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，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)的通用動力機(jī)械，是國民經(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)動力機(jī)。而且，一般的交流電機(jī)及其控制裝置都不能主動隨機(jī)改變其工況，故風(fēng)機(jī)大都采用恒工況方式工作。設(shè)計選型時，需要按照工業(yè)生產(chǎn)使用中可能出現(xiàn)的最大工況來選定設(shè)備，而在實際運行中，則通過調(diào)節(jié)其外圍設(shè)備來節(jié)流(或打回流)，使之滿足運行條件。而且，由于調(diào)節(jié)過程比較麻煩和復(fù)雜，在生產(chǎn)實踐中往往是調(diào)整到一個比較適宜的工作點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)改變工況等問題，已成為人們?nèi)找骊P(guān)心的重要問題。
本發(fā)明的目的是設(shè)計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，自動調(diào)節(jié)其工作狀況，使得風(fēng)機(jī)及整個機(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、交流電動機(jī)2及其驅(qū)動控制裝置組成。其特點是與工業(yè)風(fēng)機(jī)1同軸聯(lián)接的交流電動機(jī)2的驅(qū)動控制裝置是由風(fēng)機(jī)1、交流電動機(jī)2以及風(fēng)機(jī)負(fù)載3的諸參數(shù)傳感、檢測器群4、交流電動的電源變頻器5以及它們的控制器6所組成，其中各個參數(shù)傳感、檢測器分別安裝在靠近風(fēng)機(jī)和電動機(jī)的需要敏感或檢測的相應(yīng)部位，其輸出則通過電纜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機(jī)的驅(qū)動電源的電源變頻器5中，也就是把風(fēng)機(jī)、電動機(jī)、感測、控制和變頻五個部分合成一個數(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，并籍此與微型計算機(jī)10相連接。微型計算機(jī)中存儲有風(fēng)機(jī)正常工作運行的各個工藝參數(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，此時可利用鍵盤11修改之，從簡單的單機(jī)控制直到高級專家系統(tǒng)軟件均可由用戶自由開發(fā)設(shè)計，并把設(shè)計修改好的數(shù)據(jù)和程序重新存儲在讀寫存儲器芯片中。微型計算機(jī)配置的外部設(shè)備顯示器12是用于實時顯示風(fēng)機(jī)機(jī)組的各個工藝參數(shù)數(shù)值和各項程序、數(shù)據(jù)，例如風(fēng)機(jī)輸出的風(fēng)壓、風(fēng)量和溫度，潤滑油壓力、溫度，交流電動機(jī)的工作電流中，輸入電壓及其頻率等。打印機(jī)13是用于實時或定時打印風(fēng)機(jī)整個機(jī)組系統(tǒng)的各個組成部件的運行情況(報表)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、自動化的檢測儀表和控制設(shè)備，對風(fēng)機(jī)的動力機(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(例如美國生產(chǎn)的CPT22型機(jī)器)、通訊電纜與中央控制計算機(jī)(通用微型計算機(jī)即可承擔(dān))相連通，形成一個整體機(jī)組系統(tǒng)。不僅采集風(fēng)機(jī)自身的熱工參數(shù)，同時敏感采集整個機(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，自動改變交流電動機(jī)輸入電壓的頻率，從而改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，可從0-100%地連續(xù)無級調(diào)速(即變頻調(diào)速)，使風(fēng)機(jī)能隨機(jī)改變工況，整個機(jī)組始終處在最佳工況下運行，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)備投資費用和增加工作可靠性，延長設(shè)備使用壽命等多項經(jīng)濟(jì)效益。
圖2是本發(fā)明工作狀態(tài)時的軟件控制過程的原理邏輯方框流程圖。首先是用鍵盤輸入各參數(shù)限值并儲存到相關(guān)存儲單元(參數(shù)設(shè)定)，再啟動風(fēng)機(jī)開始運動，此時就把各參數(shù)傳感器、檢測器送來的數(shù)據(jù)儲存到實測值存儲單元(參數(shù)測定)，通常每個參數(shù)至少要連續(xù)采集8個以上數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)處理模塊對每個參數(shù)的多個數(shù)據(jù)求算術(shù)平均值，再將各參數(shù)測量值的平均值與設(shè)定值比較。如果風(fēng)機(jī)運動正常，則返回到不斷敏感、檢測各參數(shù)的狀態(tài)，同時把相應(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)先與報警值比較，如已超過，則一方面發(fā)出告警信號，一方面再與極限保護(hù)值比較，如仍超過，則保護(hù)機(jī)構(gòu)動作，設(shè)備停機(jī)待修。如果沒有達(dá)到報警或極限保護(hù)值，就再檢測狀態(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，降低電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而降低風(fēng)機(jī)的運行參數(shù);如狀態(tài)參數(shù)偏低，則反之。本裝置的軟件是由多個模塊所組成，每個工藝參數(shù)的敏感，處理，比較都需要其中若干個模塊所共同完成，這樣設(shè)計是因為簡便和節(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、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)測器的配置、種類等硬件和軟件都需作必要的相應(yīng)改動和變更。
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，它對于改變我國傳統(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)動電機(jī)、變頻器和傳感檢測器、控制器五個部分合成一個機(jī)組，與工業(yè)風(fēng)機(jī)同軸的交流驅(qū)動電機(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)傳感檢測器群，交流電動機(jī)的電流變頻器以及它們的控制器所組成，其中各個參數(shù)傳感檢測器分別安裝在靠近風(fēng)機(jī)和電動機(jī)的需要敏感或檢測的相應(yīng)部位，其輸出則通過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機(jī)的驅(qū)動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器群匹配的輸入模塊、標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面和計算機(jī)及其外部設(shè)備打印機(jī)、顯示器和鍵盤。
全文摘要
一種能使設(shè)備按照預(yù)定準(zhǔn)則，自動調(diào)節(jié)其工況，從而使整個機(jī)組都處在最佳性能狀態(tài)下運行的機(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)、電動機(jī)、感測、控制和變頻五個部分合成一個整體協(xié)調(diào)的機(jī)組，通過改變交流電機(jī)的電源頻率來調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速實現(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、降低投資費用、延長使用壽命，是機(jī)電一體化的升級換代新型工業(yè)風(fēng)機(jī)。
文檔編號F04D27/02GK1055587SQ9010172
公開日1991年10月23日 申請日期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 申請人:北京市西城新開通用試驗廠