專利名稱：離心式空壓機(jī)及其控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及空壓機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種離心式空壓機(jī)及該離心式空壓機(jī)的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
離心式空壓機(jī)即離心式空氣壓縮機(jī)，其工作原理類似鼓風(fēng)機(jī)，即通過葉輪的高速旋轉(zhuǎn)，將空氣吸入后進(jìn)行加速旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生離心力，從而產(chǎn)生動壓，再由動壓轉(zhuǎn)換為靜壓，進(jìn)而形成具有一定壓力的壓縮空氣后輸出。離心式空壓機(jī)屬于速度式壓縮機(jī)，其特點(diǎn)在于無油、結(jié)構(gòu)緊湊、易損部件少、效率高、流量大，廣泛應(yīng)用于工業(yè)中需要大量低壓力的壓縮空氣和無油壓縮空氣的場合。圖I示出離心式空壓機(jī)的基本結(jié)構(gòu)示意圖，如圖中可以看出，離心式空壓機(jī)包括依次設(shè)置于空氣傳輸主通道上的入口閥(或?qū)~)11、多級葉輪12和擴(kuò)壓器13，及設(shè)置于旁路上的放空閥14，所述放空閥14所在旁路連接于所述空氣傳輸主通道臨近所述擴(kuò)壓器13出口的部分通道，其中入口閥(或?qū)~)11用于調(diào)節(jié)所述空氣傳輸通道入口的空氣流量，所述多級葉輪12用于提高空氣的能量，所述擴(kuò)壓器13用于進(jìn)一步增大空氣壓力，而所述放空閥14則是用于對多余的壓縮空氣進(jìn)行直接排放，防止發(fā)生喘振?，F(xiàn)有技術(shù)為了使空壓機(jī)處于安全區(qū)工作，需要保證較大的流量，因此，在實(shí)際使用中，一般是使用者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在所需氣量較小時，打開所述放空閥14，向大氣直接排放，這種方式需要依靠使用者的經(jīng)驗(yàn)，并且是人工操作，存在可靠性低且耗費(fèi)較多人力的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種離心式空壓機(jī)及其控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對離心式空壓機(jī)的自動控制，高無需耗費(fèi)較多人力且可靠性。本實(shí)用新型公開的方案如下一種離心式空壓機(jī)的控制系統(tǒng)，包括分別用于采集所述離心式空壓機(jī)的放空閥前端的壓力及流量的壓力傳感器和流量傳感器；第一控制單元，用于根據(jù)所述壓力傳感器或流量傳感器采集的數(shù)據(jù)，控制所述離心式空壓機(jī)中的調(diào)速器的速度或入口閥的開度，以實(shí)現(xiàn)用戶輸入的指定流量值或壓力值；參考流量計(jì)算單元，用于根據(jù)壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系，計(jì)算所述壓力傳感器的實(shí)測壓力對應(yīng)的參考流量；放空閥操控單元，用于調(diào)整所述放空閥的開度值；第二控制單元，連接所述流量傳感器和所述參考流量計(jì)算單元，用于向所述放空閥操控單元發(fā)送控制信息，使所述實(shí)測流量趨近于所述參考流量；所述放空閥的開度值在實(shí)測流量等同于所述參考流量時為第一設(shè)定值。優(yōu)選的，上述控制系統(tǒng)還包括[0016]與多級葉輪相連，采集表示所述離心式空壓機(jī)的工作狀態(tài)的信號的空壓機(jī)信號傳感器；監(jiān)視器，用于當(dāng)所述空壓機(jī)信號傳感器采集的信號指示所述離心式空壓機(jī)出現(xiàn)喘振前兆時，向所述參考流量計(jì)算單元發(fā)送控制信息，以調(diào)整壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系，從而增大參考流量，使所述放空閥的開度值從所述第一設(shè)定值直接增大至第二設(shè)定值；以及，在喘振前兆消失后，向所述參考流量計(jì)算單元發(fā)送控制信息，以調(diào)整壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系，從而逐步減小參考流量以使所述放空閥的開度值從所述第二設(shè)定值逐步下調(diào)至第三設(shè)定值，所述第三設(shè)定值大于所述第一設(shè)定值。優(yōu)選的，上述控制系統(tǒng)中，所述空壓機(jī)信號傳感器包括感應(yīng)震動傳感器和/或電流傳感器，其中所述震動傳感器設(shè)置于多級葉輪的軸上，用于采集震動信號；所述電流傳感器與所述離心式空壓機(jī)的電動機(jī)的電線連接，用于采集電流信號。優(yōu)選的，上述控制系統(tǒng)中，所述第一控制單元包括第一比較單元，用于將用戶輸入的指定壓力值或指定流量值，與所述壓力傳感器采集的實(shí)測壓力值或流量值進(jìn)行比較；第一控制器根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生控制信號，發(fā)往所述調(diào)速器或入口閥。