压缩机工作站节能系统所使用的电效优化装置包括人机对话终端、与人机对话终端电连接的中央处理器，中央处理器设有匹配空气压缩机的加载信号接口、加载干涉接口、排空处理接口、零压检测接口、原系统启动完成信号接口，中央处理器还设有匹配变频器的频率到达接口、变频故障接口、变频器运行控制接口，中央处理器还设有匹配转换执行模块的多台空气压缩机主/辅机切换接口、节能市电转换接口，中央处理器还设有匹配空气压缩机工作站主管的主管压力信号接口。

如图5所示，上述空气压缩机工作站节能系统所使用的流量控制装置包括人机对话终端、与人机对话终端电连接的中央处理器，流量控制器还设有与中央处理器电连接的流量调节执行机构、流量及压力显示模块、主管入口压力检测模块、出口压力检测模块、压力设定模块，主管入口压力检测模块设于流量控制装置的入口，出口压力检测模块设于流量控制装置的出口，流量调节机构为阀门，中央处理器通过出口压力检测模块的反馈来判定流量的变化，当出口端压力发生变化时，则阀门的开度也将发生变化。当出口压力小于压力设定模块的设定值时，将出口压力数据及设定压力数据送入中央处理器作PID运算，中央处理器送出阀门开启角度信号给流量调节机构将阀门开大；当出口压力接近于设定值时，送出阀门关闭角度信号给流量调节执行机构将阀门关小；最终达到压力一直恒定在设定值误差应许范围内。

如图6所示，P-为量测压力，P1-为卸载压力，P2-为加载压力，上述空气压缩机工作站节能系统的工作步骤为：

(2)空气压缩机1加载5分钟(该时间可以调整)后：若P等于P1，则空气压缩机1停机，即空气压缩机1进气阀关闭、变频器1减速停止、同时空气压缩机1油气桶上的排空阀打开排气，排到油气桶上的零压检测开关检测到为零为止；若P1与P的差值还大于2Kg 时，则电效控制器发出信号启动空气压缩机2，空气压缩机2采用空压机原有控制系统。

Claims

1.空气压缩机工作站节能系统，其特征在于：包括主管道、复数个分别连通主管道的空气压缩机、电效优化装置和流量控制装置，各空气压缩机分别与电效优化装置电连接，主管道内设一与电效优化装置电连接的压力检测装置，流量控制装置设于主管道出口处且与主管道并联。

2.根据权利要求1所述的空气压缩机工作站节能系统，其特征在于：各空气压缩机与主管道分别通过串联的储气罐和冷冻式干燥机连接，空气压缩机与储气罐之间、储气罐与冷冻式干燥机之间、冷冻式干燥机与主管道之间各设一阀门。

3.根据权利要求1所述的空气压缩机工作站节能系统，其特征在于：主管道出口处设一故障旁通阀门，流量控制装置与该故障旁通阀门并联，且流量控制装置进口、出口各设一阀门；所述流量控制装置包括人机对话终端、与人机对话终端电连接的中央处理器，流量控制器还设有与中央处理器电连接的流量调节执行机构、流量及压力显示模块、主管入口压力检测模块、出口压力检测模块、压力设定模块，主管入口压力检测模块设于流量控制装置的入口，出口压力检测模块设于流量控制装置的出口。

4.如权利要求3所述的空气压缩机工作站节能系统，其特征在于：所述流量调节机构为阀门。

5.根据权利要求1所述的空气压缩机工作站节能系统，其特征在于：各空气压缩机皆设有原有空气压缩机控制系统，原有空气压缩机控制系统包括与空气压缩机匹配且连接至市电的变频器，变频器还与电效优化装置电性连接；所述电效优化装置包括人机对话终端、与人机对话终端电连接的中央处理器，中央处理器设有匹配空气压缩机的加载信号接口、加载干涉接口、排空处理接口、零压检测接口、原系统启动完成信号接口，中央处理器还设有匹配变频器的频率到达接口、变频故障接口、变频器运行控制接口，中央处理器还设有匹配转换执行模块的多台空气压缩机主/辅机切换接口、节能市电转换接口，中央处理器还设有匹配空气压缩机工作站主管的主管压力信号接口。