本發(fā)明涉及鼓風(fēng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種鼓風(fēng)機(jī)組節(jié)能增效控制系統(tǒng)及其工作方法。

背景技術(shù)：

90年代甚至更早期生產(chǎn)的鼓風(fēng)機(jī)組由于技術(shù)落后，能耗高且效率低下，已經(jīng)不適應(yīng)目前的低碳節(jié)能的要求，所以已近淘汰。但是，龐大的鼓風(fēng)機(jī)組造價(jià)昂貴，全部淘汰勢必帶來極大的浪費(fèi)，也不符合節(jié)能要求。

根據(jù)對鼓風(fēng)機(jī)組的結(jié)構(gòu)分析，其實(shí)鼓風(fēng)機(jī)組之所以效率低下，就是葉輪的結(jié)構(gòu)老舊以及手動(dòng)控制的落后，其他部分基本和現(xiàn)今產(chǎn)品沒有太大的區(qū)別。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種鼓風(fēng)機(jī)組節(jié)能增效控制系統(tǒng)及其工作方法，使得機(jī)組在自動(dòng)化水平上得到進(jìn)一步的提高，機(jī)組運(yùn)行更趨平穩(wěn)，避免了人工干預(yù)的不確定性，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備節(jié)能和用工成本的降低。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種鼓風(fēng)機(jī)組節(jié)能增效控制系統(tǒng)，包括多個(gè)鼓風(fēng)機(jī)，每個(gè)鼓風(fēng)機(jī)包括葉輪、蝸殼、進(jìn)口導(dǎo)葉和驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述葉輪設(shè)于蝸殼內(nèi)，并連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述進(jìn)口導(dǎo)葉設(shè)于蝸殼進(jìn)風(fēng)口處，該系統(tǒng)還包括上位機(jī)和plc控制器，所述蝸殼出風(fēng)口通過出口變徑管分別連接出風(fēng)管道和放空管道，所述出口變徑管內(nèi)徑沿氣流方向增大，所述出風(fēng)管道上設(shè)有帶開關(guān)傳感器的單向出口閥，所述放空管道上設(shè)有帶第二開度傳感器的放空閥，所述進(jìn)口導(dǎo)葉上設(shè)有第一開度傳感器，所述出口變徑管出口處設(shè)有壓力變送器，所述第一開度傳感器、第二開度傳感器、開關(guān)傳感器、壓力變送器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和上位機(jī)分別連接plc控制器，所述plc控制器分別通過一伺服電機(jī)連接進(jìn)口導(dǎo)葉、放空閥和單向出口閥。

所述出口變徑管通過波紋管分別連接出風(fēng)管道和放空管道。

所述葉輪通過變速箱連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述變速箱上設(shè)有軸振動(dòng)傳感器，所述軸振動(dòng)傳感器連接plc控制器。

所述變速箱連接有潤滑油輸送管道，所述潤滑油輸送管道上設(shè)有潤滑油溫度傳感器和潤滑油壓力傳感器，所述潤滑油溫度傳感器和潤滑油壓力傳感器分別連接plc控制器。

所述plc控制器連接有聲光報(bào)警器和gsm/cdma模塊。

所述出風(fēng)管道的出口處設(shè)有流量計(jì)，所述出口變徑管出口處還設(shè)有壓力表。

所述多個(gè)鼓風(fēng)機(jī)分為備用鼓風(fēng)機(jī)和工作鼓風(fēng)機(jī)。

一種上述的一種鼓風(fēng)機(jī)組節(jié)能增效控制系統(tǒng)的工作方法，包括防喘振工作過程，所述防喘振工作過程包括以下步驟：

當(dāng)壓力變送器檢測到鼓風(fēng)機(jī)出口壓力變化幅度△p為平緩的狀態(tài)時(shí)，所述平緩的狀態(tài)是指：0<△p=p2-p0<p1，p0為預(yù)設(shè)的出口壓力，p1為預(yù)設(shè)的喘振壓力，p2為實(shí)時(shí)檢測的管道壓力，在平緩的狀態(tài)下，上位機(jī)逐步控制進(jìn)口導(dǎo)葉的開度減少，直至△p=0時(shí)，進(jìn)口導(dǎo)葉停止動(dòng)作；

