СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ УСТАНОВКОЙ СЖАТОГО ВОЗДУХА И КОНТРОЛЛЕР И УСТАНОВКА СЖАТОГО ВОЗДУХА ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ ТАКОГО СПОСОБА Российский патент 2011 года по МПК F04B49/06 

Настоящее изобретение относится к способу управления установкой сжатого воздуха.

В частности, настоящее изобретение относится к способу управления установкой сжатого воздуха, которая состоит из нескольких сетей сжатого воздуха, имеющих, по меньшей мере, один общий и управляемый компонент.

Под установкой сжатого воздуха здесь подразумевается любая установка, использующая сжатый газ, который не обязательно ограничен сжатым воздухом.

До сих пор известно только, что следует вручную открывать или закрывать общие отсечные клапаны упомянутых сетей сжатого воздуха на основе того, присоединены или нет один или несколько потребителей сжатого воздуха к вышеупомянутым сетям сжатого воздуха.

Недостаток такого известного способа состоит в том, что он является весьма дорогостоящим, поскольку персонал всегда должен быть поблизости, чтобы открывать и закрывать упомянутые клапаны.

Другой недостаток такого известного способа состоит в том, что компоненты упомянутых сетей сжатого воздуха потребляют много энергии и относительно быстро изнашиваются и что подаваемый сжатый воздух имеет относительно большие отклонения, что касается давления, расхода, температуры и/или точки росы.

Настоящее изобретение ставит целью устранить один или несколько из вышеупомянутых и других недостатков.

Для этой цели настоящее изобретение описывает способ управления установкой сжатого воздуха, которая состоит из нескольких сетей сжатого воздуха, имеющих, по меньшей мере, один совместно управляемый компонент, при этом на основе данных измерений, по меньшей мере, одной из вышеупомянутых сетей сжатого воздуха, по меньшей мере, вышеупомянутый общий компонент управляется, по меньшей мере, одним контроллером.

Преимущество такого способа согласно изобретению состоит в том, что обеспечением непрерывного регулирования вышеупомянутого общего и управляемого компонента может ограничиваться потребление энергии и предотвращаются пульсации давления, расхода и/или точки росы подаваемого сжатого воздуха.

В результате установка сжатого воздуха становится более гибкой, более дешевой в приобретении и в эксплуатации.

Еще одно преимущество такого способа согласно изобретению состоит в том, что можно экономить на персонале, поскольку обеспечивается возможность точного непрерывного управления.

Так как управление происходит на основе данных измерений, по меньшей мере, одной из вышеупомянутых сетей сжатого воздуха, нужды потребителей сжатого воздуха могут удовлетворяться очень быстро и точно и могут контролироваться многочисленные параметры физического состояния подаваемого сжатого воздуха.

Настоящее изобретение также относится к контроллеру, который снабжен соединением, по меньшей мере, для одного совместно управляемого компонента, который является частью нескольких сетей сжатого воздуха, при этом этот контроллер снабжен алгоритмом, который на основе данных измерений, по меньшей мере, одной из вышеупомянутых сетей сжатого воздуха управляет, по меньшей мере, вышеупомянутым общим компонентом согласно вышеупомянутому способу.

Наконец, настоящее изобретение дополнительно относится к установке сжатого воздуха для применения упомянутого способа, каковая установка сжатого воздуха состоит из нескольких сетей сжатого воздуха, имеющих, по меньшей мере, один совместно управляемый компонент, в силу чего, по меньшей мере, вышеупомянутый совместно управляемый компонент присоединен, по меньшей мере, к одному контроллеру для управления упомянутым компонентом.

Для того чтобы лучше разъяснить характеристики настоящего изобретения, предпочтительный способ согласно изобретению ниже описан со ссылкой на прилагаемый чертеж, на котором изображена установка 1 сжатого воздуха, которая управляется согласно способу по изобретению.

В этом случае вышеупомянутая установка сжатого воздуха состоит из двух сетей 2 и 3 сжатого воздуха.

Вышеупомянутая первая сеть 2 сжатого воздуха в этом случае содержит первый компрессор 4 и второй компрессор 5, соединенный параллельно с последним, которые присоединены своими соответствующими выходными каналами через трубу 6 к первому сосуду 7 высокого давления, к которому присоединен датчик 8 давления.

Вышеупомянутый первый сосуд 7 высокого давления присоединен своим выходом к первому и второму потребителям 9, 10 сжатого воздуха соответственно, имеющим идентичные требования к давлению.