優(yōu)選的，上述控制系統(tǒng)中，所述第一控制單元還包括第一限幅器，連接所述第一控制器的輸出端，用于將所述控制信號進(jìn)行限幅處理。優(yōu)選的，上述控制系統(tǒng)中，所述第二控制單元包括第二比較單元，連接所述流量傳感器及參考流量計(jì)算單元，比較參考流量與實(shí)測流量的大?。坏诙刂破?，用于根據(jù)所述第二比較單元的比較結(jié)果，產(chǎn)生控制信號，發(fā)往所述放空閥操控單元。優(yōu)選的，上述控制系統(tǒng)中，所述第二控制單元還包括第二限幅器，連接所述第二控制器的輸出端，用于將所述控制信號進(jìn)行限幅處理。本實(shí)用新型同時還提供一種離心式空壓機(jī)，包括依次設(shè)置于空氣傳輸主通道上的入口閥、多級葉輪和擴(kuò)壓器，及設(shè)置于旁路上的放空閥，還包括與上述各部件相連的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)用于采集所述離心式空壓機(jī)中放空閥前端的實(shí)測壓力與流量；根據(jù)壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系，確定所述實(shí)測壓力對應(yīng)的流量為參考流量；調(diào)整所述放空閥的開度，使所述實(shí)測流量趨近于所述參考流量；所述放空閥的開度值在實(shí)測流量等同于所述參考流量時為第一設(shè)定值。優(yōu)選的，上述離心式空壓機(jī)中，所述控制系統(tǒng)包括分別用于采集所述離心式空壓機(jī)的放空閥前端的壓力及流量的壓力傳感器和流量傳感器；第一控制單元，用于根據(jù)所述壓力傳感器或流量傳感器采集的數(shù)據(jù)，控制所述離心式空壓機(jī)中的調(diào)速器的速度或入口閥的開度，以實(shí)現(xiàn)用戶輸入的指定流量值或壓力值；參考流量計(jì)算單元，用于根據(jù)壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系，計(jì)算所述壓力傳感器的實(shí)測壓力對應(yīng)的參考流量；放空閥操控單元，用于調(diào)整所述放空閥的開度值；[0038]第二控制單元，連接所述流量傳感器和所述參考流量計(jì)算單元，用于向所述放空閥操控單元發(fā)送控制信息，使所述實(shí)測流量趨近于所述參考流量；所述放空閥的開度值在實(shí)測流量等同于所述參考流量時為第一設(shè)定值。優(yōu)選的，上述離心式空壓機(jī)中，所述控制系統(tǒng)還包括與多級葉輪相連，采集表示所述離心式空壓機(jī)的工作狀態(tài)的信號的空壓機(jī)信號傳感器；監(jiān)視器，用于當(dāng)所述空壓機(jī)信號傳感器采集的信號指示所述離心式空壓機(jī)出現(xiàn)喘振前兆時，向所述參考流量計(jì)算單元發(fā)送控制信息，以調(diào)整壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系，從而增大參考流量，使所述放空閥的開度值從所述第一設(shè)定值直接增大至第二設(shè)定值；以及，在喘振前兆消失后，向所述參考流量計(jì)算單元發(fā)送控制信息，以調(diào)整壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系，從而逐步減小參考流量以使所述放空閥的開度值從所述第二設(shè)定值逐步下調(diào)至第三設(shè)定值，所述第三設(shè)定值大于所述第一設(shè)定值。從上述技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型提供的方案能夠接收用戶指定流量或壓力值后控制離心空壓機(jī)按照相對應(yīng)的狀態(tài)進(jìn)行工作，并且，通過實(shí)時采集實(shí)測壓力與流量，將根據(jù)實(shí)測壓力計(jì)算得到的流量值確定為參考流量，并與實(shí)測流量進(jìn)行比較，按照參考流量調(diào)整放空閥的開度(即根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整放空閥的開度值，以使所述實(shí)測流量盡量趨近于所述參考流量)，在此過程中，用戶只需輸入所需流量或壓力值即可，無需根據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)整放空閥的開度，節(jié)省人力并且保證可靠性。另外，本實(shí)用新型提供的方案還實(shí)時監(jiān)視離心式空壓機(jī)的工作狀態(tài)，當(dāng)確定所述離心式空壓機(jī)出現(xiàn)喘振前兆時，調(diào)整所述壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系以增大參考流量，從而較大幅度直接增大放空閥的開度，以避免發(fā)生喘振。并且，還可以在喘振前兆消失后，逐步調(diào)整所述壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系以逐步減小參考流量，從而逐步減小放空閥的開度，且最終放空閥的開度值要大于出現(xiàn)喘振前兆時的開度值。此調(diào)整過程通過多次小幅度調(diào)整可較為精確地重新確定壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系，從而確定合適的放空閥的開度值，以保證離心空壓機(jī)在不過多浪費(fèi)能源的情況下避免發(fā)生喘振。

