CN202048014U - 基于双导流叶片的高速离心压气机pid控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于双导流叶片的高速离心压气机PID控制系统，该系统利用入口可调导叶和出口可调导叶对高速离心压气机的输出流量进行PID控制，属于自动控制领域。系统总成由入口可调导叶机构、出口可调导叶机构、高速离心压气机、工频电机、增速齿轮箱、可编程控制器、AD转换器、DA转换器和传感器共同组成。其工作原理是：传感器输出给可编程控制器的反馈信号与可编程控制器输出给导流叶片的信号形成闭环结构，利用可编程控制器内置的PID运算功能，通过实验获取参数，实现对高速离心压气机输出流量的优化控制。实现高速离心压气机入口导流叶片和出口导流叶片的联合调节，使高速离心压气机在宽流量工况下达到较高的效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于双导流叶片的高速离心压气机PID控制系统，属于自动控制领域。
背景技术
现有的离心压气机通风供气系统中，大都采用恒转速恒流量的简单控制方案，其效率低下，功耗严重，不符合节能减排的社会要求。在实际工况中，往往控制目标处于变化当中，恒速恒流不能响应这种变化，从而无法进行性能优化，降低功率。
发明内容
本实用新型的目的是为了解决上述问题，提供一种基于双导流叶片的高速离心压气机PID控制系统。
本实用新型的一种基于双导流叶片的高速离心压气机PID控制系统，包括入口可调导叶机构、出口可调导叶机构、高速离心压气机、工频电机、增速齿轮箱、可编程控制器、AD转换器、第一DA转换器、第二DA转换器、传感器、入口电动执行器和出口电动执行器；
入口可调导叶机构、出口可调导叶机构分别安装在高速离心压气机的进气口、出气口，入口电动执行器的输出轴、出口电动执行器的输出轴分别连接入口可调导叶机构、出口可调导叶机构，高速离心压气机通过增速齿轮箱连接工频电机，传感器监测外部目标量，AD转换器将传感器采集到的模拟信号转换为数字信号，输出给可编程控制器，可编程控制器进行PID运算，得到入口电动执行器的数字控制信号和出口电动执行器的数字控制信号，第一DA转换器将入口电动执行器的数字控制信号转化为模拟信号，输出给入口电动执行器，控制入口可调导叶机构转动，第二DA转化器将出口电动执行器的数字控制信号转化为模拟信号，输出给出口电动执行器，控制出口可调导叶机构转动。
本实用新型的优点在于：
(1)该系统具有流量调节范围宽，调节速度快、效率高、多目标复用等特点，广泛适用于要求流量控制的通风供气系统；
(2)采用变转速或变流量的控制方案可以根据实际工况调整输出流量，使系统功率处于优化状态中，从而实现降低功耗，提高效率的要求；
(3)该系统可以根据控制目标实现高速离心压气机(3)流量的精确自动调节，降低系统功耗，提高整机效率。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图中：
1-入口可调导叶机构；2-出口可调导叶机构；3-高速离心压气机；4-工频电机；5-增速齿轮箱；6-可编程控制器；7-AD转换器；8-第一DA转换器；9-第二DA转换器；10-传感器；11-入口电动执行器；12-出口电动执行器；
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
本实用新型是一种基于双导流叶片的高速离心压气机PID控制系统，如图1所示，包括入口可调导叶机构1、出口可调导叶机构2、高速离心压气机3、工频电机4、增速齿轮箱5、可编程控制器6、AD转换器7、第一DA转换器8、第二DA转换器9、传感器10、入口电动执行器11和出口电动执行器12。该系统可以根据控制目标实现高速离心压气机3流量的精确自动调节，降低系统功耗，提高整机效率。
入口可调导叶机构1、出口可调导叶机构2分别安装在高速离心压气机3的进气口、出气口，入口电动执行器11的输出轴、出口电动执行器12的输出轴分别连接入口可调导叶机构1、出口可调导叶机构2，高速离心压气机3通过增速齿轮箱5连接工频电机4，传感器10监测外部目标量(例如鼓风机的送风量，即用户需要的关键数值)，AD转换器7将传感器10采集到的模拟信号转换为数字信号，输出给可编程控制器6，可编程控制器6进行PID运算，得到入口电动执行器11的数字控制信号和出口电动执行器12的数字控制信号，第一DA转换器8将入口电动执行器11的数字控制信号转化为模拟信号，输出给入口电动执行器11，控制入口可调导叶机构1转动，第二DA转化器9将出口电动执行器12的数字控制信号转化为模拟信号，输出给出口电动执行器12，控制出口可调导叶机构2转动。
装置的安装以及工作过程：入口可调导叶机构1和出口可调导叶机构2分别安装在高速离心压气机3的进气口和出气口，入口可调导叶机构1和出口可调导叶机构2采用不同的机械形式，形成不对称结构(入口可调导叶机构采用关节轴承形式，出口可调导叶机构采用双四连杆形式)，入口可调导叶机构1、出口可调导叶机构2分别由入口电动执行器11、出口电动执行器12驱动，其控制信号由可编程控制器6的PID运算产生，入口电动执行器11和出口电动执行器12将输入控制信号(电压或电流)转换为其机械输出轴的转角，将其输出轴分别与入口可调导叶机构1和出口可调导叶机构2机械联接即可实现导流叶片开度大小的调节，从而调整进气和出气流量。通过两个导叶机构的耦合，使高速离心压气机3输出流量范围宽广，输出曲线平滑。高速离心压气机3由普通工频电机4驱动，增速齿轮箱5输入轴与工频电机4输出轴通过联轴器进行联接，增速齿轮箱5输出轴上直接安装高速离心压气机3的叶片，通过减少中间轴承环节来提高高速旋转的稳定性。增速齿轮箱5的增速比为3-20，输入轴与普通工频电机4联接，输出轴上直接安装高速离心压气机3的叶片，通过减少中间环节降低了高速旋转的振动问题，使压气机的安全转速达到10000-35000转/分钟。可编程控制器6完成整个工作流程的控制，传感器10监测外部目标量，AD转换器7将传感器10采集到的模拟信号转换为可编程控制器6能够识别的数字信号。第一DA转换器8将可编程控制器6输出给入口电动执行器11的数字信号转换为模拟信号(电压或电流)，第二DA转化器9将可编程控制器6输出给出口电动执行器12的数字信号转换为模拟信号(电压或电流)。
