本實用新型專利技術(shù)涉及一種壓縮機氣量無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，特別適用于往復(fù)式壓縮機，不僅適合于新的壓縮機裝配，也同樣適用于對已投入運行的壓縮機進行配置。微處理器通過先導(dǎo)式高速開關(guān)閥控制二級機械閥的進出油路，使二級機械閥通過換向來達到控制高壓油進入或流出液壓活塞工作腔，液壓活塞驅(qū)動頂桿，頂桿驅(qū)動帶卸荷器的吸氣閥，實現(xiàn)控制吸氣閥的開啟與關(guān)閉時間，從而實現(xiàn)從0～100％范圍內(nèi)氣量無級調(diào)節(jié)，而且壓縮機級間壓力控制精度能夠達到±0.01MPa；經(jīng)工業(yè)標定可節(jié)電40%以上，節(jié)能效果顯著。可廣泛應(yīng)用于化工廠、煉油廠、氣體儲運廠及聯(lián)合熱電廠等領(lǐng)域。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)涉及一種壓縮機氣量無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，特別適用于往復(fù)式壓縮機。這種氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)可實現(xiàn)從0?100%范圍內(nèi)無級調(diào)節(jié)，不僅適合于新的壓縮機裝配，也同樣適用于對已投入運行的壓縮機進行配置。可廣泛應(yīng)用于化工廠、煉油廠、氣體儲運廠及聯(lián)合熱電廠等領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
在煉油、石油化工等工藝流程中，由于工況變化和其它因素，壓縮機氣量需要隨時調(diào)節(jié)，對調(diào)節(jié)的要求是:能實現(xiàn)流量的連續(xù)調(diào)節(jié)，使流量隨時和耗氣量相等；調(diào)節(jié)系統(tǒng)力求簡單可靠，操作方便；單位流量的功率消耗不增加。最為常用的是打回流，余隙調(diào)節(jié)和氣閥調(diào)節(jié)。打回流的調(diào)節(jié)方式浪費能量；余隙調(diào)節(jié)方式調(diào)節(jié)范圍小，能部分引起壓力與溫度重新分布；這些調(diào)節(jié)方式中都不能避免開機時快速升壓造成對機組及系統(tǒng)的沖擊，級間壓比不能調(diào)節(jié)，能耗過高等問題。壓開吸氣閥進行氣量調(diào)節(jié)在眾多方法中，以其省能耗、結(jié)構(gòu)簡易和安裝方便等優(yōu)勢得到了廣泛的應(yīng)用，早在上世紀20年代已經(jīng)出現(xiàn)。壓開吸氣閥氣量調(diào)節(jié)主要有兩種方式:一種為全行程壓開吸氣閥，即在壓縮機工作過程中，使某一吸氣閥保持全開；另一種為部分行程壓開吸氣閥，即在部分壓縮過程中，吸氣閥保持開啟狀態(tài)，而剩余壓縮過程吸氣閥關(guān)閉。但查閱眾多資料發(fā)現(xiàn)，迄今國內(nèi)對壓開吸氣閥排氣量調(diào)節(jié)的應(yīng)用絕大部分都局限在全行程壓開技術(shù)，故只能實現(xiàn)間斷調(diào)節(jié)(如0-50%-100%)。現(xiàn)在國外已成功開發(fā)了氣量無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)參考了大型柴油發(fā)動機中噴射部件技術(shù)，并結(jié)合了數(shù)字計算機技術(shù)可控制技術(shù)，利用液壓傳動卸荷裝置使壓縮機在壓縮過程中吸氣閥保持一定時間的開啟，通過延遲關(guān)閉進氣閥的方式，來實現(xiàn)排氣量的無級調(diào)節(jié)，其核心部件電液執(zhí)行器采用的是單級高速開關(guān)閥直接驅(qū)動執(zhí)行缸的方案，控制原理簡圖如圖1所示。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于克服上述不足，開發(fā)了壓縮機氣量無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實現(xiàn)壓縮機排氣量從0?100%范圍內(nèi)無級調(diào)節(jié)，最末級最大進氣壓力16MPa ;最高進氣溫度120°C ;卸荷器最大卸荷力8000N ;壓縮機轉(zhuǎn)速120?1200r/min ;最多控制級數(shù)達到6級。