當(dāng)壓力變送器檢測到鼓風(fēng)機(jī)出口壓力變化幅度△p為突然變大的狀態(tài)時(shí)，所述突然變大的狀態(tài)是指：△p=p2-p0>p1，在突然變大的狀態(tài)下，上位機(jī)打開放空閥，并控制放空閥開啟角度，直至△p降低到p1時(shí)，關(guān)閉放空閥。

在平緩的狀態(tài)下，進(jìn)口導(dǎo)葉的開度變化范圍為40%到100%。

在平緩的狀態(tài)下，若進(jìn)口導(dǎo)葉的開度降低到設(shè)定的最低值后△p仍為平緩的狀態(tài)，則進(jìn)口導(dǎo)葉停止動(dòng)作，打開放空閥，并控制放空閥開啟角度，直至△p=0時(shí)，關(guān)閉放空閥。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有優(yōu)點(diǎn)：

1、改造后的機(jī)組較之前的機(jī)組更加符合企業(yè)用風(fēng)系統(tǒng)的實(shí)際壓力需求，并且提高了產(chǎn)氣量；在自動(dòng)化水平上得到進(jìn)一步的提高，機(jī)組運(yùn)行更趨平穩(wěn)，避免了人工干預(yù)的不確定性，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備節(jié)能和用工成本的降低。

2、在增效改造的過程中，將原來很容易操作失誤的手動(dòng)控制閥門改成智能自動(dòng)控制閥門；增加了部分智能監(jiān)測系統(tǒng)，包括壓力變送器等，做到故障提示以及自動(dòng)保護(hù)等功能；同時(shí)出口變徑管用于提高氣體壓力。整個(gè)改造使其性能和效率都有較大的提高。但是整個(gè)改造費(fèi)用不到20%。

3、設(shè)置軸振動(dòng)傳感器、潤滑油溫度傳感器和潤滑油壓力傳感器，及時(shí)關(guān)注機(jī)組本身的潤滑系統(tǒng)運(yùn)行是否正常、軸端振動(dòng)是否正常等機(jī)械指標(biāo)。

4、利用聲光報(bào)警器在現(xiàn)場發(fā)出報(bào)警，同時(shí)還可以利用gsm/cdma模塊實(shí)現(xiàn)短信報(bào)警信息的發(fā)送。

5、設(shè)置波紋管，減少熱變形及振動(dòng)對后續(xù)管道系統(tǒng)的影響，同時(shí)加裝空氣過濾器，濾掉大氣中的顆粒物、柳絮等雜質(zhì)。

6、通過對老式鼓風(fēng)機(jī)組進(jìn)行改造，在能耗完全一致的情況下，效率果然提高了20%以上，原來5臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)組，只要開4臺(tái)就滿足了原來的使用要求。另一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)可以作為輪換使用，大幅度提高鼓風(fēng)機(jī)組使用壽命。

7、本系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)組運(yùn)行過程中，通過各部位的傳感器及時(shí)探測出口管道的壓力變化，并通過內(nèi)置的計(jì)算程序，計(jì)算出該出口管道壓力下的喘振壓力及進(jìn)口導(dǎo)葉和放空閥應(yīng)有的動(dòng)作數(shù)據(jù)，輸出后由相應(yīng)的伺服電機(jī)執(zhí)行來自動(dòng)完成各閥門的開度，以實(shí)現(xiàn)最佳的工作狀態(tài)。

8、在防喘振工作過程的平緩的狀態(tài)下，還實(shí)時(shí)檢測壓力變化幅度△p的變化率，更加精準(zhǔn)的控制進(jìn)口導(dǎo)葉的開度，避免進(jìn)口導(dǎo)葉過度開啟或關(guān)閉而導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)出口壓力始終達(dá)不到穩(wěn)定狀態(tài)的情況，以實(shí)時(shí)保證鼓風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定狀態(tài)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明開機(jī)邏輯示意圖。

圖中，1、葉輪，2、蝸殼，3、進(jìn)口導(dǎo)葉，3-1、第一伺服電機(jī)，4、驅(qū)動(dòng)電機(jī)，5、上位機(jī)，6、plc控制器，6-1、i/o輸入接口，6-2、i/o輸出接口，7、出口變徑管，8、出風(fēng)管道，9、放空管道，10、開關(guān)傳感器，11、單向出口閥，11-1、第二伺服電機(jī)，12、第二開度傳感器，13、放空閥，13-1、第三伺服電機(jī)，14、第一開度傳感器，15、壓力變送器，16、波紋管，17、變速箱，18、軸振動(dòng)傳感器，19、潤滑油輸送管道，20、潤滑油溫度傳感器，21、潤滑油壓力傳感器，22、流量計(jì)，23、壓力表，24、空氣過濾器，25、電控柜，26、油泵，27、油箱。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