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。圖I為現(xiàn)有技術(shù)中一種離心式空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為壓力和流量的對應(yīng)示意圖I ;圖3為壓力和流量的對應(yīng)示意圖2 ；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種離心式空壓機(jī)的控制方法的流程圖；圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的另一種離心式空壓機(jī)的控制方法的流程圖；圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的離心式空壓機(jī)的控制方法中進(jìn)行放空閥開度值調(diào)節(jié)的具體流程圖；[0053]圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種離心式空壓機(jī)的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的另一種離心式空壓機(jī)的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的又一種離心式空壓機(jī)的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的另外一種離心式空壓機(jī)的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種離心式空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的另一種離心式空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提供了一種控制離心機(jī)空壓機(jī)的新方案接收用戶指定流量或壓力值后控制離心空壓機(jī)按照相對應(yīng)的狀態(tài)進(jìn)行工作，并且，實(shí)時采集實(shí)測壓力與流量，將根據(jù)實(shí)測壓力計(jì)算得到的流量值確定為參考流量，并與實(shí)測流量進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整放空閥的開度值，以使所述實(shí)測流量盡量趨近于所述參考流量。在此過程中，用戶只需輸入所需流量或壓力值即可，無需根據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)整放空閥的開度，節(jié)省人力并且保證可靠性。為了清楚、充分地介紹本實(shí)用新型技術(shù)方案，下面介紹關(guān)于喘振的一些知識喘振，指的是介質(zhì)受到周期性吸入和排出的作用而發(fā)生的機(jī)械震動；具體的，離心空壓機(jī)工作過程中，假設(shè)出現(xiàn)氣體流量過小(即進(jìn)入葉輪的氣體流量小于設(shè)定的喘振門限)，導(dǎo)致管網(wǎng)壓力大于離心空壓機(jī)出口壓力，從而使得管網(wǎng)氣體倒流至空壓機(jī)，而當(dāng)壓縮機(jī)的出口壓力大于管網(wǎng)壓力時，壓縮機(jī)又開始排出氣體，排出氣體后，又回導(dǎo)致離心空壓機(jī)出口壓力小于管網(wǎng)壓力，即管網(wǎng)氣體又將倒流至空壓機(jī)，由于輸出單向閥頻繁的啟閉，造成負(fù)荷的大幅度波動，引發(fā)一定的振動，同時在高速旋轉(zhuǎn)的葉輪周圍產(chǎn)生嚴(yán)重的氣體漩渦，氣流出現(xiàn)混亂，氣體由此產(chǎn)生周期性震蕩，因能量積累而導(dǎo)致震蕩加劇，進(jìn)而使得離心式空壓機(jī)連通外圍管道(即管網(wǎng))一起做周期性大幅度震動，這種現(xiàn)象即被形象地稱為喘振。對于喘振現(xiàn)象的分析主要采用壓力、流量對應(yīng)示意圖，如圖2所示，其中P為壓力，h為流量，力為流量的平方根，nl、n2、n3為在離心空壓機(jī)不同轉(zhuǎn)速(或者不同入口閥開度)下的不同曲線實(shí)例，nl <n2 <n3，即隨著轉(zhuǎn)速或者入口閥開度的增大，輸入流量和輸出壓力都增大，并且流量和壓力之間滿足一定的曲線關(guān)系。曲線呈中間高、兩端低的形狀，通過分析可知若用氣量減少，導(dǎo)致流量減少，則此時壓力會上升，工作點(diǎn)會向曲線的左邊移動，當(dāng)超越壓力最大值后，葉輪將進(jìn)入不穩(wěn)定工作區(qū)，誘發(fā)喘振。發(fā)明人根據(jù)曲線的特點(diǎn)，將象限分為兩個區(qū)域位于圖中左側(cè)的喘振區(qū)和位于右側(cè)的安全區(qū)；兩個區(qū)域的分界線為一條直線，如圖2中的直線M，其方程式為4h = aP^b...........................................................
