一种由变频器控制的风机或泵类设备的自转检测控制方法

技术领域

本申请涉及自转检测控制领域，具体涉及一种由变频器控制的风机或泵类设备的自转检测控制方法。

背景技术

风机、泵类设备在各行各业普遍应用，有的是工频控制，大部分是变频控制，停止时速度最低是5Hz，而大功率的风机或泵类设备基本是10Hz。由于此类设备属于惯性比较大的设备，无抱闸制动控制，那么正常停止时由于惯性难免还在自转，若此时启动设备，会造成变频器故障而无法启动，也会对设备造成冲击，降低使用寿命。在风机、泵类设备运行中，由于振动、温度等故障，造成高速时变频器停止更是时有发生，由于惯性，风机、泵类设备需要经过很长时间自转才能停止，一般都在30分钟以上，而操作人员不能时时盯在现场，也不能总去查看风机、泵类设备是否停止自转，既浪费人力，自行停止的时间也长。那么异常情况下，在风机、泵类设备未完全停止时，启动风机、泵类设备会造成变频器故障而无法启动，也会对设备造成冲击，降低使用寿命。且泵类设备一般会安装逆止阀，若逆止阀损坏，泵类设备正常或异常停止都无法停止自转，在更换逆止阀前也就无法启动。

对于风机、泵类设备自转状态的检测，若安装测速设备，投入造价高，而在转轴上增加凸轮由于无安装位置，需要对电机或连接轴进行相应处理，而且不容易安装。

发明内容

本申请的目的在于提供一种由变频器控制的风机或泵类设备的自转检测控制方法，可以提升自动化控制程度、降低人力成本，能对设备进行有效监控，降低风机或泵类设备的自转时间，使得设备的有效使用时间延长。

为了实现上述目的，本申请提供了一种由变频器控制的风机或泵类设备的自转检测控制方法，包括：

步骤S1、提供变频器、电机、接近开关、继电器及控制单元，所述变频器与电机连接，所述变频器与控制单元连接，所述控制单元通过所述继电器与接近开关连接；

所述电机通过联轴器连接所述风机或泵类设备，所述联轴器上设有多个螺栓，除了其中一个螺栓外，其余螺栓均扣上塑料盖，所述接近开关用于检测未扣上塑料盖的螺栓，并传送相应的检测信号给所述控制单元；

所述变频器用于根据所述控制单元的指令输出速度给电机，并检测电机的电流，且将电流传送给所述控制单元；

所述控制单元用于通过所述继电器控制所述接近开关开启检测或关闭检测，并在电机运行时，从所述变频器处采集到电机运行的高电平信号，在电机停止时，从所述变频器处采集到电机停止的低电平信号；

步骤S2、所述控制单元实时采集所述变频器的输出速度，当所述控制单元从所述变频器处采集到的信号从高电平变为低电平时，所述控制单元存储下降沿出现的瞬间前变频器的速度f；当变频器输出电流为0时，所述控制单元通过所述继电器控制所述接近开关开启检测，如果所述接近开关闪烁的间隔时间依次增大，则判断所述接近开关正常，否则判断所述接近开关异常；

步骤S3、所述控制单元实时采集变频器的直流母线电压V；

步骤S4、当所述变频器无故障，且判断所述接近开关正常，且所述接近开关闪烁的间隔时间大于预设间隔时间T时，η为预设的系数，V

步骤S5、当所述变频器无故障，且判断所述接近开关异常时，f1、f2、f3、f4分别为第一预设速度、第二预设速度、第三预设速度、第四预设速度，且f4＜f3＜f2＜f1；t为所述风机或泵类设备开始自转到变频器开始输出转矩的时间，t1、t2、t3、t4分别为第一预设时间、第二预设时间、第三预设时间、第四预设时间，且t3＜t2＜t1；