其中：传感器10提供其监测到的外部目标量Vs的监控反馈信号Vr，经AD转换后输出给可编程控制器6，参与PID运算，根据外部目标量Vs的不同更改传感器10的类型，实现了控制系统的多目标复用，提高了本系统的适用范围(例如用于通风供气、污水处理等诸多领域)。可编程控制器6工作原理是：首先设定外部目标量Vs，传感器10输出给可编程控制器6的反馈信号Vr与可编程控制器6输出给用于驱动入口可调导叶机构1、出口可调导叶机构2的入口电动执行器11、出口电动执行器12的信号Vout形成闭环结构，利用可编程控制器6内置的PID运算功能，通过实验获取PID参数，实现对高速离心压气机3输出流量的优化控制。本实用新型，使得高速离心压气机3在优化的工况下运行，大大降低功耗，有着很好的实用价值。
Claims (8)
1.基于双导流叶片的高速离心压气机PID控制系统，其特征在于，包括入口可调导叶机构、出口可调导叶机构、高速离心压气机、工频电机、增速齿轮箱、可编程控制器、AD转换器、第一DA转换器、第二DA转换器、传感器、入口电动执行器和出口电动执行器；
入口可调导叶机构、出口可调导叶机构分别安装在高速离心压气机的进气口、出气口，入口电动执行器的输出轴、出口电动执行器的输出轴分别连接入口可调导叶机构、出口可调导叶机构，高速离心压气机通过增速齿轮箱连接工频电机，传感器监测外部目标量，AD转换器将传感器采集到的模拟信号转换为数字信号，输出给可编程控制器，可编程控制器进行PID运算，得到入口电动执行器的数字控制信号和出口电动执行器的数字控制信号，第一DA转换器将入口电动执行器的数字控制信号转化为模拟信号，输出给入口电动执行器，控制入口可调导叶机构转动，第二DA转化器将出口电动执行器的数字控制信号转化为模拟信号，输出给出口电动执行器，控制出口可调导叶机构转动。
2.根据权利要求1所述的基于双导流叶片的高速离心压气机PID控制系统，其特征在于，所述的增速齿轮箱输入轴与工频电机输出轴通过联轴器进行联接。
3.根据权利要求1所述的基于双导流叶片的高速离心压气机PID控制系统，其特征在于，所述的增速齿轮箱输出轴上直接安装高速离心压气机的叶片。
4.根据权利要求1所述的基于双导流叶片的高速离心压气机PID控制系统，其特征在于，所述的可编程控制器首先设定外部目标量Vs，传感器输出给可编程控制器的反馈信号Vr、可编程控制器输出给入口电动执行器的数字控制信号、出口电动执行器的数字控制信号形成闭环结构。
5.根据权利要求1所述的基于双导流叶片的高速离心压气机PID控制系统，其特征在于，所述的可编程控制器的PID运算参数通过实验获取，实现对高速离心压气机输出流量的优化控制。
6.根据权利要求1所述的基于双导流叶片的高速离心压气机PID控制系统，其特征在于，所述的增速齿轮箱的增速比为3-20。
7.根据权利要求1所述的基于双导流叶片的高速离心压气机PID控制系统，其特征在于，所述的入口可调导叶机构和出口可调导叶机构采用不同的机械形式，形成不对称结构。
8.根据权利要求1所述的基于双导流叶片的高速离心压气机PID控制系统，其特征在于，所述的传感器的类型根据外部目标量Vs的不同更改。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105715574A (zh) * | 2014-12-05 | 2016-06-29 | 上海电气集团股份有限公司 | 一种导叶调节控制装置 |
| CN108131171A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-06-08 | 哈尔滨广瀚燃气轮机有限公司 | 一种燃气轮机进口导叶控制系统 |
| CN109026761A (zh) * | 2018-10-18 | 2018-12-18 | 毕森机械（上海）有限公司 | 一种压缩机主机 |
| US11578727B2 (en) | 2020-09-17 | 2023-02-14 | Compressor Controls Llc | Methods and system for control of compressors with both variable speed and guide vanes position |
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2011
- 2011-05-25 CN CN2011201707098U patent/CN202048014U/zh not_active Expired - Lifetime
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