(公式I)發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，如果使離心空壓機(jī)工作點(diǎn)始終保持在安全區(qū)且鄰近M的一條直線上，則既能夠避免發(fā)生喘振，又能夠減少由于放空閥過大而浪費(fèi)的能源。如圖3所示，直線N與直線M平行，其方程式與M的方程式基本相同，但a，b值設(shè)置不同，直線N始終保持在安全區(qū)且鄰近M?；谏鲜霭l(fā)現(xiàn)，本文提出了一種控制離心機(jī)空壓機(jī)的新方案離心式空壓機(jī)的控制系統(tǒng)。[0068]參考圖4，為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種離心式空壓機(jī)的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，該系統(tǒng)包括第一控制單元41、壓力傳感器42、流量傳感器43、參考流量計(jì)算單元44、放空閥操控單元45和第二控制單元46，其中所述壓力傳感器42和流量傳感器43分別用于采集所述放空閥前端的壓力值和流量值(為了方面描述，下文稱為實(shí)測壓力值和實(shí)測流量值)。所述前端指的是所述放空閥與所述多級葉輪之間的空氣傳輸通道。所述放空閥操控單元45用于調(diào)節(jié)所述放空閥的開度值，具體可以是微型電動機(jī)。所述第一控制單元41與所述壓力傳感器42和流量傳感器43相連，用于根據(jù)所述壓力傳感器42采集的實(shí)測壓力值(或流量傳感器43采集的實(shí)測流量值)，控制所述離心式空壓機(jī)中的調(diào)速器的速度(或入口閥的開度)，以實(shí)現(xiàn)用戶輸入的指定流量值或壓力值(為描述方便，下文分別以P'h*表示指定流量值或壓力值)。即將所述壓力傳感器42和流量傳感器43反饋的實(shí)測壓力值和實(shí)測流量值(為描述方便，下文分別以P、h表示實(shí)測流量值或壓力值)，與用戶輸入的指定壓力值或指定流量值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果控制調(diào)速器的速度(或入口閥的開度值)。所述參考流量計(jì)算單元44，與所述壓力傳感器42相連，獲取所述壓力傳感器42采集的實(shí)測壓力值，根據(jù)壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系(即前文公式I)，計(jì)算與所述實(shí)測壓力值對應(yīng)的流量(即參考流量)。所述第二控制單元46與所述參考流量計(jì)算單元44、流量傳感器43及所述放空閥操控單元45相連，以所述參考流量計(jì)算單元44計(jì)算得到的參考流量為目標(biāo),控制所述放空閥操控單元45調(diào)節(jié)所述放空閥的開度值。具體工作過程如下所述第一控制單元41控制離心式空壓機(jī)以用戶輸入的指定流量或壓力值對應(yīng)的狀態(tài)進(jìn)行工作后，其他部件的工作流程如圖5所示，包括以下步驟步驟S51、采集離心式空壓機(jī)中放空閥前端的實(shí)測壓力與流量。由壓力傳感器和流量傳感器分別采集所述實(shí)測壓力與流量。所述放空閥前端泛指放空閥與擴(kuò)壓器之間的管道。步驟S52、根據(jù)壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系，確定所述實(shí)測壓力對應(yīng)的流量為參考流量。所述壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系指的是上述公式I。所述參考流量計(jì)算單元44在得到所述壓力傳感器42采集到實(shí)測壓力后，根據(jù)上述公式I確定對應(yīng)的最小允許的流量，即如果小于該流量，則會誘發(fā)喘振。后續(xù)需要以該流量為參考進(jìn)行放空閥開度的調(diào)節(jié)，因此將其稱為參考流量。步驟S53、調(diào)整所述放空閥的開度值，直至所述實(shí)測流量等于所述參考流量。所述第二控制單元46獲取所述壓力傳感器42采集的實(shí)測壓力，以及所述參考流量計(jì)算單元44計(jì)算得到的參考流量，以所述參考流量為目標(biāo)，控制所述放空閥操控單元45調(diào)節(jié)所述放空閥的開度值，使所述實(shí)測流量趨近于所述參考流量。為方便描述，確定所述放空閥的開度值在實(shí)測流量等同于所述參考流量時為第一設(shè)定值?？梢钥闯?，本實(shí)施例中，用戶只需在離心空壓機(jī)工作之前輸入指定流量值或壓力值，所有操作均由相應(yīng)硬件完成，無需過多依靠人力，節(jié)省人力且可保證可靠性。并且，通過前文對喘振現(xiàn)象的分析而確定的公式1，即可保證離心空壓機(jī)的工作點(diǎn)保持在安全區(qū)且鄰近M的一條直線(如圖3中的直線N)上，則既能夠避免發(fā)生喘振，又能夠減少由于放空閥過大而浪費(fèi)的能源。所述第一控制單元41控制離心式空壓機(jī)以用戶輸入的指定流量或壓力值對應(yīng)的狀態(tài)進(jìn)行工作的具體過程可以為首先，接收用戶輸入的指定流量值或壓力值，然后，控制離心空壓機(jī)中的調(diào)速器按照對應(yīng)的速度進(jìn)行工作(即按照能夠提供所述指定流量或壓力值的進(jìn)氣速度進(jìn)行工作)。