专利名称：空气压缩机主动式控制系统的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种空气压缩机主动式控制系统,尤指一种利用一控制单兀控制一压缩机单元，以避免一储气单元的排气压力下降至低于其最低工作压力的空气压缩机主动式控制系统。
背景技术：
空气压缩机是一种用以提供高压气体的气动能源设备，广泛的应用于各种利用空气压力作为动力来源的生产设备上。在现今朝向自动化快速生产的趋势下，气动能源的需求量与日俱增，使得空气压缩机的重要性也随的提高。现有技术的空气压缩机主要是利用一压缩机本体导入外界气体，将其压缩为高压·气体并储存于一储气单元内，该储气单元再与一使用端设备相接，进而提供该使用端设备所需的气动能源。其中，当该使用端设备大量使用储气单元内的高压气体时，该压缩机本体是呈一负载运转状态，而当该使用端设备停止使用储气单元内的高压气体时，该压缩机本体则呈一空载运转状态，且当压缩机本体呈现空载运转状态的时间超过一段预设时间时，该压缩机本体还可进一步切换为停机状态，以避免无谓的电力消耗。参见图5所示,其标示有储气单元的预设目标压力(PU) (kg/cm2)以及储气单元的最低工作压力(PL) (kg/cm2)，现有技术的空气压缩机的控制方式是在储气单元压力下降至最低工作压力PL后，才将该压缩机本体切换为负载运转状态，然而，压缩机本体从负载运转后到真正对储气单元输入高压气体之间，会延迟一小段时间，如图所示，在这段时间内，储气单元压力会仍会持续下降至更低于所设定的最低工作压力值PL。如此一来，很可能会造成使用端设备因压力不足而发生异常停机的现象，对整体设备、工艺产生重大的不良影响。上述现有技术的控制方式会发生问题的主要原因是由于压缩机本体在储气单元压力降低至最低点的后才开始反应，缘此，现有技术的空气压缩机的控制模式实有其待进一步改良之处。
发明内容
有鉴于前述现有技术的缺点，本发明提供一种空气压缩机主动式控制系统，希望由此发明解决现有技术的空气压缩机在储气单元内的气体压力下降至所设定的最低工作压力值时才转为负载运转状态或是重新启动，使得储气单元内的气体压力持续下降，造成使用端设备因压力不足而发生异常停机的缺点。为了达到上述的发明目的，本发明所利用的技术手段是使一空气压缩机主动式控制系统包括一压缩机单元；一储气单元，其以管路与该压缩机单元相连通；一控制单元，其具有一计算模块与一逻辑模块，该计算模块根据侦测所得的储气单元内的气体压力变化与时间的关系，计算出一系统管路总容量、一系统动态空气消耗量、以及该系统动态空气消耗量与系统管路总容量的比例关系，该逻辑模块根据该系统动态空气消耗量与系统管路总容量的比例关系来判断该储气单元内的高压气体的消耗模式，并依据该消耗模式设定该压缩机单元为负载运转状态、空载运转状态或停止运转状态。上述系统管路总容量的计算公式可为Q = CX (Tl-TO)；其中，Q为系统管路总容量，C为压缩机单兀10的单位容量，TO为启动该压缩机单元的时间，Tl为储气单元内的压力上升至预设目标压力值的时间。上述系统动态空气消耗量的计算公式可为DF = TdXQ ；
其中，DF为系统动态空气消耗量，Td为该压缩机单元的压力变化所经过的时间间隔。上述的空气压缩机主动式控制系统中当DF彡Q甚至DF > I. 2Q时，可令控制单元提出警示并启动该压缩机单元为全负载运转状态；当O. 7Q < DF < Q时，可令控制单元设定该压缩机单元为负载运转状态；当O. 5Q < DF < O. 7Q时，可令控制单元设定该压缩机单元保持空载运转状态；当O. 2Q < DF < O. 5Q时，可令控制单元设定该压缩机单元保持空载运转状态或进行降载运转；当DF < O. 2Q时，可令控制单元设定该压缩机单元停止运转。本发明的优点在于，通过利用控制单元侦测储气单元内压力变化与时间的关系，并计算系统动态空气消耗量与系统管路总容量的比例关系的方式，来判断目前该储气单元内的气体压力的消耗模式，从而主动且预先地切换该压缩机单元的运转模式，避免储气单元的气体压力下降至低于其最低工作压力，有效达到预防对使用端设备及工艺产生不良影响的目的。
图I为本发明的控制流程图；图2为本发明在压缩机单元启动时，储气单元内的气体压力变化示意图；图3为本发明在运作时，储气单元内的气体压力变化示意图；图4为本发明判断储气单元内的气体压力消耗模式的示意图；图5为现有技术的储气单元内的气体压力变化示意图。附图标记说明10_压缩机单元；20_储气单元；21_气体压力讯号；30_控制单元；31-计算模块；32_逻辑模块；33_控制讯号。
