高速離心鼓風機全自動啟動控制系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種高速離心鼓風機全自動啟動控制系統，包括第一判斷模塊，確認鼓風機組是否能進入啟動狀態；第一控制模塊，當鼓風機機組允許啟動的條件滿足后，進行高壓合閘控制，運行高速變頻電機；第二控制模塊，在高速變頻電機從正常啟動運行的同時，啟動防喘放空控制時序對防喘放空單元進行控制；第二判斷模塊，當關閉防喘放空單元后，確認鼓風機機組正常運行；第三控制模塊，當鼓風機機組運行正常并達到最小工作轉速后，進行變頻電機的轉速調節控制，已使壓縮機工作在最優狀態。本發明實現了鼓風機的安全全自動啟動，并節省了大量人力成本，規避人工操作帶來的誤動作、操作延時等問題。
【專利說明】
高速離心鼓風機全自動啟動控制系統
技術領域
[0001 ]本發明涉及工業自動控制技術領域，尤其涉及一種高速離心鼓風機全自動啟動控制系統。
【背景技術】
[0002]鼓風機在應用過程中，鼓風機本體、變頻電機單元、空氣懸浮軸承和電氣系統等控制都采用各單元獨立的手動或自動控制，各系統間的操作有時同現場工藝并沒有緊密聯系起來，導致各系統不能充分發揮其優勢，使各系統不能在最優狀態下工作。各個系統都需要有人進行值守，進行實時的手動操作，浪費大量人力，在正常運行時操作不及時還會危及各系統單元的安全。
[0003]現有技術中，機組啟動時，通常由人為手動操作啟動過程，一旦某個環節出現操作失誤，將導致鼓風機不能正常啟動。機組在停機過程中，也是通過人為進行系統各個閥門及電氣單元控制，操作失誤會導致系統或各單元出現損傷情況。
【發明內容】
[0004]本發明提供解決現有技術中機組啟動需要人為手動操作啟動或啟動過程中各單元不能很好的協同工作，容易造成操作失誤的一種高速離心鼓風機全自動啟動控制系統。
[0005]根據本發明的一個方面，一種高速離心鼓風機全自動啟動控制系統，包括:
[0006]第一判斷模塊，確認鼓風機組是否能進入啟動狀態；
[0007]第一控制模塊，當步鼓風機機組允許啟動的條件滿足后，進行高壓合閘控制，運行高速變頻電機；
[0008]第二控制模塊，在高速變頻電機從正常啟動運行的同時，啟動防喘放空控制時序對防喘放空單元進行控制；
[0009]第二判斷模塊，當關閉防喘放空單元后，確認鼓風機機組正常運行；
[0010]第三控制模塊，當鼓風機機組運行正常并達到最小工作轉速后，進行變頻電機的轉速調節控制，已使壓縮機工作在最優狀態。
[0011 ]進一步地，所述第一判斷模塊包括:
[0012]第一檢測單元，檢查高速變頻空氣懸浮軸承離心鼓風機機組是否有聯鎖信號；
[0013]第二檢測單元，確認鼓風機管路系統暢通，曝氣管路中的防喘放空單元處于完全開啟狀態；
[0014]第三檢測單元，測試防喘放空單元中的止回閥和放空閥的打開、關閉順暢；
[0015]第四檢測單元，確認SV值設定準確。
[0016]進一步地，所述第一控制模塊還用于:
[0017]在高壓合閘，變頻電機正常工作之后，同時啟動風冷電機或冷卻液循環栗。
[0018]進一步地，該系統還包括:
[0019]溫度監測模塊，在變頻電機運行后，對變頻電機溫度信號進行監測;對鼓風機的軸承溫度信號進行監測；
[0020]第四控制模塊，當變頻電機溫度信號和軸承溫度過高時需要發出停機命令。
[0021 ] 進一步地，所述啟動防喘放空控制時序對防喘放空單元進行控制包括:
[0022]在高速變頻電機從正常啟動運行的同時，緩慢關閉防喘放空單元；
[0023]當遇到急停、聯鎖或符合喘振條件時，快速啟動防喘放空單元。
