CN206000731U - 柴动螺杆式空压机控制屏 - Google Patents

Abstract

柴动螺杆式空压机控制屏，包括由柴油发动机驱动的螺杆式空气压缩机，螺杆式空气压缩机的入口设有进气阀，螺杆式空气压缩机的出口连接气罐，所述柴油发动机上设有电子控制单元ECU，所述电控制器通过CAN总线与ECU通信连接，电控制器通过ECU读取柴油发动机转速，并发送柴油发动机转速控制指令给ECU；所述电控制器通过总线与进气阀驱动板通信连接，电控制器发送信号给进气阀驱动板以控制进气阀的开度；所述电控制器和该液晶屏驱动板通过总线通信连接，以驱动液晶显示屏显示柴油发动机转速、气罐内气压、气罐内气体温度、柴油发动机内油箱油位。本实用新型提供一种调节速度快、控制精度高、更加节能的柴动螺杆式空压机控制屏。

Description

柴动螺杆式空压机控制屏

技术领域

本实用新型涉及柴油驱动螺杆式空气压缩机领域，具体涉及一种柴油驱动螺杆式空气压缩机控制屏。

背景技术

在野外没有市电供电的地方，需要用到移动式空气压缩机，在施工负荷比较大的诸如凿岩、开矿、开路等场合，通常使用柴油驱动的移动式空气压缩机。

根据空气压缩机内部结构的不同,目前市场上的空气压缩机主要分为螺杆式空气压缩机、活塞式空气压缩机、离心式空气压缩机等。离心式空气压缩机主要应用于用气量非常大的场合，一般企业应用很少。活塞式空气压缩机设备投资低，以往很多企业都采用，但是产气效率较差，正逐步被螺杆式空气压缩机所取代。

对于移动式螺杆式空气压缩机，当空气压缩机启动时，气动控制系统使进气阀处于打开的状态，这就意味着压缩机启动时的负荷比较大，而这就要求比较大的来自柴油发动机的动力输入。而这时柴油发动机是从零速度慢慢上升至额定转速，在柴油发动机还未到达额定转速时，较大的扭矩很容易使得发动机熄火。这一缺陷在设备选配的柴油发动机没有那么好的启动性能、或者在低温启动性能更差劲的工况下会凸出体现，从而影响设备的正常运转。而目前国内的移动式螺杆式空气压缩机对于这个问题，一种是以在选配柴油发动机时预留更多的余量来解决，这种方式不仅增加了开发成本，也浪费了资源。对于发动机的启动困难问题还有一种做法是把常开式进气阀更改成常闭式，但这需要气动控制系统控制实现，这种更改会引起柴油发动机油耗升高，同样不利于节约资源和提高产品品质。

如上，现有技术中，是通过空气压缩机的气动控制系统来驱动柴油发动机调速、以及驱动进气阀调节开度，从而实现空气压缩机输出气压和气量的控制。具体来说，一路压力气体进入柴油发动机的调速气缸，通过调速气缸控制柴油发动机的输出转速，而一路压力气体则进入进气阀控制缸，通过进气阀控制缸对进气阀进行开度控制。气动控制系统控制存在调节速度慢、控制精度低等问题。

发明内容

为克服现有技术存在的上述不足，本实用新型提出了一种柴动螺杆式空压机控制屏，该电控制系统采用电控制器与柴油发动机ECU通信来直接控制柴油发动机转速，该电控制器还直接电气控制进气阀的开度,电控制系统具有调节速度快、控制精度高的优点；

该电控制屏还能实现正常连续用气、间断用气时气压调节及压力稳定，以及启动时电动关闭进气阀，更加节能。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下的技术方案：

柴动螺杆式空压机控制屏，包括螺杆式空气压缩机，所述螺杆式空气压缩机内的螺杆由柴油发动机驱动旋转，所述柴油发动机内设有启动其内部起动机的启动电瓶，所述螺杆式空气压缩机的入口设有进气阀，所述螺杆式空气压缩机的出口连接气罐，所述柴油发动机上设有电子控制单元ECU，所述进气阀由驱动电机驱动调节开度，该驱动电机由进气阀驱动板驱动；

所述气罐上设有检测气罐内气体压力的气压传感器和检测气罐内气体温度的气温传感器，所述柴油发动机上设有检测其油箱内柴油油位的油位传感器，所述柴动螺杆式空压机控制屏还包括电控制器，所述电控制器与所述ECU、进气阀驱动板、气压传感器、气温传感器、油位传感器分别电连接，所述电控制器由柴油发动机内的所述启动电瓶供电；