В заключение, первая сеть 2 сжатого воздуха содержит третий компрессор 11, чьи выходы присоединены через управляемый клапан 12 к вышеупомянутой трубе 6 между компрессорами 4 и 5, с одной стороны, и первым сосудом 7 высокого давления, с другой стороны.

Вышеупомянутая вторая сеть 3 сжатого воздуха содержит четвертый компрессор 13 и пятый компрессор 14, соединенный параллельно с последним, за счет чего соответствующие выходы упомянутых компрессоров 13 и 14 через общую трубу 15 высокого давления присоединены ко второму сосуду 16 высокого давления, на котором предусмотрен датчик 17 давления и к которому на выходе присоединен третий потребитель 18 сжатого воздуха который в этом случае, но не обязательно, имеет иные требования к давлению, чем вышеупомянутые первый и второй потребители 9 и 10 сжатого воздуха.

Наконец, кроме того, вторая сеть 3 сжатого воздуха содержит вышеупомянутый третий компрессор 11, чья выходная сторона через управляемый клапан 19 присоединена к вышеупомянутой трубе 15 высокого давления между вышеупомянутым компрессором 13 и 14, с одной стороны, и вторым сосудом 16 высокого давления, с другой стороны.

В этом случае каждый из вышеупомянутых компрессоров 4, 5, 11, 13 и 14 выполнен управляемым, например, в то время как приводится в действие известным образом посредством электродвигателя, не изображенного на чертеже, с регулируемой частотой вращения, который присоединен к контроллеру 20.

Также вышеупомянутые клапаны 12 и 19 в этом случае выполнены управляемыми, например, в то время как они приводятся в действие посредством серводвигателя, не изображенного на чертеже, который также присоединен к вышеупомянутому контроллеру 20.

К тому же, вышеупомянутые датчики 8 и 17 давления в этом случае присоединены к вышеупомянутому контроллеру 20.

Способ управления установкой 1 сжатого воздуха отличается тем, что вышеупомянутый контроллер 20 на основе данных измерений, поставляемых, по меньшей мере, одной из сетей 2 и 3 сжатого воздуха, и в этом случае на основе данных измерения, поставляемых датчиками 8 и 17 давления, управляет, по меньшей мере, одним общим компрессором 11 и также предпочтительно, но не обязательно, управляемыми клапанами 12 и 19.

В этом случае другие компрессоры 4, 5, 13 и 14 также управляются этим контроллером 20, но это не обязательно так, согласно изобретению.

Способ согласно изобретению для управления установкой сжатого воздуха предпочтительно является централизованным, что означает, что, по меньшей мере, один контроллер определяет режим эксплуатации всех управляемых компонентов установки 1 сжатого воздуха.

Ясно, однако, что распределенное управление также может применяться со способом согласно изобретению, в силу чего применяются несколько контроллеров, ни один из которых не определяет режим эксплуатации всех управляемых компонентов.

Способ согласно изобретению также может быть выполнен последовательным, в силу чего несколько из управляемых компонентов установки 1 сжатого воздуха установлены в предопределенной последовательности.

При таком последовательном способе каждый раз, когда потребности потребителя 9, 10 и/или 18 сжатого воздуха не могут быть удовлетворены уже приведенными в действие компонентами или если состояние пригодности к работе установки 1 сжатого воздуха больше не может гарантироваться, будет приводиться в действие следующий компонент последовательности.

Наоборот, если работа всех компонентов больше не требуется, чтобы быть способным удовлетворять потребности вышеупомянутого пользователя 9, 10 и/или 18 сжатого воздуха, последний компонент вышеупомянутой последовательности будет выключаться.

Согласно изобретению возможно, что компоненты разного типа, такие как источники сжатого воздуха, потребители сжатого воздуха, устройства обработки для сжатого воздуха и клапаны сжатого воздуха реализованы в отдельной последовательности по типу компонента, но эти разные типы также могут смешиваться в последовательностях.

Согласно изобретению разные последовательности могут быть заданы оператором и/или они могут определяться на основе опознаваемых переменных, таких как, например, на основе одной или нескольких из следующих неограничивающих переменных: времени, даты, давления, расхода, точки росы, качества и/или температуры воздуха.

Согласно отдельной характеристике способа согласно изобретению разные управляемые компоненты установки 1 сжатого воздуха могут управляться так, чтобы каждый из них был активным в течение определенного временного интервала, для того чтобы регулировать износ упомянутых разных компонентов и, таким образом, продлевать срок службы установки 1 сжатого воздуха.

Вышеупомянутые установки времени могут вводиться оператором и/или они могут быть основаны на опознаваемых переменных, таких как, например, на основе одной или нескольких из следующих неограничивающих переменных: времени, даты, давления, расхода, точки росы, качества и/или температуры воздуха.

