專利名稱：一種氣體壓縮機的混合控制系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體壓縮機裝置的控制系系，具體的說，是ー種基于統(tǒng)ー和獨立氣體壓縮機混合控制系統(tǒng)；本發(fā)明還涉及前述氣體壓縮機的混合控制方法。
背景技術(shù)：
我國城市的污水處理、造船油漆噴涂、化工、礦山開采等行業(yè)，都使用空氣壓縮機，在使用過程中恒壓恒流至關(guān)重要。其中污水處理行業(yè)在整個生物處理過程中，通過曝氣維持好溶氧環(huán)境是其中ー個非常重要的環(huán)節(jié)。氣體壓縮機作為污水處理曝氣環(huán)節(jié)中經(jīng)常采用的機械設(shè)備，對污水處理廠的正常運行起重要作用；同時氣體壓縮機也是能耗最大的環(huán)節(jié)，所以氣體壓縮機系統(tǒng)的精細化控制對整個污水處理廠的節(jié)能運行意義重大。造船油漆噴涂、化工、礦山開采等行業(yè)壓縮機的恒壓恒流對負載的工作狀況、工作效率和工作質(zhì)量有很 大的影響，因此氣體壓縮機系統(tǒng)的精確控制對提高造船油漆噴涂、化工、礦山開采等行業(yè)的安全性、高效性及產(chǎn)品的品質(zhì)意義重大。目前空氣壓縮機的控制方法如污水處理使用的曝氣鼓風機和エ業(yè)使用的多級氣體壓縮機都是用獨立的控制方式。基于主控的統(tǒng)ー控制方式其優(yōu)點是控制簡單容易實現(xiàn)，機組可以保持的較高效率的工作狀態(tài)下，機組磨損較小。缺點是各機組的異常狀態(tài)主控器不能及時反映并做出動作，這不利于故障隱患的及時解決。而獨立控制方式機組的異常狀態(tài)主控器不能及時反映并做出動作，這不利于故障隱患的及時解決。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對目前氣體壓縮機控制方法的不足，設(shè)計出更為合理、可實現(xiàn)統(tǒng)一和獨立控制相結(jié)合的氣體壓縮機的混合控制系統(tǒng)。本發(fā)明所要解決的另ー個技術(shù)問題是還提供了應用上述系統(tǒng)進行氣體壓縮機的混合控制的方法。本發(fā)明所要解決的問題是通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)的。本發(fā)明是一種氣體壓縮機的混合控制系統(tǒng)，其特點是
該系統(tǒng)包括主控制器PLC和若干就地控制器PLC ；
主控制器PLC通過MPI總線與主觸摸屏連接，并通過PR0FIBUS總線與監(jiān)控計算機連接；各就地控制器PLC均通過PR0FIBUS總線與主控制器PLC連接；
每個就地控制器PLC通過MPI總線與一個就地觸摸屏連接，并通過PR0FIBUS總線與設(shè)在一臺氣體壓縮機上的調(diào)節(jié)閥、放空閥、流量計、溫度變送器、壓カ變送器和伺服控制器連接。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還可以通過以下的技術(shù)方案來進ー步實現(xiàn)。本發(fā)明還公開了ー種氣體壓縮機的混合控制方法，其特點是
該方法應用以上技術(shù)方案所述的混合控制系統(tǒng)進行混合控制；
混合控制系統(tǒng)啟動之前根據(jù)具體的工作情況在主控制器PLC中預設(shè)定一個氣體流量值，系統(tǒng)啟動時主控制器PLC作循環(huán)掃描檢測每一臺氣體壓縮機啟動前是否存在故障；系統(tǒng)運行時，根據(jù)測量值與設(shè)定值比較判定是否啟動下一臺氣體壓縮機，并且采用常規(guī)的PID控制算法調(diào)節(jié)氣體壓縮機的輸出功率；通過氣體壓縮機進口導葉開度的調(diào)節(jié)來壓縮機組的運行效率，在遠程控制方式下，由主控制器PLC采用智能恒壓調(diào)節(jié)技術(shù)，根據(jù)總管進氣的需求量和供氣管網(wǎng)背壓來調(diào)節(jié)出口導葉的開度；
