CN202261157U

CN202261157U - 空压机自动节能器

Info

Publication number: CN202261157U
Application number: CN2011203182094U
Authority: CN
Inventors: 韩西昌; 崔荣
Original assignee: Chongqing Yixienzhen Energy-Saving Electric Power Equipment Co ltd
Current assignee: Chongqing Yixienzhen Energy-Saving Electric Power Equipment Co ltd
Priority date: 2011-08-29
Filing date: 2011-08-29
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2021-08-29

Abstract

本实用新型涉及一种空压机自动节能器，包括由断路器、变频器、输出电抗器和接触器构成的节能输出回路，由断路器、接触器构成的市电输出回路，其中两个回路的输出端都通过接触器与空压机M连接，同时在接触器和空压机M的两端并联有带有接触器的市电旁路；还包括PLC可编程控制器、压力传感器和HMI人机界面。具有高节电率、软启动、功率因数提高、谐波治理、双回路、多种保护功能、操作简易及现场安装方便等特点。

Description

空压机自动节能器

技术领域

本实用新型涉及空压机电机变频节能控制技术，尤其是空压机变频控制技术与PLC、HMI相结合的空压机智能节电器。

背景技术

目前的空压机组设计是按照全厂最大的同时用气量及设备的最大用气压力乘以一定系数来选择压缩机容量，而用气设备一般不会同时长期满负荷运行，设备的用气需求压力也不一样，这就存在“大马拉小车”的状况。在实际运行中，负荷设备供气压力超过额定需求压力的时间较多。另外，空压机的频繁加减负荷过程是通过打开和关闭进气阀门进行，不仅使供气压力波动较大，并造成很大的能源浪费。在压力达到所需工作压力后，传统控制方式决定其压力会继续上升直到卸载压力。在加压过程中，一定会产生更多的热量和噪音，从而导致电能损失。另一方面，高压气体在进入气动元件前，其压力需要经过减压阀减压，这一过程同样耗能。同时电机在很低负载状态下工作时功率因数低，电网的无功消耗大。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能提高集成电网质量和自动化节电率统计计算的空压机智能节电器。

为了实现上述目的本实用新型采用如下技术方案：一种空压机自动节能器，包括由断路器、变频器、输出电抗器和接触器构成的节能输出回路，由断路器、接触器构成的市电输出回路，其中两个回路的输出端都通过接触器与空压机M连接，同时在接触器和空压机M的两端并联有带有接触器的市电旁路；还包括PLC可编程控制器、压力传感器和HMI人机界面，其中PLC可编程控制器将压力传感器获得的空压机空气压力模拟信号和接触器电磁阀组的动作信号作为输入信号，PLC可编程控制器对输入信号进行编码输出，作为变频器控制端的通讯输入信号；变频器通过通讯输入信号调节输出频率来控制空压机M加载/卸载时电机转速；由PLC可编程控制器控制接触器切换空压机M连接市电输出回路或节能输出回路。PLC可编程控制器通过通讯口与变频器进行数据交换，HMI人机界面与PLC可编程控制器连接。

本实用新型的有益效果有：

1、启动电流小，对电网无冲击变频器可使电机起动、加载时的电流平缓上升，没有任何冲击；可使电机实现软停，避免反生电流造成的危害，有利于延长设备的使用寿命。

2、输出压力稳定采用变频控制系统后，可以实时监测供气管路中气体的压力，使供气管路中的气体的压力保持恒定，提高生产效率和产品质。

3、设备维护量小空压机变频启动电流小，小于3-7倍额定电流，加卸载阀无须反复动作，变频空压机根据用气量自动调节电机转速，运行频率低，转速慢，轴承磨损小，设备使用寿命延长，维护工作量变小。

4、噪音低变频器根据用气需要提供能量，没有太多的能量损耗，电机运转频率低，机械转动噪音因此变小，由于变频以调节电机转速的方式，不用反复加载、卸载，频繁加卸载的噪音也没有了，持续加压，气压不稳产生的噪音也消失了。

5、提高功率因数智能节电器使功率因数提高到0.95以上，减少无功功率。

6、双回路空压机智能节电器采用市电系统和节能系统两个系统控制，当节能系统有故障时，可以切换到市电系统运行，不影响正常生产。

7、多种保护功能空压机智能节电器有过压、过流、过载、短路、缺相等多种保护功能，对空压机有更加齐全的保护。

8、操作简易空压机智能节电器采用面板按键操作和HMI人机界面操作控制，操作简单。

附图说明

图1为本实用新型的节能输出回路图；

图2 为本实用新型PLC可编程控制器接线图；

图3为本实用新型控制电路图Ⅰ；

图4为本实用新型控制电路图Ⅱ；

图5为本实用新型控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图做进一步说明。

参见图1、图3，节能输出回路由断路器QF1、变频器VF1、输出电抗器及接触器KM2构成。市电输出回路由断路器MCCB和接触器KM1构成。上述两个回路的输出端都通过接触器与空压机M连接，同时在接触器和空压机M的两端并联有带有接触器的市电旁路。

所述变频器VF1的主电源线输入为R、S、T，主电源输出为U、V、W，控制端485+、485-为通讯输入端子，可以通过PLC可编程控制器与变频器VF1通讯使空压机电机达多种转速下运转。

