本發明涉及鼓風機技術領域，尤其是涉及一種鼓風機組節能增效控制系統及其工作方法。

背景技術：

90年代甚至更早期生產的鼓風機組由于技術落后，能耗高且效率低下，已經不適應目前的低碳節能的要求，所以已近淘汰。但是，龐大的鼓風機組造價昂貴，全部淘汰勢必帶來極大的浪費，也不符合節能要求。

根據對鼓風機組的結構分析，其實鼓風機組之所以效率低下，就是葉輪的結構老舊以及手動控制的落后，其他部分基本和現今產品沒有太大的區別。

技術實現要素：

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種鼓風機組節能增效控制系統及其工作方法，使得機組在自動化水平上得到進一步的提高，機組運行更趨平穩，避免了人工干預的不確定性，實現了設備節能和用工成本的降低。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種鼓風機組節能增效控制系統，包括多個鼓風機，每個鼓風機包括葉輪、蝸殼、進口導葉和驅動電機，所述葉輪設于蝸殼內，并連接驅動電機，所述進口導葉設于蝸殼進風口處，該系統還包括上位機和plc控制器，所述蝸殼出風口通過出口變徑管分別連接出風管道和放空管道，所述出口變徑管內徑沿氣流方向增大，所述出風管道上設有帶開關傳感器的單向出口閥，所述放空管道上設有帶第二開度傳感器的放空閥，所述進口導葉上設有第一開度傳感器，所述出口變徑管出口處設有壓力變送器，所述第一開度傳感器、第二開度傳感器、開關傳感器、壓力變送器、驅動電機和上位機分別連接plc控制器，所述plc控制器分別通過一伺服電機連接進口導葉、放空閥和單向出口閥。

所述出口變徑管通過波紋管分別連接出風管道和放空管道。

所述葉輪通過變速箱連接驅動電機，所述變速箱上設有軸振動傳感器，所述軸振動傳感器連接plc控制器。

所述變速箱連接有潤滑油輸送管道，所述潤滑油輸送管道上設有潤滑油溫度傳感器和潤滑油壓力傳感器，所述潤滑油溫度傳感器和潤滑油壓力傳感器分別連接plc控制器。

所述plc控制器連接有聲光報警器和gsm/cdma模塊。

所述出風管道的出口處設有流量計，所述出口變徑管出口處還設有壓力表。

所述多個鼓風機分為備用鼓風機和工作鼓風機。

一種上述的一種鼓風機組節能增效控制系統的工作方法，包括防喘振工作過程，所述防喘振工作過程包括以下步驟：

當壓力變送器檢測到鼓風機出口壓力變化幅度△p為平緩的狀態時，所述平緩的狀態是指：0<△p=p2-p0<p1，p0為預設的出口壓力，p1為預設的喘振壓力，p2為實時檢測的管道壓力，在平緩的狀態下，上位機逐步控制進口導葉的開度減少，直至△p=0時，進口導葉停止動作；

當壓力變送器檢測到鼓風機出口壓力變化幅度△p為突然變大的狀態時，所述突然變大的狀態是指：△p=p2-p0>p1，在突然變大的狀態下，上位機打開放空閥，并控制放空閥開啟角度，直至△p降低到p1時，關閉放空閥。

在平緩的狀態下，進口導葉的開度變化范圍為40%到100%。

在平緩的狀態下，若進口導葉的開度降低到設定的最低值后△p仍為平緩的狀態，則進口導葉停止動作，打開放空閥，并控制放空閥開啟角度，直至△p=0時，關閉放空閥。

與現有技術相比，本發明具有優點：

1、改造后的機組較之前的機組更加符合企業用風系統的實際壓力需求，并且提高了產氣量；在自動化水平上得到進一步的提高，機組運行更趨平穩，避免了人工干預的不確定性，實現了設備節能和用工成本的降低。

2、在增效改造的過程中，將原來很容易操作失誤的手動控制閥門改成智能自動控制閥門；增加了部分智能監測系統，包括壓力變送器等，做到故障提示以及自動保護等功能；同時出口變徑管用于提高氣體壓力。整個改造使其性能和效率都有較大的提高。但是整個改造費用不到20%。

3、設置軸振動傳感器、潤滑油溫度傳感器和潤滑油壓力傳感器，及時關注機組本身的潤滑系統運行是否正常、軸端振動是否正常等機械指標。

4、利用聲光報警器在現場發出報警，同時還可以利用gsm/cdma模塊實現短信報警信息的發送。

5、設置波紋管，減少熱變形及振動對后續管道系統的影響，同時加裝空氣過濾器，濾掉大氣中的顆粒物、柳絮等雜質。

6、通過對老式鼓風機組進行改造，在能耗完全一致的情況下，效率果然提高了20%以上，原來5臺鼓風機組，只要開4臺就滿足了原來的使用要求。另一臺鼓風機可以作為輪換使用，大幅度提高鼓風機組使用壽命。

