一種往復壓縮機氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種往復壓縮機氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。該系統(tǒng)特征在于：吸氣閥安裝于往復壓縮機吸氣腔內(nèi)，執(zhí)行油缸固定于吸氣閥閥蓋并與液壓管路連接，執(zhí)行油缸與液壓控制閥采用分體式設計，兩者之間通過液壓管路連接。該設計特殊之處有兩點：1)氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)安裝在往復壓縮機閥蓋上的結(jié)構(gòu)沒有電控元件，面對防爆使用環(huán)境時該部分無需考慮防爆；2)可在往復壓縮機不停機的狀態(tài)下更換液壓控制閥，避免目前執(zhí)行油缸與液壓控制閥整體設計的氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)必須先停往復壓縮機才能進行液壓控制閥的維護、檢修與更換的問題。
【專利說明】
一種往復壓縮機氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)
技術(shù)領域
[0001 ]本實用新型涉及一種往復壓縮機氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]往復壓縮機根據(jù)壓縮介質(zhì)的不同可分為空氣壓縮機、氮氣壓縮機、二氧化碳壓縮機、天然氣壓縮機與臨氫類壓縮機(介質(zhì)中含有一定量氫氣)。由于往復壓縮機排氣壓力與排氣流量適應范圍較寬，在石油、石化、管道等行業(yè)中應用廣泛，是加氫、重整、高壓聚乙烯等裝置中的核心機組。一直以來，往復壓縮機運行能耗較大。國內(nèi)石油石化裝置初始設計時通常將機組排量做一定放大處理，而實際運行中裝置負荷往往達不到設計要求，由于往復壓縮機額定排氣量固定無法根據(jù)生產(chǎn)需要靈活調(diào)整，大量機組只能通過對壓縮后的高壓氣體進行打回流控制最終的排量，因此大量的氣體被反復壓縮。以一臺額定功率為1000KW的機組為例，機組有效功率大約為額定功率的50%-60%，當機組處于80%負荷工作時，就有大約1000KW X60%X( 1-80 % ) = 120KW的功率處于無謂浪費狀態(tài)，一年浪費的電費超過200萬。
[0003]近年來，往復壓縮機氣量調(diào)節(jié)技術(shù)研究與應用步伐加快。目前往復壓縮機氣量調(diào)節(jié)方式包括:往復壓縮機起停機調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、管路調(diào)節(jié)、余隙容積調(diào)節(jié)、壓開吸氣閥調(diào)節(jié)。上述方法中，起停機調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方法使用較少，不再進行比較分析，其他調(diào)節(jié)方法的優(yōu)缺點分析如下。
[0004](I)旁路調(diào)節(jié):俗稱“打回流”，工作原理是將超出需要的壓縮氣體通過中冷器和控制閥，從排氣端輸入到吸氣端，用于再次壓縮。因大量氣體反復被壓縮，機組無用功較多，因此旁路法能耗最高。旁路調(diào)節(jié)的優(yōu)點是控制容易、可靠，采用調(diào)節(jié)閥可實現(xiàn)無級自動調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍大。
[0005](2)余隙容積調(diào)節(jié)法:通過對壓縮機氣缸兩側(cè)結(jié)構(gòu)進行改造并調(diào)整余隙容積，控制氣缸進氣量。由于往復壓縮機存在膨脹過程，通過控制余隙容積大小可調(diào)整膨脹過程時間，伴隨余隙容積逐漸增大，膨脹過程不斷擴大而吸氣過程不斷縮短，排氣量不斷降低。余隙容積方法需對壓縮機結(jié)構(gòu)本體進行較大改動，費用成本較高，而且外側(cè)缸相對容易，內(nèi)側(cè)缸難度較大。
[0006](3)壓開吸氣閥調(diào)節(jié)法:該方法通過液壓、氣壓方式，使用卸荷器強制在壓縮過程壓開吸氣閥，引導氣體返回吸氣管道，從而控制排氣量，具體可分為全行程壓開與局部行程壓開兩種方式。全行程壓開方法因其與機組具體結(jié)構(gòu)相關(guān)，流量控制效果有限；而局部行程壓開方法，通過控制卸荷器壓開時間與撤回時間理論上可實現(xiàn)O?100 %的無級流量調(diào)節(jié)；但壓開吸氣閥方法易對往復壓縮機氣閥造成不利影響，引起氣閥較大沖擊甚至閥片斷裂等故障。
