專利名稱：數(shù)控隨機(jī)變工況的工業(yè)風(fēng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠自適應(yīng)控制的機(jī)電設(shè)備，即能按照一些預(yù)定的準(zhǔn)則自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備處在最佳性能狀態(tài)下工作的機(jī)電設(shè)備，確切地說(shuō)，涉及一種數(shù)控隨機(jī)變工況的工業(yè)風(fēng)機(jī)。
風(fēng)機(jī)和工業(yè)泵、空氣壓縮機(jī)一樣，是一種廣泛用于冶金、礦山、石油、化工、機(jī)械、電子、紡織、建筑等許多行業(yè)的通用動(dòng)力機(jī)械，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的基礎(chǔ)設(shè)備之一。目前，風(fēng)機(jī)一般都由交流恒速電機(jī)作為其驅(qū)動(dòng)力機(jī)。而且，一般的交流電機(jī)及其控制裝置都不能主動(dòng)隨機(jī)改變其工況，故風(fēng)機(jī)大都采用恒工況方式工作。設(shè)計(jì)選型時(shí)，需要按照工業(yè)生產(chǎn)使用中可能出現(xiàn)的最大工況來(lái)選定設(shè)備，而在實(shí)際運(yùn)行中，則通過(guò)調(diào)節(jié)其外圍設(shè)備來(lái)節(jié)流(或打回流)，使之滿足運(yùn)行條件。而且，由于調(diào)節(jié)過(guò)程比較麻煩和復(fù)雜，在生產(chǎn)實(shí)踐中往往是調(diào)整到一個(gè)比較適宜的工作點(diǎn)以后就將其固定在此工況而不再隨機(jī)改變了。這樣，風(fēng)機(jī)所處的工作狀態(tài)只是一個(gè)可保證生產(chǎn)進(jìn)行的狀態(tài)，但絕不是最佳的適宜工作狀態(tài)。所以，目前設(shè)備投資費(fèi)用高、效率低、能耗大，外圍控制裝置復(fù)雜，可靠性差和不能隨機(jī)改變工況等問(wèn)題，已成為人們?nèi)找骊P(guān)心的重要問(wèn)題。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種能克服上述缺陷，使工業(yè)風(fēng)機(jī)按照預(yù)定的準(zhǔn)則，自動(dòng)調(diào)節(jié)其工作狀況，使得風(fēng)機(jī)及整個(gè)機(jī)組系統(tǒng)都處在最佳性能狀態(tài)下工作的數(shù)控隨機(jī)變工況的工業(yè)風(fēng)機(jī)。
本發(fā)明的硬件結(jié)構(gòu)如

圖1所示它由風(fēng)機(jī)1、交流電動(dòng)機(jī)2及其驅(qū)動(dòng)控制裝置組成。其特點(diǎn)是與工業(yè)風(fēng)機(jī)1同軸聯(lián)接的交流電動(dòng)機(jī)2的驅(qū)動(dòng)控制裝置是由風(fēng)機(jī)1、交流電動(dòng)機(jī)2以及風(fēng)機(jī)負(fù)載3的諸參數(shù)傳感、檢測(cè)器群4、交流電動(dòng)的電源變頻器5以及它們的控制器6所組成，其中各個(gè)參數(shù)傳感、檢測(cè)器分別安裝在靠近風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的需要敏感或檢測(cè)的相應(yīng)部位，其輸出則通過(guò)電纜7與安置在近旁的控制器6相連，控制器6的輸出則接到從50HZ市電網(wǎng)輸入而輸出作為交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源的電源變頻器5中，也就是把風(fēng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、感測(cè)、控制和變頻五個(gè)部分合成一個(gè)數(shù)字控制的能隨機(jī)改變工況的新型工業(yè)風(fēng)機(jī)。在控制器6中有與傳感器、檢測(cè)器群4匹配的輸入模塊9，它們都插在標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面RTU8的插槽里，并籍此與微型計(jì)算機(jī)10相連接。微型計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)有風(fēng)機(jī)正常工作運(yùn)行的各個(gè)工藝參數(shù)、保護(hù)限值等數(shù)據(jù)和程序，生產(chǎn)工廠可以根據(jù)普通用戶的需要，編寫(xiě)優(yōu)化控制軟件并固化于芯片中;用戶也可以根據(jù)自身特殊要求自行調(diào)整改變工序或工藝參數(shù)、保護(hù)限值等數(shù)據(jù)或程序，此時(shí)可利用鍵盤(pán)11修改之，從簡(jiǎn)單的單機(jī)控制直到高級(jí)專家系統(tǒng)軟件均可由用戶自由開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，并把設(shè)計(jì)修改好的數(shù)據(jù)和程序重新存儲(chǔ)在讀寫(xiě)存儲(chǔ)器芯片中。