Система регулювання роботою поршневого компресора

Реферат: Система регулювання роботи поршневого компресора містить компресор з його електричним приводом, колектор стисненого повітря, розподільну трубопровідну мережу для доставки стисненого повітря до споживачів, датчик тиску стисненого повітря в колекторі, що перетворює значення тиску в електричний сигнал, який передається по електричних дротах в блок управління. Система регулювання роботи поршневого компресора додатково забезпечена мікропроцесорним блоком, в якому формується широтно-імпульсний модульований сигнал і блоком-інвертором, що формує трифазний синусоїдальний сигнал заданої частоти для керування швидкістю обертання вихідного вала двигуна, колінчастого вала компресора і його продуктивністю. UA 79317 U (12) UA 79317 U UA 79317 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до систем регулювання роботою поршневих компресорів, що працюють в різних галузях промисловості і може використовуватися для регулювання роботи насосів, вентиляторів та інших машин, робота яких здійснюється від приводів, що являють собою електричні двигуни змінного струму. В роботі [1] відомі рішення з регулювання роботи компресорів поділяються на дві групи: способи, що пов'язані з впливом на елементи компресора і способи, які пов'язані зі зміною частоти обертання вала привода компресора. Способи регулювання роботи компресора за рахунок впливу на його елементи, у тому числі: дроселювання вхідного повітряного потоку, перекидання стисного повітря з боку високого тиску в повітряний потік на вході в циліндр компресора, часткове або повне відтискання пластин клапанів на такті стиснення повітря, випуск стиснутого повітря в атмосферу, пристрій додаткових камер до камери стиснення в циліндрі компресора мають ряд недоліків. Так, при дроселюванні вхідного повітряного потоку в циліндрі компресора може створюватися розрідження, що призведе до підсмоктування в циліндр мастила, а також до підвищення температури повітря; перепуск стисненого повітря з боку нагнітання на сторону підсмоктування може привести до перерозподілу тиску в циліндрах при багатоступінчастому стисненні і нерівномірному навантаженні на колінчастий вал; випуск в атмосферу частини стисненого повітря буде означати марну роботу компресора; відтискання пластин в клапанній системі може призвести до скорочення ресурсу їх роботи і, відповідно, до передчасного виходу з ладу компресора. Крім того, описані способи регулювання продуктивності компресорів мають загальний недолік - низьку ефективність регулювання 3 енергії, що витрачається на стиснення 1 м повітря [2]. Найбільш близькою до корисної моделі, що заявляється, за технічною суттю і результату, що досягається, є система регулювання продуктивності поршневих компресорів, що включає компресор з його електроприводом, колектор стисненого повітря, розподільчу трубопровідну мережу для доставки стисненого повітря до споживачів, датчик тиску повітря в колекторі, що перетворює тиск в електричний імпульс, який передається по електричних дротах в блок управління, в якому формується команда, що передається в виконавчий пристрій, за допомогою якого змінюється продуктивність компресора [3]. Принципова схема регулювання продуктивності поршневого компресора за прототипом показана на фіг.1. Система регулювання продуктивності поршневого компресора з прототипу працює таким чином: при заданих витратах стисненого повітря споживачами 1 та 2 продуктивність компресорів 3 і 4 вибирається такою, що б вона була рівною витраті стиснутого повітря з урахуванням втрат у трубопровідній мережі а, б, в, г. У цьому випадку тиск стисненого повітря в колекторі 5 буде підтримуватися на заданому рівні Р. При зниженні споживачами стисненого повітря споживачами 1 та 2 порушується рівновага між виробленою кількістю стисненого повітря і його споживанням, внаслідок чого тиск в колекторі 5 буде підвищуватися вище заданого рівня Р. В цьому випадку для підтримки заданого рівня тиску Р в колекторі 5 виконують регулювання продуктивності компресора в бік зниження його продуктивності. В прототипі для такого регулювання до колектора 5 приєднують датчик тиску 6, що являє собою контактний манометр, який сприймає тиск Р в колекторі 5 і перетворює його в електричний сигнал. Цей сигнал по електричних дротах передається в блок керування 7, який формує команду на виконавчі пристрої 8 і 9. Ці пристрої являють собою клапани, які з'єднують нагнітальну порожнину з підсмоктуючою порожниною циліндра. За рахунок такого регулювання роботи компресорів їх продуктивність зменшується в два рази. Якщо ж тиск в колекторі 5 залишається вище допустимого значення Р, то блок управління 7 формує команду на виконавчі пристрої 10 і 11, які також являють собою клапани, які з'єднують робочі порожнини циліндрів з порожнинами підсмоктування. При цьому продуктивність компресора знижується до нуля. Таким чином, у відомому рішенні продуктивність компресорів може зменшуватися до 5 % або до нуля. Недоліком такого способу регулювання продуктивності компресорів є: по-перше, різка зміна тиску повітря в колекторі 5 і, відповідно, нестабільний тиск повітря у споживачів 1 і 2, що призводить до зниження ефективності