7、本系統鼓風機組運行過程中，通過各部位的傳感器及時探測出口管道的壓力變化，并通過內置的計算程序，計算出該出口管道壓力下的喘振壓力及進口導葉和放空閥應有的動作數據，輸出后由相應的伺服電機執行來自動完成各閥門的開度，以實現最佳的工作狀態。

8、在防喘振工作過程的平緩的狀態下，還實時檢測壓力變化幅度△p的變化率，更加精準的控制進口導葉的開度，避免進口導葉過度開啟或關閉而導致鼓風機出口壓力始終達不到穩定狀態的情況，以實時保證鼓風機的穩定狀態。

附圖說明

圖1為本發明整體結構示意圖；

圖2為本發明開機邏輯示意圖。

圖中，1、葉輪，2、蝸殼，3、進口導葉，3-1、第一伺服電機，4、驅動電機，5、上位機，6、plc控制器，6-1、i/o輸入接口，6-2、i/o輸出接口，7、出口變徑管，8、出風管道，9、放空管道，10、開關傳感器，11、單向出口閥，11-1、第二伺服電機，12、第二開度傳感器，13、放空閥，13-1、第三伺服電機，14、第一開度傳感器，15、壓力變送器，16、波紋管，17、變速箱，18、軸振動傳感器，19、潤滑油輸送管道，20、潤滑油溫度傳感器，21、潤滑油壓力傳感器，22、流量計，23、壓力表，24、空氣過濾器，25、電控柜，26、油泵，27、油箱。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。本實施例以本發明技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

如圖1所示，一種鼓風機組節能增效控制系統，包括多個鼓風機，每個鼓風機包括葉輪1、蝸殼2、進口導葉3、驅動電機4、上位機5和plc控制器6，葉輪1設于蝸殼2內，并連接驅動電機4，進口導葉3設于蝸殼2進風口處，蝸殼2進風口前端設有空氣過濾器24，蝸殼2出風口通過出口變徑管7分別連接出風管道8和放空管道9，出口變徑管7內徑沿氣流方向增大，出風管道8上設有帶開關傳感器10的單向出口閥11，放空管道9上設有帶第二開度傳感器12的放空閥13，進口導葉3上設有第一開度傳感器14，出口變徑管7出口處設有壓力變送器15，第一開度傳感器14、第二開度傳感器12、開關傳感器10、壓力變送器15、驅動電機4和上位機5分別連接plc控制器6，plc控制器6分別通過一伺服電機連接進口導葉3、放空閥13和單向出口閥11，葉輪1通過變速箱17連接驅動電機4，出風管道8的出口處設有流量計22，出口變徑管7出口處還設有壓力表23。

其工作原理是開機前需要對機組的機械部分進行檢查，如圖2所示，當條件滿足時，可在現場plc控制器6或中控室上位機5上操作啟動程序，電機通電運行后通過聯軸器、變速箱17帶動葉輪1旋轉做高速旋轉；葉輪1旋轉帶動氣體流動，并在氣體進口處形成低壓，外界的空氣在大氣壓力作用下通過進口處空氣過濾器24進入進口管道，繼而進入葉輪1，在葉輪1的帶動下做高速的旋轉，經過葉輪1流道和蝸殼2流道后進入作為擴壓器的出口變徑管7，速度降低且壓力升高。在沒有故障的情況下系統穩定的運行，外界空氣源源不斷的被做功加壓后送入出口管道，供生產使用。

由于生產用氣具有波動性，當用氣量突然減少時，用氣末端會關閉閥門，導致出口管道上壓縮空氣的堆積并形成過高的壓力，機組在此情況下如果不及時進行調節會發生“喘振”現象，危及到機組安全。因此，提出兩種途徑來實現防喘振，避免該情況的發生，兩種途徑：一種是在出口壓力變化幅度較為平緩時，通過調整進口導葉3的開啟角度，減少進入系統的空氣量，從而控制出口管道壓力；另一種是當出口壓力突然變大時，需要及時打開放空閥13，將多余的氣體排出，從而保護機組的安全運行。老舊鼓風機組的進口導葉3的開啟角度以及放空閥13的開啟，完全是依靠經驗手工調節的。因此在老舊鼓風機組改造時，在進口導葉3上安裝了第一開度傳感器14以及第一伺服電機3-1；在放空閥13上安裝了第二開度傳感器12和第三伺服電機13-1；在單向出口閥11上安裝了開關傳感器10以及第二伺服電機11-1；在出氣口的壓力表23上安裝了壓力變送器15。通過以上改造，當鼓風機組運行過程中，通過各部位的傳感器及時探測出口管道的壓力變化，并通過內置的計算程序，計算出該出口管道壓力下的喘振壓力及進口導葉3和放空閥13應有的動作數據，輸出后由相應的伺服電機執行來自動完成各閥門的開度，以實現最佳的工作狀態。

