CN106050607B - 一种节能型空气压缩机 - Google Patents

Abstract

一种节能型空气压缩机，由变频器、电动机、空压机、储气罐、客户端、压力变送器和接触器构成，在电动机上设有变频器、接触器和空压机，变频器和接触器分别与电源相连接，变频器上设有控制面板，空压机与储气罐通过网管相连接，储气罐与客户端相连接，在储气罐和变频器之间设有压力变送器；本发明实用性强，使用起来比较简单，控制方案严密、协调、效果好、设计巧妙，易于实施，在节能的同时也极大的方便了客户的需求。

Description

一种节能型空气压缩机

【技术领域】

本发明涉及一种空压机，尤其是涉及一种节能型空气压缩机。

【背景技术】

公知的，压缩空气是加工行业必不可少动力能源，但现有空气压缩机的结构为螺杆式的，空气沿着螺杆轴线由吸入侧输出到输出侧，在螺杆的旋转下进行吸气、压缩、和排气，空气压缩机的控制***为：空气压缩机主电机运行方式为星三角降压启动后全压运行，供气***通过控制***接通启动线圈并打开断油阀，空气压缩机在卸载模式下启动，这时进气阀处于关闭状态，而放气阀打开以排放油气分离器内的压力，等降压后空气压缩机开始加载运行，***压力开始上升，若***压力上升到压力开关上限值，即起跳压力，控制器就会使进气阀关闭，油气分离器放气，空气压缩机空载运行，直到***压力降到压力开关下限值后，即回跳压力下，控制器使进气阀打开，油气分离器放气阀关闭，空气压缩机满载运行，因为空气压缩机不可能长时间满载运行，所以制造商只能按最大要求来解决电机容量，工频启动时冲击力大，电机轴承磨损大，设备维护量大，更重要的是用户气量少或压力达到上限值时电机仍然空载运行，白白浪费宝贵的电能。

【发明内容】

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种节能型空气压缩机，本发明通过在储气罐上设置空压机、电动机和变频器，并在变频器上设置PID控制***，以此来达到储气罐内恒定气压和满足客户端需求的目的。

为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种节能型空气压缩机，包括变频器、电动机、空压机、储气罐、客户端、压力变送器和接触器，在电动机上设有变频器、接触器和空压机，变频器和接触器分别与电源相连接，变频器上设有控制面板，空压机与储气罐通过网管相连接，储气罐与客户端相连接，在储气罐和变频器之间设有压力变送器。

所述变频器内设有PID控制***，变频器通过PID控制***对电动机进行控制。

所述储气罐上设有闭环控制***，闭环控制***由变频器、压力变送器和压力传感器构成，压力变送器与变频器内的PID相连接，压力传感器设置在空压机和储气罐之间的网管上，变频器控制电动机的转速，电动机的控制空压机的单位出风量。

所述PID控制***通过压力传感器测得空压机与储气罐之间管网压力值并与控制面板上的设定压力值相比较，得到压力差经PID控制***计算出变频器作用于电动机的频率值，反馈压力与设定压力通过PID控制***比较运算，由变频器输出相应频率和幅值的交流电，使电动机得到相应转速，实时控制变频器的输出，空压机输出相应压缩空气到储气罐，以到达管网压力与给定压力值相等，使储气罐内空气压力稳定到设定压力，储气罐通过压力变送器将信号传递给变频器中的PID控制***中。

所述接触器与变频器并联在电源与电动机之间，变频器中的PID停止工作时，接触器打开电源使电动机继续工作。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明所述的一种节能型空气压缩机，包括变频器、电动机、空压机、储气罐、客户端、压力变送器和接触器，通过在储气罐上设置空压机、电动机和变频器，并在变频器上设置PID控制***，以此来达到储气罐内恒定气压和满足客户端需求的目的；本发明实用性强，使用起来比较简单，控制方案严密、协调、效果好、设计巧妙，易于实施，在节能的同时也极大的方便了客户的需求。

