CN111188760A - 往复式压缩机可变气阀位置余隙气量调节系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及往复式压缩机可变气阀位置余隙气量调节系统，在压缩机气缸工作腔内安装可变阀位执行机构，可变阀位执行机构包括有驱动装置、阀杆、阀盖、余隙缸、特制气阀和气阀密封，通过现场或远程操作控制气阀位置，来改变气缸的余隙体积，相应得到不同的压缩机排气量。大大降低往复压缩机增设气量调节的工程量、降低维护工作量、缩短施工时间和提高余隙调节的气量调节范围。

Description

往复式压缩机可变气阀位置余隙气量调节系统

技术领域

本发明涉及往复式压缩机领域，具体的指一种往复式压缩机可变气阀位置余隙气量调节系统。

背景技术

由于大型往复式压缩机通常按照一定的设计流量定制，而实际运行工况所需流量通常小于设计流量，如果采用常规的回流调节，则导致往复式压缩机存在不必要的能源损失。往复式压缩机余隙调节是往复式压缩机一种节能的流量调节方式，目前多为在压缩机每个气缸的缸盖处安装一个余隙容积连续可调执行机构或安装一个由多个不同容积的气囊开关组合得到不同余隙容积的执行机构，从而控制压缩机气缸盖侧流量。往复压缩机为了低载荷启动，一般需要在进气阀配置卸荷器。

由于往复压缩机大多为双作用，盖侧和轴侧排量基本各50%。目前的余隙调节基本是用余隙调节执行机构取代原有缸盖，仅能调节压缩机气缸盖侧气量。气量调节范围一般为额定流量的60%～100%，不能做到低于额定流量的50%的调节，由于调节范围小，往往不能满足最大限度节能的要求。对于仅轴侧做功的单作用压缩机不能采用目前的盖侧余隙调节方式。因仅对压缩机盖侧气量进行调节，不能将压缩机功耗降到更低。

发明内容

本发明的目的就是针对目前现有技术的不足进行改进，提供一种往复式压缩机可变气阀位置余隙气量调节系统。

本发明所采用的技术方案是：一种往复式压缩机可变气阀位置余隙气量调节系统，包括：气缸、进气道、排气道、余隙体积、气缸盖侧工作腔和轴侧工作腔，其技术要点是：与气缸工作腔相连通的进气道或排气道内安装有可变阀位执行机构，可变阀位执行机构包括有驱动装置、阀杆、阀盖、余隙缸、特制气阀和气阀密封，驱动装置、阀盖和余隙缸依次连接，并固定在气缸上，特制气阀安装在余隙缸内并通过阀杆与驱动装置连接，气阀密封安装在特制气阀上；压缩机气缸的每个需要气量调节的工作腔均安装有一套以上可变阀位执行机构。

优选地，余隙缸上部通过通气孔与进气道或排气道相通，余隙缸底部通过气阀孔与气缸盖侧工作腔或轴侧工作腔相通。

优选地，气阀密封位于工作腔与进气道或排气道之间。

优选地，驱动装置内包括有运动零部件和定位机构，驱动装置的运动零部件通过拉动阀杆做线性运行，使得控制特制气阀在余隙缸轴向方向上做线性运动。

优选地，余隙体积通过气阀孔与气缸盖侧工作腔或轴侧工作腔相连通。

优选地，可变阀位执行机构中的驱动装置通过阀杆控制特制气阀在余隙缸内的位置，位置的不同使特制气阀、余隙缸和压缩机孔之间的余隙体积的大小不同。

本发明优点及有益效果是：由于采用往复式压缩机可变气阀位置余隙气量调节系统，使包括结构为双作用气缸、轴侧单作用气缸和盖侧单作用气缸在内的所有往复式活塞压缩机的所有工作腔的排气量均可被调节控制，使仅有盖侧可调的、调节范围仅为额定流量的60%～100%负荷的气量调节范围提升一倍，提升为额定流量的20%～100%调节范围，可以有效降低压缩机功耗。可以降低压缩机的启动负荷，不需要卸荷器也可以低载荷启动压缩机。本系统驱动气阀位置变化的驱动装置可以是气动、液动、电动或手动，调节方式可以是连续调节或开关调节，控制系统可以是常规的DCS自动控制、PLC自动控制或人工手动控制，控制方式多样，更好的适应生产环境，降低投资成本，提高经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明可变阀位执行机构安装剖面示意图；