需要說明的是，調(diào)速器的價格比較昂貴，因此在沒有條件使用調(diào)速器時，可以通過調(diào)節(jié)入口閥(或?qū)~)的開度來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生用戶輸入的指定流量或壓力的目的。雖說離心空壓機(jī)中，壓力與流量滿足一定的關(guān)系，但是不同的離心式空壓機(jī)，其壓力值與流量之間的對應(yīng)關(guān)系并非完全相同，而即使對于同一臺離心式空壓機(jī)而言，壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系也會由于使用時間較長導(dǎo)致設(shè)備老化而有變化，雖然變化值不會很大，但會影響離心空壓機(jī)的精確控制，導(dǎo)致發(fā)生喘振現(xiàn)象。所述第一控制單元41可以是軟件程序，也可以是實(shí)體單元，例如如圖6所示，所述第一控制單元41包括比較單元411、PID控制器(內(nèi)置控制方程式Gl)412和限幅器413，所述比較單元411將用戶輸入的指定壓力值(或指定流量值)，與所述壓力傳感器42采集的實(shí)測壓力值(或流量傳感器采集的實(shí)測流量值)進(jìn)行比較，PID控制器412根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生控制信號，經(jīng)所述限幅器313限幅處理后傳遞給調(diào)速器或入口閥(或?qū)~)，使離心式空壓機(jī)按照需要的強(qiáng)度進(jìn)行工作(即調(diào)速器按照對應(yīng)的速度進(jìn)行工作，或者入口閥開度調(diào)整為對應(yīng)開度值，以滿足用戶的需求)。同樣的，所述第二控制單元46可以是軟件程序，也可以是實(shí)體單元，例如可以包括比較單元461、PID控制器(內(nèi)置控制方程式G2)462和限幅器463，如圖7所示，所述比較單元461用于比較參考流量與實(shí)測流量的大小，而所述PID控制器462則用于根據(jù)所述比較單元461的比較結(jié)果產(chǎn)生控制信號，所述控制信號經(jīng)過所述限幅器463的限幅處理后傳遞給所述放空閥操控單元45。所述控制信號用于指示所述放空閥操控單元45調(diào)整所述放空閥的開度值，以使所述實(shí)測流量趨近于所述參考流量。具體的，當(dāng)比較結(jié)果指示所述實(shí)測流量小于所述參考流量時，所述控制信號為指示放空閥操控單元45調(diào)大所述放空閥開度值的控制信號，當(dāng)比較結(jié)果指示所述實(shí)測流量大于所述參考流量時，所述控制信號為指示放空閥操控單元45調(diào)小所述放空閥開度值的控制信號。參考圖8，為其他實(shí)施例提供的離心式空壓機(jī)的控制系統(tǒng)的另一種結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，所述控制系統(tǒng)在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步包括采集離心式空壓機(jī)工作狀態(tài)的信號的部件，及對該信號進(jìn)行分析從而對離心式空壓機(jī)進(jìn)行相關(guān)控制以避免發(fā)生喘振的部件，即空壓機(jī)信號傳感器47和監(jiān)視器48，其中所述空壓機(jī)信號傳感器47與離心式空壓機(jī)中的多級葉輪相連，用于采集表示所述離心式空壓機(jī)的工作狀態(tài)的信號。所述監(jiān)視器48連接所述空壓機(jī)信號傳感器47，其工作職責(zé)主要有當(dāng)所述空壓機(jī)信號傳感器47采集的信號指示所述離心式空壓機(jī)出現(xiàn)喘振前兆時，向所述參考流量計(jì)算單元44發(fā)送控制信息，指示所述參考流量計(jì)算單元44調(diào)整壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系，從而增大參考流量；于是，所述第二控制單元36發(fā)送增大放空閥的控制信號，指示放空閥操控單元45調(diào)整所述放空閥的開度值(將所述放空閥的開度值從第一設(shè)定值增大至第二設(shè)定值)；以及，在所述空壓機(jī)信號傳感器47采集的信號指示喘振前兆消失后，向所述參考流量計(jì)算單元44發(fā)送控制信息，以調(diào)整壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系，從而減小參考流量，于是，所述第二控制單元46發(fā)送減小放空閥的控制信號，指示放空閥操控單元45調(diào)整所述放空閥的開度值(從所述第二設(shè)定值下調(diào)至第三設(shè)定值，所述第三設(shè)定值大于所述第一設(shè)定值)。本實(shí)施例提供的系統(tǒng)對該離心式空壓機(jī)工作信號進(jìn)行分析從而進(jìn)行相關(guān)控制以避免發(fā)生喘振的過程如圖9所示，包括以下步驟步驟S91、采集表示離心式空壓機(jī)工作狀態(tài)的信號。 所述表示離心式空壓機(jī)工作狀態(tài)的信號可以是震動信號、電流信號或者兩者的結(jié)合。所述信號可以通過設(shè)置于離心式空壓機(jī)上的震動傳感器或電流傳感器采集得到。具體的，所述震動傳感器可以置于多級葉輪的軸上，所述電流傳感器可以與所述離心式空壓機(jī)的電動機(jī)的電線連接。步驟S92、判斷所述信號是否指示離心式空壓機(jī)出現(xiàn)喘振前兆，若是，進(jìn)入步驟S93，否則，返回步驟S91。