[0024]進一步地，所述確認機組正常運行包括:
[0025]檢測是否存在報警、聯鎖異常信號；
[0026]檢測啟動時鼓風機出口外部壓力是否符合要求；
[0027]如果否，則確認機組正常運行。
[0028]進一步地，所述進行變頻電機的轉速調節控制包括:
[0029]當變頻電機達到最小工作轉速時，根據實際設定的SV值繼續升速直到設定值；
[0030]當高速變頻電機從正常啟動運行自動升速到最小工作轉速的過程中，通過所述鼓風機的總管網出口壓力與防喘放空單元共同實現全自動調節控制，使鼓風機的總管網出口壓力達到設定值；
[0031]當高速變頻空氣懸浮軸承離心鼓風機正常運行后，對機組的轉速進行調節控制，分別可以按壓力、流量、溶解氧量進行完全自動調節，以使鼓風機工作在最優狀態。
[0032]進一步地，該系統還包括:
[0033]第五控制模塊，當鼓風機啟動過程中出現故障時，啟動退守策略。
[0034]進一步地，該系統還包括:
[0035]第六控制模塊，在高速變頻電機及勵磁機停止運行時，啟動空間加熱器進行加熱。
[0036]進一步地，該系統還包括:
[0037]在鼓風機進入正常工作狀態之后，接收停機指令，并執行停機指令，所述停機指令包括保壓停機和泄壓停機。
[0038]本發明實施例中提供了高速離心鼓風機全自動啟動控制系統，實現了鼓風機的安全全自動啟動，并節省了大量人力成本，規避人工操作帶來的誤動作、操作延時等問題。
【附圖說明】
[0039]圖1為本發明實施例提供的一種防喘放空單元的結構示意圖；
[0040]圖2為本發明實施例提供的防喘放空單元中放空閥5的結構示意圖；
[0041]圖3為本發明實施例提供的高速變頻空氣懸浮軸承離心鼓風機全自動控制系統的系統框圖。
【具體實施方式】
[0042]為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖1和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0043]本發明實施例結合鼓風機組各個系統單元(鼓風機本體單元、變頻電機單元和防喘放空單元等)的控制要求及特點，設置系統的控制邏輯，實現一鍵式安全啟動鼓風機的控制功能。其中，如圖1所示，防喘放空單元位于風機出口與風機入口匯管處，具體包括與風機I的出口連接的管道8、止回閥和放空閥5。止回閥設置在曝氣管道8上。曝氣管道8和放空閥5通過三通連接管7與風機I的出口連接。放空閥5包括頂桿封堵機構和驅動頂桿封堵機構的氣囊13。氣囊13通過氣囊連接管4與風機I的出口連接。氣囊連接管4上設置有氣管節流閥2和兩位三通電磁閥3。氣管節流閥2設于兩位三通電磁閥3的上游端。
[0044]如圖2所示，放空閥5包括三通9、固定設置在三通9的直管右側的氣囊13和由氣囊13驅動的頂桿封堵機構，三通9的直管左端與三通連接管7連接，三通9的直管內右側設置有定位板12。頂桿封堵機構包括滑動設置于定位板12上的頂桿15、設置在頂桿15右端的與氣囊13相適配的定位板12和設置在頂桿15右端的封堵盤11，定位板12與定位板12之間設置有彈簧17。三通9的直管左端設置有與封堵盤11相適配的密封環10。定位板12上設置有用于氣體進出的溢流口 19。彈簧17套裝在頂桿15上。氣囊13通過蓋板14固定設置在三通9的右端，蓋板14上設置有與氣囊13連通的氣囊進氣口 18，蓋板14和定位板12之間形成氣囊13伸縮的空腔。具體使用時，鼓風機的出風口同時與三通9的進氣口和氣囊進氣口 18連接，并且同時和排氣主管道連接，在氣囊進氣口 18前端還設置限壓閥和電磁閥。