微型計(jì)算機(jī)配置的外部設(shè)備顯示器12是用于實(shí)時(shí)顯示風(fēng)機(jī)機(jī)組的各個(gè)工藝參數(shù)數(shù)值和各項(xiàng)程序、數(shù)據(jù)，例如風(fēng)機(jī)輸出的風(fēng)壓、風(fēng)量和溫度，潤(rùn)滑油壓力、溫度，交流電動(dòng)機(jī)的工作電流中，輸入電壓及其頻率等。打印機(jī)13是用于實(shí)時(shí)或定時(shí)打印風(fēng)機(jī)整個(gè)機(jī)組系統(tǒng)的各個(gè)組成部件的運(yùn)行情況(報(bào)表)的。
用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品是機(jī)電一體化工作的重要組成內(nèi)容，而許多工作機(jī)械的機(jī)電一體化主要是其動(dòng)力機(jī)的機(jī)電一體化。本發(fā)明就是采用以機(jī)電一體化技術(shù)為基礎(chǔ)的系列裝備-包括傳感器、輸入匹配模塊、工業(yè)控制介面、控制計(jì)算機(jī)-作為數(shù)控隨機(jī)變工況風(fēng)機(jī)的控制裝置的核心，形成智能化、數(shù)字化、自動(dòng)化的檢測(cè)儀表和控制設(shè)備，對(duì)風(fēng)機(jī)的動(dòng)力機(jī)-電機(jī)進(jìn)行數(shù)字控制的變頻調(diào)速的。它把風(fēng)機(jī)(包括其負(fù)載)、傳感器件、輸入匹配模塊和標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面(例如美國(guó)生產(chǎn)的CPT22型機(jī)器)、通訊電纜與中央控制計(jì)算機(jī)(通用微型計(jì)算機(jī)即可承擔(dān))相連通，形成一個(gè)整體機(jī)組系統(tǒng)。不僅采集風(fēng)機(jī)自身的熱工參數(shù)，同時(shí)敏感采集整個(gè)機(jī)組系統(tǒng)的各種參數(shù)風(fēng)、水、油、機(jī)、電等狀況全部匯總于微機(jī)，再根據(jù)工作負(fù)荷的需求，進(jìn)行優(yōu)化處理，自動(dòng)改變交流電動(dòng)機(jī)輸入電壓的頻率，從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，可從0-100%地連續(xù)無(wú)級(jí)調(diào)速(即變頻調(diào)速)，使風(fēng)機(jī)能隨機(jī)改變工況，整個(gè)機(jī)組始終處在最佳工況下運(yùn)行，達(dá)到節(jié)約電能，減少外圍調(diào)節(jié)控制設(shè)備，降低設(shè)備投資費(fèi)用和增加工作可靠性，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命等多項(xiàng)經(jīng)濟(jì)效益。
圖2是本發(fā)明工作狀態(tài)時(shí)的軟件控制過(guò)程的原理邏輯方框流程圖。首先是用鍵盤(pán)輸入各參數(shù)限值并儲(chǔ)存到相關(guān)存儲(chǔ)單元(參數(shù)設(shè)定)，再啟動(dòng)風(fēng)機(jī)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，此時(shí)就把各參數(shù)傳感器、檢測(cè)器送來(lái)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到實(shí)測(cè)值存儲(chǔ)單元(參數(shù)測(cè)定)，通常每個(gè)參數(shù)至少要連續(xù)采集8個(gè)以上數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)每個(gè)參數(shù)的多個(gè)數(shù)據(jù)求算術(shù)平均值，再將各參數(shù)測(cè)量值的平均值與設(shè)定值比較。如果風(fēng)機(jī)運(yùn)動(dòng)正常，則返回到不斷敏感、檢測(cè)各參數(shù)的狀態(tài)，同時(shí)把相應(yīng)數(shù)據(jù)送給顯示器顯示和打印記錄。如果與設(shè)定值不符合，則該參數(shù)先與報(bào)警值比較，如已超過(guò)，則一方面發(fā)出告警信號(hào)，一方面再與極限保護(hù)值比較，如仍超過(guò)，則保護(hù)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，設(shè)備停機(jī)待修。