їх роботи, по-друге, при зниженні продуктивності компресора і підтримці тиску повітря в колекторі на заданому рівні потужність приводів 12 і 13 компресорів практично не змінюється і має місце нераціональна витрата енергії на привід компресора. Задачею корисної моделі є розробка такої системи регулювання продуктивності компресорів, при якій, по-перше, в залежності від споживання стисненого повітря, продуктивність компресорів змінювалася б плавно, підтримуючи постійний, близький до верхньої межі, тиск повітря в колекторі і, по-друге, зміна продуктивності компресора 1 UA 79317 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 регулювалася б шляхом зміни частоти обертання валу приводу і, відповідно, частоти обертання колінчатого вала компресора без впливу на його елементи. При такому регулюванні продуктивності компресорів буде підтримуватися постійним максимальний тиск повітря в колекторі, а за рахунок зниження частоти обертання вала приводу і колінчастого вала компресора буде знижуватися потужність приводу компресора. Поставлена мета досягається тим, що в систему регулювання роботи компресорів, що включає датчик тиску стисненого повітря в колекторі і блок управління, додатково вводяться два блоки: мікропроцесорний блок, в якому формується широтно-імпульсний модульований сигнал і блок-інвертор, що формує трифазний синусоїдальний сигнал заданої частоти для керування швидкістю обертання вала двигуна і, відповідно, колінчастого вала компресора і його продуктивності. Суть пропонованої системи регулювання продуктивності поршневого компресора показана на структурній схемі (фіг. 2). Пропонована система регулювання продуктивності компресора містить компресори 1 і 2, колектор стисненого повітря 3, споживачі стисненого повітря 4 і 5, датчик тиску повітря 6 в колекторі 3, блок управління 7, два додаткових блоки: мікропроцесорний блок 8 та блок-інвертор 9. Пропонована схема регулювання роботи компресорів діє таким чином: датчик тиску повітря 6 в колекторі 3 по величині тиску повітря формує електричний сигнал. Цей сигнал надходить до блока управління 7, в якому проводиться логічна обробка сигналів та видається керуючий сигнал в мікропроцесорний блок 8, в якому формується широтно-імпульсний модульований сигнал. Цей сигнал надходить в інвертор 9, в якому формується сигнал, який має форму трифазної синусоїдальної напруги, заданої частоти і служить для керування швидкістю обертання вала двигуна 10, колінчастого вала компресора 2 і його продуктивності. В випадку, якщо зниження витрати стисненого повітря споживачами 4 і 5 досить велике і регулювання продуктивності одного компресора в компресорної станції недостатньо, то сигнал від мікропроцесорного блока 8 надходить в блок-інвертор 11, в якому формується сигнал, що має форму трифазної синусоїдальної напруги заданої частоти і служить для управління швидкістю обертання вала двигуна 12 і колінчастого вала компресора 1 і його продуктивністю. Якщо компресорна станція складається з більш ніж двох паралельно працюючих компресорів і регулювання двох компресорів недостатньо, то для регулювання кожного наступного компресора додатково встановлюється блок-інвертор і проводиться регулювання частоти обертання вихідного вала двигуна, колінчастого вала компресора і його продуктивності. Таким чином, регулюється робота кожного наступного паралельно працюючого компресора. Переваги пропонованої системи регулювання продуктивності поршневих компресорів полягають в тому що, по-перше, забезпечується плавне регулювання продуктивності компресорів і тим самим забезпечується надійне постачання споживачів стисненим повітрям при заданому тиску, по-друге, при всякому зменшенні споживачами стисненого повітря пропорційно знижується споживна енергія електродвигунами 12 і 10, по-третє, відсутній вплив на елементи компресора, по-четверте, плавне регулювання частоти обертання вала компресора знижує динамічні навантаження на його вузли та їх зношування. Джерела Інформації: 1. Крючков А. Д. Автоматизация поршневых компрессоров. Основы проектирования и расчет. - Машиностроение, 1982. 2. Френкель М. И. Поршневые компрессоры. - ГНТИ. М.: 1960.-655 с. 3. Харченко А. Б., Пестов Л. Н., Бохальов В. А., Сильман М. А. Новая система регулирования производительности воздушных компрессоров. - Химическое машиностроение, № 3.-1959. - С. 1-3. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 Система регулювання роботи поршневого компресора, що містить компресор з його електричним приводом, колектор стисненого повітря, розподільну трубопровідну мережу для доставки стисненого повітря до споживачів, датчик тиску стисненого повітря в колекторі, що перетворює значення тиску в електричний сигнал, який передається по електричних дротах в блок управління, яка відрізняється тим, що система регулювання роботи поршневого компресора додатково забезпечена мікропроцесорним блоком, в якому формується широтноімпульсний модульований сигнал, і блоком-інвертором, що формує трифазний синусоїдальний сигнал заданої частоти для керування швидкістю обертання вихідного вала двигуна, колінчастого вала компресора і його продуктивності. 2 UA 79317 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3