在風機I啟動之后，出口氣流通過封堵盤11和三通9之間的間隙排放到大氣中，當風機I的轉速達到要求的工作轉速時，兩位三通電磁閥3的開關閉合，一部分出口氣流通過氣管節流閥2和兩位三通電磁閥3由氣囊進氣口 10緩緩進入氣囊13中，使氣囊13膨脹，逐漸推動頂桿15向左移動，最終使封堵盤11和密封環10完全貼合，此刻風機I出口壓力高于管道內的壓力，氣流從曝氣管道8排出。在停機瞬間，氣囊進氣口 10前的兩位三通電磁閥瞬間關閉，使氣囊13與風機I的出口斷開，同時氣囊13與大氣相通，此時氣囊13中氣體壓力高于外界氣體壓力，氣體從氣囊13中迅速流入大氣，氣囊13壓力下降，頂桿15在兩側壓差及彈簧17的作用下向右移動，使封堵盤11和密封環10瞬間斷開，風機I出口氣流通過該間隙排放到大氣中，導致風機I出口壓力急劇下降使曝氣管道8上的止回閥門關閉，當氣囊13中壓力與大氣壓相同時，放空閥5達到初始位置，直至風機I停止運行。另外，由于停機放空這一動作是依靠兩位三通電磁閥3斷開(即電磁閥斷電)而實現的，說明鼓風機在運行中即使突然斷電也可以做出放空的動作，對鼓風機的運行保護有了很大的提升。
[0045]在本發明實施例中，防喘放空單元中涉及到的主要控制部件是放空閥5和兩位三通電磁閥3。放空閥5要產生緩慢關閉和快速開啟的狀態必須在氣囊13的進氣端兩位三通電磁閥3上加裝氣管節流閥2，原理:放空閥5關閉時，電磁閥打開使其出風口側壓縮空氣緩慢進入氣囊。閥門產生緩慢關閉過程。開啟時因電磁閥關閉使氣囊與大氣相連。風機出口側產生的壓力高于大氣壓，風壓會使封堵盤反向運動壓縮氣囊，使其快速收縮。從而閥門快速開啟。放空閥5的氣囊13采用鼓風機的出口風壓作為氣源，不需要復雜的外部氣源控制裝置，利用風機本身出風口壓力驅動。實際工況環境中要求風機開機啟動前先處于完全打開狀態，此時風機出口和大氣連接，風機處于無負載狀態。根據現場使用環境，達到設定的轉速或者設定的壓力時，緩慢自動關閉防喘放空單元并繼續進行加載，直至達到設定的壓力范圍。此目的是防止鼓風機瞬間加載造成的電流過高和發生喘振。該防喘放空單元的優勢是省去壓縮空氣源的需求，進而為達到一鍵式安全啟動鼓風機的控制功能創造便利條件。
[0046]參見圖3，本發明實施例提供的一種高速變頻空氣懸浮軸承鼓風機全自動啟動控制系統，包括第一判斷模塊10、第一控制模塊20、第二控制模塊30、第二判斷模塊40及第三控制模塊50。
[0047]其中，第一判斷模塊10，確認鼓風機組是否能進入啟動狀態。其中，第一判斷模塊包括第一檢測單元、第二檢測單元、第三檢測單元及第四檢測單元。其中，第一檢測單元檢查高速變頻空氣懸浮軸承離心鼓風機機組是否有聯鎖信號。當沒有聯鎖信號時，符合要求。第二檢測單元確認鼓風機管路系統暢通，曝氣管路中的防喘放空單元處于完全開啟狀態。其中，開啟狀態是指防喘放空單元中的放空閥5處于打開狀態。第三檢測單元測試防喘放空單元中的止回閥和放空閥的打開、關閉順暢。要求快速開啟、緩慢關閉；測試防喘放空單元中的兩位三通電磁閥3的打開、關閉狀態，要求電磁閥失電打開、帶電關閉；當打開、關閉順暢時，符合要求。通常情況下鼓風機啟動和停止時，管道下流的壓力比吐出口的壓力高，這會導致空氣出現逆流現象。為了防止突然喘振點運轉等這些情況的發生，更好的解決這一問題，當出現喘振時，可以通過兩位三通電磁閥3快速啟動防喘放空單元，并在到達一定水平的壓力前把從鼓風機出來的空氣放出到大氣中或bypass來保護系統。即控制兩位三通電磁閥3啟動，圖1中的管路4立刻泄壓與大氣相通，圖1中的放空閥5左側的壓力大于放空閥5右側壓力，壓力差推動放空閥5立刻打開，由于壓差的存在會使閥門完全開啟。由于能快速啟動防喘放空單元，省去壓縮空氣源的需求，進而為達到一鍵式安全啟動鼓風機的控制功能創造便利條件。
