专利名称：一种风机节能控制装置的制作方法
技术领域：
一种风机节能控制装置
技术领域：
本实用新型涉及电子仪器、仪表技术领域，具体的是一种风机节能控制装置，可用
于电厂、矿山、钢厂等大型企业的风机的节能控制系统。背景技术：
为节约能源，充分利用自然资源，风力发电机被许多地方采用。但目前，现有的空 压机控制系统大都采用传统的控制方法，风量的调节采用机械方式，不仅造成能量的浪费， 而且控制起来也不方便。而采用变频控制可根据生产实际需求状况对电机的转速进行调 节，从而实现对压縮空气供应量的调节，使空压机在满足工艺要求的前提下处于最佳的节 能运行状态，大大降低空压机的最高工作压力，从而达到节电节能的目的。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有控制灵活、节约能源 的特点的风机节能控制装置。 为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为 —种风机节能控制装置，含有箱体、面板、控制板，在面板上设有显示器和方向控 制钮，在箱体上设有扬声器、启动按钮和停止按钮，控制板设置在箱体的内部，其特征是，在 控制板上设置和连接的元器件主要有变频器、电流传感器、压力传感器、温度传感器、电源、 电压传感器、报警器和控制器，其中，温度传感器用于测量水温，压力传感器用于测量压縮 空气的压力，并与控制器构成闭环控制，控制器根据压力传感器测得的压力信号，通过变频 器自动调节电机转速，调节空气的压力。 所述的变频器具有缺相、短路、过载和过电流保护等功能。 所述的箱体为矩形结构的箱体。 本实用新型的工作原理是 风机压縮机变频调速系统通常是以输出压力作为控制对象的，将由压力传感器获 得的反馈信号接至变频器的PID调节器，与预置的压力信号进行比较，经PID调节后，总和 信号接至变频器的给定端，从而决定电动机的工作频率和转速当用风量少时，让电机转的 慢一些；当用风量大时，则让电机转的快一些，从而达到调节空气压力、实现节能的目的。本 实用新型的控制方案为闭环控制系统，系统通过对管网或储气罐的压力进行实时采样，并 与设定值比较，然后根据两者之间的偏差来控制空压机的速度，实现自动恒压的控制方式。 本实用新型的积极效果是 (1)利用新型监控装置，可实现对风机系统的监控；利用压力传感器、变频器和控 制器构成的闭环控制，可实现对空气压力的自动调节，达到节能的目的。 (2)由于工况不同，所以节能效果不一样，但只要有空载情况发生，必然能实现节 能。
(3)实现恒压供气，提高供气质量，杜绝欠压情况的发生，有利于提高产品质量。[0014] (4)降低电机转速，减少机械冲击与磨损，延长设备寿命，减少设备维护的工作量 和维修开支。 (5)电机变频的启、停对设备及电网没有冲击，并具有节约能源、使用方便、控制灵 活和可靠性高的优点，可提高整套设备的自动化水平和延长设备的使用寿命。
附图1为本发明一种风机节能控制装置的外部结构示意图； 附图2为控制面板的结构示意图； 附图3为本发明一种风机节能控制装置的工作原理框图； 附图4为变频器主回路和控制回路的接线图； 附图5为控制板的电路接线图； 图中的标号分别为 1、箱体， 2、面板，3、显示器， 4、方向控制钮， 5、控制板， 6、变频器，7、电流传感器，8、压力传感器， 9、温度传感器，10、电源，11、电压传感器，12、报警器， 13、控制器。
具体实施方式
以下结合附图给出本发明一种风机节能控制装置的具体实施方式
。 参见附图l。 —种风机节能控制装置，含有箱体1、面板2、显示器3、控制板5，箱体1制作的方 法可遵照现有的方法进行，例如，可做成矩形结构或长方形结构的箱体1 :正面为面板2，其 它面为壳体，在面板2上设置显示器3和方向控制钮4，本实施例采用了两个显示器，用以分 开显示不同的信息，也可采用触摸屏显示器，直接进行控制操作；方向控制钮4由左方向钮 和右方向钮构成，使整个面板2结构简单，信息集中；在壳体上设置扬声器开空、启动按钮 和停止按钮。 所述的箱体1、显示器3和方向控制钮4可选用现有相应型号的部件和/或标准配