所述电控制器通过CAN总线与所述ECU通信连接，电控制器通过ECU读取柴油发动机转速，并发送柴油发动机转速控制指令给ECU，以控制柴油发动机的转速；所述电控制器通过总线与所述进气阀驱动板通信连接，电控制器发送信号给进气阀驱动板以控制所述驱动电机的转动角度，从而控制所述进气阀的开度；所述电控制器具有液晶显示屏，该液晶显示屏由液晶屏驱动板驱动，所述电控制器和液晶屏驱动板通过总线通信连接，以驱动液晶显示屏显示柴油发动机转速、气压传感器采集的气罐内气压、气温传感器采集的气罐内气体温度、油位传感器采集的柴油发动机内油箱油位；

所述控制屏可按键输入或触屏输入气压设定值，正常连续用气和间断用气时使气罐内气压稳定在气压设定值，此时螺杆式空气压缩机的出气和用气设备的用气达到平衡，供需平衡可以更加节能。

进一步地，启动时电控制器通过所述进气阀驱动板使进气阀处于关闭状态，以减少螺杆式空气压缩机的启动负荷。

进一步地，当气罐内气压超过气压设定值时，电控制器通过ECU优先降低柴油发动机转速，柴油发动机转速可一直降低至怠速，若怠速时气罐内气压还高于气压设定值，则电控制器再通过进气阀驱动板降低进气阀开度，如此可以最大限度利用柴油发动机的输出功率。

进一步地，所述电控制器通过PID控制方式调节柴油发动机的转速，并发送柴油发动机转速控制指令给ECU，并且，电控制器通过PID控制方式调节进气阀的开度，并发送进气阀开度控制指令给进气阀驱动板。

进一步地，所述电控制器包括单片机最小系统，所述单片机最小系统通过多路CAN总线与所述ECU通信连接，所述单片机最小系统通过485总线与所述进气阀驱动板通信连接，所述单片机最小系统通过232总线和所述液晶屏驱动板通信连接；所述单片机最小系统和CAN总线之间连接有CAN总线驱动电路，单片机最小系统和485总线之间连接有485总线驱动电路，单片机最小系统和232总线之间连接有232总线驱动电路；

所述气压传感器、气温传感器、油位传感器输出的电信号通过线性放大电路、限压保护电路连接所述单片机最小系统的模拟信号输入端口，所述线性放大电路用于放大气压传感器、气温传感器、油位传感器输出的电信号，所述限压保护电路用于限制线性放大电路的输出电压以避免损害单片机最小系统，所述电控制器预留有与其他传感器连接的接口；

数字量输入端口、频率信号输入端口通过光耦隔离电路连接所述单片机最小系统，所述数字量输入端口可用于柴油发动机的启动按钮、停机按钮、加载按钮、减载按钮的信号输入，所述频率信号输入端口可用于安装在柴油发动机的输出轴上的转速传感器的频率信号输入，在电控制器内转速传感器输入的频率信号通过F/V转换法转换成电压信号，以供电控制器识别；

所述单片机最小系统通过光耦隔离电路连接数字量输出端口和PWM输出端口，所述数字量输出端口可用于连接柴油发动机的启动继电器的电磁线圈，所述PWM输出端口可输出占空比预设的PWM信号；

所述光耦隔离电路用于输入侧和输出侧之间的电隔离，以保护单片机最小系统不受高电平损害。

本实用新型的有益效果在于：

1、提出了一种柴动螺杆式空压机控制屏，所述电控制器通过CAN总线与ECU通信连接，电控制器通过ECU读取柴油发动机转速，并发送柴油发动机转速控制指令给ECU，以控制柴油发动机的转速，所述电控制器通过485总线与所述进气阀驱动板通信连接，电控制器发送信号给进气阀驱动板以控制驱动电机的转动角度，从而控制所述进气阀的开度；和现有技术中通过气动控制系统来驱动柴油发动机调速以及驱动进气阀调节开度相比，该电控制系统具有调节速度快、控制精度高的优点。

2、正常连续用气和间断用气时使气罐内气压稳定在气压设定值，此时螺杆式空气压缩机的出气和用气设备的用气达到平衡，可以更加节能，稳定的气罐内气压还可保护与气罐连接的用气设备不受损害；