一種壓縮機氣量無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主要包括:電液執(zhí)行器、壓縮機的吸氣閥、液壓油站及控制系統(tǒng)；電液執(zhí)行器用于驅(qū)動壓縮機進氣閥的打開與關(guān)閉，控制系統(tǒng)中由計算機實時處理壓縮機運行過程中的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將信號反饋至電液執(zhí)行器的微處理器，微處理器經(jīng)過運算給電液執(zhí)行器發(fā)出指令，電液執(zhí)行器來控制吸氣閥的開啟與關(guān)閉時間，實現(xiàn)壓縮機排氣量調(diào)節(jié)，其特征在于壓縮機的吸氣閥為帶卸荷器的吸氣閥，包括卸荷器、閥座、彈簧及閥片，吸氣閥與頂桿相接，頂桿另一端與高壓柱塞相接；電液執(zhí)行器由上閥體、下閥體和電氣室三部分組成，上閥體通過螺栓與下閥體連接，主要包括高速開關(guān)閥、二級機械閥、高壓柱塞、壓力傳感器；高速開關(guān)閥用于控制切換油壓，控制高壓柱塞的動作，進而通過頂桿控制吸氣閥的開啟和關(guān)閉:高速開關(guān)閥控制二級機械閥的進出油路，使二級機械閥通過換向來達到控制高壓油進入或流出高壓柱塞工作腔，高壓柱塞驅(qū)動頂桿，頂桿驅(qū)動帶卸荷器的吸氣閥，實現(xiàn)控制吸氣閥；下閥體通過螺栓與壓縮機進氣閥壓閥蓋連接，下閥體主要包括密封組件、溫度傳感器、泄漏油口以及工藝氣體泄漏口，高壓柱塞與頂桿及下閥體的密封組件、帶卸荷器的吸氣閥中心在同一軸線，當高速開關(guān)閥得電時，卸荷器的頂桿從電液執(zhí)行器的高壓柱塞接受液壓力，從而頂開吸氣閥的閥片；當高速開關(guān)閥失電時，施加在卸荷器頂桿上的力消失，安裝于卸荷器內(nèi)的彈簧將卸荷器復(fù)位，此時吸氣閥的閥片關(guān)閉；電氣室包括微處理器、壓力傳感器，微處理器用于控制高速開關(guān)閥的開/關(guān)動作，由輸入控制信號電平觸發(fā)，實現(xiàn)通訊與控制。本技術(shù)的壓縮機氣量無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主要包括電液執(zhí)行器、帶卸荷器的吸氣閥、液壓油站及控制系統(tǒng)四部分。電液執(zhí)行器安裝于壓縮機吸氣閥壓閥蓋上，頂桿固定在帶卸荷器的吸氣閥上。頂桿從電液執(zhí)行器接受液壓力，頂開吸氣閥；當頂桿上的液壓力消失，安裝于卸荷器內(nèi)的復(fù)位彈簧復(fù)位，此時吸氣閥關(guān)閉。電液執(zhí)行器的作用是通過頂桿控制卸荷器吸氣閥的延遲關(guān)閉，它垂直安裝于壓縮機帶卸荷器的吸氣閥的壓閥蓋上，上閥體的高壓柱塞與頂桿及下閥體的密封組件、卸荷器吸氣閥中心在同一軸線。下閥體主要作用阻止工藝氣沿頂桿泄漏，同時阻止液壓油沿頂桿泄漏到壓縮機缸體內(nèi)。電氣室最好包括微處理器、壓力傳感器及防爆蓋等，它可通過螺栓安裝在上閥蓋的側(cè)面上。微處理器用于控制高速開關(guān)閥的開/關(guān)動作，由輸入控制信號電平觸發(fā)，它一般包括電源模塊、CPU模塊、傳感器模塊、通訊模塊以及驅(qū)動模塊，可以實現(xiàn)通訊與控制的各項任務(wù)。液壓油站是給電液執(zhí)行器提供動力源，它主要包括防爆電機、柱塞栗、油箱、油分配器、減壓閥、液位開關(guān)、油過濾器、油冷卻器及油加熱器等部件。防爆電機通過安裝在油箱內(nèi)的恒壓變量柱塞栗，將液壓油壓力提高到設(shè)定值，通過油分配器、減壓閥供給各級的電液執(zhí)行器；從電液執(zhí)行器排出的液壓油經(jīng)過油冷卻器、油過濾器流到油箱。控制系統(tǒng)包括止點傳感器、PLC和監(jiān)控計算機等。止點傳感器主要傳遞各級氣缸活塞在氣缸中的即時位置，它的信號傳入電液執(zhí)行器的微處理器后，微處理器控制電液執(zhí)行器中的高速開關(guān)閥的實際打開和關(guān)閉時間。PLC控制系統(tǒng)主要包括控制器、I/O模塊、監(jiān)控計算機、電源、繼電器、安全柵及電源等，根據(jù)壓縮機運行中的狀態(tài)數(shù)據(jù)(排氣壓力、排氣量等)、微處理器傳遞的信號及實際控制數(shù)據(jù)(排氣壓力、各級負荷及排氣量等)，由控制器進行PI運算和程序處理，計算出相應(yīng)的延遲關(guān)閉進氣閥的時間傳遞給電液執(zhí)行器的微處理器。監(jiān)控計算機的功能主要是運行程序軟件套件，提供良好的人機交互界面。本技術(shù)的目的是這樣實現(xiàn)的:控制系統(tǒng)及時處理壓縮機運行過程中的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將信號反饋至電液執(zhí)行器的微處理器，通過液壓傳動來控制氣閥的開啟與關(guān)閉時間，實現(xiàn)壓縮機排氣量0?100%全行程范圍無級調(diào)節(jié)。