数控随机变工况的工业风机的制作方法

专利名称：数控随机变工况的工业风机的制作方法技术领域：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工业风机。风机和工业泵、空气压缩机一样，是一种广泛用于冶金、矿山、石油、化工、机械、电子、纺织、建筑等许多行业的通用动力机械，是国民经济中的基础设备之一。目前，风机一般都由交流恒速电机作为其驱动力机。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，故风机大都采用恒工况方式工作。设计选型时，需要按照工业生产使用中可能出现的最大工况来选定设备，而在实际运行中，则通过调节其外围设备来节流(或打回流)，使之满足运行条件。而且，由于调节过程比较麻烦和复杂，在生产实践中往往是调整到一个比较适宜的工作点以后就将其固定在此工况而不再随机改变了。这样，风机所处的工作状态只是一个可保证生产进行的状态，但绝不是最佳的适宜工作状态。所以，目前设备投资费用高、效率低、能耗大，外围控制装置复杂，可靠性差和不能随机改变工况等问题，已成为人们日益关心的重要问题。本发明的目的是设计一种能克服上述缺陷，使工业风机按照预定的准则，自动调节其工作状况，使得风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工业风机。本发明的硬件结构如图1所示它由风机1、交流电动机2及其驱动控制装置组成。其特点是与工业风机1同轴联接的交流电动机2的驱动控制装置是由风机1、交流电动机2以及风机负载3的诸参数传感、检测器群4、交流电动的电源变频器5以及它们的控制器6所组成，其中各个参数传感、检测器分别安装在靠近风机和电动机的需要敏感或检测的相应部位，其输出则通过电缆7与安置在近旁的控制器6相连，控制器6的输出则接到从50HZ市电网输入而输出作为交流电动机的驱动电源的电源变频器5中，也就是把风机、电动机、感测、控制和变频五个部分合成一个数字控制的能随机改变工况的新型工业风机。在控制器6中有与传感器、检测器群4匹配的输入模块9，它们都插在标准工业控制介面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风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，编写优化控制软件并固化于芯片中;用户也可以根据自身特殊要求自行调整改变工序或工艺参数、保护限值等数据或程序，此时可利用键盘11修改之，从简单的单机控制直到高级专家系统软件均可由用户自由开发设计，并把设计修改好的数据和程序重新存储在读写存储器芯片中。微型计算机配置的外部设备显示器12是用于实时显示风机机组的各个工艺参数数值和各项程序、数据，例如风机输出的风压、风量和温度，润滑油压力、温度，交流电动机的工作电流中，输入电压及其频率等。打印机13是用于实时或定时打印风机整个机组系统的各个组成部件的运行情况(报表)的。用微电子技术改造传统的机电产品是机电一体化工作的重要组成内容，而许多工作机械的机电一体化主要是其动力机的机电一体化。本发明就是采用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-作为数控随机变工况风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，对风机的动力机-电机进行数字控制的变频调速的。它把风机(包括其负载)、传感器件、输入匹配模块和标准工业控制介面(例如美国生产的CPT22型机器)、通讯电缆与中央控制计算机(通用微型计算机即可承担)相连通，形成一个整体机组系统。不仅采集风机自身的热工参数，同时敏感采集整个机组系统的各种参数风、水、油、机、电等状况全部汇总于微机，再根据工作负荷的需求，进行优化处理，自动改变交流电动机输入电压的频率，从而改变电动机的转速，可从0-100%地连续无级调速(即变频调速)，使风机能随机改变工况，整个机组始终处在最佳工况下运行，达到节约电能，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，延长设备使用寿命等多项经济效益。图2是本发明工作状态时的软件控制过程的原理逻辑方框流程图。首先是用键盘输入各参数限值并储存到相关存储单元(参数设定)，再启动风机开始运动，此时就把各参数传感器、检测器送来的数据储存到实测值存储单元(参数测定)，通常每个参数至少要连续采集8个以上数据，由数据处理模块对每个参数的多个数据求算术平均值，再将各参数测量值的平均值与设定值比较。如果风机运动正常，则返回到不断敏感、检测各参数的状态，同时把相应数据送给显示器显示和打印记录。如果与设定值不符合，则该参数先与报警值比较，如已超过，则一方面发出告警信号，一方面再与极限保护值比较，如仍超过，则保护机构动作，设备停机待修。如果没有达到报警或极限保护值，就再检测状态是高于还是低于原设定参数。如偏高，则把电源频率降低，降低电动机的转速，从而降低风机的运行参数;如状态参数偏低，则反之。本装置的软件是由多个模块所组成，每个工艺参数的敏感，处理，比较都需要其中若干个模块所共同完成，这样设计是因为简便和节省容量，且便于修改和增加新功能。只要事先设定工艺参数，人与装置之间联系就只有启动、停止和复位三种操作了。本发明还具有一定的通用性，硬件配置不仅适用于对工业风机进行随机变工况的数字控制，也可适用于其他工作机械或工艺的控制，当然，敏感、监测器的配置、种类等硬件和软件都需作必要的相应改动和变更。总之，本发明为目前常规工业风机的更新换代产品，是用机电一体化技术改造传统机电产品的结晶，它对于改变我国传统机电装备能耗大，经济效益低的落后局面将起到有益的作用。权利要求1.一种数控随机变工况的工业风机，其特征在于把工业风机、驱动电机、变频器和传感检测器、控制器五个部分合成一个机组，与工业风机同轴的交流驱动电机的控制装置是由风机、交流电机以及风机负载的诸参数传感检测器群，交流电动机的电流变频器以及它们的控制器所组成，其中各个参数传感检测器分别安装在靠近风机和电动机的需要敏感或检测的相应部位，其输出则通过电缆与安置在近旁的控制器连接，控制器的输出则接到输入于50HZ市电网而输出作为交流电动机的驱动电源的电源变频器中。2.如权利要求1所述的数控随机变工况的工业风机，其特征是所述的控制器包括有与传感检测器群匹配的输入模块、标准工业控制介面和计算机及其外部设备打印机、显示器和键盘。全文摘要一种能使设备按照预定准则，自动调节其工况，从而使整个机组都处在最佳性能状态下运行的机电设备——数控随机变工况的工业风机，是以机电一体化的系列设备为基础，把风机、电动机、感测、控制和变频五个部分合成一个整体协调的机组，通过改变交流电机的电源频率来调节电机转速实现发明目的。该设备节电效果显著、减少外围控制装备、降低投资费用、延长使用寿命，是机电一体化的升级换代新型工业风机。文档编号F04D27/02GK1055587SQ9010172公开日1991年10月23日 申请日期1990年4月2日 优先权日1990年4月2日发明者石行, 尤装 申请人:北京市西城新开通用试验厂