[发明专利]大型往复式压缩机气量无级调节方法与装置

说明书

技术领域

本发明属于工业装备节能技术领域，特别涉及一种大型往复式压缩机气量无级调节方法与装置。

背景技术

大型往复式压缩机在国民经济支柱产业，如煤炭工业、石油工业、能源工业、化工等行业有着非常广泛和重要的作用，是各过程工业中不可或缺的关键设备之一。为适应工艺流程变化的需要，压缩机大多情况下并不需要在满负荷下运行，需要根据实际的工况和压缩机的运行参数进行气量、压力的调节。对于小型压缩机，通常通过对驱动电机进行变频调速来实现对流量的控制。对于大型往复式压缩机，由于目前大功率变频器还存在技术问题及成本昂贵，因此不能采用传统的气量调节办法来实现对大型压缩机的控制。

对大型压缩机的气量调节方式，目前主要有：管路调节方式（分为节流进气、切断进气、旁通管路调节）、顶开进气阀调节方式（分为全行程顶开进气阀、部分行程顶开进气阀）、连通补助容积方式。旁通调节是目前使用较广泛的一种调节方式，主要方法是将压缩机所排出的气体通过旁路和旁通阀门按一定比例通过进气阀门返回进气管路，从而实现流量调节。这种方案结构简单、实现容易，但是，对工艺不需要的气体同时进行压缩，导致压缩机以较高的负荷运行，影响其性能和寿命。

为克服以上缺陷，已经有中国专利（CN101173658A）提出通过顶开进气阀来达到调节流量的作用，其调节原理是压缩机进入压缩行程之前（即吸气阶段），强行顶开进气阀，部分将要被压缩的气体从气缸中通过进气阀回流至进气管路，气缸内的剩余气体被压缩并通过排气阀排出。该方法由压缩机的满负荷运行的最大排气量和实际所需排气量确定占空比，通过一个控制系统和一个或多个能够压开吸气阀的执行机构，控制压缩机吸气阀的顶开，使压缩机加载循环与空载循环间隔分布并符合占空比，从而均匀的提供所需排气量。这种方法可以实现压缩机排气量的无级调节，但由于其占空比的计算根据所需排气量和最大排气量的比值，没有采用反馈控制，因此超调量大、调节时间长。它只控制一个吸气阀门，加上机械元件的老化和各种干扰因素，压缩机的控制周期变化较大，控制精度低。未采用冗余控制结构，控制系统的潜在故障率较高，单一的自动模式，使得紧急或特殊情况下可能发生危险。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种大型往复式压缩机气量无级调节方法与装置，可实现排气量0～100%连续调节，精度高、振动小、调节速度快、节能效果好、安全性高，能够克服工业现场的干扰，并且随压缩机机械性能的改变、老化而始终具有良好的控制性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种大型往复式压缩机气量无级调节方法，通过脉冲信号控制电磁阀驱动压缩机盖侧进气阀和轴侧进气阀的强制开启时间来实现，其中脉冲信号的通断占空比DR是根据排气压力的实际采集值P和预先设定值P₀的偏差并利用PID算法获得，通断占空比DR在T/4～3T/4之间变化，T为压缩机的吸气排气周期，与控制周期同步，在一个控制周期内，在0～T/4时间内，盖侧电磁阀是关闭的；当到达T/4时刻，盖侧电磁阀开始上电并打开盖侧进气阀，到达3T/4时刻后，轴侧电磁阀开始上电并打开轴侧进气阀，盖侧电磁阀与轴侧电磁阀输出的脉冲信号占空比一致，但轴侧电磁阀输出的脉冲在时序上滞后T/2。

其中，所述压缩机的吸气排气周期与控制周期同步是通过在飞轮上安装的光电传感器所提供的止点信号实现的。

所述通断占空比DR根据不同控制模式按下式确定：

DR=-T4y(t)+T2]]>自动控制模式

DR=-T2P0+3T4]]>手动控制模式