【附图说明】

图1为本发明的结构原理框图；

图2为本发明的储气罐恒压电气控制示意图；

图3为本发明的储气罐压力、频率、PID设定压力之间关系曲线图；

图4为本发明的变频器主回路电路图；

图5为本发明的PID控制***示意图；

图中：1、电源；2、变频器；3、电动机；4、空压机；5、储气罐；6、客户端；7、控制面板；8、压力变送器；9、接触器；10、速度信号；11、准备信号。

【具体实施方式】

通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。

结合附图1~5所述的一种节能型空气压缩机，包括变频器2、电动机3、空压机4、储气罐5、客户端6、压力变送器8和接触器9，在电动机3上设有变频器2、接触器9和空压机4，变频器2和接触器9分别与电源1相连接，变频器2上设有控制面板7，空压机4与储气罐5通过网管相连接，储气罐5与客户端6相连接，在储气罐5和变频器2之间设有压力变送器8；所述变频器2内设有PID控制***，变频器2通过PID控制***对电动机3进行控制；所述储气罐5上设有闭环控制***，闭环控制***由变频器2、压力变送器8和压力传感器构成，压力变送器8与变频器2内的PID相连接，压力传感器设置在空压机4和储气罐5之间的网管上，变频器2控制电动机3的转速，电动机3的控制空压机4的单位出风量；所述PID控制***通过压力传感器测得空压机4与储气罐5之间管网压力值并与控制面板7上的设定压力值相比较，得到压力差经PID控制***计算出变频器2作用于电动机3的频率值，反馈压力与设定压力通过PID控制***比较运算，由变频器2输出相应频率和幅值的交流电，使电动机4得到相应转速，实时控制变频器2的输出，空压机4输出相应压缩空气到储气罐5，以到达管网压力与给定压力值相等，使储气罐5内空气压力稳定到设定压力，储气罐5通过压力变送器8将信号传递给变频器2中的PID控制***中；所述接触器9与变频器2并联在电源1与电动机3之间，变频器2中的PID停止工作时，接触器9打开电源1使电动机3继续工作。

实施本发明所述的一种节能型空气压缩机，空压机4运行模式采用变频调速技术和工频运行模式，即在变频器2出现故障时能及时切换到工频电压上运行，使用变频调速技术能节约大量电能能、延长机械寿命、降低噪音等，它是通过改变电动机3转速控制空压机4单位时间的出风量，从而达到控制网管的压力，空压机4最理想的工况是工作压力稳定，采用变频器2、压力变送器8和压力传感器电气元件组成压力闭环控制***，使储气罐5内空气压力稳定在设定范围内，进行恒压控制，如图1、3、5所示，通过压力传感器测得管网压力值与控制面板设定压力值相比较，得到压力差经PID控制***计算出变频器2作用于电动机3的频率值，反馈压力与设定压力进行通过PID控制***进行比较运算，由变频器2输出相应频率和幅值的交流电，使电动机3得到相应转速，实时控制变频器2的输出，空压机4输出相应压缩空气到储气罐5，以到达管网压力与给定压力值相等，使储气罐5内空气压力稳定到设定压力，使用过程中压力很稳定，当PID值e(t)=r(t)-c(t)=0时，即设定值与反馈值大小一样，变频器就会停止输出频率和电压，电机也会缓慢停下，整个过程如下：用气需求↑→管路气压↓→压力设定值与反馈值的差值↑→PID输出↑→变频器输出频率↑→空压机电机转速↑→供气流量↑→管路气压趋于稳定，正常情况下空压机4在节能状态下工作，若变频器2一旦出现故障，生产工艺不允许空压机4停机，因此***设置了节电与工频市电能自动切换功能，结合附图2和4所示，要使用空压机4时，通过控制面板7设定好PID控制***的所需要的压力，将转换开关SQ旋到自动状态，接触器KM2线圈得电就会吸合， KM2辅助常闭触点断开实现自动运行和市电运行互锁，KM2主触点接通了变频器三相输出端和电机接线端子，但是变频器2没有输出电压和频率，电动机不会运转，接触器KM2辅助触点闭合，变频器2正常时，公共L线和变频器2内部继电器端子TB接通，这时按下SB2为启动按钮，中间继电器K1线圈得电，常闭触点断开，常开触点闭合， K1常开触点闭合形成自锁， K1常开触点闭合， YV进气阀得电进气阀打开， K1常开触点闭合，变频器接到运行准备信号，同时也收到PID控制***输出的速度信号10和准备信号11，速度信号10和准备信号11都满足时变频器2就开始输出电压和频率，电动机3就会加速运行，一段时间后，压力传感器测得压力转换电流信号反馈给PID控制***，PID控制***就会拿反馈值和设定值进行比较运算，即：e(t)=r(t)-c(t)，若e(t)大于0时，PID控制***就会输出电流，变频器2继续工作，若小于或等于0是，PID控制***就不会输出电流，实时反馈实时控制，整个供气***就会处于恒压状态，假若变频器2出现故障，内部继电器就会输出， TC与TA接通， K2得电， K2常闭触点断开KM2失电，KM2主触点断开变频器2输出点，KM2辅助常闭点复位接通，K2常开触点闭合KM1线圈得电，主触点接通电机，KM1辅助常开触点接通， YV得电进气阀打开，当达到设定压力时，压力开关PS常闭点就会断开，YV断电进气阀闭合，实现卸载，电动机3处于空载运行，即市电运行模式，本实用型新控制方案，严密、协调、效果好、设计巧妙，易于实施，在节能的同时也极大的方便了客户的需求。

