一种空压机控制系统及控制方法技术方案

一种空压机控制系统及控制方法，该系统包括：打压设备，传感器，通用控制功能模块，人机交互装置，所述打压设备包括n台空压机，分别编号为1#，2#

【技术实现步骤摘要】
一种空压机控制系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及压缩气系统控制领域，具体涉及一种空压机控制系统及控制方法。

技术介绍

[0002]工业控制当中，有许多应用场合需要压缩气系统，例如水轮发电机组大轴补气、母线微正压系统、调速器压气罐补气、风闸机械制动系统等场合需要中低压气系统。这些系统都是典型的压缩气系统。压缩气系统通常设计有多台空压机作为气体打压设备，当压缩气系统空压机站技术改造时，改变主空压机组、各级备空压机组以及全空压机站空压机台数，必须重新编写或大规模改动控制程序，技术改造程序修改需要消耗大量的人力物力财力。而目前尚未公开一种可移植的、通用的、模块化、可灵活扩展、改变主空压机组、各级备空压机组和全空压机站空压机台数以及启停控制参数，但不须大规模改动或重新设计编写控制程序的压缩气系统空压机控制系统和控制方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种空压机控制系统及控制方法，本专利技术方法是一种可移植的、通用的、模块化的空压机控制方法；可灵活扩展，当控制系统技术改造时，可灵活改变主启、备启和全空压机站空压机台数，不需要大规模改动或重新设计编写控制程序，只需要通过人机交互装置修改控制参数即可；大大节省人力物力财力。
[0004]本专利技术采取的技术方案为：
[0005]一种空压机控制系统，包括打压设备，传感器，通用控制功能模块，人机交互装置，所述打压设备用于将无压容器中无压气体打压至压力容器；
[0006]所述打压设备包括n台空压机，分别编号为1#，2#
……
n#，打压设备连接通用控制功能模块，通用控制功能模块控制打压设备启停；n台空压机按启空压机优先级从高到低分为m+1组，分别为0级主空压机组、1级备空压机组、
……
m级备空压机组，m为自然数。所述传感器为多个，分别安装在压力容器，无压容器、打压设备上，用于采集压力容器压力，以及打压设备的空压机运行状态、空压机故障状态、空压机手自动状态、空压机的运行次数，空压机的运行时间，多个传感器均连接通用控制功能模块；
[0007]所述通用控制功能模块用于对打压设备中n台空压机进行自动控制，通用控制功能模块连接人机交互装置。
[0008]所述压力容器通过第一管路连接打压设备，打压设备通过第二管路连接无压容器。
[0009]多个传感器通过电气回路连接通用控制功能模块，多个传感器用于采集压力容器压力、管路系统压力、打压设备的空压机运行状态、空压机故障状态、空压机手自动状态、空压机的运行次数，空压机的运行时间，并通过电气回路传输给通用控制功能模块。
[0010]所述通用控制功能模块，通过通讯回路，接受人机交互装置设置的压缩气系统控制参数：启停参数、空压机站参数、轮换参数，并根据通过电气回路接收到的传感器5采集的
压缩气系统状态信号：压力容器1压力P
’
、管路系统压力P，和直接或间接获取的所有空压机多种工况因素状态信号：空压机运行状态、空压机故障状态、空压机手自动状态、空压机的运行次数，空压机的运行时间等，采用一种空压机控制方法进行逻辑处理后，通过电气回路，对打压设备中n台空压机进行自动控制，同时将压缩气系统状态参数信息通过通讯回路传输给人机交互装置。
[0011]启停参数包括：0级主空压机组启动压力P0、1级备空压机组启动压力P1、1级备空压机组停止压力P1’……
m级备空压机组启动压力P
m
等(m为自然数),0级主空压机组停止压力P0’
、1级备空压机组停止压力P1’
、1级备空压机组停止压力P1’……
m级备空压机组停止压力P
m
’
等(m为自然数)。其中，P0’
>P0>P1>P2>
……
>P
m
，P1’
>P1，
……
，P
n
’
>P
n
。
[0012]空压机站参数包括：压缩气系统空压机总数N，主空压机组的空压机台数N0、1级备空压机组的空压机台数N1……
