涡旋压缩机供气控制系统研究

摘要：介绍了涡旋压缩机组供气系统的组成及其工作原理。采用上位Pc机和变频器成功实现了对该供气系统的控制，通过调节各压缩机的运行状态实现机组流量在一定范围内动态变化以更好地满足用户需求。利用VB本身的通信控件MSComm开发的通信软件实现上位Pc机与变频器的串口通信，利用Pc机可视化控制系统监控软件可实现供气系统的实时监控、控制信号的产生与传输，实现了智能化控制和管理。该控制系统可以提高系统的性能，是一种简单、实用的供气控制系统。

1 前言

在供气系统中，随着用气量的不断变化应及时调节机组中压缩机的转速和运转台数，使输出

气量更好地满足用户需求。由于机组压缩机数量较多，单纯依靠工作人员现场实时操作来实现对涡旋压缩机组供气系统控制和管理，其工作量很大。因此，开发一种可行的控制系统来

控制显得十分必要。本文将采用Pc机和变频器实现对涡旋压缩机组供气系统的控制 。

2 控制系统

以三台涡旋压缩机为例来说明该控制系统的工作原理和实现过程。该控制系统主要由变频

器、涡旋压缩机组、控制中心PC机和一些外设部件组成，如图1所示。

图1 控制系统组成

利用VB软件实现Pc上位机与变频器的串口通讯，监控人员可以由控制中心PC机的控制界

面向变频器发出控制信号，通过该控制信号来控制变频器，而变频器可以实现机组中一台涡旋压缩机的变频调速，进而可以调节涡旋压缩机的流量。设每台涡旋压缩机的最大排气量为Q，则该供气系统可以达到(0.1～3)Q排气量，实现了对该机组供气流量的控制和凋节，使该供气系统更好地满足用户的需求。

3 供气系统

涡旋压缩机组供气系统主要由三台涡旋压缩机、变频器、PC机、压力变送器、冷却器、油过滤器和油气分离器等组成，如图2所示。以下将详细阐述它的工作原理。

涡旋压缩机组供气系统主要由三台涡旋压缩机、变频器、PC机、压力变送器、冷却器、油过滤器和油气分离器等组成，如图2所示。以下将详细阐述它的工作原理。

3.1 气路流程

气体先经过人口阀进入压缩机，经涡旋压缩机压缩达到设计压力后从排气孔排出，随后压缩

机排出的气体经过出口阀进入风冷却器对其进行冷却，然后经过高效的油气分离器可以分离出压缩机排气带出的润滑油，得到的气体含油量必须达到规定的使用要求，处理后的气体进入高压出口储气罐，通过供气管道和出口阀进入各供气子站，进而将气体输送到各个用户。

3.2 油路系统

气体经过高效的油气分离器可以分离出排气带出的润滑油。润滑油储于油分离器下部，在压

缩机气体压力的推动下进入冷却器冷却，冷却后的润滑油通过恒温阀进入油过滤器，其目的是将进入压缩机人口的油温控制在20～40℃ 的范围，过滤润滑油中的金属磨粒及其它杂质，过滤后的润滑油经由电磁阀后分两路喷人压缩机中，一路进入压缩机轴系，对压缩机轴系进行润滑;一路进入压缩腔室，通过循环流动的润滑油吸收压缩腔内压缩热。

3.3 控制原理

该控制系统使用自带通讯接口的变频器。出口储气罐压力传感器的压力信号经A/D变换后

送给Pc上位机，Pc上位机根据压力设定值与实际检测值进行PID运算，并给出信号通过调节变频器的输出频率来控制电机的转速以使储气罐的压力稳定。当用气量不是很大时，一台涡旋压缩机在监控系统的控制下稳定运行;当用气量大到变频器全速运行也不能保证储气罐的压力稳定时，出口储气罐压力传感器的压力下限信号与变频器的频率上限信号同时被Pc上位机检测到，系统将自动启动另一台涡旋压缩机投入到工频运行，以保持压力的连续性和稳定。若一台工频涡旋压缩机和一台变频涡旋压缩机运转仍不能满足要求，则将第三台涡旋压缩机投入到工频运行。当用气量减少时，首先表现为变频器已工作在最低频率，这时压力上限信号如仍出现，Pc上位机首先将工频运行的涡旋压缩机停机，以减少供气量。当上述两个信号仍存在时，Pc将再停掉一台工频运行的电机。控制系统将不断调整压缩机的转速和运转台数，使输出气量满足供气系统的需求。假定工频涡旋压缩机的额定流量1m /min，变频涡旋压缩机的流量在0.1～1m /min范围内动态变化，可以满足供气系统的流量在0.1～3m /min范围内的任意值。同时，各压缩机进出口的主要性能参数(流量、压力、温度)都可被上位

PC机监测到，操作者可通过PC机用户控制界面实现对供气系统的实时监测和控制。