[0007]目前，壓開吸氣閥調(diào)節(jié)方法是目前在石油、煉化行業(yè)應用最廣泛的一種氣量調(diào)節(jié)方法。全行程壓開方法通過對往復壓縮機多個氣缸進行控制，達到調(diào)節(jié)氣量目的，但調(diào)節(jié)范圍和精度較低，只能達到O %，25 %，50 %，75 %，100 % ;部分行程壓開方法通過在一個往復壓縮機工作循環(huán)內(nèi)控制吸氣閥壓開與關(guān)閉，調(diào)整卸荷器作用時間控制壓縮機排氣量。目前，部分行程壓開方法方面形成的專利與產(chǎn)品較多，如專利US-A-5695325通過特定裝置在氣閥與閥座之間旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)吸氣閥開啟關(guān)閉；已形成產(chǎn)品的包括浙江大學化機研究所研制的氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，奧地利賀爾碧格公司研發(fā)的HydroCOM無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，已申請中國專利CN03158561.2，是目前在國內(nèi)唯一被廣泛應用的無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。其他調(diào)節(jié)方式與系統(tǒng)研究方面，武漢理工大學發(fā)明了一種活塞往復式壓縮機余隙無級調(diào)節(jié)裝置，已申請中國專利CN200820066897.8 ；上海交通大學發(fā)明了一種壓比無級可調(diào)的小排量壓氣裝置，已申請中國專利CN200610148229.5;無錫五洋賽德壓縮機有限公司發(fā)明了一種進氣控制組合閥，已申請中國專利CN200620070226.X;西安交通大學發(fā)明了一種往復活塞壓縮機排氣量無級調(diào)節(jié)方法，已申請中國專利0吧00710018568.6。
[0008]上述專利與產(chǎn)品，以奧地利賀爾碧格公司研發(fā)的HydroCOM無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)為代表得到了較多應用，HydroCOM系統(tǒng)采用液壓執(zhí)行機構(gòu)與電磁閥、電氣室(包含微處理器、電磁閥驅(qū)動等電氣元件)整體設計技術(shù)，優(yōu)勢是每個執(zhí)行機構(gòu)能夠獨立控制，但也有一定的缺點，包括執(zhí)行機構(gòu)中的電氣部分需要考慮防爆要求，電氣部分一旦嚴重故障需要壓縮機停機進行檢修，每個吸氣閥對應一套液壓與電氣控制機構(gòu)成本較大等。
[0009]為了克服目前往復壓縮機氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在的問題，本實用新型提出了一種基于液壓執(zhí)行元件的往復壓縮機氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，采用液壓執(zhí)行機構(gòu)與液壓控制閥等電氣元件分體式設計，大幅簡化壓縮機機體安裝、檢修難度，并且可根據(jù)實際控制需要，實現(xiàn)液壓執(zhí)行機構(gòu)與液壓控制閥的靈活配置，節(jié)約了成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本實用新型涉及一種往復壓縮機氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于:
[0011](I) —種往復壓縮機氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括吸氣閥、吸氣閥閥蓋、執(zhí)行油缸、液壓管路、液壓控制閥、液壓油站、控制系統(tǒng)、控制信號電纜、監(jiān)測傳感器、監(jiān)測信號電纜;其特征在于:
[0012]吸氣閥安裝于往復壓縮機吸氣腔內(nèi)，執(zhí)行油缸固定于吸氣閥閥蓋并與液壓管路連接，執(zhí)行油缸與液壓控制閥采用分體式設計，兩者之間通過液壓管路連接。
[0013](2)執(zhí)行油缸內(nèi)的柱塞在高壓油作用下可推動吸氣閥卸荷器強制打開吸氣閥閥片;執(zhí)行油缸與液壓油站之間液壓管路上安裝液壓控制閥，液壓控制閥通過控制信號電纜與控制系統(tǒng)連接，接受控制系統(tǒng)信號控制高壓油的通斷，從而控制執(zhí)行油缸對吸氣閥卸荷器的作用；監(jiān)測傳感器包括溫度傳感器、壓力傳感器、液位傳感器、振動傳感器、鍵相傳感器，分別監(jiān)測液壓油站油溫、管路內(nèi)油壓、油站內(nèi)液位、執(zhí)行油缸溫度、漏氣管路溫度、往復壓縮機振動、鍵相信號，上述信號通過監(jiān)測信號電纜進入控制系統(tǒng)，進行氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)報警與停機判斷；
