CN103016789B - 压缩机余热回收切换阀控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压缩机余热回收切换阀控制系统及控制方法，切换阀阀体内部纵向通孔穿置阀杆，阀体上部设有余热回收入口和余热回收出口，阀体侧部设有进油口，阀体底部设有出油口；阀杆中间是一圆柱体，其两侧籍圆柱体中心杆分别隔置圆片；密封法兰安装在装入阀杆的阀体安装口上，密封法兰中间设有系统气源入口；旁通法兰安装在阀体上部的两个余热回收口上；阀体内部流通冷却油。在进行余热回收时，切换阀将发热后的冷却油通过余热回收冷却器，经过与储水罐中的循环水直接进行热交换，实现余热回收。本发明结构简单，关联性强，可实现多方位联接布局；驱动气源系统自取，无需外接；增强螺杆空压机余热回收项目的可扩展性。

Description

压缩机余热回收切换阀控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及压缩机制造，涉及压缩机余热回收热交换流程切换技术，特别涉及一种压缩机余热回收切换阀控制系统及控制方法，可用于实现压缩机系统本体冷却系统与余热回收系统的热交换的自动化、半自动化切换；还可实现通过指定温度来控制余热回收温度的功能。

背景技术

螺杆式压缩机在工作时，压缩机发热，需要用润滑油进行冷却，压缩机在做功的过程中绝大部分的电能转化为热量，通过压缩机系统本体内的风冷冷却器或水冷冷却器排放到大气中或冷却水中，完全被损耗掉了。

现行压缩机行业余热回收系统方案，主要是直接以余热回收系统作为压缩机本体冷却系统的冷却方案，或者通过对水冷型压缩机的冷却循环水进行余热回收。归纳起来一种是压缩机外置余热回收，另一种是压缩机内置余热回收；具体实施方案一种是采用双温控阀联接的形式，一个温控阀控制系统冷却器的进油温度，一个温控阀控制余热回收系统的形式；另一种是直接以球阀联接、人工切换热交换切换的方式进行。

双温控阀联接控制的形式，余热回收系统温度恒定，用于不同温度场所里需要置换温控阀，不能实现自动开关控制，适用温度范围有很大局限。

通过手动球阀来进行切换控制，由于采用球阀，需要多个球阀相互配合并有规则动作才能实现压缩机冷却系统与余热回收系统的切换，操作比较繁锁而且容易产生误操作，同时球阀串联系统冷却器时余热效率不高；球阀旁通系统冷却器时对压缩机稳定运行带来风险，采用球阀切换相关联配件位置相对固定，对于压缩机设计方案布局、用户现有产品改造方案以及美观性带来很大的制约，增加了服务和改造的成本，同时也给生产装配以及后续的涉及装配性服务带来诸多不便。

直接以余热回收系统作为压缩机冷却系统，从系统维护及压缩机系统本体运行来讲都对压缩机稳定运行带来风险。

现有的余热回收方案对温度无法明确指定和控制，从而制约了压缩机余热回收的推广和发展。

有鉴于此，本领域的技术人员正致力于研发一种压缩机余热回收热交换流程切换技术。

发明内容

本发明的任务是提供一种压缩机余热回收切换阀控制系统及控制方法，它解决了上述现有技术所存在的问题，用于内置式或外置式压缩机余热回收系统和压缩机本体冷却系统，可以在指定温度的情况下实现与压缩机冷却油进行热交换的自动切换和半自动切换控制的功能。