В способе согласно изобретению предпочтительно реализован алгоритм, который обеспечивает, чтобы техническое обслуживание разных компонентов установки 1 сжатого воздуха могло выполняться одновременно.

Управление разными компонентами установки 1 сжатого воздуха может быть основано на разных параметрах, которые оказывают влияние на требования к техническому обслуживанию, такие как, среди прочих, количество рабочего времени и условия работы.

Согласно предпочтительной характеристике изобретения энергосберегающий алгоритм применяется со способом для управления установкой 1 сжатого воздуха, в силу чего получается оптимизированное потребление энергии, по меньшей мере, части установки 1 сжатого воздуха, посредством настройки рабочей точки одного или нескольких ее компонентов так, чтобы потребление энергии было как можно меньшим, наряду с тем, что, тем не менее, гарантируется пригодность к работе установки 1 сжатого воздуха.

По выбору способ согласно изобретению может осуществляться так, чтобы компоненты установки 1 сжатого воздуха управлялись таким образом, что эксплуатационные затраты, например, такие как затраты на потребление энергии, затраты на техническое обслуживание, затраты на ремонт и замену деталей и тому подобные, компонентов установки 1 сжатого воздуха и/или установки сжатого воздуха в целом всегда ограничены минимумом.

Наконец, для того чтобы применять способ согласно изобретению, может использоваться алгоритм управления, в котором установка 1 сжатого воздуха управляется так, чтобы один или несколько параметров, в качестве неограничивающих примеров, со значениями температуры, давления, точки росы, объема, качества воздуха и расхода, приводились в соответствие определенному направляющему значению, или в силу которого один или несколько из этих параметров удерживались в пределах определенного диапазона согласно управлению надлежащими компонентами посредством вышеупомянутого контроллера 20.

В приведенном примере общий компонент обеих сетей 2 и 3 сжатого воздуха сформирован из компрессора 11, но ясно, что изобретение по существу не ограничено и что вышеупомянутый совместно управляемый компонент может быть сформирован, по меньшей мере, из одного из следующих компонентов или их комбинации: потребителя сжатого воздуха, источника сжатого воздуха, устройства обработки для сжатого воздуха или клапана сжатого воздуха.

Под термином «потребитель сжатого воздуха» подразумевается любой возможный потребитель сжатого воздуха, например, такой как пневматические инструменты.

Под термином «источник сжатого воздуха» подразумевается любой источник сжатого газа, например, такой как шнековые компрессоры, поршневые компрессоры, тягодутьевые устройства и тому подобное, которые не ограничены подачей сжатого воздуха, но которые также могут применяться для любого типа сжатого газа.

Под «устройством обработки сжатого воздуха» подразумевается любое устройство, которое предназначено для изменения качества или физических параметров сжатого воздуха, например, такое как сушилка, теплообменники, фильтры, влагоотделители и маслоотделители и тому подобное.

Под «клапанами сжатого воздуха» подразумеваются любые возможные варианты осуществления управляемых клапанов, клапанов, отсечных клапанов, смешивающих вентилей, дроссельных клапанов и тому подобное.

В приведенном примере вышеупомянутые компрессоры 4, 5, 11, 13 и 14, клапаны 12 и 19 и датчики 8 и 17 давления присоединены к вышеупомянутому контроллеру 20 посредством физических магистралей. Ясно, что такое соединение также может выполняться беспроводным образом и что оно не обязательно должно осуществляться непосредственно, но что оно также может выполняться опосредованно, например, через отдельные блоки связи.

Согласно изобретению соответствующие компоненты сетей 2 и 3 сжатого воздуха и контроллер 20 также могут поддерживать связь через сеть связи.

Ясно, что вышеупомянутый контроллер 20 может быть выполнен в виде отдельного блока, а также в виде встроенного элемента, который содержит или не содержит один или несколько из следующих элементов: арифметический блок, память, экран, периферийные устройства и/или датчики для ввода данных, и/или элемент связи для передачи и приема сигналов.

Естественно, способ согласно изобретению не ограничен использованием только одного контроллера 20, но также несколько контроллеров могут использоваться для управления общими или индивидуальными компонентами установки 1 сжатого воздуха.

Настоящее изобретение ни коим образом не ограничено способом, описанным в качестве примера; наоборот, такой способ согласно изобретению для управления установкой сжатого воздуха, а также контроллер и установка сжатого воздуха для применения такого способа могут быть выполнены согласно любым разновидностям вариантов, по-прежнему наряду с пребыванием в пределах объема изобретения.