参见图2，PLC可编程控制器的输入端子、输出端子的分配如下：输入端子：

输出端子：

对于输入端子的卸压阀信号、隔离模块信号是节电器采集的空压机的信号，所述信号来自空压机的电磁阀和压力传感器的信号。PLC可编程控制器有两个通信口，一个通信口以PPI/MPI通信与HMI人机界面连接，另一个通信口以相应通信协议和变频器RS485通信连接。

PLC可编程控制器的输入部分：2XA1为电磁阀的动作信号，SA1为控制柜上的运行选择开关，SB1为急停按钮，1KA1、2KA2分别为原工频运行信号、原故障信号。KA1-KA5为继电器。

参见图3，HL1-HL4为控制柜上的指示灯，连接在PLC可编程控制器的N和L1之间，分别为电源指示灯、故障指示灯、节电运行指示灯、工频运行指示灯。

参见图4，为了检修和维护的方便，节电器内部有照明灯、检修插座、开放电源和散热风扇，均连接在PLC可编程控制器的N和L1之间，当变频器VF1运行时风扇运行，对柜内进行散热。

空压机智能节电器的操作方式有两种，一种通过节电器柜体上的按钮和旋转开关控制，另一种操作方式是通过HMI人机界面上的组态按钮控制，节电器柜体上的指示灯指示运行情况。

节电率的技术原理：

空压机节能改造的节能效果包括两部分，一部分是通过变频调速减少有功功率；另一部分是通过提高功率因数减少无功功率，从而降低损耗节约的有功功率。

测量数据：

节能控制柜有两套系统，工频控制系统和节能控制系统，工频控制系统即改造前的原有系统，电机在市电50Hz下运行；节能控制系统是在变频器拖动电机在变频状态下运行的系统。

空压机在工频运行时，记录单位时间T内的有功电量P_工和功率因数；在同等的生产工艺情况下，空压机在变频运行时记录单位时间T内的有功电量P_变和功率因数。

空压机智能节电器的节电率计算公式：

K=(P _工 —P _变 )/P _工 ×100%；

K为节电率；P_工为空压机在市电下的有功功率；P_变为空压机在节能系统下的有功功率。

在人机界面上将节电器设置成节电率测试模式下运行时，设置测试时间T小时，空压机在市电运行时或节电器系统运行时，PLC可编程控制器分别采集时间段T小时多功能电度表的有功电量，然后计算出有功功率，再按照上面节电率计算的公式可以自动统计出节电率，用户只需在人机界面上要设置参数就可以完成节电额测量。

输入电抗器可使整流阻抗增大来有效抑制高次谐波电流，减少电源浪涌对变频器的冲击，改善三相电源的不平衡性，提高输入电源的功率因数，这样进线电流的波形畸变大约降低30％—50％，是不加电抗器谐波电流的一半左右。

由于电机与变频器之间的电缆存在分布电容，尤其是在电缆距离较长，且电缆较粗时，变频器经逆变输出后调制方波会在电路上产生一定的过电压，使电机无法正常工作，可以通过在变频器和电机间连接输出电抗器来进行限制。

本实用新型节电器的技术特点如下：

节能和市电双回路的构成：空压机智能节电器有节能和市电双回路组成，在节能回路有故障时，可以切换到市电回路，这样不会影响生产。

主回路的连接顺序：即断路器、变频器、输出电抗器、接触器构成的节能输出回路。

空压机智能节电器的信号采集：空压机智能节电器采集空压机远程启动/停止信号、总输出压力信号、卸压阀信号作为输入信号，PLC控制器对输入信号进行编码输出构成变频器频率输入。

本实用新型的积极效果如下：

1、节电设备控制面板上有“工频/节电”选择开关，当选择“工频”时，节电线路被封锁；当选择“节电”时，工频线路被封锁。

2、节电设备控制面板上有“自动/手动”选择开关，当选择“手动”时，节电设备由控制面板手动按钮操作启动/停止；当选择“自动”时，节电设备可由远程信号控制启动/停止。

3、当节电设备发生故障时，可远、近程获得故障信息。

4、每台节电设备具有过流、过压、接地故障保护。当发生故障时，节电设备把故障内容保存下来，便于检查、解决故障。

5、节能设备能自动根据用气情况来分配所运行设备。能自动根据储气罐的积水情况实现自动排水。

Claims

1.一种空压机自动节能器，其特征在于：包括由断路器、变频器、输出电抗器和接触器构成的节能输出回路，由断路器、接触器构成的市电输出回路，其中两个回路的输出端都通过接触器与空压机M连接，同时在接触器和空压机M的两端并联有带有接触器的市电旁路；

还包括PLC可编程控制器、压力传感器和HMI人机界面，其中PLC可编程控制器将压力传感器获得的空压机空气压力模拟信号和接触器电磁阀组的动作信号作为输入信号，PLC可编程控制器对输入信号进行编码输出，作为变频器控制端的通讯输入信号；变频器通过通讯输入信号调节输出频率来控制空压机M加载/卸载时电机转速；由PLC可编程控制器控制接触器切换空压机M连接市电输出回路或节能输出回路。

2.根据权利要求1所述空压机自动节能器，其特征在于：所述PLC可编程控制器连接有若干个指示灯、照明灯、检修插座、开关电源和散热风扇。

3.根据权利要求1所述空压机自动节能器，其特征在于：所述PLC可编程控制器通过通讯口与变频器进行数据交换，HMI人机界面与PLC可编程控制器连接。