[发明专利]一种往复压缩机无级气量调节方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种活塞式往复压缩机气量调节装置以及多种控制方法，实现了较大工作转速范围的往复压缩机气量无极调节，达到了节能降耗的目的。

背景技术

往复活塞式压缩机是一种气体输送设备，被广泛应用于国防、冶金、化工、炼油、机械等工业领域以及日常生活中，是国民经济的各个部门尤其是石油化工等流程工业中必不可少的关键设备之一。一台特定的往复压缩机正常工作状态下的容积流量基本是保持不变的，但在实际生产中由于市场需求的变化、生产条件的改变等使得所需的往复压缩机实际排气量存在较大范围的变动，因此需要进行往复压缩机排气量调节以适应实际气量的变化需求。目前现有的气量调节方法有管路调节法、余隙容积调节法、、转速调节法、压开吸气阀调节法，都能在一定程度上实现气量调节。但管路调节法和余隙容积调节法浪费的能源很高，调节精度也不高；转速调节法的转速调节范围有限，不能实现0-100％全量程无级调节；通过压开吸气阀进行流量调节的方法因节能效果明显而引起极大关注，是目前应用较多的一种调节方式。

目前的压开吸气阀气量调节方法，它包括部分行程压开吸气阀和全行程压开吸气阀。全行程压开吸气阀的调节，在整个排气行程中吸气阀始终被强制压开。传统的压开吸气阀调节方法通过对往复压缩机多个气缸进行控制，达到调节气量目的，实现气量调节，但调节范围和精度较低，只能达到0％，25％，50％，75％，100％。西安交通大学发明的一种往复活塞压缩机排气量无级调节方法(专利CN 101173658B)，在全行程压开吸气阀的基础上，将压开吸气阀的开关控制改变为占空比控制。以100个工作单元为一个控制周期，通过控制加载的单元数和空载的单元数的比例来控制排气量。

另一种方法是部分行程压开吸气阀的调节，该方法通过特定的装置在一个往复压缩机工作循环内控制吸气阀压开与关闭，让一部分气体在压缩过程中回流到进气腔，达到在一定程度上控制排气量的目的，同时由于多余的气体并未进行压缩从而在减少排气量的同时降低了功耗。部分行程压开吸气阀调节在压缩机的每个工作周期中都进行气量调节，实现0-100％全量程气量的精确调节。这种调节方式最为关键的是执行机构的设计，如专利EP-A-0893605中所公开的电液控制技术驱动直线运动的压叉将吸气阀压开，排气量可调至10％；专利US-A-5695325通过特定装置在气阀与阀座之间旋转，实现吸气阀开启关闭；浙江大学化机研究所研制的气量调节系统，依靠液压分配器和可调回流阀，排气量可调至50％；目前得到较大范围推广应用的是奥地利贺尔碧格公司研发的HydroCOM无级气量调节系统(中国专利CN03158561.2)。

此外，专利CN103233884A中提出了一种部分行程调节的变化方式，在一定周期中通过调整加载周期数、空载周期数以及一个周期中部分行程的气量值，实现一个控制周期的总体气量为需要达到的气量。

发明内容

本发明基于顶开进气阀调节气量的基本原理，一种采用灵活时间控制模式的往复压缩机无级气量调节方法与系统，可实现较宽工作转速范围压缩机气量的0～100％全量程无级调节，适用范围广，节能效果好。

一种采用灵活时间控制模式的往复压缩机无级气量调节方法，其特征在于，应用于以下系统：

该系统包括液压动力系统、液压执行机构、气阀卸荷装置、气量调节控制系统、信号测量系统与配套密封机构；

液压动力系统包括储油箱、电机、液压油泵、蓄能器、压力表、液位计、压力控制继电器、安全阀、卸荷阀和压力管线；液压执行机构为液压油缸，油缸内包括柱塞和密封元件；气阀卸荷装置由吸气阀自带卸荷器组成，卸荷器顶杆与油缸柱塞接触；控制系统包括电磁换向阀、可编程逻辑控制器、固态继电器和相关信号线缆；信号测量系统包括电涡流传感器与键相采集系统；

该方法包括如下步骤：

气量调节设定参数为K，K＝0～1，代表现场往复压缩机实际需求排气量占额定排气量的比例；