[发明专利]数控随机变工况的压缩机

说明书

本发明涉及一种能够自适应控制的机电设备，即能按照一些预定的准则自动调节设备处在最佳性能状态下工作的机电设备，确切地说，涉及一种数控随机变工况的压缩机。

空气压缩机是一种广泛用于石油、化工、矿山、冶金、机械、电子、纺织、建筑等许多行业的通用动力机械。目前，压缩机一般都由交流恒速电机作驱动动力源，而且，一般的交流电机及其控制装置都不能主动随机改变其工况，所以，对于耗电量约占我国三分之一的空气压缩机和水泵这些耗能“大户”，如何降低电耗成为人们越来越关心的重大课题。现在，小型空压机可以采取间隙工作，大型压缩机因不宜频繁启动就采取改变各个管道阀组的工作状态或通过外围系统的调节改变来满足实际工况的运行需要。这样，一方面节电效果很不显著，另一方面，空压机的外围控制系统装置庞大复杂。投资高，易出故障。例如：在压缩机气、水、油各管路的主要部位上安装的各种直读式或电接点式的压力表、温度计、流量计，是用于检测压缩机运行中各级进气、排气的压力、温度，冷却水的流量，润滑油的压力、温度的，以便随时改变其输出工况。但是，这些仪表因受压缩机振动和压缩气体脉动的影响，可靠性降低，使用寿命短，操作人员必须经常巡视这些仪表，以监视和调整压缩机和电动机的运行情况，另外，压缩机的噪声也危害操作人员的身体健康。因此，如何降低压缩机的电耗，同时减轻操作人员的劳动强度，减少外围控制装备的添置设备开销和提高其工作可靠性，已是众多用户的迫切要求。

本发明的目的是设计一种能使工业压缩机按照预定的准则，自动调节压缩机的工作状况，使得压缩机及整个机组系统都处在最佳性能状态下工作的数控随机变工况的压缩机。

本发明的硬件结构如图1所示：它由压缩机1、交流电动机2及其驱动控制装置组成。其特点在于与空气压缩机1同轴联接的交流电动机2的驱动控制装置是由压缩机和交流电动机的诸参数传感、检测器群3、交流电动机的电源变频器4以及它们的控制器5所组成，其中各个参数传感、检测器组分别安装在靠近压缩机和电动机的需要敏感和检测的相应部位，其输出则通过电缆6与安置在近旁的控制器5相连，控制器5的输出则接到从50HZ市电网7输入而输出作为交流电动机的驱动电源的电源变频器4中，也就是把压缩机、电动机、感测、控制与变频五个部分合成一个数字控制的能随机变工况的新型压缩机。在控制器5中有与传感器、检测器群3匹配的输入模块9，它们都插在工业控制介面RTU8的插槽里，并籍此与微型计算机10相连接。微型计算机中存储有空气压缩机正常工作运行的各个工艺参数、保护限值等数据和程序，生产工厂可以根据普通用户的需要事先固化程序于芯片中，有些用户如需要自行调整改变工序或若干工艺参数、保护限值，则可利用输入键盘11修改之，然后，重新把修改后的数据和程序存储在读写存储器芯片中。微型计算机配置的外围设备显示器12是用于实时显示压缩机的各个工艺参数数值和所修改的各项程序及数据。例如一级排气压力和温度、二级排气压力和温度、润滑油压力、温度和冷却水流量等，也显示交流电动机的工作电流、输入电压及其频率等。打印机13是用于实时或定时打印压缩机整个机组系统的各个组成部件的运行状况（报表）的。

本发明的硬件配置是以机电一体化技术为基础的系列装备-包括传感器、输入匹配模块、工业控制介面、控制计算机等-作为数控随机变工况压缩机的控制装置的核心，形成智能化、数字化、自动化的检测仪表和控制设备。它能根据工作负载的需求和气、水、油、机状况自动改变交流电动机输入电压的频率，使之从50HZ调节到0-60HZ的范围内变化，从而改变电机转速（即变频调速）来达到节约电能、减轻操作人员劳动强度、减少外围调节控制设备、降低设备投资费用和增加工作可靠性的多项经济效益。