如圖1所示，一種鼓風(fēng)機(jī)組節(jié)能增效控制系統(tǒng)，包括多個(gè)鼓風(fēng)機(jī)，每個(gè)鼓風(fēng)機(jī)包括葉輪1、蝸殼2、進(jìn)口導(dǎo)葉3、驅(qū)動(dòng)電機(jī)4、上位機(jī)5和plc控制器6，葉輪1設(shè)于蝸殼2內(nèi)，并連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)4，進(jìn)口導(dǎo)葉3設(shè)于蝸殼2進(jìn)風(fēng)口處，蝸殼2進(jìn)風(fēng)口前端設(shè)有空氣過濾器24，蝸殼2出風(fēng)口通過出口變徑管7分別連接出風(fēng)管道8和放空管道9，出口變徑管7內(nèi)徑沿氣流方向增大，出風(fēng)管道8上設(shè)有帶開關(guān)傳感器10的單向出口閥11，放空管道9上設(shè)有帶第二開度傳感器12的放空閥13，進(jìn)口導(dǎo)葉3上設(shè)有第一開度傳感器14，出口變徑管7出口處設(shè)有壓力變送器15，第一開度傳感器14、第二開度傳感器12、開關(guān)傳感器10、壓力變送器15、驅(qū)動(dòng)電機(jī)4和上位機(jī)5分別連接plc控制器6，plc控制器6分別通過一伺服電機(jī)連接進(jìn)口導(dǎo)葉3、放空閥13和單向出口閥11，葉輪1通過變速箱17連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)4，出風(fēng)管道8的出口處設(shè)有流量計(jì)22，出口變徑管7出口處還設(shè)有壓力表23。

其工作原理是開機(jī)前需要對機(jī)組的機(jī)械部分進(jìn)行檢查，如圖2所示，當(dāng)條件滿足時(shí)，可在現(xiàn)場plc控制器6或中控室上位機(jī)5上操作啟動(dòng)程序，電機(jī)通電運(yùn)行后通過聯(lián)軸器、變速箱17帶動(dòng)葉輪1旋轉(zhuǎn)做高速旋轉(zhuǎn)；葉輪1旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)氣體流動(dòng)，并在氣體進(jìn)口處形成低壓，外界的空氣在大氣壓力作用下通過進(jìn)口處空氣過濾器24進(jìn)入進(jìn)口管道，繼而進(jìn)入葉輪1，在葉輪1的帶動(dòng)下做高速的旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過葉輪1流道和蝸殼2流道后進(jìn)入作為擴(kuò)壓器的出口變徑管7，速度降低且壓力升高。在沒有故障的情況下系統(tǒng)穩(wěn)定的運(yùn)行，外界空氣源源不斷的被做功加壓后送入出口管道，供生產(chǎn)使用。

由于生產(chǎn)用氣具有波動(dòng)性，當(dāng)用氣量突然減少時(shí)，用氣末端會(huì)關(guān)閉閥門，導(dǎo)致出口管道上壓縮空氣的堆積并形成過高的壓力，機(jī)組在此情況下如果不及時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)會(huì)發(fā)生“喘振”現(xiàn)象，危及到機(jī)組安全。因此，提出兩種途徑來實(shí)現(xiàn)防喘振，避免該情況的發(fā)生，兩種途徑：一種是在出口壓力變化幅度較為平緩時(shí)，通過調(diào)整進(jìn)口導(dǎo)葉3的開啟角度，減少進(jìn)入系統(tǒng)的空氣量，從而控制出口管道壓力；另一種是當(dāng)出口壓力突然變大時(shí)，需要及時(shí)打開放空閥13，將多余的氣體排出，從而保護(hù)機(jī)組的安全運(yùn)行。老舊鼓風(fēng)機(jī)組的進(jìn)口導(dǎo)葉3的開啟角度以及放空閥13的開啟，完全是依靠經(jīng)驗(yàn)手工調(diào)節(jié)的。因此在老舊鼓風(fēng)機(jī)組改造時(shí)，在進(jìn)口導(dǎo)葉3上安裝了第一開度傳感器14以及第一伺服電機(jī)3-1；在放空閥13上安裝了第二開度傳感器12和第三伺服電機(jī)13-1；在單向出口閥11上安裝了開關(guān)傳感器10以及第二伺服電機(jī)11-1；在出氣口的壓力表23上安裝了壓力變送器15。通過以上改造，當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)組運(yùn)行過程中，通過各部位的傳感器及時(shí)探測出口管道的壓力變化，并通過內(nèi)置的計(jì)算程序，計(jì)算出該出口管道壓力下的喘振壓力及進(jìn)口導(dǎo)葉3和放空閥13應(yīng)有的動(dòng)作數(shù)據(jù)，輸出后由相應(yīng)的伺服電機(jī)執(zhí)行來自動(dòng)完成各閥門的開度，以實(shí)現(xiàn)最佳的工作狀態(tài)。