当气罐内气压超过气压设定值时，电控制器通过ECU优先降低柴油发动机转速，柴油发动机转速可一直降低至怠速，若怠速时气罐内气压还高于气压设定值，则电控制器再通过进气阀驱动板降低进气阀开度，如此可以最大限度利用柴油发动机的输出功率，更加节能。

3、启动时电控制器通过进气阀驱动板使进气阀处于关闭状态，这样可以减小螺杆式空气压缩机的启动负荷，启动时压缩机无需要较大的柴油发动机动力输入，容易启动且更加节能；由于进气阀的关闭通过电控制系统而不是气动控制系统实现，可以避免通过气动控制系统关闭带来的柴油发动机油耗升高，更加节能。

附图说明

图1为本实用新型柴动螺杆式空压机控制屏实施例的结构图。

图2为本实用新型柴动螺杆式空压机控制屏实施例的电控制器的结构图。

图3为本实用新型柴动螺杆式空压机控制屏实施例的工作流程图。

图4为图3中的空压机启动子程序的流程图。

图5为图3中的系统恒压子程序的流程图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本实用新型作进一步详细说明，应当理解，此处描述的实施方式仅用于具体阐述本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

参照图1-图5：柴动螺杆式空压机控制屏，包括螺杆式空气压缩机1，所述螺杆式空气压缩机1内的螺杆由柴油发动机2驱动旋转，所述柴油发动机2内设有启动其内部起动机的启动电瓶3，所述螺杆式空气压缩机1的入口设有进气阀4，所述螺杆式空气压缩机1的出口连接气罐5，所述柴油发动机2上设有电子控制单元ECU 6，所述进气阀4由驱动电机驱动调节开度，该驱动电机由进气阀驱动板7驱动；

所述气罐5上设有检测气罐5内气体压力的气压传感器8和检测气罐5内气体温度的气温传感器9，所述柴油发动机2上设有检测其油箱内柴油油位的油位传感器10，所述柴动螺杆式空压机控制屏还包括电控制器11，所述电控制器11与所述ECU 6、进气阀驱动板7、气压传感器8、气温传感器9、油位传感器10分别电连接，所述电控制器11由柴油发动机2内的所述启动电瓶3供电；

所述电控制器11通过CAN总线与所述ECU 6通信连接，电控制器11通过ECU 6读取柴油发动机2转速，并发送柴油发动机转速控制指令给ECU 6，以控制柴油发动机2的转速；所述电控制器11通过485总线与所述进气阀驱动板7通信连接，电控制器11发送信号给进气阀驱动板7以控制所述驱动电机的转动角度，从而控制所述进气阀4的开度；所述电控制器11具有液晶显示屏，该液晶显示屏由液晶屏驱动板12驱动，所述电控制器11和该液晶屏驱动板12通过232总线通信连接，以驱动液晶显示屏显示柴油发动机2转速、气压传感器8采集的气罐5内气压、气温传感器9采集的气罐5内气体温度、油位传感器10采集的柴油发动机2内油箱油位；

所述电控制器11通过PID控制方式调节柴油发动机2的转速，并发送柴油发动机转速控制指令给ECU 6，并且，电控制器11通过PID控制方式调节进气阀4开度，并发送进气阀开度控制指令给进气阀驱动板7。

启动时电控制器11通过进气阀驱动板7使进气阀4处于关闭状态，这样可以减小螺杆式空气压缩机1的启动负荷，启动时螺杆式空气压缩机1无需要较大的柴油发动机2动力输入，更加节能，且无需选配余量大的螺杆式空气压缩机1，避免增加开发成本和浪费资源；由于进气阀4的关闭通过电控制系统而不是现有技术中的气动控制系统实现，可以避免由气动控制系统关闭进气阀4带来的柴油发动机2油耗升高，更加节能。

所述控制屏可按键输入或触屏输入气压设定值，正常连续用气和间断用气时使气罐5内气压稳定在气压设定值，此时螺杆式空气压缩机1的出气和用气设备的用气（气罐5连接在螺杆式空气压缩机1和用气设备之间）达到平衡，供需平衡可以更加节能，稳定的气罐5内气压还可保护与气罐5连接的用气设备不受损害。

当气罐5内气压超过气压设定值时，电控制器11通过ECU 6优先降低柴油发动机2转速，柴油发动机2转速可一直降低至怠速，若怠速时气罐5内气压还高于气压设定值，则电控制器11再通过进气阀驱动板7降低进气阀4开度，这样可以最大限度利用柴油发动机2的输出功率，更加节能。相对于比如同时降低柴油发动机2转速和进气阀4开度的方法，除最大限度利用柴油发动机2的输出功率外，还可减少进气阀4开度控制时的耗电。