[0048]第四檢測單元確認SV值設定準確。例如，污水處理廠使用的控制方式為CURRENTSET(電流設定)。沒有壓力的情況下禁止開機。如果有壓力的情況下，SV值根據污水處理廠的實際情況設定，SV值的最大最小值在現場調試時已設定好，不要隨意更改;其中，在啟動之前操作人員把SV設定值設定為65 %-75%,此時情況下允許開機，不允許SV值在低于65 %或者高于75%情況下開機。設定時需確認控制方式和準確設定SV值，如果數據沒有設定成功則需要重新設定，直到顯示數據準確為止。
[0049]如果滿足以上條件，則允許鼓風機組進入啟動狀態。
[0050]另外，如果上一次鼓風機停機非常突然，需要再啟動鼓風機時，大約要等待至少2分鐘。
[0051]第一控制模塊20，當步鼓風機機組允許啟動的條件滿足后，進行高壓合閘控制，運行高速變頻電機。其中，由于高速運轉的變頻電機在運轉過程中會使變頻電機本體升溫很快，這樣不利于變頻電機工作，所以變頻電機設有風冷電機(機型一)/冷卻液循環栗(機型二)。在合閘正常工作之后，同時啟動風冷電機(機型一)/冷卻液循環栗(機型二)。停機過程中，風冷的情況下(機型一)變頻電機停止運轉之后的I分鐘或溫度降至60°C，以上兩個條件以后達到的為執行優選，等條件滿足后，再停止風冷電機的運轉。冷卻液循環栗(機型二)進行水冷的情況下，變頻電機停止運轉之后，待溫度降至60°C后冷卻液循環栗可停止。
[0052]在變頻電機運行后，還需要對變頻電機的溫度信號進行監測，并將監測到變頻電機的溫度信號發送至監測控制系統的CPU。由于鼓風機沒有設置軸承振動與軸承位移信號，只設置軸承溫度信號，當軸承溫度過高時需要發出停機命令，以保護鼓風機和變頻電機的安全。例如:當出現某個軸承溫度過大時，需要對機組進行快速的緊急停機，這個過程需要對防喘放空單元按照事先預案進行緊急動作，即首先將防喘放空單元中的放空閥5和兩位三通電磁閥3打開，以將鼓風機出口壓力進行泄放，待變頻電機轉速下降后，將鼓風機腔體內氣體壓力降低，以保證壓力不會過高，才繼續進行停機。軸承溫度信號通過現場的PtlOO溫度傳感器，再傳送至監測控制系統的CPUXPU接收到變頻電機的溫度信號和軸承溫度信號后，內部可以組態成二取二聯鎖停機(聯鎖值設定)，也就是說CPU檢測到兩個信號都過高時(即超過預設的溫度值時)，才進行停機控制。
[0053]第二控制模塊30，在高速變頻電機從正常啟動運行的同時，啟動防喘放空控制時序對防喘放空單元進行控制。其中，防喘放空控制時序是指對防喘放空單元進行控制的時序。即鼓風機啟動后，防喘放空單元處于開啟狀態，此時防喘放空單元出口和大氣連接，當機組啟動并正常運行后，可以延遲4S(這個時間可以根據現場實際情況及不同型號鼓風機進行適當調整)，啟動防喘放空裝置控制時序。該防喘放空裝置控制時序包括:一、緩慢關閉防喘放空單元，直到達到設定的工作壓力范圍。即:通過氣囊13、氣囊連接管4、及其上設置的氣管節流閥2和兩位三通電磁閥3(見圖1)，使出口壓力作用于氣囊，推動放空閥5動作，對風機防喘放空單元(見圖1)實現自動調節，并繼續進行加載，直到達到設定的工作壓力范圍。二、當遇到急停、聯鎖或符合喘振條件時，快速啟動防喘放空單元，并在到達一定水平的壓力前把從鼓風機出來的空氣放出到大氣中Sbypass來保護系統。
[0054]第二判斷模塊40，當關閉防喘放空單元后，確認鼓風機機組正常運行。其中，確認機組正常運行可包括:
