CN101848755B - 压缩气体的干燥方法 - Google Patents

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Abstract

一种借助具有压力容器(13，16)的干燥机(7)干燥压缩气体的方法，该方法包括以下步骤：经由调节阀(43)将气体的第一部分引导至冷却机(40)，接着在干燥压力容器(16)中干燥气体的第一部分；以及加热气体的第二部分以对再生压力容器(13)进行再生，由此当再生压力容器(13)中的温度升至高于上限值时，调节阀(43)将被关闭，当该温度降至低于下限值时，调节阀(43)将被打开。

Description

压缩气体的干燥方法
技术领域
本发明涉及压缩气体、具体地来自压缩机设备的压缩气体的干燥方法。
具体地，本发明涉及用干燥机干燥压缩气体的方法，其中所述干燥机具有装有去湿剂或干燥剂的至少两个压力容器，所述压力容器交替工作，以便在一个压力容器忙于干燥压缩气体时，另一压力容器将被再生。
背景技术
这种干燥方法是已知的，借此来干燥来自压缩机设备的压缩气体，气体的一部分先在冷却机中被冷却，然后被输送通过干燥压力容器，并且由此为了再生另一压力容器，气体的未经冷却部分被引导通过再生压力容器以借助保存在待干燥气体的这一部分中的压缩热吸收干燥装置所吸收的湿气。
已知的压缩气体干燥方法的缺点在于：取决于干燥机和压缩机设备的工作状态，经干燥的压缩气体在干燥机出口处的露点压力会相对较高。
因此，利用已知方法在空气湿度低的环境中获得的结果常常好于在炎热潮湿环境中获得的结果。
为弥补这点，已知借助由此而设置的加热元件(诸如电加热元件)附加地加热用于再生干燥剂的那部分未经冷却的气体，由此改善露点。
由于只有用于再生压力容器之一的气体部分需要被加热，因此小型、廉价和紧凑的加热元件将满足要求了，因此只需相对较小的功率来加热所述有限气流。
由于加热元件的加热功率有限，因此必须注意送给加热元件以将再生压力容器再生的气体的体积不要过大。因为在流向加热元件的这部分气体的流量变得过高时，气流不能获得需要的温度升高，其导致干燥机不再能够按照要求工作。
此外，对流向加热元件的未经冷却的气流进行限制的好处在于：能够使用更小的管径和阀门，因此能够提供更廉价的设施来实施这种干燥方法。
为调节流向加热元件的未经冷却的那部分压缩气体的流量，根据已知的干燥方法，对流向加热元件的气流进行流量测量，并且根据该已知方法，基于上述流量测量调节从进入干燥机的待干燥气流中供应的未经冷却的气体的体积，其中所述测量由设在通向加热元件的管路中的专用流量计完成。
迄今为止仍需要这种流量测量的主要因素是必须始终在加热元件上方提供最小气流以确保：
加热元件不会因过度加热而受损；以及
可以正确测量气体温度，因为待测温度(其决定了干燥机出口处的露点压力)必须被传给专门的温度传感器，这需要这种最小气流。
然而，借助流量计实施流量测量是不利的，因为：
这种流量计昂贵；
在流量计处需要稳定气流以便能够实施精确测量，为此必须在流量计的上游和下游提供具有最小长度的直线管路，这对干燥机的尺寸和价格具有负面影响，此外还导致干燥机结构在非常不同于不包含加热元件的实施例，这导致部件不可互换且因此不得不少量制造，其相对比较昂贵；
压降且由此在气流流过流量计或通过流量计时发生能量损失；
干燥机的可靠性完全取决于流量计的良好运转情况；以及
当流向加热元件的那部分流量保持恒定时，将需要进行调节来开启或关闭所述加热元件以防止温度过多偏离设定值。这导致可用加热功率未得到最佳利用，并且加热步骤必须一定程度地延长，因此必须提供更多干燥剂，其结果是要花费更长时间来再生大量干燥剂。
发明内容
本发明旨在弥补上述和其它缺陷。
为此，本发明涉及借助干燥机干燥压缩气体的方法，所述干燥机包括至少两个装有去湿剂或干燥剂的压力容器，所述压力容器交替工作，以便在一个压力容器忙于干燥压缩气体时，另一压力容器被再生，由此本方法包括以下步骤：经由其中具有调节阀的调节管路将进入干燥机的待干燥压缩气体的第一部分引导至冷却机，接着在干燥压力容器中干燥被冷却的压缩气体的第一部分；以及加热待干燥气体的第二部分用于对再生压力容器进行再生，由此，当再生压力容器中的温度升至高于预定上限时，上述调节阀将被关闭，当再生压力容器中的温度降至低于预定下限时，调节阀将被打开。
根据本发明的这种方法的优点在于：不再需要使用流量计，这提供了下列附加优点：