本发明的技术解决方案如下：

一种压缩机余热回收切换阀控制系统，其中切换阀包括阀体、阀杆、密封法兰、密封圈、旁通法兰及密封垫；

所述阀体内部纵向通孔穿置阀杆，阀体上部设有两个余热回收口，分别为余热回收入口和余热回收出口，阀体侧部设有进油口或出油口，阀体底部设有出油口或进油口；

所述阀杆的中间是一圆柱体，该圆柱体的两侧籍圆柱体中心杆分别隔置有圆片，即两圆片在圆柱体两侧分隔开地设置在圆柱体中心杆上；

所述密封法兰安装在装入阀杆的阀体安装口上，在该安装口与密封法兰之间衬垫密封圈，密封法兰中间设有系统气源入口；

所述旁通法兰安装在阀体上部的两个余热回收口上，在阀体上部与旁通法兰之间设置密封垫；

所述阀体内部流通冷却油。

所述阀体上与阀杆安装口相通的另一端设有控制气源入口。

所述控制气源入口联接电磁阀。

所述密封圈为密封O型圈。

一种采用上述压缩机余热回收切换阀控制系统的压缩机余热回收切换阀控制方法，当压缩机运行时，通过电磁阀控制气源来切换切换阀阀杆的位置，决定发热后的压缩机冷却油的热交换是由压缩机系统冷却器进行，或者是由余热回收冷却器进行，从而实现控制余热回收系统是否进行余热交换工作；

如需要进行余热回收，则切换阀将发热后的冷却油通过余热回收冷却器，经过与储水罐中的循环水直接进行热交换，实现余热回收；同时用温度传感器对余热回收冷却器的进水温度进行取值，然后通过设定温度控制器来控制不同设定温度情况下电磁阀的工作状态，最终实现余热回收自动切换装置的开合，实现自动化控制和对余热回收温度范围内对指定温度的控制。

切换阀的温度控制是通过设定温度控制器设定余热回收范围内的指定温度，对余热回收冷却器的进水温度进行的取值反馈，当回收循环水温度达到指定温度，则温度控制器给电磁阀开关信号控制切换阀的控制气源，切换阀实现切换余热回收系统与压缩机冷却系统的切换，此时压缩机冷却油的热交换由系统冷却器进行，即当温度达到指定温度时，对余热回收系统热交换过程实行短路处理，最终实现温度的控制。

本发明通过螺杆式压缩机本体冷却系统与余热回收系统切换的切换阀、控制切换阀动作的电磁阀、控制温度的温度控制器以及采集温度的传感器的组合控制，解决了一种内置式或外置式压缩机余热回收系统和压缩机本体冷却系统，在一个温度范围内（水冷：夏季环境温度-80℃，冬季：5℃-80℃；风冷：夏季环境温度-80℃，冬季：5℃-80℃)，可以在指定温度的情况下实现与压缩机冷却油进行热交换的自动切换和半自动切换控制的功能。

本发明通过电磁阀控制切换阀实现压缩机油路走向的切换，并最终实现压缩机冷却系统与余热回收系统的热交换的切换，通过温度传感器对余热回收进水温度取值，结合温度控制器的控制实现对余热回收系统的温度控制。

采用本发明的压缩机余热回收切换阀控制系统及控制方法，无论是风冷型压缩机或是水冷型压缩机，且无论余热回收系统处于何种工作状态，对压缩机本身的工作系统不但没有任何影响，并且对压缩机系统的工作稳定性有着很大的助益。

通过对切换阀的控制，余热回收系统可以实现三种工作状态：余热回收系统不进行热交换状态（可用于用户自主关闭，服务维护清理时）；余热回收单独工作（实现压缩机余热高效快速回收）；余热回收系统与压缩机冷却系统同时工作（主要应对高温度余热回收的同时保证压缩机系统的稳定运行）。

本发明的压缩机余热回收切换阀控制系统结构简单，关联性强，可实现多方位联接布局；驱动气源系统自取，无需外接；增强螺杆空压机余热回收项目的可扩展性。

附图说明

图1是本发明的一种压缩机余热回收切换阀控制系统的切换阀的结构分解图。

图2是图1切换阀的剖面图，显示阀杆处于第一位置时的油流程，为压缩机冷却系统循环导通状态。

图3是图1切换阀的剖面图，显示阀杆处于第二位置时的油流程，为压缩机系统内部油路热交换走向的切换状态。

图4是图1切换阀的三维剖面图。

附图标记：

1为阀体，2为阀杆，3为密封圈，4为密封法兰，5为旁通法兰，6密封垫；A口为联接进油口（或出油口），B口为联接出油口（或进油口），C口为余热回收入口（或出口），D口为余热回收出口（或入口），E口为系统气源入口，F口控制气源入口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