[0014](3)執(zhí)行油缸與液壓控制閥采用分體式設計，兩者之間通過液壓管路連接，該設計特殊之處有兩點:
[0015]I)氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)安裝在往復壓縮機閥蓋上的結(jié)構(gòu)沒有電控元件，面對防爆使用環(huán)境時該部分無需考慮防爆；
[0016]2)可在往復壓縮機不停機的狀態(tài)下更換液壓控制閥，避免目前執(zhí)行油缸與液壓控制閥整體設計的氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)必須先停往復壓縮機才能進行液壓控制閥的維護、檢修與更換的問題；
[0017]根據(jù)液壓控制閥流量與冗余控制設計的要求，液壓控制閥與執(zhí)行油缸之間連接關(guān)系可分為如下4種:
[0018]I) I個液壓控制閥控制I路液壓執(zhí)行油缸，
[0019]2) I個液壓控制閥同時控制多路液壓執(zhí)行油缸，
[0020]3)多個液壓控制閥控制I路液壓執(zhí)行油缸，
[0021 ] 4)多個液壓控制閥同時控制多路液壓執(zhí)行油缸。
【附圖說明】
[0022]圖1是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖；
[0023]圖2是吸氣閥、吸氣閥閥蓋、油缸與卸荷器裝配圖；
[0024]圖3是監(jiān)測與控制回路原理圖；
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明。
[0026]如圖1所示，本實施例采用I個液壓控制閥控制I路液壓油缸的模式，該往復壓縮機為兩個氣缸的臥式機組，每個氣缸的吸氣閥數(shù)量為2個，因此吸氣閥為4個，安裝執(zhí)行油缸4個，液壓控制閥4個，油液油站I座，控制系統(tǒng)I套，監(jiān)測傳感器包括液壓油站油溫、油壓、液位傳感器，各執(zhí)行油缸缸體溫度、各漏氣管道溫度傳感器，往復壓縮機振動、鍵相傳感器；
[0027]如圖2所示，將往復壓縮機吸氣閥、吸氣閥閥蓋安裝好后，安裝執(zhí)行油缸于吸氣閥閥蓋，采用螺栓緊固，執(zhí)行油缸自上而下加工有高壓油進口、漏油回收口與漏氣回收口；高壓油進口與液壓控制室閥之間通過液壓管路連接;漏油回收口通過液壓管路與漏油回收箱連接;漏氣回收口通過漏氣回收管路與漏氣回收裝置連接;執(zhí)行油缸缸體溫度傳感器安裝于缸體上，漏氣管道溫度傳感器安裝于漏氣回收管路上。
[0028]液壓控制閥通過液壓管路與液壓油站連接，完成進油與回油，同時液壓控制閥通過控制電纜與控制系統(tǒng)連接，接收控制系統(tǒng)控制信號，可根據(jù)實際使用需要，包括冗余控制要求、執(zhí)行油缸動作一致性要求等，根據(jù)液壓控制閥流量選擇合理的控制方式，如前文所述，包括四種:
[0029]I) I個液壓控制閥控制I路液壓執(zhí)行油缸
[0030]此種方式下，每個液壓執(zhí)行油缸獨立控制，控制獨立性較好，但是對液壓控制閥數(shù)量要求高。
[0031 ] 2) I個液壓控制閥同時控制多路液壓執(zhí)行油缸
[0032]多路液壓油缸控制的吸氣閥應要求同時開啟，若吸氣閥開啟要求不一樣，不能采用本方案。
[0033]3)多個液壓控制閥控制I路液壓執(zhí)行油缸
[0034]此種方式下，與第一種方式類似，每個液壓執(zhí)行油缸獨立控制，控制獨立性較好，同時，執(zhí)行油缸冗余控制也較好;但是對液壓控制閥數(shù)量要求高。
[0035]4)多個液壓控制閥同時控制多路液壓執(zhí)行油缸
[0036]此種方式下，與第二種方式類似，多路液壓油缸控制的吸氣閥應要求同時開啟，執(zhí)行油缸冗余控制也較好，但是對液壓控制閥數(shù)量要求高。
[0037]如圖3所示，各路控制信號、監(jiān)測信號通過控制電纜與監(jiān)測信號電纜進入控制系統(tǒng)。
[0038]該往復壓縮機氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作過程如下:
[0039]I)啟動液壓油站與往復壓縮機，控制系統(tǒng)檢查液壓油站油壓、油溫、液位與機組鍵相信號是否異常，如無異常則可投用氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)；