图2所示为柴动螺杆式空压机控制屏的电控制器的结构图，所述电控制器11包括单片机最小系统，所述单片机最小系统通过两路CAN总线与所述ECU 6通信连接，一路CAN总线用于单片机最小系统发送信号给ECU，一路CAN总线用于ECU发送信号给单片机最小系统，所述单片机最小系统通过485总线与所述进气阀驱动板7通信连接，所述单片机最小系统通过232总线和所述液晶屏驱动板12通信连接；所述单片机最小系统和CAN总线之间连接有CAN总线驱动电路，单片机最小系统和485总线之间连接有485总线驱动电路，单片机最小系统和232总线之间连接有232总线驱动电路；

所述气压传感器8、气温传感器9、油位传感器10输出的电信号通过线性放大电路、限压保护电路连接所述单片机最小系统的模拟信号输入端口，所述线性放大电路用于放大气压传感器8、气温传感器9、油位传感器10输出的电信号，所述限压保护电路用于限制线性放大电路的输出电压以避免损害单片机最小系统，所述电控制器11预留多路有与其他传感器连接的接口；

数字量输入端口、频率信号输入端口通过光耦隔离电路连接所述单片机最小系统，所述数字量输入端口可用于柴油发动机2的启动按钮、停机按钮、加载按钮、减载按钮的信号输入，所述频率信号输入端口可用于安装在柴油发动机2的输出轴上的转速传感器的频率信号（一般为周期性方波信号）输入，在电控制器11内转速传感器输入的频率信号通过F/V转换法转换成电压信号，以供电控制器11识别；

所述单片机最小系统通过光耦隔离电路连接数字量输出端口和PWM输出端口，所述数字量输出端口可用于连接柴油发动机2的启动继电器的电磁线圈，通过给电磁线圈上电来使启动继电器闭合，所述PWM输出端口可输出占空比预设的PWM信号；

所述光耦隔离电路用于输入侧和输出侧之间的电隔离，以保护单片机最小系统不受高电平损害。

上述单片机最小系统为STM32F105最小系统。

本实施例中，所述螺杆式空气压缩机1可以为单螺杆式空气压缩机，也可以为双螺杆式空气压缩机。

图3所示为本实用新型柴动螺杆式空压机控制屏的流程图。在输出柴油发动机启动信号和命令后，进入空压机启动子程序，之后进入恒压子程序，如果检测到关机信号，则输出停机信号和命令，如果没有检测到关机信号，则一直运行恒压子程序。恒压子程序使气罐5内气压稳定在气压设定值，气压设定值可通过电控制器11进行按键输入或触屏输入。

图4为图3中的空压机启动子程序的流程图。首先关闭进气阀启动，以减少启动负荷，然后让柴油发动机低速运转进行暖机，之后输出柴油发动机提高转速命令，之后，读取柴油发动机转速并判断柴油发动机转速是否达到怠速，达到怠速则输出进气阀全开指令，未达到怠速则继续输出柴油机提高转速命令，使柴油发动机转速达到怠速。

图5为图3中的系统恒压子程序的流程图。首先进行柴油发动机转速PID计算，之后，判断计算结果是否低于设定怠速值，如果不低于设定怠速值则输出柴油发动机转速控制指令，通过下降柴油发动机转速来使气罐内气压稳定在气压设定值，如果低于设定怠速值则输出进气阀开度控制指令，通过降低进气阀开度来降低气罐内气压，直至达到气压设定值。

上述的进气阀驱动板7是调节进气阀开度的驱动电机的驱动电路板，液晶屏驱动板12是液晶显示屏的驱动电路板。

气压传感器、气温传感器设于气罐上，“上”包括位于气罐内部、或者气罐实体上、或者与气罐实体有连接关系的物件上等等，油位传感器同理。

总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.柴动螺杆式空压机控制屏，包括螺杆式空气压缩机，所述螺杆式空气压缩机内的螺杆由柴油发动机驱动旋转，所述螺杆式空气压缩机的入口设有进气阀，所述螺杆式空气压缩机的出口连接气罐，其特征在于：所述柴油发动机上设有电子控制单元ECU，所述进气阀由驱动电机驱动调节开度，该驱动电机由进气阀驱动板驱动；