参看图1至图4，本发明提供了一种压缩机余热回收切换阀控制系统，其中切换阀主要由阀体1、阀杆2、密封法兰4、密封圈3、旁通法兰5及密封垫6组成。

阀体1内部纵向通孔穿置阀杆2。阀体1上部设置两个余热回收口，分别为余热回收入口C口和余热回收出口D口，也可以将C口设置为余热回收出口，将D口设置为余热回收入口。阀体1侧部设有进油口A口，或将该A口设为出油口。阀体1底部设有出油口B口，或将该B口设为进油口。

阀杆2的中间是一圆柱体，该圆柱体的两侧籍圆柱体中心杆分别隔置有圆片，也就是两圆片在圆柱体两侧分隔开地设置在圆柱体中心杆上。

密封法兰4安装在装入阀杆2的阀体1安装口上，在该安装口与密封法兰4之间衬垫密封圈3。该密封圈3可以是密封O型圈。在密封法兰4的中间设有系统气源入口E口。

旁通法兰5是用于预留余热接口或服务维护用的。旁通法兰5安装在阀体1上部的两个余热回收口上，在阀体1上部与旁通法兰5之间设置密封垫6。

切换阀阀体1内部流通冷却油。阀体1上与阀杆2安装口相通的另一端设有控制气源入口F口。控制气源入口联接电磁阀。

本发明还提供了一种压缩机余热回收切换阀控制方法，当压缩机运行时，通过电磁阀控制气源来切换切换阀阀杆的位置，决定发热后的压缩机冷却油的热交换是由压缩机系统冷却器进行，或者是由余热回收冷却器来进行，从而实现控制余热回收系统是否进行余热交换工作。

如需要进行余热回收，则切换阀将发热后的冷却油通过余热回收冷却器，经过与储水罐中的循环水直接进行热交换，实现余热回收；同时用温度传感器对余热回收冷却器的进水温度进行取值，然后通过设定温度控制器来控制不同设定温度情况下电磁阀的工作状态，最终实现余热回收自动切换装置的开合，实现自动化控制和对余热回收温度范围内对指定温度的控制。

本发明的切换阀的工作原理是：

压缩机正常运行时，由系统自身冷却器冷却时，电磁阀不得电处于常闭状态，结合图1、图2和图3所示，此时切换阀E口受系统内压推动，阀杆2处于阀体1的第一位置，切换阀A口与B口旁通，B口与压缩机关联配件温控阀芯和油滤座导通，实现与压缩机冷却系统的循环导通；当需要余热回收系统，电磁阀得电开启，控制压缩机系统内部气源，进入切换阀F口，推动切换阀内部的阀杆2由第一位置到第二位置，此时切换阀的A口与B口不再旁通，压缩机加热后的冷却油由A口与D口旁通进入到余热回收冷却器再回到C口，C口与B口旁通实现与压缩机冷却系统的循环导通，实现压缩机本体油冷却系统与余收回收冷却系统的自由切换，即实现压缩机系统内部油路热交换走向的切换和自动控制。

由于采用的是切换压缩机冷却油热交换流程的方案，再加上切换阀的针对性通道结构，在执行余热回收时发热后的冷却油首先通过余热回收系统，再经过压缩机系统温控阀芯，再同时到系统本体的油冷却器和机头喷油口的通道结构，余热回收系统可以对冷却油进行充分的热交换。当用户指定的温度在75℃-80℃（压缩机余热回收温度范围上限）时，随着余热回收系统冷却水温度的持续升高，余热回收系统的换热效率将不断降低，余热回收循环水短时间内，将无法达到用户指定温度，同时由于余热回收循环水水温的升高，压缩机冷却油热交换效率的下降，油温也会不断升高（温度过高会引起排气温度高以及润滑油碳化，缩短压缩机寿命），由于本发明的通道结构关联压缩机温控阀的设定，经过余热回收系统后的高温冷却油仍然会通过压缩机系统冷却器进行冷却，实现余热回收系统和压缩机冷却系统同时进行热交换工作，既保证了余热回收的持续性、恒温性，也保证了压缩机系统运行和排气温度的稳定性。