如果f2≤f＜f1，且V＜η×V

如果f3≤f＜f2，且V＜η×V

如果f4≤f＜f3，且V＜η×V

步骤S6、当所述变频器无故障，且判断所述接近开关正常，且变频器输出速度为0，变频器输出转矩时，如果V≥η×V

步骤S7、当所述变频器有故障，且判断所述接近开关正常时，直到所述接近开关一直闪烁或者不再闪烁，提示所述风机或泵类设备自转停止；

步骤S8、当所述变频器有故障，且判断所述接近开关异常时，t5为第五预设时间，t0为从变频器故障停止后开始计时的预估自转时间，

如果f2≤f＜f1，且t0≥(t1+t5)，提示所述风机或泵类设备自转停止；

如果f3≤f＜f2，且t0≥(t2+t5)，提示所述风机或泵类设备自转停止；

如果f4≤f＜f3，且t0≥(t3+t5)，提示所述风机或泵类设备自转停止。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述接近开关的有效检测距离为14～16mm，所述接近开关与未扣上塑料盖的螺栓之间的距离为15mm，所述塑料盖的厚度为3mm。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述步骤S2中，所述接近开关闪烁的间隔时间依次为0.1s、0.5s、1s；所述步骤S4中，所述接近开关闪烁的间隔时间为2s，预设间隔时间T＜2s。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述控制单元与上位机连接。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，当判断检测开关异常时，所述控制单元传送接近开关异常信息给所述上位机，从而提示操作人员及时更换接近开关。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，在提示所述风机或泵类设备自转停止后，所述控制单元将提示信息传送给所述上位机。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述步骤S4还包括：

当判断所述接近开关正常时，如果所述接近开关闪烁的间隔时间在预设范围内且持续第六预设时间，则判断所述泵类设备的逆止阀损坏，并将判断结果传送给所述上位机，从而及时提醒操作人员。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述预设范围为1.8～2s，所述第六预设时间为15min。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述f1为50Hz，f2为35Hz，f3为20Hz，f4为5Hz，t1为45min，t2为30min，t3为15min，t4＜2min，15min≤t5≤20min。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述η为0.95。

本申请的技术方案提出一种由变频器控制的风机或泵类设备的自转检测控制方法，利用联轴器上的螺栓和接近开关，费用低，无需额外处理，更换处理方便。而接近开关也属于设备，也会存在突发情况，利用风机或泵类设备开启自转时开启接近开关检测，自转结束后关闭接近开关检测，降低接近开关的使用频率，从而增加使用寿命。而且利用自转过程转速逐渐变慢的情况，对接近开关的正常与否进行检测，及时发现接近开关状态，可及时处理控制。而且利用接近开关的信号变化和变频器的直流母线电压、输出电流、输出转速，控制风机或泵类设备自转停止，从而降低自转时间，且可自动提示、判断自转是否完成。可以提升自动化控制程度，降低人力成本，提升变频器、风机或泵类设备的使用寿命，能对设备进行有效监控，降低风机或泵类设备的自转时间，使得设备的有效使用时间延长。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本申请由变频器控制的风机或泵类设备的自转检测控制方法的流程图；

图2为本申请实施例的接近开关与联轴器的位置关系结构示意简图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面将结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本申请提供一种由变频器控制的风机或泵类设备的自转检测控制方法，包括：

步骤S1、提供变频器、电机、接近开关、继电器及控制单元，所述变频器与电机连接，所述变频器与控制单元连接，所述控制单元通过所述继电器与接近开关连接；

所述电机通过联轴器连接所述风机或泵类设备，所述联轴器上设有多个螺栓，除了其中一个螺栓外，其余螺栓均扣上塑料盖，所述接近开关用于检测未扣上塑料盖的螺栓，并传送相应的检测信号给所述控制单元；

所述变频器用于根据所述控制单元的指令输出速度给电机，并检测电机的电流，且将电流传送给所述控制单元；

所述控制单元用于通过所述继电器控制所述接近开关开启检测或关闭检测，并在电机运行时，从所述变频器处采集到电机运行的高电平信号，在电机停止时，从所述变频器处采集到电机停止的低电平信号；