所述气罐上设有检测气罐内气体压力的气压传感器和检测气罐内气体温度的气温传感器，所述柴油发动机上设有检测其油箱内柴油油位的油位传感器，所述柴动螺杆式空压机控制屏还包括电控制器，所述电控制器与所述ECU、进气阀驱动板、气压传感器、气温传感器、油位传感器分别电连接；

所述电控制器通过CAN总线与所述ECU通信连接，电控制器通过ECU读取柴油发动机转速，并发送柴油发动机转速控制指令给ECU，以控制柴油发动机的转速；所述电控制器通过总线与所述进气阀驱动板通信连接，电控制器发送信号给进气阀驱动板以控制所述驱动电机的转动角度，从而控制所述进气阀的开度；所述电控制器具有液晶显示屏，该液晶显示屏由液晶屏驱动板驱动，所述电控制器和该液晶屏驱动板通过总线通信连接，以驱动液晶显示屏显示柴油发动机转速、气压传感器采集的气罐内气压、气温传感器采集的气罐内气体温度、油位传感器采集的柴油发动机内油箱油位；

所述控制屏可按键输入或触屏输入气压设定值，正常连续用气和间断用气时使气罐内气压稳定在气压设定值，此时螺杆式空气压缩机的出气和用气设备的用气达到平衡，供需平衡可以更加节能。

2.如权利要求1所述的柴动螺杆式空压机控制屏，其特征在于：所述螺杆式空气压缩机为单螺杆式空气压缩机或者双螺杆式空气压缩机。

3.如权利要求2所述的柴动螺杆式空压机控制屏，其特征在于：启动时电控制器通过所述进气阀驱动板使进气阀处于关闭状态，以减少螺杆式空气压缩机的启动负荷。

4.如权利要求2所述的柴动螺杆式空压机控制屏，其特征在于：当气罐内 气压超过气压设定值时，电控制器通过ECU优先降低柴油发动机转速，柴油发动机转速可一直降低至怠速，若怠速时气罐内气压还高于气压设定值，则电控制器再通过进气阀驱动板降低进气阀开度，如此可以最大限度利用柴油发动机的输出功率。

5.如权利要求2所述的柴动螺杆式空压机控制屏，其特征在于：所述电控制器通过PID控制方式调节柴油发动机的转速，并发送柴油发动机转速控制指令给ECU，并且，电控制器通过PID控制方式调节进气阀的开度，并发送进气阀开度控制指令给进气阀驱动板。

6.如权利要求2所述的柴动螺杆式空压机控制屏，其特征在于：所述柴油发动机内设有启动其内部起动机的启动电瓶，所述电控制器由柴油发动机内的所述启动电瓶供电。

7.如权利要求2-6之一所述的柴动螺杆式空压机控制屏，其特征在于：所述电控制器包括单片机最小系统，所述单片机最小系统通过多路CAN总线与所述ECU通信连接，所述单片机最小系统通过485总线与所述进气阀驱动板通信连接，所述单片机最小系统通过232总线和所述液晶屏驱动板通信连接；所述单片机最小系统和CAN总线之间连接有CAN总线驱动电路，单片机最小系统和485总线之间连接有485总线驱动电路，单片机最小系统和232总线之间连接有232总线驱动电路；

所述气压传感器、气温传感器、油位传感器输出的电信号通过线性放大电路、限压保护电路连接所述单片机最小系统的模拟信号输入端口，所述线性放大电路用于放大气压传感器、气温传感器、油位传感器输出的电信号，所述限压保护电路用于限制线性放大电路的输出电压以避免损害单片机最小系统，所述电控制器预留有与其他传感器连接的接口；

数字量输入端口、频率信号输入端口通过光耦隔离电路连接所述单片机最小系统，所述数字量输入端口可用于柴油发动机的启动按钮、停机按钮、加载按钮、减载按钮的信号输入，所述频率信号输入端口可用于安装在柴油发动机 的输出轴上的转速传感器的频率信号输入，在电控制器内转速传感器输入的频率信号通过F/V转换法转换成电压信号，以供电控制器识别；

所述单片机最小系统通过光耦隔离电路连接数字量输出端口和PWM输出端口，所述数字量输出端口可用于连接柴油发动机的启动继电器的电磁线圈，所述PWM输出端口可输出占空比预设的PWM信号；

所述光耦隔离电路用于输入侧和输出侧之间的电隔离，以保护单片机最小系统不受高电平损害。

8.如权利要求7所述的柴动螺杆式空压机控制屏，其特征在于：所述单片机最小系统为STM32F105最小系统。