如果沒(méi)有達(dá)到報(bào)警或極限保護(hù)值，就再檢測(cè)狀態(tài)是高于還是低于原設(shè)定參數(shù)。如偏高，則把電源頻率降低，降低電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而降低風(fēng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù);如狀態(tài)參數(shù)偏低，則反之。本裝置的軟件是由多個(gè)模塊所組成，每個(gè)工藝參數(shù)的敏感，處理，比較都需要其中若干個(gè)模塊所共同完成，這樣設(shè)計(jì)是因?yàn)楹?jiǎn)便和節(jié)省容量，且便于修改和增加新功能。只要事先設(shè)定工藝參數(shù)，人與裝置之間聯(lián)系就只有啟動(dòng)、停止和復(fù)位三種操作了。本發(fā)明還具有一定的通用性，硬件配置不僅適用于對(duì)工業(yè)風(fēng)機(jī)進(jìn)行隨機(jī)變工況的數(shù)字控制，也可適用于其他工作機(jī)械或工藝的控制，當(dāng)然，敏感、監(jiān)測(cè)器的配置、種類等硬件和軟件都需作必要的相應(yīng)改動(dòng)和變更。
總之，本發(fā)明為目前常規(guī)工業(yè)風(fēng)機(jī)的更新?lián)Q代產(chǎn)品，是用機(jī)電一體化技術(shù)改造傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品的結(jié)晶，它對(duì)于改變我國(guó)傳統(tǒng)機(jī)電裝備能耗大，經(jīng)濟(jì)效益低的落后局面將起到有益的作用。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)控隨機(jī)變工況的工業(yè)風(fēng)機(jī)，其特征在于把工業(yè)風(fēng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、變頻器和傳感檢測(cè)器、控制器五個(gè)部分合成一個(gè)機(jī)組，與工業(yè)風(fēng)機(jī)同軸的交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制裝置是由風(fēng)機(jī)、交流電機(jī)以及風(fēng)機(jī)負(fù)載的諸參數(shù)傳感檢測(cè)器群，交流電動(dòng)機(jī)的電流變頻器以及它們的控制器所組成，其中各個(gè)參數(shù)傳感檢測(cè)器分別安裝在靠近風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的需要敏感或檢測(cè)的相應(yīng)部位，其輸出則通過(guò)電纜與安置在近旁的控制器連接，控制器的輸出則接到輸入于50HZ市電網(wǎng)而輸出作為交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源的電源變頻器中。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)控隨機(jī)變工況的工業(yè)風(fēng)機(jī)，其特征是所述的控制器包括有與傳感檢測(cè)器群匹配的輸入模塊、標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面和計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備打印機(jī)、顯示器和鍵盤(pán)。
全文摘要
一種能使設(shè)備按照預(yù)定準(zhǔn)則，自動(dòng)調(diào)節(jié)其工況，從而使整個(gè)機(jī)組都處在最佳性能狀態(tài)下運(yùn)行的機(jī)電設(shè)備——數(shù)控隨機(jī)變工況的工業(yè)風(fēng)機(jī)，是以機(jī)電一體化的系列設(shè)備為基礎(chǔ)，把風(fēng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、感測(cè)、控制和變頻五個(gè)部分合成一個(gè)整體協(xié)調(diào)的機(jī)組，通過(guò)改變交流電機(jī)的電源頻率來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的。該設(shè)備節(jié)電效果顯著、減少外圍控制裝備、降低投資費(fèi)用、延長(zhǎng)使用壽命，是機(jī)電一體化的升級(jí)換代新型工業(yè)風(fēng)機(jī)。
文檔編號(hào)F04D27/02GK1055587SQ9010172
公開(kāi)日1991年10月23日 申請(qǐng)日期1990年4月2日 優(yōu)先權(quán)日1990年4月2日
發(fā)明者石行, 尤裝 申請(qǐng)人:北京市西城新開(kāi)通用試驗(yàn)廠