具体实施例方式参见图I所示，本发明的空气压缩机主动式控制系统包括一压缩机单元10、一储气单元20与一控制单元30 压缩机单元10包含一主压缩机与一辅助压缩机，该辅助压缩机为供紧急或特殊状况使用的备用机，该压缩机单元10可在负载运转状态输出高压气体，或在空载运转状态或停机状态时降低高压气体输出量或不输出；该储气单元20以一管路与该压缩机单元10相连通，上述压缩机单元10所输出的高压气体经由管路储存于该储气单元20内，储气单元20以另一管路连接至一使用端设备40，使该储气单元20可提供该使用端设备40所需的气动能源，另该储气单元20发出有气体压力讯号21 ；该控制单元30连接该储气单元20，该控制单元30可接收由该储气单元20所发出的气体压力讯号21以及记录所经过的时间，并具有一计算模块31与一逻辑模块32，该计算模块31根据储气单元20内的气体压力变化与时间的关系，计算出一系统管路总容量Q、一系统动态空气消耗量DF、以及该系统动态空气消耗量DF与系统管路总容量Q的比例关系，该系统管路总容量Q包含该储气单元20、连接该储气单元20的管路以及使用端设备40的容量，接着，该逻辑模块32再根据该系统动态空气消耗量DF与系统管路总容量Q的比例关系来判断该储气单元20内的高压气体的消耗模式，并根据该消耗模式输出一控制讯号33 传送至压缩机单元10，以在储气单元20内的气体压力下降至最低工作压力之前，预先设定该压缩机单元10切换为负载运转状态、空载运转状态或停机状态。配合参见图2所示,其上所标示有为储气单元20的初始压力值(PO) (kg/cm2)、储气单元20的预设目标压力值(PD (kg/cm2)、启动该压缩机单元10的时间(TO)(分，min)、以及储气单元20内的压力上升至预设目标压力值Pl的时间(Tl)(分，min)，此外，令系统管路总容量为Q (m3)，压缩机单元10的单位容量为C(m3/min)。首先计算系统管路总容量Q :当启动压缩机单元10后，该储气单元20内的气体压力会由初始压力值PO上升至预设目标压力值P1，同时，该控制单元20会记录启动该压缩机单元10的时间T0，以及记录储气单元20内的压力上升至预设目标压力值Pl的时间Tl，并以该控制单元30的计算模块31计算该系统管路总容量Q，其计算公式为Q = CX (Tl-TO)进一步参见图3所示，在该压缩机单元10运转时，该控制单元30会持续接收该储气单元20所发出的气体压力讯号21，其中，图3上标示有储气单元20的气体压力的第一侦测值(Pa) (kg/cm2)、储气单元20的气体压力的第二侦测值(Pb) (kg/cm2)、侦测到该储气单元20的气体压力的第一侦测值Pa的第一侦测时间(Ta)(分，min)、以及侦测到该储气单元20的气体压力的第二侦测值Pb的第二侦测时间(Tb)(分，min)，此外，令系统动态空气消耗量为DF (kg/cm2)。接着计算系统动态空气消耗量DF :令该控制单元30的计算模块31计算该压缩机单元10的压力变化所经过的时间间隔(Td)(分，min),其中Td = Tb-Ta,并据此计算该系统动态空气消耗量DF ;其中，该压缩机单元10的压力变化的时间间隔Td可调整，又，该系统动态空气消耗量DF的计算公式为DF = TdXQ上述时间间隔Td可依需求进行设定，例如，当时间间隔Td设定为5的时候，表示该控制单元30的计算模块31会每5分钟计算一次系统动态空气消耗量DF。进一步参见图4所示,其中，图上所标示的P unload为储气单元20在空载运转状态下的空车压力值，P trigger为储气单元20的触发压力值，P load为储气单元在负载运转状态下的重车压力值。