图2是实施例一的配置流程图；

图3是实施例二的配置流程图；

图中序号说明如下： 1可变阀位执行机构、1.1驱动装置、1.2阀杆、1.3阀盖、1.4余隙缸、1.5通气孔、1.6特制气阀、1.7气阀密封、1.8气阀孔、2进气道、3余隙体积、4盖侧工作腔、5排气道、6轴侧工作腔、7液压可变阀位执行机构、8电液控制柜、9动力管线、10油缸活塞、11手动可变阀位执行机构、12一级盖侧气动可变阀位执行机构、13二级轴侧气动可变阀位执行机构、14气动控制柜、15气源、16 DCS。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图1、图2、图3和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。一种往复式压缩机可变气阀位置余隙气量调节系统，包括：气缸、进气道2、排气道5、余隙体积3、气缸盖侧工作腔4和轴侧工作腔6，其中与气缸工作腔相连通的进气道或排气道内安装有可变阀位执行机构1，可变阀位执行机构包括有驱动装置1.1、阀杆1.2、阀盖1.3、余隙缸1.4、特制气阀1.6和气阀密封1.7，驱动装置、阀盖和余隙缸依次连接，并固定在气缸上，特制气阀安装在余隙缸内并通过阀杆与驱动装置连接，气阀密封安装在特制气阀上；压缩机气缸的每个需要气量调节的工作腔均安装有一套以上可变阀位执行机构。

可变阀位执行机构1中的驱动装置1.1通过阀杆1.2控制特制气阀1.6在余隙缸1.4内的位置，位置的不同使特制气阀、余隙缸和压缩机孔之间的余隙体积3的大小不同，由于余隙体积3与气缸工作腔4或6相连通，通过改变余隙体积3的大小就可以改变压缩机盖侧工作腔4或轴侧工作腔6的排气量的大小。当压缩机气缸的每个工作腔均安装有可变阀位执行机构（1）时，就可以控制压缩机气缸的所有工作腔的排气量。

特制气阀1.6同时具有气阀和余隙活塞的功能，并安装在余隙缸1.4内，特制气阀安装有气阀密封1.7，气阀密封1.7位于气缸工作腔与进气道2或排气道5之间，起到密封和导向的作用。

余隙缸1.4上部设有通气孔1.5，通气孔1.5与进气道2或排气道5相连通。余隙缸1.4底部通过气阀孔1.8与气缸盖侧工作腔4或轴侧工作腔6相连通。

驱动装置1.1可以是气动装置、液动装置、电动装置或手动装置，驱动装置1.1的控制系统可以是DCS自动控制、PLC自动控制或人工手动控制，根据实际情况也可以是部分可变阀位执行机构采用自动控制、部分采用人工手动控制的联合控制方式。当驱动装置1.1采用连续可调、任意定位结构时，排气量将连续调节，当驱动装置1.1采用二位或多位式开关调节时，排气量将二级或多级可调，同一个气缸中可根据实际情况选择同一种类驱动装置1.1，也可以选择不同种类的驱动装置1.1。驱动装置1.1根据现场防爆、防护要求，需配置满足要求的防爆、防护等级的装置。

在同一个气缸中可根据气量调节需求，可在全部阀腔中安装可变阀位执行机构1或安装一套以上的可变阀位执行机构1，其中每个可变阀位执行机构1的可变余隙总容积未必完全相同。