在所述離心式空壓機(jī)出現(xiàn)喘振前兆時，其多級葉輪的震動幅度增大至設(shè)定門限，電動機(jī)的電流脈動也會出現(xiàn)異常，例如脈動幅度超過預(yù)設(shè)門限，因此，所述監(jiān)視器48可以根據(jù)多級葉輪的震動幅度和/或電動機(jī)的電流確定所述離心式空壓機(jī)是否出現(xiàn)喘振前兆。步驟S93、調(diào)整壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系以增大參考流量，從而增大所述放空閥的開度值，返回步驟S91。調(diào)整公式^ = # + 6中，a、b的值，使得計(jì)算得到的值增大，根據(jù)前文步驟S52 步驟S53所述內(nèi)容進(jìn)行操作，即根據(jù)增大的參考流量，調(diào)整放空閥的開度值(使所述放空閥的開度值從第一設(shè)定值增大至第二設(shè)定值)，使得實(shí)測流量趨近于所述參考流量。所述第一設(shè)定值指的是在壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系下，對應(yīng)實(shí)測壓力對應(yīng)的流量(即參考流量)，所述放空閥的開度值。不同的“壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系”，對應(yīng)不同的放空閥的開度值。初始的壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系可以通過生產(chǎn)商得到，一般會在產(chǎn)品技術(shù)說明書中有所描述。在出廠后，由于工作情況的變化，或者由于設(shè)備的老化，導(dǎo)致“壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系”也會發(fā)生變化，如果仍然按照出廠時的“壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系”，則可能會出現(xiàn)控制不準(zhǔn)確的問題，從而發(fā)生喘振。因此需要定時對所述“壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系”進(jìn)行修正或更新。而在另外實(shí)施例中，為了在出現(xiàn)喘振前兆時，能夠較好保證離心式空壓機(jī)出現(xiàn)喘振，可以直接將放空閥的開度直接調(diào)整至較大值。但為了更為精確地修正或更新所述壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系(即上述公式I)，具體的，重新確定公式I中的a、b的值，本實(shí)用新型另外實(shí)施例提供的方案是在直接以較大幅度增大所述放空閥的開度值(增大后放空閥的開度值即為所述第二設(shè)定值)后，繼續(xù)采集表示離心式空壓機(jī)工作狀態(tài)的信號，判斷所述信號是否指示離心式空壓機(jī)出現(xiàn)喘振前兆，在所述信號指示離心式空壓機(jī)沒有出現(xiàn)喘振前兆(即喘振前兆消失)時，逐步調(diào)小放空閥的開度值，最后確定合適的a、b值(以確定合適的開度值)。一般來說，最后確定的開度值(為了方面描述，下文統(tǒng)稱為第三設(shè)定值)比修改a、b值之前的“壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系”下的放空閥開度值(即第一設(shè)定值)要大，且其值差(即兩者數(shù)值的差值)可以通過實(shí)驗(yàn)得到一個范圍，并在此范圍內(nèi)選擇其中間值。雖然第三設(shè)定值可通過實(shí)驗(yàn)確定的值差來確定，但實(shí)際工作中可能會由于環(huán)境的不同而導(dǎo)致出現(xiàn)偏差，因此避免第三設(shè)定值設(shè)定出現(xiàn)偏差導(dǎo)致離心式空壓機(jī)發(fā)生喘振，本方案采用以較小幅度逐步調(diào)小a、b值以使所述放空閥的開度得以逐步調(diào)小的方式。綜合前文直接將放空閥的開度值從第一設(shè)定值調(diào)至第二設(shè)定值的方式，本案中對放空閥的開度值的調(diào)節(jié)可以稱為“快升緩降”，其具體流程如圖10所示，包括以下流程在調(diào)整放空閥的開度值(使所述放空閥的開度值從第一設(shè)定值增大至第二設(shè)定值)后，還包括步驟S101、采集表示離心式空壓機(jī)工作狀態(tài)的信號。本步驟與前文步驟S91基本相同。步驟S102、所述監(jiān)視器38判斷所述信號是否指示離心式空壓機(jī)出現(xiàn)喘振前兆，若是，進(jìn)入步驟S103，否則，進(jìn)入步驟S104。步驟S103、所述參考流量計(jì)算單元44調(diào)整壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系以增大參考流量，從而增大所述放空閥的開度值。本步驟與前文步驟S93基本相同。合理設(shè)定第二設(shè)定值一方面能夠避免出現(xiàn)喘振，使離心式空壓機(jī)一直工作在安全區(qū)域，另一方面避免放空閥的開度值過大導(dǎo)致能源浪費(fèi)。步驟S104、判斷當(dāng)前放空閥的開度值是否等于第三設(shè)定值，若是，進(jìn)入步驟S105，否則，進(jìn)入步驟S106。