出口變徑管7通過波紋管16分別連接出風(fēng)管道8和放空管道9，變速箱17連接有潤滑油輸送管道19，潤滑油輸送管道19上設(shè)有潤滑油溫度傳感器20和潤滑油壓力傳感器21，變速箱17上設(shè)有軸振動(dòng)傳感器18，軸振動(dòng)傳感器18、潤滑油溫度傳感器20和潤滑油壓力傳感器21分別連接plc控制器6。及時(shí)關(guān)注機(jī)組本身的潤滑系統(tǒng)運(yùn)行是否正常、軸端振動(dòng)是否正常等機(jī)械指標(biāo)。

plc控制器6連接有聲光報(bào)警器和gsm/cdma模塊，當(dāng)出現(xiàn)喘振或者故障信號時(shí)，則利用聲光報(bào)警器在現(xiàn)場發(fā)出報(bào)警，同時(shí)還可以利用gsm/cdma模塊實(shí)現(xiàn)短信報(bào)警信息的發(fā)送。

plc控制器6與上位機(jī)5無線連接，利用上位機(jī)5可以無線遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場鼓風(fēng)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，多個(gè)鼓風(fēng)機(jī)分為備用鼓風(fēng)機(jī)和工作鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)組采用互為工作和備用的工作方式，有利于在線檢修，保證鼓風(fēng)機(jī)組工作的可靠性。

本系統(tǒng)中各部分功能如下，

一、空氣系統(tǒng)流動(dòng)環(huán)節(jié)

空氣過濾器24用于濾掉大氣中的顆粒物、柳絮等雜質(zhì)；進(jìn)口導(dǎo)葉3通過改變旋轉(zhuǎn)角度控制進(jìn)氣流量；葉輪1用于對氣體做工；蝸殼2用于配合葉輪1形成一個(gè)封閉的空間，其內(nèi)部構(gòu)造利于氣體流動(dòng)；出口變徑管7用于提高氣體壓力；波紋管16用于減少熱變形及振動(dòng)對后續(xù)管道系統(tǒng)的影響；壓力表23用于顯示出風(fēng)管道8的壓力，壓力變送器15用于將壓力信號傳送到plc處理器；出風(fēng)管道8用于輸送壓縮空氣；放空管道9用于在特殊情況下排放氣體；出風(fēng)管道8出口處的閥門采用單向出口閥11，防止管網(wǎng)內(nèi)的氣體回流，相應(yīng)的開關(guān)傳感器10用于檢測閥門的開關(guān)量；放空閥13為角度調(diào)節(jié)，用于調(diào)節(jié)排氣量，相應(yīng)的第二開度傳感器12用于檢測開啟角度信息；流量計(jì)22用于計(jì)量流出鼓風(fēng)機(jī)的氣體流量。

二、機(jī)械傳動(dòng)

電控柜25用于傳送來電能并控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)4，同時(shí)與plc控制器6通訊；驅(qū)動(dòng)電機(jī)4將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并輸出轉(zhuǎn)動(dòng)力矩及轉(zhuǎn)速；聯(lián)軸器用于連接變速箱17及驅(qū)動(dòng)電機(jī)4；變速箱17通過齒輪副實(shí)現(xiàn)低速到高速轉(zhuǎn)換；小齒輪所在的主軸在小齒輪帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，并將機(jī)械能通過主軸傳到葉輪1。