该干燥机可以做得比设有流量计的传统干燥机便宜；
不必提供稳定的气流，其结果是干燥机的尺寸和价格相比于具有流量计的现有干燥机有所降低，并且与不含加热元件的实施例相比不存在结构上的差异，使得部件可互换且因此能够大量制造，其较为便宜；
由于没有流量计，因此不会有这种流量计上的压降、因此能量损耗；
由于不依赖于流量计的良好运转，因此干燥机的可靠性提高了；以及
可用加热功率作为一个整体恒定地得到利用，因此所需再生时间最小化，这减少了压力容器中需要的干燥机数量。
根据本发明的方法的另一优点在于：尽管不使用流量测量，但压缩气体仍然可以被设在需要的温度上。
根据优选特性，根据本发明的方法还包括以下步骤：确定调节阀上的压降，以及只要调节阀上的压降跌至低于预定最小阈值，不再进一步打开调节阀，例如通过缓慢关闭所述调节阀直至所述调节阀上的压降再次升至高于预定最小阈值，接着基于再生压力容器中的温度测量继续调节。
这是有利的，因为确保了被带至加热元件的压缩气体的第二部分始终具有足够大的流量来避免所述加热元件在各种环境条件下出现过度加热。
这种方法的另一优点在于：假如存在对加热元件上的最小需求气流的连续控制，干燥机的工作条件可以在调节期间的任意时刻被改变，同时不影响干燥机的性能。
附图说明
为了更好地解释本发明的特性，参考附图仅以举例的方式(而不以任何方式进行限制地)描述根据本发明的下列优选方法，在附图中：
图1示出了用于应用根据本发明的方法的压缩机设备；
图2示出了处于使用状态时的根据图1的压缩机设备。
具体实施方式
图1示出了压缩机设备1，其主要包括：具有入口3和出口4的压缩机2；压缩空气管路5，其将压缩机2的出口4连至用户网6；以及干燥机7，其结合在上述压缩空气管路5中。
在此例中，压缩机2包括通过压力管路10串联的低压段8和高压段9，在压力管路10中接连地结合有中间冷却器11和水分离器12。
干燥机7包括：具有入口14和出口15的第一压力容器13，其容纳有硅胶或任何其它干燥剂；具有入口17和出口18的第二压力容器16，其也容纳有干燥剂。
另外，干燥机7设有分配设备19，分配设备19包括三条管路，分别为第一管路20、第二管路21和第三管路22，这三条管路20-22通过其各自远端23和24彼此并联。
在此例中，各条管路20-22中均设有两个串联的关闭阀，即：第一管路20中的关闭阀25和26；第二管路21中的关闭阀27和28；以及第三管路22中的关闭阀29和30。
压力容器13和16的各个出口15和18分别经由上述第一和第三管路20和22以及关闭阀25和29、26和30、在各管路部分20A和22A(其在相应管路20和22上延伸于关闭阀25和26、29和30之间)上连接至主压缩空气管路5，因此压缩空气管路5在上述的管路部分20A和22A在压缩空气管路5上的连接点之间中断。
入口14和17通过三个连接管路互连，这三个连接管路分别为：具有两个关闭阀32和33的第一连接管路31、具有以相反方式工作的逆止阀35和36的第二连接管路34、以及也具有以相反方式工作的逆止阀38和39的第三连接管路37。
在给出的实例中，上述第二连接管路34中的逆止阀35和36被布置成允许在相关管路34中沿从一个逆止阀向另一逆止阀的方向流动，上述第三连接管路37中的逆止阀38和39被布置成允许在相关管路37中沿远离另一逆止阀的方向流动。
第一和第二连接管路通过冷却器40桥接，冷却器40通过其入口连接至第二连接管路34，具体而言在所述管路34上的逆止阀35和36之间连接至第二连接管路34，并且通过其出口连接至第一连接管路31，具体地，在所述第一连接管路31的关闭阀32和33之间连接至第一连接管路31。
设有旁路41，其通过一远端连接至第三连接管路37，具体地在所述管路37上的逆止阀38和39之间连接至管路37，并且通过另一远端连接至上述第二管路21，具体地连接至所述管路21的管路部分21A，管路部分21A延伸在管路21上的关闭阀27和28之间。
另外，干燥机7包括调节管路42，调节管路42连接至上述压缩空气管路5，具体地在压缩机2的出口4和管路部分20A与所述压缩空气管路5的连接点之间连接至上述压缩空气管路5。
在所述调节管路42上设有调节阀43，调节阀43在本示例中为可控阀的形式。
压缩机设备1优选还设有调节器44，调节器44使得能够打开或关闭关闭阀25-30、32和33，由此在本示例中调节器44还连接至调节阀43以便对它进行调节。