各氣體壓縮機按設(shè)定的權(quán)限順序逐臺啟動；主控制器PLC在同一時刻只控制一臺氣體壓縮機，根據(jù)事先確定的設(shè)備優(yōu)先級，在調(diào)整運行氣體壓縮機臺數(shù)的過程中采用主控制器PLC中設(shè)定的流量補償最大限度的降低對供氣管網(wǎng)的影響； 在混合控制系統(tǒng)運行過程中，當出現(xiàn)供氣量無法滿足需要的情況時，增加氣體壓縮機的供氣輸出；在優(yōu)先權(quán)為第I的氣體壓縮機供氣能力不夠時，主控制器PLC發(fā)出啟動指令給優(yōu)先權(quán)為第2的氣體壓縮機，并激活啟動主控制器PLC的補償定時器，主控制器PLC此時仍控制優(yōu)先權(quán)為第I的氣體壓縮機的風量減小，直到定時結(jié)束，再根據(jù)需要增加優(yōu)先權(quán)為第I的氣體壓縮機供風量，直至其到達最大供風量，然后由主控制器PLC控制優(yōu)先權(quán)為第2的氣體壓縮機工作，以此類推直至控制優(yōu)先權(quán)為第η (η為正整數(shù))的氣體壓縮機工作；在需要減小供氣量時，先降低優(yōu)先權(quán)為最末等級也即優(yōu)選權(quán)為第η的氣體壓縮機的供氣量，再按優(yōu)先權(quán)從低到高逐一降低，直至降低優(yōu)先權(quán)為第I的氣體壓縮機的供氣量，再停止優(yōu)先權(quán)為第2的氣體壓縮機的運行，以保證系統(tǒng)供氣穩(wěn)定；
當氣體壓縮機中有一臺發(fā)生故障或處于故障臨界點，就地控制器PLC將自動調(diào)節(jié)該氣體壓縮機運行狀態(tài)達到消除或避免故障發(fā)生；當單臺氣體壓縮機單機工作滿足需要時，通過其就地控制器PLC實現(xiàn)操作與自動控制；
在氣體壓縮機正常工作過程中，根據(jù)大氣環(huán)境、負荷及出口導葉開度的變化，通過自動調(diào)節(jié)進口導葉角度的變化，調(diào)節(jié)進氣流量的方向，在兼顧流量控制的基礎(chǔ)上，進行效率調(diào)節(jié)，使設(shè)備運行在最佳工作狀態(tài)下；
停機時，由主控制器PLC發(fā)出指令逐臺停止機組，就地控制器PLC按設(shè)定的優(yōu)先權(quán)等極從低到高的停機順序停止各氣體壓縮機。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明系統(tǒng)與方法具有以下優(yōu)點
I、本發(fā)明系統(tǒng)使氣體壓縮機在滿足保證負載需求的前提下，實現(xiàn)機組最優(yōu)輸出和管網(wǎng)氣流穩(wěn)定，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和設(shè)備的使用壽命。2、本發(fā)明系統(tǒng)避免了人工調(diào)節(jié)易導致喘振發(fā)生的弊端，使能量損耗降到最低，達到節(jié)能的目的。3、本發(fā)明方法采用統(tǒng)一和獨立控制方式，實現(xiàn)了優(yōu)勢互補，提高了壓縮機的工作效率，有效的實現(xiàn)節(jié)能減排，降低運營成本。當需求氣體量大于當前氣體壓縮機最大功率時，系統(tǒng)自動啟動備用氣體壓縮機，并調(diào)整整個系統(tǒng)所有氣體壓縮機的輸出功率，以實現(xiàn)系統(tǒng)的處于安全高效節(jié)能方式運行。統(tǒng)一控制時主控判斷系統(tǒng)整體運行狀況，并根據(jù)實際運行狀況對機組狀態(tài)的調(diào)整。獨立控制是針對每臺機組單獨控制，當某臺機組處于一種運行臨界條件的狀態(tài)下，獨立控制系統(tǒng)會自動調(diào)整機組的運行狀態(tài)，實現(xiàn)機組的安全運行。采用統(tǒng)一和獨立相結(jié)合的控制方式既保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定和最優(yōu)效率的運行，又可以提高氣體壓縮機的安全性和無故障平均時間，達到系統(tǒng)的節(jié)能功效。
圖I為本發(fā)明系統(tǒng)的ー種系統(tǒng)示意框 圖2為本發(fā)明方法的混合控制示框圖。
具體實施例方式以下參照附圖，進一歩描述本發(fā)明的具體技術(shù)方案，以便于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一歩地理解本發(fā)明，而不構(gòu)成對其權(quán)利的限制。實施例I,參照圖I, 一種氣體壓縮機的混合控制系統(tǒng)，