Способ и контроллер предназначены для управления установкой сжатого воздуха. Установка сжатого воздуха состоит из нескольких сетей (2 и 3) сжатого воздуха имеющих, по меньшей мере, один совместно управляемый компонент, при этом на основе данных измерений, по меньшей мере, одной из вышеупомянутых сетей (2 и 3) сжатого воздуха, по меньшей мере, вышеупомянутый общий компонент (11) управляется, по меньшей мере, одним контроллером (20). Технический результат - снижение энергопотребления и автоматизация управления. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ управления установкой сжатого воздуха, которая состоит из нескольких сетей (2 и 3) сжатого воздуха, имеющих, по меньшей мере, один совместно управляемый компонент, отличающийся тем, что на основе данных измерений, по меньшей мере, одной из вышеупомянутых сетей (2 и 3) сжатого воздуха управляют, по меньшей мере, вышеупомянутым общим компонентом (11) посредством, по меньшей мере, одного контроллера (20).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вышеупомянутый общий компонент состоит, по меньшей мере, из одного из следующих компонентов: потребителя сжатого воздуха, источника (11) сжатого воздуха, устройства обработки сжатого воздуха или клапана сжатого воздуха.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что вышеупомянутые сети (2 и 3) сжатого воздуха снабжены несколькими общими компонентами, которые управляются, по меньшей мере, одним контроллером (20).

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что он является централизованным, другими словами, по меньшей мере, один контроллер определяет режим эксплуатации всех управляемых компонентов установки (1) сжатого воздуха.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что он является распределенным, другими словами, применяют несколько контроллеров, ни один из которых не определяет режим эксплуатации всех управляемых компонентов установки (1) сжатого воздуха.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что он является последовательным, другими словами, несколько из вышеупомянутых управляемых компонентов установки (1) сжатого воздуха установлены в предопределенной последовательности и включаются или выключаются согласно этой последовательности на основе потребления сжатого воздуха сетей (2 и 3) сжатого воздуха.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что компоненты разного типа установлены в отдельную последовательность.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что компоненты разного типа перемешаны в последовательностях.

9. Способ по п.6, отличающийся тем, что разные последовательности задаются оператором и/или определяются на основе опознаваемых переменных, таких как, например, на основе одной или нескольких из следующих неограничивающих переменных: времени, даты, давления, расхода, точки росы, качества и/или температуры воздуха.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что разные управляемые компоненты установки (1) сжатого воздуха управляются так, чтобы каждый из них был работающим в течение определенного временного интервала, с тем, чтобы располагать в шахматном порядке износ этих разных компонентов.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что компоненты установки (1) сжатого воздуха управляются, так, чтобы на основе параметров окружающей среды техническое обслуживание упомянутых компонентов выполнялось одновременно.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что он использует энергосберегающий алгоритм так, что добиваются оптимизированного потребления энергии, по меньшей мере, для части установки (1) сжатого воздуха посредством настройки рабочей точки одного или нескольких из его компонентов так, чтобы потребление энергии было как можно меньшим.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что он снабжен алгоритмом, который гарантирует, что эксплуатационные затраты, например, такие как затраты на потребление энергии, затраты на техническое обслуживание, затраты на ремонт и замену деталей, и тому подобные, компонентов установки (1) сжатого воздуха и/или установки (1) сжатого воздуха как одного целого всегда ограничены минимумом.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что он применяет алгоритм управления, в силу чего установка (1) сжатого воздуха управляется так, чтобы один или несколько параметров приводились в соответствие определенному направляющему значению, или так, один или несколько этих параметров удерживались в пределах определенного диапазона согласно управлению надлежащими компонентами установки (1) сжатого воздуха посредством вышеупомянутого контроллера (20).

15. Контроллер, который снабжен соединением, по меньшей мере, для одного совместно управляемого компонента, который является частью нескольких сетей (2 и 3) сжатого воздуха, отличающийся тем, что контроллер (20) снабжен алгоритмом, который на основе данных измерений, по меньшей мере, одной из вышеупомянутых сетей (2 и 3) сжатого воздуха управляет, по меньшей мере, вышеупомянутым общим компонентом (11) согласно способу по любому из предыдущих пунктов.

16. Установка сжатого воздуха, которая состоит из нескольких сетей (2 и 3) сжатого воздуха, имеющих, по меньшей мере, один совместно управляемый компонент, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, вышеупомянутый совместно управляемый компонент присоединен, по меньшей мере, к одному контроллеру (20), так чтобы управлять этим компонентом согласно способу по одному из пп.1-14.