[0055]步驟401、檢測是否存在報警、聯鎖等異常信號。若沒有，則認為符合要求。
[0056]步驟402、檢測啟動時鼓風機出口外部壓力是否符合要求。若符合要求，則認為步驟402符合要求。例如，檢測啟動時鼓風機出口外部壓力不能低于污水處理池中3米水柱(可以根據現場實際情況及不同型號鼓風機進行適當調整，3米針對的是200馬力雙葉輪高速變頻空氣懸浮軸承離心鼓風機)，同時決不允許通過操作防喘放空單元中的放空閥5來增加壓力的操作方法。
[0057]滿足401和402的條件，認為鼓風機組正常運行。
[0058]第三控制模塊50，當鼓風機機組運行正常并達到最小工作轉速后，進行變頻電機的轉速調節控制，已使壓縮機工作在最優狀態。其中，進行變頻電機的轉速調節控制可以包括:
[0059]步驟501、當變頻電機達到最小工作轉速時，根據實際設定的SV值繼續升速直到設定值；
[0060]步驟502、當高速變頻電機從正常啟動運行自動升速到最小工作轉速的過程中，通過鼓風機的總管網出口壓力與防喘放空單元共同實現全自動調節控制，使鼓風機的總管網出口壓力達到設定值。其中防喘放空單元的控制包括:通過氣囊13、氣囊連接管4、及其上設置的氣管節流閥2和兩位三通電磁閥3，使出口壓力作用于氣囊，推動放空閥5動作，對防喘放空單元實現自動調節，以使所述鼓風機組工作在正常運行工況。
[0061]步驟503、當高速變頻空氣懸浮軸承離心鼓風機正常運行后，對機組的轉速進行調節控制，分別可以按壓力、流量、溶解氧量進行完全自動調節，以使鼓風機工作在最優狀態。
[0062]其中，高速變頻電機及勵磁機長時間不運轉的情況下，會受潮對高速變頻電機及勵磁機工作不利，所以在高速變頻電機及勵磁機停止下來之后就應該啟動它們的空間加熱器，在高速變頻電機及勵磁機運轉之后就停止它們空間加熱器的運行。
[0063]本發明實施例提供的系統還包括:當鼓風機啟動過程中出現故障時，啟動退守策略。退守策略為進行現場查看與維修，若在預設時間內排除故障，則鼓風機繼續啟動，若超過預設時間沒有排除故障，則重新執行啟動過程。
[0064]本發明實施例提供的系統還包括:在鼓風機進入正常工作狀態之后，接收停機指令，并執行停機指令。停機指令包括保壓停機和泄壓停機;在保壓停機(即風冷機型/機型一)過程中，對包括維持在最小工作轉速10秒以上，然后對風機防喘放空單元進行控制，使之處于完全開啟狀態;在泄壓停機(即水冷機型/機型二)過程中，對風機防喘放空單元進行放空控制，使之處于完全開啟狀態(即控制兩位三通電磁閥3啟動，圖1中的管路4立刻泄壓與大氣相通，圖1中的放空閥5左側的壓力大于放空閥5右側壓力，壓力差推動放空閥5立刻打開，由于壓差的存在會使閥門完全開啟)。從而有效避免空氣出現逆流現象和防止突然喘振點運轉等這些情況的發生。
[0065]通過本發明實施例的技術方案，實現了鼓風機的安全全自動啟動、全自動調速及停機處理，并節省了大量人力成本，規避人工操作帶來的誤動作、操作延時等。
[0066]通過以上的實施方式的描述，本領域的技術人員可以清楚地了解到本發明可借助軟件加必需的硬件平臺的方式來實現，當然也可以全部通過硬件來實施，但很多情況下前者是更佳的實施方式。基于這樣的理解，本發明的技術方案對【背景技術】做出貢獻的全部或者部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品可以存儲在存儲介質中，如R0M/RAM、磁碟、光盤等，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)執行本發明各個實施例或者實施例的某些部分所述的方法。