潤滑系統(tǒng)中的油箱27用于儲(chǔ)存潤滑油，油泵26用于將潤滑油泵26送到需要潤滑的部分。潤滑油壓力傳感器21和潤滑油溫度傳感器20用于探測潤滑油的壓力和溫度。

三、控制系統(tǒng)

位于各個(gè)部位的傳感器將系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)換為電信號輸送到plc控制器6的i/o輸入接口6-1，通過plc控制器6內(nèi)置的邏輯程序進(jìn)行運(yùn)算，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果由i/o輸出接口6-2進(jìn)行控制命令輸出或?qū)⑿畔@示到顯示屏上。

上位機(jī)5是位于中控室的工控機(jī)，通過網(wǎng)絡(luò)接口與plc控制器6進(jìn)行通訊，可查看數(shù)據(jù)，也可輸出控制信號。

改造后的機(jī)組較之前的機(jī)組更加符合企業(yè)用風(fēng)系統(tǒng)的實(shí)際壓力需求，并且提高了產(chǎn)氣量；在自動(dòng)化水平上得到進(jìn)一步的提高，機(jī)組運(yùn)行更趨平穩(wěn)，避免了人工干預(yù)的不確定性，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備節(jié)能和用工成本的降低。

上述的一種鼓風(fēng)機(jī)組節(jié)能增效控制系統(tǒng)的工作方法，包括防喘振工作過程，防喘振工作過程包括以下步驟：

當(dāng)壓力變送器15檢測到鼓風(fēng)機(jī)出口壓力變化幅度△p為平緩的狀態(tài)時(shí)，平緩的狀態(tài)是指：0<△p=p2-p0<p1，p0為預(yù)設(shè)的出口壓力，p1為預(yù)設(shè)的喘振壓力，p2為實(shí)時(shí)檢測的管道壓力，在平緩的狀態(tài)下，上位機(jī)5逐步控制進(jìn)口導(dǎo)葉3的開度減少，直至△p=0時(shí)，進(jìn)口導(dǎo)葉3停止動(dòng)作，具體關(guān)小幅度與管道壓力變化幅度△p成正比，進(jìn)口導(dǎo)葉3的開度變化范圍為40%到100%，若進(jìn)口導(dǎo)葉3的開度降低到設(shè)定的最低值40%后△p仍為平緩的狀態(tài)，則進(jìn)口導(dǎo)葉3停止動(dòng)作，打開放空閥13，并控制放空閥13開啟角度，直至△p=0時(shí)，關(guān)閉放空閥13；

當(dāng)壓力變送器15檢測到鼓風(fēng)機(jī)出口壓力變化幅度△p為突然變大的狀態(tài)時(shí)，突然變大的狀態(tài)是指：△p=p2-p0>p1，在突然變大的狀態(tài)下，上位機(jī)5打開放空閥13，并控制放空閥13開啟角度，直至△p降低到p1時(shí)，關(guān)閉放空閥13，實(shí)現(xiàn)將出口壓力降低到設(shè)定的壓力值。

平緩的狀態(tài)下，若上位機(jī)5逐步控制進(jìn)口導(dǎo)葉3的開度減少時(shí)，壓力變化幅度△p的出現(xiàn)一定的減少的趨勢時(shí)（即壓力變化幅度△p變化率達(dá)到設(shè)定的變化率，該設(shè)定變化率為負(fù)數(shù)），則暫時(shí)保持當(dāng)前進(jìn)口導(dǎo)葉3的開度為設(shè)定的觀察時(shí)間（例如5分鐘），設(shè)定的觀察時(shí)間后判斷△p是否為0，若是，則進(jìn)口導(dǎo)葉3維持當(dāng)前開度，若否，則繼續(xù)逐步控制進(jìn)口導(dǎo)葉3的開度減少，并實(shí)時(shí)檢測壓力變化幅度△p的變化率。通過此步驟設(shè)置，可以更加精準(zhǔn)的控制進(jìn)口導(dǎo)葉3的開度，避免進(jìn)口導(dǎo)葉3過度開啟或關(guān)閉而導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)出口壓力始終達(dá)不到穩(wěn)定狀態(tài)的情況，以實(shí)時(shí)保證鼓風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定狀態(tài)，需要達(dá)到的穩(wěn)定狀態(tài)是保證機(jī)組不喘振，且管網(wǎng)壓力保持在工藝需要的穩(wěn)定值。