压缩机设备1还配有测量设备以测量例如温度和压力，必要时还测量露点，所述测量设备连接至上述调节器44以控制压缩机设备1。
根据本发明，上述测量设备包括至少两个温度传感器，具体地分别是分别位于各压力容器13、16中的温度传感器45、46。
在此示例中，上述测量设备还包括(但非必要)测量装置47以确定调节阀43上的压力下降。
需要时，测量设备还可以包括测量装置48以确定干燥机7上的压力下降。
最后，根据本发明的干燥机7还设有加热元件49、50，在本示例中它们分别被设在相应的压力容器13和16中以加热再生气流，但也可以被设在分别延伸于(一方面)上述分配设备19和(另一方面)压力容器13、16之间的管路部分51、52中，或者设在使得能够加热气流的一部分的另一位置上。
上述加热元件49和50还可以连接至根据本发明的上述调节器44以开启或关闭所述加热元件49和50。
压缩机设备1和干燥机7的工作非常简单，并且借助图2来说明，由此关闭阀25-30、32和33处于其关闭位置时用黑色绘出，在其打开位置时用白色绘出，压缩气体的行进路径用粗体绘出。
关闭阀25-30、32和33的控制、加热元件49和50的开启和关闭、调节阀43的位置调节以及信号测量过程在此示例中由同一个调节器44完成；然而，不用说也可以使用两个或更多个单独的调节器来控制所有上述部件，或者所述部件中的一些可以进行手动转换。
在图2示出的状态下，压力容器16充当干燥压力容器，而压力容器13被再生。
为此，待干燥的气流被泵送出压缩空气管路5的出口4，此后所述气流被分成两个平行流。
压缩气体的第一部分经由调节管路42且通过调节阀43被泵送至冷却器40，此后冷却气体经由打开的关闭阀33被送至干燥压力容器16的入口17以便被干燥剂干燥。
干燥压力容器16中的加热元件50被关闭。
在通过压力容器16之后，干燥的压缩气体的第一部分经由打开的关闭阀30被泵送至压缩空气管路5，然后到达用户网6。
进入干燥机7的待干燥的压缩气体的第二部分经由压缩空气管路5被送至分配设备19，具体地被送至第一管路20的管路部分20A，以便随后经由打开的关闭阀25被送至再生压力容器13的出口15。
然后待干燥气体的第二部分沿着设在压力容器13中的已开启的加热元件49流动以进一步加热所述气体的第二部分，此后该气体逆流流过压力容器13中的干燥剂，到达入口14以便再生干燥剂。
加热元件49在再生压力容器13的整个再生步骤期间保持开启。
在通过压力容器13之后，待干燥气体的第二部分流经第二连接管路34上的逆止阀35到达调节管路42，所述气体的第二部分在调节管路4中与待干燥气体的第一部分混合，此后气流作为整体流至冷却器40。
根据本发明的方法的特征在于：当再生压力容器13中的温度传感器45测出的温度高于预定上限值时，上述调节阀43将被关闭，当再生压力容器13中的温度降低至小于预定下限值时，调节阀43将被打开。
这种控制的应用使得流量计是多余的，其结果是尤其成本可被节省，并且可以得到简化的干燥机7。
“调节阀43被关闭”意指调节阀43的阀门位置沿完全关闭位置方向逐渐变化，但不一定指阀门立即完全关闭。类似地，“调节阀43被打开”意指调节阀43的阀门位置沿完全打开位置方向逐渐移动，但不一定实际或突然达到了完全打开位置。
为确保始终有预定最小流量的压缩气体流至再生压力容器13中的已开启的加热元件45，根据本发明的方法优选包括以下步骤：用测量装置47确定调节阀43上的压降，并且一旦测出的调节阀43上的压降降低至小于预定最小阈值，将不再进一步打开调节阀43。
前述内容可例如通过初始校准调节阀43来实现，这种初始校准包括固定调节阀43的对应所述调节阀43上的预定最小压降(其对应于流向再生压力容器13的待干燥压缩气体的最低要求流量)的阀门位置，以及在调节阀43受到调节时，将所述固定的阀门位置用作所述调节阀43的最大打开位置。
实现前述内容的另一种方法包括只要测出的调节阀43上的压降降低至小于上述预定最小阈值，则缓慢关闭调节阀，直至测出的所述调节阀43上的压降再次高于预定最小阈值，接着基于再生压力容器13中的温度测量继续调节。
后一种方法还可以进一步扩展，其中利用磁滞原理，并且只要测出的调节阀43上的压降降低至小于第一预定阈值，则缓慢关闭调节阀43，直至测出的所述调节阀43上的压降高于比上述第一预定阈值大的第二阈值，或者直至压降在某一最小时间长度期间升至高于上述第一预定阈值。