出口變徑管7通過波紋管16分別連接出風管道8和放空管道9，變速箱17連接有潤滑油輸送管道19，潤滑油輸送管道19上設有潤滑油溫度傳感器20和潤滑油壓力傳感器21，變速箱17上設有軸振動傳感器18，軸振動傳感器18、潤滑油溫度傳感器20和潤滑油壓力傳感器21分別連接plc控制器6。及時關注機組本身的潤滑系統運行是否正常、軸端振動是否正常等機械指標。

plc控制器6連接有聲光報警器和gsm/cdma模塊，當出現喘振或者故障信號時，則利用聲光報警器在現場發出報警，同時還可以利用gsm/cdma模塊實現短信報警信息的發送。

plc控制器6與上位機5無線連接，利用上位機5可以無線遠程監控現場鼓風機組的運行狀態，多個鼓風機分為備用鼓風機和工作鼓風機，鼓風機組采用互為工作和備用的工作方式，有利于在線檢修，保證鼓風機組工作的可靠性。

本系統中各部分功能如下，

一、空氣系統流動環節

空氣過濾器24用于濾掉大氣中的顆粒物、柳絮等雜質；進口導葉3通過改變旋轉角度控制進氣流量；葉輪1用于對氣體做工；蝸殼2用于配合葉輪1形成一個封閉的空間，其內部構造利于氣體流動；出口變徑管7用于提高氣體壓力；波紋管16用于減少熱變形及振動對后續管道系統的影響；壓力表23用于顯示出風管道8的壓力，壓力變送器15用于將壓力信號傳送到plc處理器；出風管道8用于輸送壓縮空氣；放空管道9用于在特殊情況下排放氣體；出風管道8出口處的閥門采用單向出口閥11，防止管網內的氣體回流，相應的開關傳感器10用于檢測閥門的開關量；放空閥13為角度調節，用于調節排氣量，相應的第二開度傳感器12用于檢測開啟角度信息；流量計22用于計量流出鼓風機的氣體流量。

二、機械傳動

電控柜25用于傳送來電能并控制驅動電機4，同時與plc控制器6通訊；驅動電機4將電能轉化為機械能并輸出轉動力矩及轉速；聯軸器用于連接變速箱17及驅動電機4；變速箱17通過齒輪副實現低速到高速轉換；小齒輪所在的主軸在小齒輪帶動下高速旋轉，并將機械能通過主軸傳到葉輪1。

潤滑系統中的油箱27用于儲存潤滑油，油泵26用于將潤滑油泵26送到需要潤滑的部分。潤滑油壓力傳感器21和潤滑油溫度傳感器20用于探測潤滑油的壓力和溫度。

三、控制系統

位于各個部位的傳感器將系統的狀態參數轉換為電信號輸送到plc控制器6的i/o輸入接口6-1，通過plc控制器6內置的邏輯程序進行運算，根據運算結果由i/o輸出接口6-2進行控制命令輸出或將信息顯示到顯示屏上。

上位機5是位于中控室的工控機，通過網絡接口與plc控制器6進行通訊，可查看數據，也可輸出控制信號。

改造后的機組較之前的機組更加符合企業用風系統的實際壓力需求，并且提高了產氣量；在自動化水平上得到進一步的提高，機組運行更趨平穩，避免了人工干預的不確定性，實現了設備節能和用工成本的降低。

上述的一種鼓風機組節能增效控制系統的工作方法，包括防喘振工作過程，防喘振工作過程包括以下步驟：

當壓力變送器15檢測到鼓風機出口壓力變化幅度△p為平緩的狀態時，平緩的狀態是指：0<△p=p2-p0<p1，p0為預設的出口壓力，p1為預設的喘振壓力，p2為實時檢測的管道壓力，在平緩的狀態下，上位機5逐步控制進口導葉3的開度減少，直至△p=0時，進口導葉3停止動作，具體關小幅度與管道壓力變化幅度△p成正比，進口導葉3的開度變化范圍為40%到100%，若進口導葉3的開度降低到設定的最低值40%后△p仍為平緩的狀態，則進口導葉3停止動作，打開放空閥13，并控制放空閥13開啟角度，直至△p=0時，關閉放空閥13；

當壓力變送器15檢測到鼓風機出口壓力變化幅度△p為突然變大的狀態時，突然變大的狀態是指：△p=p2-p0>p1，在突然變大的狀態下，上位機5打開放空閥13，并控制放空閥13開啟角度，直至△p降低到p1時，關閉放空閥13，實現將出口壓力降低到設定的壓力值。

平緩的狀態下，若上位機5逐步控制進口導葉3的開度減少時，壓力變化幅度△p的出現一定的減少的趨勢時（即壓力變化幅度△p變化率達到設定的變化率，該設定變化率為負數），則暫時保持當前進口導葉3的開度為設定的觀察時間（例如5分鐘），設定的觀察時間后判斷△p是否為0，若是，則進口導葉3維持當前開度，若否，則繼續逐步控制進口導葉3的開度減少，并實時檢測壓力變化幅度△p的變化率。通過此步驟設置，可以更加精準的控制進口導葉3的開度，避免進口導葉3過度開啟或關閉而導致鼓風機出口壓力始終達不到穩定狀態的情況，以實時保證鼓風機的穩定狀態，需要達到的穩定狀態是保證機組不喘振，且管網壓力保持在工藝需要的穩定值。