步骤S2、所述控制单元实时采集所述变频器的输出速度，当所述控制单元从所述变频器处采集到的信号从高电平变为低电平时，所述控制单元存储下降沿出现的瞬间前变频器的速度f；当变频器输出电流为0时(此条件可以避免出现电机运行信号异常丢失，实际电机仍在运行的情况)，所述控制单元通过所述继电器控制所述接近开关开启检测，如果所述接近开关闪烁的间隔时间依次增大，则判断所述接近开关正常，否则判断所述接近开关异常；

步骤S3、所述控制单元实时采集变频器的直流母线电压V；

步骤S4、当所述变频器无故障，且判断所述接近开关正常，且所述接近开关闪烁的间隔时间大于预设间隔时间T时，η为预设的系数，V

步骤S5、当所述变频器无故障，且判断所述接近开关异常时，f1、f2、f3、f4分别为第一预设速度、第二预设速度、第三预设速度、第四预设速度，且f4＜f3＜f2＜f1；t为所述风机或泵类设备开始自转到变频器开始输出转矩的时间，t1、t2、t3、t4分别为第一预设时间、第二预设时间、第三预设时间、第四预设时间，且t3＜t2＜t1；

如果f2≤f＜f1(变频器的速度f处于高速区间)，且V＜η×V

如果f3≤f＜f2(变频器的速度f处于中速区间)，且V＜η×V

如果f4≤f＜f3(变频器的速度f处于低速区间)，且V＜η×V

步骤S6、当所述变频器无故障，且判断所述接近开关正常，且变频器输出速度为0，变频器输出转矩时，如果V≥η×V

步骤S7、当所述变频器有故障，且判断所述接近开关正常时，直到所述接近开关一直闪烁或者不再闪烁，提示所述风机或泵类设备自转停止；

步骤S8、当所述变频器有故障，且判断所述接近开关异常时，t5为第五预设时间，t0为从变频器故障停止后开始计时的预估自转时间，

如果f2≤f＜f1，且t0≥(t1+t5)，提示所述风机或泵类设备自转停止；

如果f3≤f＜f2，且t0≥(t2+t5)，提示所述风机或泵类设备自转停止；

如果f4≤f＜f3，且t0≥(t3+t5)，提示所述风机或泵类设备自转停止。

需要说明的是，所述电机运行是指存在持续的电能输入(电机电流不为0)，从而电机在变频器给定的速度下运转。所述电机停止是指电能停止输入(电机电流为0)，但由于惯性的作用，电机仍然会自转，即风机或泵类设备在惯性的作用下还会自转一段时间。通过变频器输出转矩控制风机或泵类设备自转停止，即自转过程结束，可节省自转所花的时间。本申请中，所述变频器可以为低压变频器(电压≤500伏)。

在本申请的一些实施方式中，所述接近开关的有效检测距离为14～16mm，所述接近开关与未扣上塑料盖的螺栓之间的距离为15mm，所述塑料盖的厚度为3mm。如图2所示，联轴器100上设有多个螺栓101，除了其中一个螺栓101外，其余螺栓101均扣上塑料盖102，接近开关200与未扣上塑料盖102的螺栓101的距离为15mm，而所述接近开关200的有效检测距离为14～16mm，所述塑料盖102的厚度为3mm，当联轴器100转动时，每当接近开关200对着未扣上塑料盖102的螺栓101时，则能检测到该螺栓101(其余螺栓101由于塑料盖102的存在无法被检测到)，则会进行闪烁，由于自转时，联轴器100转动的速度会越来越慢，直至停下，那么接近开关200正常情况下，闪烁的间隔时间则会依次增大，当联轴器100停下时，如果接近开关200正好对着未扣上塑料盖102的螺栓101(图2即为接近开关200正好对着未扣上塑料盖102的螺栓101时)，则接近开关200一直会有检测信号，即一直闪烁，当接近开关200没有对着未扣上塑料盖102的螺栓101，则接近开关200一直不会有检测信号，即不再闪烁。结合具体的实际情况，“一直闪烁”可以认为是闪烁的持续时间为15min，“不再闪烁”可以认为是最后一次闪烁后过了60min还未闪烁，当然，这需要根据实际情况而定，具体的时间本申请并不加以限制。