m级备空压机组的空压机台数N
m
。
[0013]轮换参数包括：空压机的故障状态权重值a；空压机的手自动状态权重值b；空压机的运行次数的权重值c；空压机的运行时间的权重值d；空压机的运行状态权重值e等。
[0014]人机交互装置，与通用控制功能模块进行通讯。将用户通过人机交互装置设置的压缩气系统控制参数：启停参数、空压机站参数、轮换参数，传送给通用控制功能模块，同时人机交互装置采集通用控制功能模块发送的压缩气系统状态参数信息，进行图形化展示。
[0015]所述压缩气系统状态参数信息包括轮换序列、压力容器压力、管路系统压力、打压设备的空压机运行状态、空压机故障状态、空压机手自动状态、空压机的运行次数，空压机的运行时间。
[0016]电气回路，连接传感器和通用控制功能模块，打压设备和通用控制功能模块，实现状态信号、控制信号的传输。
[0017]通讯回路，连接通用控制功能模块和人机交互装置，实现压缩气系统控制参数、状态信息的传输。
[0018]通用控制功能模块的功能结构包括启空压机数量计算模块、轮换排序模块、启停空压机控制模块；
[0019]启空压机数量计算模块，根据压缩气系统控制参数：启停参数、空压机站参数，以及压缩气系统状态信号：压力容器压力P
’
、管路3统压力P等，采用启空压机数量计算方法，输出启空压机数量x给启停空压机控制模块。
[0020]轮换排序模块，根据压缩气系统控制参数：轮换参数，以及压缩气系统所有空压机多种工况因素状态信号：打压设备的空压机运行状态、空压机故障状态、空压机手自动状态、空压机的运行次数，空压机的运行时间等，采用优先级轮换排序方法，输出轮换序列给启停空压机控制模块。轮换序列是一种空压机号序列数组，按照空压机号对应的空压机优先级由高到低的顺序依次排列。
[0021]启停空压机控制模块，接收启空压机数量计算模块输出的启空压机数量x，轮换排序模块输出的轮换序列等信息，并根据压缩气系统所有空压机多种工况因素状态信号：打压设备的空压机运行状态，采用启停空压机控制方法，输出空压机启停控制信号给打压设备。
[0022]一种空压机控制方法，包括启空压机数量计算方法、优先级轮换排序方法和启停空压机控制方法；
[0023]启空压机数量计算方法，包括如下步骤：
[0024]第1步：启空压机数量计算模块初始化，中间辅助控制变量i0＝i1＝
……
＝i
m
＝0，x＝0，进入第2步。第1步中涉及的各个参数表示的含义：i0、i1……
i
m
为中间辅助控制变量，i
m
用以标记m级备空压机组的空压机台数N
m
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空压机控制系统，包括打压设备(4)，传感器(5)，通用控制功能模块(6)，人机交互装置(7)，其特征在于：所述打压设备(4)用于将无压容器(2)中无压气体打压至压力容器(1)；所述打压设备(4)包括n台空压机，分别编号为1#，2#
……
n#，打压设备(4)连接通用控制功能模块(6)，通用控制功能模块(6)控制打压设备(4)启停；n台空压机按启空压机优先级从高到低分为m+1组，分别为0级主空压机组、1级备空压机组、
……
m级备空压机组，m为自然数；所述传感器(5)为多个，分别安装在压力容器(1)，无压容器(2)、打压设备(4)上，用于采集压力容器(1)压力，以及打压设备(4)的空压机运行状态、空压机故障状态、空压机手自动状态、空压机的运行次数，空压机的运行时间，多个传感器(5)均连接通用控制功能模块(6)；所述通用控制功能模块(6)用于对打压设备(4)中n台空压机进行自动控制，通用控制功能模块(6)连接人机交互装置(7)。2.根据权利要求1所述一种空压机控制系统，其特征在于：所述通用控制功能模块(6)，通过通讯回路(9)，接受人机交互装置(7)设置的压缩气系统控制参数：启停参数、空压机站参数、轮换参数，并根据通过电气回路8接收到的传感器5采集的压缩气系统状态信号：压力容器(1)压力P
’