該系統(tǒng)包括主控制器PLC和若干就地控制器PLC ；
主控制器PLC通過MPI總線與主觸摸屏連接，并通過PR0FIBUS總線與監(jiān)控計算機連接；各就地控制器PLC均通過PR0FIBUS總線與主控制器PLC連接；
每個就地控制器PLC通過MPI總線與一個就地觸摸屏連接，并通過PR0FIBUS總線與設(shè)在一臺氣體壓縮機上的調(diào)節(jié)閥、放空閥、流量計、溫度變送器、壓カ變送器和伺服控制器連接。實施例2，參照圖1，2，一種氣體壓縮機的混合控制方法，
該方法應用實施例I所述的混合控制系統(tǒng)進行混合控制；
混合控制系統(tǒng)啟動之前根據(jù)具體的工作情況在主控制器PLC中預設(shè)定一個氣體流量值，系統(tǒng)啟動時主控制器PLC作循環(huán)掃描檢測每一臺氣體壓縮機啟動前是否存在故障；系統(tǒng)運行時，根據(jù)測量值與設(shè)定值比較判定是否啟動下一臺氣體壓縮機，并且采用常規(guī)的PID控制算法調(diào)節(jié)氣體壓縮機的輸出功率；通過氣體壓縮機進ロ導葉開度的調(diào)節(jié)來壓縮機組的運行效率，在遠程控制方式下，由主控制器PLC采用智能恒壓調(diào)節(jié)技術(shù)，根據(jù)總管進氣的需求量和供氣管網(wǎng)背壓來調(diào)節(jié)出口導葉的開度；
各氣體壓縮機按設(shè)定的權(quán)限順序逐臺啟動；主控制器PLC在同一時刻只控制一臺氣體壓縮機，根據(jù)事先確定的設(shè)備優(yōu)先級，在調(diào)整運行氣體壓縮機臺數(shù)的過程中采用主控制器PLC中設(shè)定的流量補償最大限度的降低對供氣管網(wǎng)的影響；
在混合控制系統(tǒng)運行過程中，當出現(xiàn)供氣量無法滿足需要的情況時，増加氣體壓縮機的供氣輸出；在優(yōu)先權(quán)為第I的氣體壓縮機供氣能力不夠時，主控制器PLC發(fā)出啟動指令給優(yōu)先權(quán)為第2的氣體壓縮機，并激活啟動主控制器PLC的補償定時器，主控制器PLC此時仍控制優(yōu)先權(quán)為第I的氣體壓縮機的風量減小，直到定時結(jié)束，再根據(jù)需要增加優(yōu)先權(quán)為第I的氣體壓縮機供風量，直至其到達最大供風量，然后由主控制器PLC控制優(yōu)先權(quán)為第2的氣體壓縮機工作，以此類推直至控制優(yōu)先權(quán)為第n的氣體壓縮機工作；在需要減小供氣量時，先降低優(yōu)先權(quán)為最末等級也即優(yōu)選權(quán)為第n的氣體壓縮機的供氣量，再按優(yōu)先權(quán)從低到高逐一降低，直至降低優(yōu)先權(quán)為第I的氣體壓縮機的供氣量，再停止優(yōu)先權(quán)為第2的氣體壓縮機的運行，以保證系統(tǒng)供氣穩(wěn)定；
當氣體壓縮機中有一臺發(fā)生故障或處于故障臨界點，就地控制器PLC將自動調(diào)節(jié)該氣體壓縮機運行狀態(tài)達到消除或避免故障發(fā)生；當單臺氣體壓縮機單機工作滿足需要時，通過其就地控制器PLC實現(xiàn)操作與自動控制；
在氣體壓縮機正常工作過程中，根據(jù)大氣環(huán)境、負荷及出口導葉開度的變化，通過自動調(diào)節(jié)進ロ導葉角度的變化，調(diào)節(jié)進氣流量的方向，在兼顧流量控制的基礎(chǔ)上，進行效率調(diào)節(jié)，使設(shè)備運行在最佳工作狀態(tài)下；
停機時，由主控制器PLC發(fā)出指令逐臺停 止機組，就地控制器PLC按設(shè)定的優(yōu)先權(quán)等極從低到高的停機順序停止各氣體壓縮機。
權(quán)利要求
1.一種氣體壓縮機的混合控制系統(tǒng)，其特征在于 該系統(tǒng)包括主控制器PLC和若干就地控制器PLC ； 主控制器PLC通過MPI總線與主觸摸屏連接，并通過PROFIBUS總線與監(jiān)控計算機連接；各就地控制器PLC均通過PROFIBUS總線與主控制器PLC連接； 每個就地控制器PLC通過MPI總線與一個就地觸摸屏連接，并通過PROFIBUS總線與設(shè)在一臺氣體壓縮機上的調(diào)節(jié)閥、放空閥、流量計、溫度變送器、壓力變送器和伺服控制器連接。