本发明的切换阀的温度控制原理是：

通过设定温度控制器设定余热回收范围内的指定温度，对余热回收冷却器的进水温度进行的取值反馈，当回收循环水温度达到指定温度，则温度控制器给电磁阀开关信号控制切换阀的控制气源，切换阀实现切换余热回收系统与压缩机冷却系统的切换，此时压缩机冷却油的热交换由系统冷却器进行，即当温度达到指定温度时，对余热回收系统热交换过程实行短路处理，最终实现温度的控制。

综上所述，本发明通过电磁阀控制切换阀实现压缩机油路走向的切换，并最终实现压缩机冷却系统与余热回收系统的热交换的切换，通过温度传感器对余热回收进水温度取值，结合温度控制器的控制实现对余热回收系统的温度控制。

本发明的压缩机余热回收切换阀控制系统结构简单，关联性强，可实现多方位联接布局；驱动气源系统自取，无需外接；增强螺杆空压机余热回收项目的可扩展性。

当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求的范围内。

Claims (4)

1.一种压缩机余热回收切换阀控制系统，其特征在于：其中切换阀包括阀体（1）、阀杆（2）、密封法兰（4）、密封圈（3）、旁通法兰（5）及密封垫（6）；

所述阀体（1）内部纵向通孔穿置阀杆（2），阀体（1）上部设有两个余热回收口，分别为余热回收入口和余热回收出口，阀体（1）侧部设有进油口或出油口，阀体（1）底部设有出油口或进油口；

所述阀杆（2）的中间是一圆柱体，该圆柱体的两侧籍圆柱体中心杆分别隔置有圆片，即两圆片在圆柱体两侧分隔开地设置在圆柱体中心杆上；

所述密封法兰（4）安装在装入阀杆（2）的阀体（1）安装口上，在该安装口与密封法兰（4）之间衬垫密封圈（3），密封法兰（4）中间设有系统气源入口；

所述旁通法兰（5）安装在阀体（1）上部的两个余热回收口上，在阀体（1）上部与旁通法兰（5）之间设置密封垫（6）；

所述阀体（1）内部流通冷却油；

所述阀体（1）上与阀杆（2）安装口相通的另一端设有控制气源入口；

所述控制气源入口联接电磁阀。

2.根据权利要求1所述的压缩机余热回收切换阀控制系统，其特征在于：所述密封圈（3）为密封O型圈。

3.一种采用权利要求1所述的压缩机余热回收切换阀控制系统的压缩机余热回收切换阀控制方法，其特征在于：当压缩机运行时，通过电磁阀控制气源来切换切换阀阀杆的位置，决定发热后的压缩机冷却油的热交换是由压缩机系统冷却器进行，或者是由余热回收冷却器进行，从而实现控制余热回收系统是否进行余热交换工作；

如需要进行余热回收，则切换阀将发热后的冷却油通过余热回收冷却器，经过与储水罐中的循环水直接进行热交换，实现余热回收；同时用温度传感器对余热回收冷却器的进水温度进行取值，然后通过设定温度控制器来控制不同设定温度情况下电磁阀的工作状态，最终实现余热回收自动切换装置的开合，实现自动化控制和对余热回收温度范围内对指定温度的控制。

4.根据权利要求3所述的压缩机余热回收切换阀控制方法，其特征在于：切换阀的温度控制是通过设定温度控制器设定余热回收范围内的指定温度，对余热回收冷却器的进水温度进行的取值反馈，当回收循环水温度达到指定温度，则温度控制器给电磁阀开关信号控制切换阀的控制气源，切换阀实现余热回收系统与压缩机冷却系统的切换，此时压缩机冷却油的热交换由系统冷却器进行，即当温度达到指定温度时，对余热回收系统热交换过程实行短路处理，最终实现温度的控制。

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