通过这种方式确保调节阀43的控制不保持在当测出的压降在需要值(其对应于流入再生压力容器13的压缩气体的预定最小流量)周围波动时所述调节阀43恒速地被打开和关闭的过渡状态。
正如已在上面提及的那样，在此例中，调节阀43由调节器44调节，为此已在调节器中编入了需要的控制算法，以及再生压力容器13中的温度的阈值和/或极限值和调节阀43上的压降。
在图2所示状态之后，压力容器13被再生，压力容器16被用于干燥压缩气体，通过以已知方式转换关闭阀来改变通过干燥机7的流量，由此压力容器13被冷却，然后变成干燥压力容器，同时压力容器16将被再生。
本发明不限于在附图中示出且以举例的方式描述的方法和实施例；相反地，根据本发明的用于干燥压缩气体的这种方法可以以很多种方式实现，同时仍然保持在本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种借助干燥机(7)干燥压缩气体的方法，所述干燥机包括装有去湿剂或干燥剂的至少两个压力容器(13，16)，所述至少两个压力容器(13，16)交替工作，使得当所述至少两个压力容器中的一个压力容器(16)忙于干燥压缩气体时，所述至少两个压力容器中的另一个压力容器(13)将被再生，该方法包括以下步骤：经由其中具有调节阀(43)的调节管路(42)将进入所述干燥机(7)的待干燥的压缩气体的第一部分引导至冷却机(40)，接着在进行干燥的所述一个压力容器(16)中干燥被冷却的所述压缩气体的第一部分；以及加热所述待干燥的压缩气体的第二部分用于再生所述另一个压力容器(13)，其特征在于，当被再生的所述另一个压力容器(13)中的温度升至高于预定上限时，所述调节阀(43)将关闭，当被再生的所述另一个压力容器(13)中的温度降至低于预定下限时，所述调节阀(43)将打开。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：测定所述调节阀(43)上的压降，一旦测出的所述调节阀(43)上的压降降低至低于预定最小阈值，则不进一步打开所述调节阀。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：一旦测出的所述调节阀(43)上的压降降低至小于预定最小阈值，则缓慢关闭所述调节阀(43)，直至测出的所述调节阀(43)上的压降再次升至大于预定最小阈值，接着基于被再生的所述另一个压力容器(13)中的温度测量继续调节。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：一旦测出的所述调节阀(43)上的压降降低至小于第一预定阈值，则缓慢关闭所述调节阀(43)，直至测出的所述调节阀(43)上的压降高于比上述第一预定阈值大的第二阈值或者直至所述压降在某一最小时间段期间升至高于上述第一预定阈值。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：对所述调节阀(43)进行初始化校准，该初始化校准包括固定所述调节阀(43)的对应于预定最小压降的阀门位置，其中所述预定最小压降对应于流向被再生的所述另一个压力容器(13)的待干燥的压缩气体的最低要求流量，以及在所述调节阀(43)受到调节时，将所述阀门位置用作所述调节阀的最大打开位置。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述调节阀(43)由调节器(44)和相应所述压力容器(13，16)中的温度传感器(45，46)控制，所述调节器(44)连接至用于确定所述调节阀(43)上的压降的测量装置(47)。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，待干燥的所述压缩气体的所述第二部分通过设置的加热元件(49，50)加热，所述加热元件由上述调节器(44)来开启和关闭。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：在整个再生步骤期间，保持所述加热元件(49，50)开启以加热所述压缩气体的所述第二部分。
9.如前述权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法不使用流量计。
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