、管路系统压力P，和直接或间接获取的所有空压机多种工况因素状态信号：空压机运行状态、空压机故障状态、空压机手自动状态、空压机的运行次数，空压机的运行时间，进行逻辑处理后，通过电气回路(8)，对打压设备(4)中n台空压机进行自动控制，同时将压缩气系统状态参数信息通过通讯回路(9)传输给人机交互装置(7)。3.根据权利要求2所述一种空压机控制系统，其特征在于：启停参数包括：0级主空压机组启动压力P0、1级备空压机组启动压力P1、1级备空压机组停止压力P1’……
m级备空压机组启动压力P
m
，m为自然数,0级主空压机组停止压力P0’
、1级备空压机组停止压力P1’
、1级备空压机组停止压力P1’……
m级备空压机组停止压力P
m
’
，其中，P0’
>P0>P1>P2>
……
>P
m
，P1’
>P1，
……
，P
n
’
>P
n
；空压机站参数包括：压缩气系统空压机总数N，主空压机组的空压机台数N0、1级备空压机组的空压机台数N1……
m级备空压机组的空压机台数N
m
；轮换参数包括：空压机的故障状态权重值a；空压机的手自动状态权重值b；空压机的运行次数的权重值c；空压机的运行时间的权重值d；空压机的运行状态权重值e。4.根据权利要求1所述一种空压机控制系统，其特征在于：通用控制功能模块(6)包括启空压机数量计算模块(10)、轮换排序模块(11)、启停空压机控制模块(12)；启空压机数量计算模块(10)，根据压缩气系统控制参数：启停参数、空压机站参数，以及压缩气系统状态信号：压力容器(1)压力P
’
、管路系统压力P等，采用启空压机数量计算方法，输出启空压机数量x给启停空压机控制模块(12)；轮换排序模块(11)，根据压缩气系统控制参数：轮换参数，以及压缩气系统所有空压机多种工况因素状态信号：打压设备(4)的空压机运行状态、空压机故障状态、空压机手自动状态、空压机的运行次数，空压机的运行时间，采用优先级轮换排序方法，输出轮换序列给启停空压机控制模块(12)；启停空压机控制模块(12)，接收启空压机数量计算模块(10)输出的启空压机数量x，轮
换排序模块(11)输出的轮换序列等信息，并根据压缩气系统所有空压机多种工况因素状态信号：打压设备(4)的空压机运行状态，采用启停空压机控制方法，输出空压机启停控制信号给打压设备(4)。5.一种启空压机数量计算方法，其特征在于包括如下步骤：第1步：启空压机数量计算模块(10)初始化，中间辅助控制变量i0＝i1＝
……
＝i
m
＝0，x＝0，进入第2步；第1步中涉及的各个参数表示的含义：i0、i1……
i
m
为中间辅助控制变量，i
m
用以标记m级备空压机组的空压机台数N
m
是否已参加启空压机数量x的加减计算，若i
m
＝1，则N
m
已加入启空压机数量x；若i
m
＝0，则N
m
已从启空压机数量x中减去；第2步：采集参数P、P0、P0’
、P1、P1’……
P
m
、P
m
’
、N、N0、N1……
N
m
，进入第3步；第2步中涉及的各个参数表示的含义：0级主空压机组启动压力P0、1级备空压机组启动压力P1、1级备空压机组停止压力P1’……
m级备空压机组启动压力P
m
,0级主空压机组停止压力P0’
、1级备空压机组停止压力P1’
、1级备空压机组停止压力P1’……
m级备空压机组停止压力P
m
’
；其中，P0’
>P0>P1>P2>
……
>P
m
，P1’
>P1，
……
，P
n
’
>P
n
；第3步：启空压机数量计算模块(10)检测是否P<P0且i0＝0，若是，x＝x+N0，i0＝1，进入第4步；若否，进入第4步；第4步：启空压机数量计算模块(10)检测是否P>P0’
且i0＝1，若是，x＝x
‑
N0，i0＝0，进入第5步；若否，进入第5步；第5步：启空压机数量计算模块(10)检测是否P<P1且i1＝0，若是，x＝x+N1，i1＝1，进...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂勇，
申请(专利权)人：中国长江电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：