[发明专利]一种采用分侧调节的压缩机无级气量调节负荷控制方法

说明书

本发明公开了一种采用分侧调节的往复式压缩机无级气量调节负荷控制方法，基于有十字头的多级双作用气缸串联工作的压缩机组，每个气缸分为轴侧和盖侧两个作用腔；通过对同一个气缸的轴侧作用腔、盖侧作用腔分别发送不同大小的负荷控制信号以避免调节时反向角减少；在减少压缩机负荷时，先减少盖侧作用腔的负荷，当盖侧作用腔负荷减少到0或低限值后，再开始减少轴侧作用腔的负荷；在增加压缩机负荷时，先增加轴侧作用腔的负荷，当轴侧作用腔负荷增加到最大或上限值后，再开始增加盖侧作用腔的负荷。本发明能够增加无级气量调节系统的流量调节范围，提高压缩机的节能效果。特别是通过对气缸两侧分别调节，优化活塞受力平衡、改善活塞杆受力状态。

技术领域

本发明涉及压缩机控制方法领域，尤其涉及一种采用分侧调节的往复式压缩机无级气量调节负荷控制方法。

背景技术

目前，国内大型往复式压缩机组装备气量无级调节系统的数量越来越多，其调节原理都是在压缩行程的部分行程强制打开进气阀，实现气体回流，只压缩实际需要的气量，节省了压缩机的功率消耗。但是实践中，这种调节方式对于某些类型的压缩机存在一定应用局限，主要体现在压缩机调节负荷降低时，反向角有可能减少甚至消失，或者产生两段反向角，导致气缸运动部件的二次冲击。

对于往复式压缩机而言，其十字头是用来连接活塞与连杆，将驱动力从连杆传给活塞的重要部件，它的一端与连杆小头连接，装有连杆小头轴销也即十字头销；另一端与活塞杆相连，从而推动活塞进行往复运动。

如说明书附图7所示，在活塞往复运动过程中，其上承受的主要作用力有：盖侧气体的作用力F_g盖侧，轴侧气体的作用力F_g轴侧，往复过程的摩擦力F_fs和惯性力F_Is，其合力称为综合活塞力N：N＝F_g盖侧+F_g轴侧+F_fs+F_Is。

当曲柄转角为θ时，惯性力F_Is＝m_s×r×ω²×cosθ，其中m_s为往复惯性质量；r为曲柄旋转半径；ω＝πn/60,n为转速。

摩擦力的经验公式而气体力的计算要分为压缩过程和膨胀过程，压缩过程中膨胀过程中其中，α为气缸相对余隙百分比；m为气体压缩系数；n为气体膨胀系数；P_s为进气压力；P_d为排气压力；x为活塞位移，λ为杆径比(压缩机连杆长度与回转半径之比)。

具有十字头的往复式压缩机，十字头销、衬套之间通常是一种摆动的滑动摩擦副，衬套和十字头销之间由于缺乏有效润滑造成的烧损，主要原因之一就是连杆小头衬套和十字头销之间在某一侧偏磨时间过长，润滑油难以流入衬套和十字头销之间。根据十字头部件的运动学分析，活塞杆在活塞往复运动一个周期过程中受到交变的拉伸应力或是压缩应力，在一个运动周期中当活塞杆只受到拉伸应力或者压缩应力时，则连杆小头衬套和十字头销之间发生单侧紧压，没有间隙，润滑油便难以流入该侧，使得该侧缺乏润滑和冷却，造成十字头部件摩擦过热后烧损。在往复式压缩机理论中，反向角定义了在一个往复周期中连杆小头衬套和十字头销单侧接触或脱离的最短时间，这个时间是用曲柄转角的度数来衡量的，连杆小头衬套和十字头销单侧接触或脱离过程交替出现时所对应的曲轴转过角度的最小值称为反向角。活塞在往复运动一个周期过程中承受的作用力主要有：盖侧作用腔气体力，轴侧作用腔气体力，往复摩擦力以及活塞、活塞杆等运动部件的往复质量产生的惯性力，以上三力的合力称为综合活塞力，综合活塞力在活塞运动一个周期过程中总是正负交变的，三力的合成效果使活塞杆受拉伸应力时为正，使活塞杆受压缩应力时为负，在活塞一个运动周期中综合活塞力的正负交变作用使得连杆小头衬套和十字头销单侧接触、脱离过程也交替发生在十字头销的曲轴侧和气缸侧。