件，无需专门制作。 参见附图2。 控制板5设置在箱体2内部，在(矩形的)控制板5上设置和连接的元器件主要 有变频器6、电流传感器7、压力传感器8、温度传感器9、电源10、电压传感器11、报警器12 和控制器13 ;各种传感器将信号传给控制器，其中，温度传感器9用于测量水温，压力传感 器8用于测量压縮空气的压力，控制器13根据获得的信号进行分析判断，做出状态预测，变 频器6则控制箱体1外电动机的转速；电源10为变频器6、报警器12、控制器13及传感器 提供电源。 所述的变频器6、报警器12、控制器13及各种传感器可选用现有市场上有供应的
相应型号，只有在不能满足要求的情况下，才进行专门的定制。 参见附图3。 风机压縮机变频调速系统通常是以输出压力作为控制对象的，由压力传感器8获得的反馈信号接至变频器6的PID调节器，与预置的压力信号进行比较，经PID调节后，总
和信号接至变频器6的给定端，从而决定电动机的工作频率和转速当用风量少时，让电机 转的慢一些；当用风量大时，则让电机转的快一些，从而达到调节空气压力、实现节能的目的。 本实用新型主要是针对稳定压縮空气管网压力的供气系统而专项设计的。在设备 投运后，控制器13通过压力传感器8检测管网压力，空压机作变频运行，通过PID控制变频 泵转速使管网压力与设定压力值相等；当管网压力低于设定压力时，PID输出控制信号将 提高变频器输出频率，通过控制变频空压机使供气管网压力与设定压力值相等；当管网压 力高于设定压力时，PID输出控制信号将降低变频器输出频率，通过控制变频空压机使供气 管网压力与设定压力值相等。 为了保证空压机电机本体的散热，在系统中设置了转速下限。变频器6具有缺相、 短路、过载、过电流等保护功能。风机压縮机变频调速系统自动进行PID调节，维持供气压 力的恒定。 参见附图4，变频器主回路和控制回路的接线。 电源电压取自Ll、 L2、 L3组成的母线电压，变频器主回路主要由熔断器、接触器、
进线电抗器、滤波器、变频器6、风机构成，控制回路由温度传感器9、压力传感器8、PLC控制
器13、显示器3构成；熔断器主要是用于在发生短路、过载故障时起保护作用，接触器是一
个总开关，用于控制主回路和调试维修，进线电抗器用于防止回路电流波动过大而起缓冲
作用，滤波器用于滤掉高次谐波，变频器6由Ll、 L2、 L3得到输入电压，经过U、 V、 W变频输
出控制风机的运行，压力传感器8将测得的实际压力转变为0 10V的信号送给PLC控制
器13， PLC则根据需要控制变频器6输出的电源频率，从而控制风机的转速，达到节能的目
的。同时，温度和压力信号经过PLC处理后送给显示器3显示。 参见附图5，控制面板的电路接线图。 它主要由以下部分组成 1、控制器 (1)S7-200PLC主机 PLC选用S7-200的CPU224型，它为24点，其中输入为14点，输出为IO点，可连 接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。13K字节程序和 数据存储空间。6个独立的30KHZ高速计数器，2路独立的20KZ高速脉冲输出，具有PID控 制器，1个RS-485通讯编程口 ，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O 端子排可以很容易地整体拆卸，是具有较强控制能力的控制器，S7-200的强大功能使其无 论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能，因此S7-200具有极高的性价比。 (2)模拟量扩展模块 模拟量扩展模块提供了输入/输出的功能，我们选用1块EM235模块。EM235模块 的优点为具最佳适应性，可适应复杂的控制场合；可直接与传感器和执行器相连，12位的 分辨率和多种输入/输出范围能够不用外加放大器就与传感器和执行器直接相连，比如，