具体地，所述步骤S2中，所述接近开关闪烁的间隔时间依次为0.1s、0.5s、1s；所述步骤S4中，所述接近开关闪烁的间隔时间为2s，预设间隔时间T＜2s。

在本申请的一些实施方式中，所述控制单元与上位机连接。所述控制单元为可编程的智能控制器，例如PLC或计算机等。采用可编程的智能控制器作为控制单元，可以从所述变频器处采集电机运行时的高电平信号、电机停止时的低电平信号，并与变频器通讯，接收电机电流和变频器的直流母线电压，传送预定速度的控制命令给变频器，综合分析、控制风机或泵类设备的自转。并能发送各种报警信息和风机或泵类设备的自转信息给上位机，因而上位机显示报警信息和风机或泵类设备的自转信息，提示操作人员及时处理设备问题。

具体地，当判断检测开关异常时，所述控制单元传送接近开关异常信息给所述上位机，从而提示操作人员及时更换接近开关。

具体地，在提示所述风机或泵类设备自转停止后，所述控制单元将提示信息传送给所述上位机。

对于泵类设备而言，所述步骤S4还包括：当判断所述接近开关正常时，如果所述接近开关闪烁的间隔时间在预设范围内且持续第六预设时间，则判断所述泵类设备的逆止阀损坏，并将判断结果传送给所述上位机，从而及时提醒操作人员。

具体地，所述预设范围为1.8～2s，所述第六预设时间为15min。

在本申请的一具体实施例中，所述f1为50Hz，f2为35Hz，f3为20Hz，f4为5Hz，t1为45min，t2为30min，t3为15min，t4＜2min，15min≤t5≤20min。所述η为0.95。

本申请由变频器控制的风机或泵类设备的自转检测控制方法，可对风机或泵类设备的自转进行检测控制，也可对泵类设备的逆止阀损坏进行检测。通过在电机由运行变为停止时，利用电机与联轴器的螺栓，增设接近开关来检测风机或泵类设备与联轴器连接的连接轴转动情况，并结合变频器直流母线电压和输出电流、输出速度、故障状态来判断风机或泵类设备是否已将自转结束，并控制自转过程提前结束，节省自转所花时间，且对异常状态进行报警提示。

综上所述，本申请由变频器控制的风机或泵类设备的自转检测控制方法，利用联轴器上的螺栓和接近开关，费用低，无需额外处理，更换处理方便。而接近开关也属于设备，也会存在突发情况，利用风机或泵类设备开始自转时开启接近开关检测，自转过程结束后关闭接近开关检测，降低接近开关的使用频率，从而增加使用寿命。而且利用自转过程转速逐渐变慢的情况，对接近开关的正常与否进行检测，及时发现接近开关状态，可及时进行处理。另外，通过变频器输出转矩控制风机或泵类设备自转停止，降低自转过程所花的时间。本申请可以提升自动化控制程度，降低人力成本，提升变频器、风机或泵类设备的使用寿命，能对设备进行有效监控，降低风机或泵类设备的自转时间，使得设备的有效使用时间延长。而通过接近开关的状态、接近开关的间隔时间等可以判断泵类设备的逆止阀是否损坏，在设备维护人员点检、巡检之前就能发现逆止阀损坏问题，可以更及时地发现设备隐患，进而及时处理。从降低人力成本、提升设备使用寿命、降低设备自转停止时间考虑，每年至少可节约费用5万元。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实施方式后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。