步驟S105、以當(dāng)前放空閥開度值對應(yīng)的a、b值更新所述“壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系”。步驟S106、以預(yù)設(shè)幅度調(diào)小所述放空閥的開度值，返回步驟SIOI?？梢钥闯?，本案采用“快升緩降”的方式對放空閥的開度值進(jìn)行調(diào)整，能夠快速將離心式空壓機(jī)遠(yuǎn)離喘振區(qū)，保證機(jī)器安全，并且，能夠?qū)Α皦毫εc流量的對應(yīng)關(guān)系”進(jìn)行修正或更新，以降低甚至消除設(shè)備老化或環(huán)境變化對所述對應(yīng)關(guān)系的影響。在某些實(shí)施例中，還可以進(jìn)一步包括輸入輸出設(shè)備，用于接收用戶輸入信息(指定壓力值或流量值)，并顯示離心式空壓機(jī)的工作狀態(tài)。所述輸入輸出設(shè)備可以是觸摸屏，也可以包括顯示器及鍵盤(或鼠標(biāo))。前文所述控制系統(tǒng)可以架設(shè)在現(xiàn)有離心式空壓機(jī)中，使所述離心式空壓機(jī)具有自動調(diào)節(jié)放空閥開度值的功能?；蛘撸谏a(chǎn)制造離心式空壓機(jī)時，即將所述控制系統(tǒng)同時設(shè)置。無論采用何種設(shè)置方式，包括前文所述控制系統(tǒng)的離心式空壓機(jī)均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范疇，其基本結(jié)構(gòu)如圖11或圖12所示，包括依次設(shè)置于空氣傳輸主通道上的入口閥111、多級葉輪112和擴(kuò)壓器113、設(shè)置于旁路上的放空閥114，以及與上述各部件相連的控制系統(tǒng)115，所述控制系統(tǒng)116的結(jié)構(gòu)已在前文詳細(xì)介紹過，在此不再贅述。需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實(shí)體或者操作與另一個實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備
所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個......”限定的要素，并不排
除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求1.一種離心式空壓機(jī)的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括 分別用于采集所述離心式空壓機(jī)的放空閥前端的壓力及流量的壓力傳感器和流量傳感器； 第一控制單元，用于根據(jù)所述壓力傳感器或流量傳感器采集的數(shù)據(jù)，控制所述離心式空壓機(jī)中的調(diào)速器的速度或入口閥的開度，以實(shí)現(xiàn)用戶輸入的指定流量值或壓力值； 參考流量計(jì)算單元，用于根據(jù)壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系，計(jì)算所述壓力傳感器的實(shí)測壓力對應(yīng)的參考流量； 放空閥操控單元，用于調(diào)整所述放空閥的開度值； 第二控制單元，連接所述流量傳感器和所述參考流量計(jì)算單元，用于向所述放空閥操控單元發(fā)送控制信息，使所述實(shí)測流量趨近于所述參考流量； 所述放空閥的開度值在實(shí)測流量等同于所述參考流量時為第一設(shè)定值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括 與多級葉輪相連，采集表示所述離心式空壓機(jī)的工作狀態(tài)的信號的空壓機(jī)信號傳感器； 監(jiān)視器，用于當(dāng)所述空壓機(jī)信號傳感器采集的信號指示所述離心式空壓機(jī)出現(xiàn)喘振前兆時，向所述參考流量計(jì)算單元發(fā)送控制信息，以調(diào)整壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系，從而增大參考流量，使所述放空閥的開度值從所述第一設(shè)定值直接增大至第二設(shè)定值；以及，在喘振前兆消失后，向所述參考流量計(jì)算單元發(fā)送控制信息，以調(diào)整壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系，從而逐步減小參考流量以使所述放空閥的開度值從所述第二設(shè)定值逐步下調(diào)至第三設(shè)定值，所述第三設(shè)定值大于所述第一設(shè)定值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述空壓機(jī)信號傳感器包括感應(yīng)震動傳感器和/或電流傳感器，其中 所述震動傳感器設(shè)置于多級葉輪的軸上，用于采集震動信號； 所述電流傳感器與所述離心式空壓機(jī)的電動機(jī)的電線連接，用于采集電流信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一控制單元包括 第一比較單元，用于將用戶輸入的指定壓力值或指定流量值，與所述壓力傳感器采集的實(shí)測壓力值或流量值進(jìn)行比較； 第一控制器根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生控制信號，發(fā)往所述調(diào)速器或入口閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一控制單元還包括 第一限幅器，連接所述第一控制器的輸出端，用于將所述控制信號進(jìn)行限幅處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第二控制單元包括 第二比較單元，連接所述流量傳感器及參考流量計(jì)算單元，比較參考流量與實(shí)測流量的大?。? 