该模块可直接与PT100热电阻相连；灵活性，当实际应用变化时，PLC可以相应的进行扩展， 并可非常容易地调整用户程序。 EM235模块有4路模拟量输入，1路模拟量输出，其中压力、温度、电流、电压作为输入，而输出o 10V的电压用来控制变频器。 (3)触摸屏显示器 触摸屏显示器3选用施奈德电气公司生产的彩色液晶显示屏，参数为10.4英寸， 1MB用户内存，2MB动态RAM， 640X480象素；其特点是价格适中，免维护设计，背光灯寿命 高达5万小时。 2、检测参数 (1)转速的检测 转速测试及显示速度传感器采用霍尔元件，将磁钢放在主轴刻度盘上，计数脉冲 通过CPU224的1/0端输入，利用S7-200的高速计数功能和中断功能，计算出1秒钟的脉冲 个数，再乘以60，就是转速；经过软件转换后送触摸屏显示。 (2)温度的控制及显示 由于电动机长期处于高温运转状态，会导致其寿命縮短，因此，需要对电动机的温 度进行监控。本实用新型对电动机温度的监控是通过温度检测电路来进行的。报警器的通 断可根据预置温度的上限值与实测温度的比较来决定，当温度高于设定值时则启动风扇降 温，同时报警。温度检测电路由温度传感器(热敏电阻)和温度/频率(T/F)转换电路组 成。T/F电路用于将温度信号转换为频率信号，然后送给PLC高速计数器，用中断方式对频 率计数，把温度信号送入EM235模块的A输入端，经A/D转换变为PLC能处理的数字量，并 送触摸屏显示器显示。 [OO54] (3)电流信号的检测 由电流传感器将检测的风力发电机输出的电流信号转换为4 20mA电流信号，并 将该信号送入EM235模块的C输入端，经过A/D转换模块转变为数字量，送入CPU进行处理， 并在触摸屏显示器上显示。 (4)压力信号的检测 由压力传感器将检测的风机液压油的压力信号转换为4 20mA电流信号，该信号
送入EM235模块的B输入端，经过A/D转换模块转变为数字量，送入CPU进行处理，并在触
摸屏显示器上显示。 (5)电压信号的检测 由电压传感器将检测的风力发电机输出的电压信号转换为4 20mA电流信号，该 信号送入EM235模块的D输入端，经过A/D转换模块转变为数字量，送入CPU进行处理，并 在触摸屏显示器上显示。 综上所述，本实用新型不仅能实现节能，而且有助于延长设备使用寿命。
权利要求一种风机节能控制装置，含有箱体、面板、控制板，在面板上设有显示器和方向控制钮，在箱体上设有扬声器、启动按钮和停止按钮，控制板设置在箱体的内部，其特征是，在控制板上设置和连接的元器件主要有变频器、电流传感器、压力传感器、温度传感器、电源、电压传感器、报警器和控制器，其中，温度传感器用于测量水温，压力传感器用于测量压缩空气的压力，并与控制器构成闭环控制，控制器根据压力传感器测得的压力信号，通过变频器自动调节电机转速，调节空气的压力。
2. 根据权利要求1所述的一种风机节能控制装置，其特征在于，所述的箱体为矩形结 构的箱体。
专利摘要本实用新型一种风机节能控制装置，含有箱体、面板、控制板，在面板上设有显示器和方向控制钮，控制板设置在箱体的内部，控制板上设置和连接的元器件主要有变频器、电流传感器、压力传感器、温度传感器、电源、电压传感器、报警器和控制器，其中，温度传感器用于测量水温，压力传感器用于测量压缩空气的压力，并与控制器构成闭环控制，控制器根据压力传感器测得的压力信号，通过变频器自动调节电机转速，调节空气的压力。本实用新型的积极效果是可实时监控空压机系统，实现对空气压力的自动调节，并具有节能、使用方便、控制灵活和可靠性高的优点，可提高整套设备的自动化水平和延长设备的使用寿命。
文档编号F04D27/00GK201461501SQ20092006909
公开日2010年5月12日 申请日期2009年3月18日 优先权日2009年3月18日
发明者刘天羽, 施龚琳, 王致杰, 袁莉婕, 钟敏, 陈诗慧, 黄晓斌 申请人:上海电机学院