[0067]以上對本發明進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
【主權項】
1.一種高速離心鼓風機全自動啟動控制系統，其特征在于，包括: 第一判斷模塊，確認鼓風機組是否能進入啟動狀態； 第一控制模塊，當鼓風機機組允許啟動的條件滿足后，進行高壓合閘控制，運行高速變頻電機； 第二控制模塊，在高速變頻電機從正常啟動運行的同時，啟動防喘放空控制時序對防喘放空單元進行控制； 第二判斷模塊，當關閉防喘放空單元后，確認鼓風機機組正常運行； 第三控制模塊，當鼓風機機組運行正常并達到最小工作轉速后，進行變頻電機的轉速調節控制，已使壓縮機工作在最優狀態。2.根據權利要求1所述的高速離心鼓風機全自動啟動控制系統，其特征在于，所述第一判斷模塊包括: 第一檢測單元，檢查高速變頻空氣懸浮軸承離心鼓風機機組是否有聯鎖信號； 第二檢測單元，確認鼓風機管路系統暢通，曝氣管路中的防喘放空單元處于完全開啟狀態； 第三檢測單元，測試防喘放空單元中的止回閥和放空閥的打開、關閉順暢； 第四檢測單元，確認SV值設定準確。3.根據權利要求1所述的高速離心鼓風機全自動啟動控制系統，其特征在于，所述第一控制模塊還用于: 在高壓合閘，變頻電機正常工作之后，同時啟動風冷電機或冷卻液循環栗。4.根據權利要求1所述的高速離心鼓風機全自動啟動控制系統，其特征在于，還包括: 溫度監測模塊，在變頻電機運行后，對變頻電機溫度信號進行監測;對鼓風機的軸承溫度信號進行監測； 第四控制模塊，當變頻電機溫度信號和軸承溫度過高時需要發出停機命令。5.根據權利要求1所述的高速離心鼓風機全自動啟動控制系統，其特征在于，所述啟動防喘放空控制時序對防喘放空單元進行控制包括: 在高速變頻電機從正常啟動運行的同時，緩慢關閉防喘放空單元； 當遇到急停、聯鎖或符合喘振條件時，快速啟動防喘放空單元。6.根據權利要求1所述的高速離心鼓風機全自動啟動控制系統，其特征在于，所述確認機組正常運行包括: 檢測是否存在報警、聯鎖異常信號； 檢測啟動時鼓風機出口外部壓力是否符合要求； 如果否，則確認機組正常運行。7.根據權利要求1所述的高速離心鼓風機全自動啟動控制系統，其特征在于，所述進行變頻電機的轉速調節控制包括: 當變頻電機達到最小工作轉速時，根據實際設定的SV值繼續升速直到設定值； 當高速變頻電機從正常啟動運行自動升速到最小工作轉速的過程中，通過所述鼓風機的總管網出口壓力與防喘放空單元共同實現全自動調節控制，使鼓風機的總管網出口壓力達到設定值； 當高速變頻空氣懸浮軸承離心鼓風機正常運行后，對機組的轉速進行調節控制，分別可以按壓力、流量、溶解氧量進行完全自動調節，以使鼓風機工作在最優狀態。8.根據權利要求1所述的高速離心鼓風機全自動啟動控制系統，其特征在于，還包括: 第五控制模塊，當鼓風機啟動過程中出現故障時，啟動退守策略。9.根據權利要求1所述的高速離心鼓風機全自動啟動控制系統，其特征在于，還包括: 第六控制模塊，在高速變頻電機及勵磁機停止運行時，啟動空間加熱器進行加熱。10.根據權利要求1所述的高速離心鼓風機全自動啟動控制系統，其特征在于，還包括: 在鼓風機進入正常工作狀態之后，接收停機指令，并執行停機指令，所述停機指令包括保壓停機和泄壓停機。
【文檔編號】F04D27/00GK105864086SQ201610293941
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月5日
【發明人】張婉悅
【申請人】沈陽鼓風機集團股份有限公司