然后判断该储气单元20内的气体压力下降的模式该控制单元30的逻辑模块32比对上述系统动态空气消耗量DF与系统管路总容量Q的比例关系，据此判断目前该储气单元20内的气体压力属于何种消耗模式，并根据消耗模式输出控制讯号33来控制该压缩机单元10的运转状态，其中当DF彡Q甚至DF > I. 2Q时，表示系统动态空气消耗量DF等于甚至远大于系统管路总容量Q，此时，设定消耗模式为模式A，令控制单元30输出控制讯号33以提出警示并启动该压缩机单元10的主压缩机及辅助压缩机，使该压缩机单元10为100%全负载运转状态；当O. 7Q < DF < Q时，表示系统动态空气消耗量DF略小于系统管路总容量Q，此时，设定消耗模式为模式B，令控制单元30输出控制讯号33以启动该压缩机单元10的主压缩机，设定该压缩机单元10为负载运转状态；当O. 5Q < DF < O. 7Q时，表示系统动态空气消耗量DF小于系统管路总容量Q，此时，设定消耗模式为模式C，令控制单元30输出控制讯号33以设定该压缩机单元10保持空 载运转状态；当O. 2Q < DF < O. 5Q时，表示系统动态空气消耗量DF远小于系统管路总容量Q，此时，设定消耗模式为模式D，令控制单元30输出控制讯号33以设定该压缩机单元10保持空载运转状态或进行降载运转；当DF < O. 2Q时，表示使用端设备40未使用储气单元20内的高压气体，此时，设定消耗模式为模式E，令控制单元30输出控制讯号33以设定该压缩机单元10停止运转。通过如上所述的设计，本发明的空气压缩机主动式控制系统通过利用控制单元30侦测储气单元20内压力变化与时间的关系，并计算系统动态空气消耗量DF与系统管路总容量Q的比例关系的方式，来判断目前该储气单元20内的气体压力的消耗模式，从而主动且预先地切换该压缩机单元10的运转模式，避免储气单元20的气体压力下降至低于其最低工作压力，达到预防对使用端设备及工艺产生不良影响的目的。
权利要求
1.一种空气压缩机主动式控制系统，其特征在于，其包括 一压缩机单元； 一储气单元，其以管路与该压缩机单元相连通； 一控制单元，其具有一计算模块与一逻辑模块，该计算模块根据侦测所得的储气单元内的气体压力变化与时间的关系，计算出一系统管路总容量、一系统动态空气消耗量、以及该系统动态空气消耗量与系统管路总容量的比例关系，该逻辑模块根据该系统动态空气消耗量与系统管路总容量的比例关系来判断该储气单元内的高压气体的消耗模式，并依据该消耗模式设定该压缩机单元为负载运转状态、空载运转状态或停止运转状态。
2.根据权利要求I所述的空气压缩机主动式控制系统，其特征在于，前述系统管路总容量的计算公式为Q = CX (Tl-TO)； 其中，Q为系统管路总容量，C为压缩机单兀的单位容量，TO为启动该压缩机单兀的时间，Tl为储气单元内的压力上升至预设目标压力值的时间。
3.根据权利要求2所述的空气压缩机主动式控制系统，其特征在于，前述系统动态空气消耗量的计算公式为DF = TdXQ ； 其中，DF为系统动态空气消耗量，Td为该压缩机单元的压力变化所经过的时间间隔。
4.根据权利要求3所述的空气压缩机主动式控制系统，其特征在于，当DF> I. 2Q时，令控制单元提出警示并启动该压缩机单元为全负载运转状态。
5.根据权利要求3所述的空气压缩机主动式控制系统，其特征在于，当DF> Q时，令控制单元提出警示并启动该压缩机单元为负载运转状态。
6.根据权利要求3所述的空气压缩机主动式控制系统，其特征在于，当O.7Q < DF < Q时，令控制单元设定该压缩机单元为全负载运转状态。
7.根据权利要求3所述的空气压缩机主动式控制系统，其特征在于，当O.5Q < DF<O. 7Q时，令控制单元设定该压缩机单元保持空载运转状态。
8.根据权利要求3所述的空气压缩机主动式控制系统，其特征在于，当O.2Q < DF<O. 5Q时，令控制单元设定该压缩机单元保持空载运转状态。
9.根据权利要求3所述的空气压缩机主动式控制系统，其特征在于，当O.2Q < DF<O. 5Q时，令控制单元设定该压缩机单元进行降载运转。
10.根据权利要求3所述的空气压缩机主动式控制系统，其特征在于，当DF< O. 2Q时，令控制单元设定该压缩机单元停止运转。
全文摘要
本发明是一种空气压缩机主动式控制系统，其包括以管路相连通的一压缩机单元与一储气单元、以及连接该储气单元的一控制单元。本发明利用该控制单元侦测储气单元内压力变化与时间的关系，来计算系统动态空气消耗量与系统管路总容量的比例关系，并判断目前该储气单元内的气体压力的消耗模式，从而主动且预先地切换该压缩机单元为负载运转状态、空载运转状态或停止运转状态，故可避免储气单元的气体压力下降至低于其最低工作压力，达到预防对使用端设备及工艺产生不良影响的目的。
文档编号F04B49/06GK102889201SQ20121003426
公开日2013年1月23日 申请日期2012年2月15日 优先权日2011年7月18日
发明者任尚崇 申请人:复盛股份有限公司