本发明未详述部分为现有技术，尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，具体实现该技术方案方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种节能型空气压缩机，其特征在于，空压机运行模式采用变频调速技术

和工频运行模式，在变频器出现故障时能及时切换到工频电压上运行，是通过改变电动机转速控制空压机单位时间的出风量，从而达到控制网管的压力，

采用变频器、压力变送器和压力传感器电气元件组成压力闭环控制***，使储气罐内空气压力稳定在设定范围内，进行恒压控制，通过压力传感器测得管网压力值

与控制面板设定压力值相比较，得到压力差经PID控制***计算出变频器作用于电动机的频率值，反馈压力与设定压力进行通过PID控制***进行比较运算，由变频器输出相应频率和幅值的交流电，使电动机得到相应转速，实时控制变频器的输出，空压机输出相应压缩空气到储气罐，以到达管网压力与给定压力值相等，使储气罐内空气压力稳定到设定压力，使用过程中压力很稳定，当PID值e(t)＝r(t)-c(t)＝0时，即设定值与反馈值大小一样，变频器就会停止输出频率和电压，电机也会缓慢停下，整个过程如下：用气需求↑→管路气压↓→压力设定值与反馈值的差值↑→PID输出↑→变频器输出频率↑→空压机电机转速↑→供气流量↑→管路气压趋于稳定，正常情况下空压机在节能状态下工作，若变频器一旦出现故障，生产工艺不允许空压机停机，因此***设置了节电与工频市电能自动切换功能，要使用空压机时，通过控制面板设定好PID控制***的所需要的压力，将转换开关SQ旋到自动状态，接触器KM2线圈得电就会吸合，KM2辅助常闭触点断开实现自动运行和市电运行互锁，KM2主触点接通了变频器三相输出端和电机接线端子，但是变频器没有输出电压和频率，电动机不会运转，接触器KM2辅助触点闭合，变频器正常时，公共L线和变频器内部继电器端子TB接通，这时按下SB2为启动按钮，中间继电器K1线圈得电，常闭触点断开，常开触点闭合，K1常开触点闭合形成自锁，K1常开触点闭合，YV进气阀得电进气阀打开，K1常开触点闭合，变频器接到运行准备信号，同时也收到PID控制***输出的速度信号和准备信号，速度信号和准备信号都满足时变频器就开始输出电压和频率，电动机就会加速运行，一段时间后，压力传感器测得压力转换电流信号反馈给PID控制***，PID控制***就会拿反馈值和设定值进行比较运算，即：e(t)＝r(t)-c(t)，若e(t)大于0时，PID控制***就会输出电流，变频器继续工作，若小于或等于0时，PID控制***就不会输出电流，实时反馈实时控制，整个供气***就会处于恒压状态，假若变频器出现故障，内部继电器就会输出，TC与TA接通，K2得电，K2常闭触点断开KM2失电，KM2主触点断开变频器（ 2） 输出点，KM2辅助常闭点复位接通，K2常开触点闭合KM1线圈得电，主触点接通电机，KM1辅助常开触点接通，YV得电进气阀打开，当达到设定压力时，压力开关PS常闭点就会断开，YV断电进气阀闭合，实现卸载，电动机处于空载运行，即市电运行模式。