第二控制器，用于根據(jù)所述第二比較單元的比較結(jié)果，產(chǎn)生控制信號，發(fā)往所述放空閥操控單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第二控制單元還包括 第二限幅器，連接所述第二控制器的輸出端，用于將所述控制信號進(jìn)行限幅處理。
8.一種離心式空壓機(jī)，包括依次設(shè)置于空氣傳輸主通道上的入口閥、多級葉輪和擴(kuò)壓器，及設(shè)置于旁路上的放空閥，其特征在于，還包括與上述各部件相連的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)用于采集所述離心式空壓機(jī)中放空閥前端的實(shí)測壓力與流量；根據(jù)壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系，確定所述實(shí)測壓力對應(yīng)的流量為參考流量；調(diào)整所述放空閥的開度，使所述實(shí)測流量趨近于所述參考流量；所述放空閥的開度值在實(shí)測流量等同于所述參考流量時為第一設(shè)定值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的離心式空壓機(jī)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括 分別用于采集所述離心式空壓機(jī)的放空閥前端的壓力及流量的壓力傳感器和流量傳感器； 第一控制單元，用于根據(jù)所述壓力傳感器或流量傳感器采集的數(shù)據(jù)，控制所述離心式空壓機(jī)中的調(diào)速器的速度或入口閥的開度，以實(shí)現(xiàn)用戶輸入的指定流量值或壓力值； 參考流量計(jì)算單元，用于根據(jù)壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系，計(jì)算所述壓力傳感器的實(shí)測壓力對應(yīng)的參考流量； 放空閥操控單元，用于調(diào)整所述放空閥的開度值； 第二控制單元，連接所述流量傳感器和所述參考流量計(jì)算單元，用于向所述放空閥操控單元發(fā)送控制信息，使所述實(shí)測流量趨近于所述參考流量； 所述放空閥的開度值在實(shí)測流量等同于所述參考流量時為第一設(shè)定值。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的離心式空壓機(jī)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括 與多級葉輪相連，采集表示所述離心式空壓機(jī)的工作狀態(tài)的信號的空壓機(jī)信號傳感器； 監(jiān)視器，用于當(dāng)所述空壓機(jī)信號傳感器采集的信號指示所述離心式空壓機(jī)出現(xiàn)喘振前兆時，向所述參考流量計(jì)算單元發(fā)送控制信息，以調(diào)整壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系，從而增大參考流量，使所述放空閥的開度值從所述第一設(shè)定值直接增大至第二設(shè)定值；以及，在喘振前兆消失后，向所述參考流量計(jì)算單元發(fā)送控制信息，以調(diào)整壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系，從而逐步減小參考流量以使所述放空閥的開度值從所述第二設(shè)定值逐步下調(diào)至第三設(shè)定值，所述第三設(shè)定值大于所述第一設(shè)定值。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種離心式空壓機(jī)及其控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括分別用于采集所述離心式空壓機(jī)的放空閥前端的壓力及流量的壓力傳感器和流量傳感器；第一控制單元，控制所述離心式空壓機(jī)中的調(diào)速器的速度或入口閥的開度，以實(shí)現(xiàn)用戶輸入的指定流量值或壓力值；參考流量計(jì)算單元，用于根據(jù)壓力與流量的對應(yīng)關(guān)系，計(jì)算所述壓力傳感器的實(shí)測壓力對應(yīng)的參考流量；放空閥操控單元，用于調(diào)整所述放空閥的開度值；第二控制單元，用于向所述放空閥操控單元發(fā)送控制信息，使所述實(shí)測流量趨近于所述參考流量。本實(shí)施例能夠節(jié)省人力并且保證可靠性。另外，能夠在確定離心式空壓機(jī)出現(xiàn)喘振前兆時，直接增大放空閥的開度，以避免發(fā)生喘振。
文檔編號F04D27/00GK202811401SQ20112057762
公開日2013年3月20日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者曾洪駿, 閆永勤 申請人:北京時代科儀新能源科技有限公司