[0040]2)投用氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)后，控制系統(tǒng)根據(jù)機組鍵相信號向液壓控制閥發(fā)出控制指令，液壓控制閥完成動作，執(zhí)行油缸可通過液壓管路獲得液壓油站輸出的高壓油；
[0041]3)當執(zhí)行油缸受高壓油作用后，缸體內(nèi)柱塞推動卸荷器頂桿強制開啟吸氣閥閥片；當執(zhí)行油缸內(nèi)高壓油回流后，卸荷器高壓彈簧推動頂桿與缸體內(nèi)柱塞復位；
[0042]4)吸氣閥閥片受執(zhí)行油缸作用，在部分壓縮過程強制開啟，此時往復壓縮機氣缸體內(nèi)氣體通過吸氣閥回流到進氣管路中，壓縮機氣體功降低，機組負荷同步下降;通過控制高壓油作用時間進而控制吸氣閥閥片強制開啟時間，可控制壓縮機負荷，減少機組排氣量，滿足實際生產(chǎn)需要。
[0043]本系統(tǒng)具體三方面突出優(yōu)點:
[0044](I)采用執(zhí)行油缸與液壓控制閥分體式設計，一旦液壓控制閥電氣元件或機械部件出現(xiàn)故障，在對液壓控制閥進行斷電并對執(zhí)行油缸與液壓控制閥之間的液壓管路泄壓處理后，無需停往復壓縮機，可完成液壓控制閥電氣元件或機械部件的維修、更換處理，改變了現(xiàn)有往復壓縮機氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)執(zhí)行油缸與液壓控制閥整體設計條件下，要對液壓控制閥進行更換、檢修，首先必須停壓縮機才能實現(xiàn)的缺陷，提高了往復壓縮機運行效率，避免因停機造成的經(jīng)濟損失；
[0045](2)液壓控制閥與執(zhí)行油缸之間連接關(guān)系多樣，改變了現(xiàn)有往復壓縮機氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)液壓控制閥與執(zhí)行油缸必須一一對應的缺陷;通過考慮機組結(jié)構(gòu)、吸氣閥分布、安全冗余控制要求，通過選擇流量滿足要求的液壓控制閥，可制定多種控制方案。例如，對高安全冗余控制要求的場合，可采用多個液壓控制閥控制I路液壓執(zhí)行油缸的方式，執(zhí)行油缸主液壓控制閥I個，輔助液壓控制閥I路，正常工況下，主液壓控制閥控制執(zhí)行油缸油路通斷，輔助液壓控制閥保持關(guān)閉，一旦主液壓控制閥故障，控制系統(tǒng)切換到輔助液壓控制閥控制執(zhí)行油缸油路通斷，提高了系統(tǒng)冗余性;再如，往復壓縮機單個氣缸同一側(cè)有多個吸氣閥，無級氣量調(diào)節(jié)需要同步控制這些吸氣閥，可采用I個液壓控制閥同時控制多路液壓執(zhí)行油缸的方式，通過選擇流量滿足要求的液壓控制閥，可保證多路液壓執(zhí)行油缸同步動作，進而控制多個吸氣閥同時開啟與關(guān)閉；
[0046](3)本系統(tǒng)監(jiān)測傳感器全面，特別對往復壓縮機振動、鍵相信號進行監(jiān)測，也對漏氣管路溫度進行監(jiān)測，能夠獲得機組在氣量調(diào)節(jié)下的振動、轉(zhuǎn)速情況，判斷機組出現(xiàn)的異常;也能通過漏氣管路溫度的變化有效判斷執(zhí)行油缸對往復壓縮機內(nèi)壓縮氣體密封的實際效果，安全性較好。
【主權(quán)項】
1.一種往復壓縮機氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括吸氣閥、吸氣閥閥蓋、執(zhí)行油缸、液壓管路、液壓控制閥、液壓油站、控制系統(tǒng)、控制信號電纜、監(jiān)測傳感器、監(jiān)測信號電纜;其特征在于: 吸氣閥安裝于往復壓縮機吸氣腔內(nèi)，執(zhí)行油缸固定于吸氣閥閥蓋并與液壓管路連接，執(zhí)行油缸與液壓控制閥采用分體式設計，兩者之間通過液壓管路連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種往復壓縮機氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于: 液壓控制閥與執(zhí)行油缸之間連接關(guān)系為如下4種之一: 1)I個液壓控制閥控制I路液壓執(zhí)行油缸， 2)I個液壓控制閥同時控制多路液壓執(zhí)行油缸， 3)多個液壓控制閥控制I路液壓執(zhí)行油缸， 4)多個液壓控制閥同時控制多路液壓執(zhí)行油缸。
【文檔編號】F04B49/22GK205478235SQ201620082424
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月27日
【發(fā)明人】高暉, 鄧化科, 趙大力
【申請人】北京博華信智科技股份有限公司