其原理:延遲吸氣閥關(guān)閉時間，在活塞開始反行程運動時，部分氣體在活塞的推動下，又回流到進氣管路。循環(huán)周期里只壓縮需要壓縮的氣量，從而大大節(jié)省壓縮機能耗，降低壓縮機運行期的總費用。本技術(shù)氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)采用部分行程壓開吸氣閥的原理，其控制原理簡圖如圖2所示。本技術(shù)同樣利用現(xiàn)有技術(shù)的液壓傳動卸荷裝置使壓縮機在壓縮過程中吸氣閥保持一定時間的開啟，通過延遲關(guān)閉進氣閥的方式，來實現(xiàn)排氣量的無級調(diào)節(jié)，但所不同點在于電液執(zhí)行器通過高速開關(guān)閥控制二級機械閥的進出油路，使二級機械閥通過換向來達到控制高壓油進入或流出高壓柱塞工作腔，高壓柱塞驅(qū)動頂桿，頂桿帶動帶有卸荷器的吸氣閥，實現(xiàn)控制吸氣閥。其優(yōu)點不僅是高速電液執(zhí)行器的響應(yīng)時間能夠滿足壓縮機氣量無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求，而且解決了高速開關(guān)閥由于流量不夠?qū)е碌碾娨簣?zhí)行器響應(yīng)時間慢的問題，由于采用兩級液壓放大，電液執(zhí)行器的驅(qū)動能力明顯增加，可以廣泛的應(yīng)用于壓力高、流量大的壓縮機工況。本技術(shù)的壓縮機氣量無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)與國外的調(diào)節(jié)系統(tǒng)相比，電液執(zhí)行器能控制壓縮機進氣閥在精確時間動作的前提下，其負載驅(qū)動能力明顯提高，更適用于壓縮機壓力高、大流量的場合。本技術(shù)設(shè)計合理、先進可靠、連續(xù)運行安全；不僅能使壓縮機排氣量實現(xiàn)0?100%自動無級調(diào)節(jié)，而且壓縮機級間壓力控制精度能夠達到±0.0lMPa ;經(jīng)工業(yè)標定可節(jié)電40%以上，節(jié)能效果顯著。【附圖說明本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種壓縮機氣量無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主要包括：電液執(zhí)行器、壓縮機的吸氣閥、液壓油站及控制系統(tǒng)；電液執(zhí)行器用于驅(qū)動壓縮機進氣閥的打開與關(guān)閉，控制系統(tǒng)中由計算機實時處理壓縮機運行過程中的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將信號反饋至電液執(zhí)行器的微處理器，微處理器經(jīng)過運算給電液執(zhí)行器發(fā)出指令，電液執(zhí)行器來控制吸氣閥的開啟與關(guān)閉時間，實現(xiàn)壓縮機排氣量調(diào)節(jié)，其特征在于壓縮機的吸氣閥為帶卸荷器的吸氣閥，包括卸荷器、閥座、彈簧及閥片，帶卸荷器的吸氣閥與頂桿相接，頂桿另一端與高壓柱塞相接；電液執(zhí)行器由上閥體、下閥體和電氣室三部分組成，?上閥體通過螺栓與下閥體連接，主要包括高速開關(guān)閥、二級機械閥、高壓柱塞、壓力傳感器；高速開關(guān)閥用于控制切換油壓，控制高壓柱塞的動作，進而通過頂桿控制帶卸荷器的吸氣閥的開啟和關(guān)閉：高速開關(guān)閥控制二級機械閥的進出油路，使二級機械閥通過換向來達到控制高壓油進入或流出高壓柱塞工作腔，高壓柱塞驅(qū)動頂桿，頂桿驅(qū)動帶卸荷器的吸氣閥，實現(xiàn)控制吸氣閥；下閥體通過螺栓與壓縮機進氣閥壓閥蓋連接，主要包括密封組件、溫度傳感器、泄漏油口以及工藝氣體泄漏口，高壓柱塞與頂桿及下閥體的密封組件、帶卸荷器的吸氣閥中心在同一軸線，當高速開關(guān)閥得電時，卸荷器的頂桿從電液執(zhí)行器的高壓柱塞接受液壓力，從而頂開吸氣閥的閥片；當高速開關(guān)閥失電時，施加在卸荷器頂桿上的力消失，安裝于卸荷器內(nèi)的彈簧將卸荷器復(fù)位，此時吸氣閥的閥片關(guān)閉；電氣室包括微處理器、壓力傳感器，微處理器用于控制高速開關(guān)閥的開/關(guān)動作，由輸入控制信號電平觸發(fā)，實現(xiàn)通訊與控制。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：紀燕飛，王靈德，計洪旭，
申請(專利權(quán))人：天華化工機械及自動化研究設(shè)計院有限公司，
類型：新型
國別省市：甘肅;62
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