2.一種氣體壓縮機的混合控制方法，其特征在于 該方法應用權(quán)利要求I所述的混合控制系統(tǒng)進行混合控制； 混合控制系統(tǒng)啟動之前根據(jù)具體的工作情況在主控制器PLC中預設(shè)定一個氣體流量值，系統(tǒng)啟動時主控制器PLC作循環(huán)掃描檢測每一臺氣體壓縮機啟動前是否存在故障；系統(tǒng)運行時，根據(jù)測量值與設(shè)定值比較判定是否啟動下一臺氣體壓縮機，并且采用常規(guī)的PID控制算法調(diào)節(jié)氣體壓縮機的輸出功率；通過氣體壓縮機進口導葉開度的調(diào)節(jié)來壓縮機組的運行效率，在遠程控制方式下，由主控制器PLC采用智能恒壓調(diào)節(jié)技術(shù)，根據(jù)總管進氣的需求量和供氣管網(wǎng)背壓來調(diào)節(jié)出口導葉的開度； 各氣體壓縮機按設(shè)定的權(quán)限順序逐臺啟動；主控制器PLC在同一時刻只控制一臺氣體壓縮機，根據(jù)事先確定的設(shè)備優(yōu)先級，在調(diào)整運行氣體壓縮機臺數(shù)的過程中采用主控制器PLC中設(shè)定的流量補償最大限度的降低對供氣管網(wǎng)的影響； 在混合控制系統(tǒng)運行過程中，當出現(xiàn)供氣量無法滿足需要的情況時，增加氣體壓縮機的供氣輸出；在優(yōu)先權(quán)為第I的氣體壓縮機供氣能力不夠時，主控制器PLC發(fā)出啟動指令給優(yōu)先權(quán)為第2的氣體壓縮機，并激活啟動主控制器PLC的補償定時器，主控制器PLC此時仍控制優(yōu)先權(quán)為第I的氣體壓縮機的風量減小，直到定時結(jié)束，再根據(jù)需要增加優(yōu)先權(quán)為第I的氣體壓縮機供風量，直至其到達最大供風量，然后由主控制器PLC控制優(yōu)先權(quán)為第2的氣體壓縮機工作，以此類推直至控制優(yōu)先權(quán)為第η的氣體壓縮機工作；在需要減小供氣量時，先降低優(yōu)先權(quán)為最末等級也即優(yōu)選權(quán)為第η的氣體壓縮機的供氣量，再按優(yōu)先權(quán)從低到高逐一降低，直至降低優(yōu)先權(quán)為第I的氣體壓縮機的供氣量，再停止優(yōu)先權(quán)為第2的氣體壓縮機的運行，以保證系統(tǒng)供氣穩(wěn)定； 當氣體壓縮機中有一臺發(fā)生故障或處于故障臨界點，就地控制器PLC將自動調(diào)節(jié)該氣體壓縮機運行狀態(tài)達到消除或避免故障發(fā)生；當單臺氣體壓縮機單機工作滿足需要時，通過其就地控制器PLC實現(xiàn)操作與自動控制； 在氣體壓縮機正常工作過程中，根據(jù)大氣環(huán)境、負荷及出口導葉開度的變化，通過自動調(diào)節(jié)進口導葉角度的變化，調(diào)節(jié)進氣流量的方向，在兼顧流量控制的基礎(chǔ)上，進行效率調(diào)節(jié)，使設(shè)備運行在最佳工作狀態(tài)下； 停機時，由主控制器PLC發(fā)出指令逐臺停止機組，就地控制器PLC按設(shè)定的優(yōu)先權(quán)等極從低到高的停機順序停止各氣體壓縮機。
全文摘要
本發(fā)明是一種氣體壓縮機的混合控制系統(tǒng)，包括主控制器PLC和若干就地控制器PLC；主控制器PLC通過MPI總線與主觸摸屏連接，并通過PROFIBUS總線與監(jiān)控計算機連接；各就地控制器PLC均通過PROFIBUS總線與主控制器PLC連接；每個就地控制器PLC通過MPI總線與一個就地觸摸屏連接，并通過PROFIBUS總線與設(shè)在一臺氣體壓縮機上的調(diào)節(jié)閥、放空閥、流量計、溫度變送器、壓力變送器和伺服控制器連接。本發(fā)明還公開一種氣體壓縮機的混合控制方法。本發(fā)明系統(tǒng)設(shè)計合理、運行穩(wěn)定，使用壽命長。本發(fā)明方法采用統(tǒng)一和獨立控制方式，實現(xiàn)了優(yōu)勢互補，提高了壓縮機的工作效率，有效的實現(xiàn)節(jié)能減排，降低運營成本。
文檔編號F04B49/06GK102644585SQ20121012221
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者周軍, 咸云飛, 張繼果, 楊光年, 王成, 董奇, 鄭美紅, 郭榮亮, 顏耀 申請人:連云港杰瑞深軟科技有限公司