工作方式：如图1所示，可变阀位执行机构1为整体机构，各零件之间组合成为一个整体，可变阀位执行机构1通过安装在压缩机气缸工作腔内，可变阀位执行机构1中的驱动装置1.1、阀盖1.3和余隙缸1.4连接在一起，并固定在气缸上，可变阀位执行机构1中的驱动装置1.1的运动零件、阀杆1.2、特制气阀1.6和气阀密封1.7连接在一起，驱动装置1.1的运动零件通过拉动阀杆1.2做线性运行，来控制特制气阀1.6在余隙缸1.4轴向方向上做线性运动，从而控制特制气阀1.6、余隙缸1.4和压缩机孔之间的余隙体积3的大小不同，由于余隙体积3通过气阀孔1.8与气缸盖侧工作腔4或轴侧工作腔6相连通，所以通过改变余隙体积3的大小就可以改变压缩机工作腔4排气量的大小，同时驱动装置1.1中设置有定位机构，可以将特制气阀1.6固定在适当位置。当压缩机气缸的每个工作腔均安装有一套以上可变阀位执行机构1时，就可以控制压缩机气缸的所有工作腔的排气量，实现气量调节的目的，并适用于所有种类的往复式活塞压缩机。往复式压缩机可变气阀位置余隙气量调节系统根据压缩介质特点、现场环境要求，可能需要增设放空系统、充氮置换系统、泄漏监测系统等配套系统。

实施例一：某工厂需新增一台两列两级氢气压缩机，本机的两个气缸均为双作用气缸，每个气缸的每个工作腔配置一组进气阀和一组排气阀，有全流量调节需求，安装本发明。本压缩机的每个气缸需安装四套液压可变阀位执行机构7，分别安装于盖侧进气道、盖侧排气道、轴侧进气道和轴侧排气道，两个气缸共需八套，这八套液压可变阀位执行机构7采用一套电液控制柜8控制，电液控制柜8包括：PLC、液压油站、电动机、电磁阀、防爆箱、接头和内部管线等零部件，电液控制柜8通过动力管线9与液压可变阀位执行机构7的驱动装置连接，并控制驱动装置内油缸活塞10的位置，从而控制压缩机一级盖侧、一级轴侧、二级轴侧和二级盖侧共四个工作腔的排气量，实现压缩机排气全流量的控制。由于本压缩机介质为氢气，仪表需按现场防爆要求配置，执行机构上需设置冷却系统、放空系统、充氮置换系统、泄漏监测系统。

实施例二：现有压缩机为某化工厂在用两列两级甲烷压缩机，一级气缸为双作用气缸，二级气缸为轴侧单作用气缸，每个气缸的每个工作腔配置一组进气阀和一组排气阀，本机有40%～100%负荷调节需求，其中40%～80%负荷需要经常性的微调，增设本发明。本压缩机共需安装三套液压可变阀位执行机构7，分别安装于一级盖侧进气道、一级轴侧进气道和二级轴侧进气道，其中与一级轴侧进工作腔相连通的二级轴侧进气道安装一套手动可变阀位执行机构11，一级盖侧进气道和二级轴侧进气道各安装一套气动可变阀位执行机构12、13；手动可变阀位执行机构11为二位开关结构，上阀位可以降低一级气缸20%负荷的排气量，下阀位不会降低排气量；两套气动可变阀位执行机构7采用DCS 16控制，使气源15与气动控制柜14之间用管线相连接，气动控制柜14包括：气源接口、电磁阀、防爆箱、接头和内部管线等零部件，DCS 16发出指令控制气动控制柜14中的电磁阀的阀位，进而控制气动可变阀位执行机构12、13，一级盖侧气动可变阀位执行机构12可降低一级气量的0%～40%负荷，二级轴侧气动可变阀位执行机构13可降低二级气量的0%～60%负荷，通过三个气阀的组合使本压缩机的气量可在40%～100%范围内可调，且在40%～80%范围内可远程DCS无级调节气量。由于本压缩机介质为甲烷，是易燃易爆气体，仪表需按现场防爆要求配置，执行机构上需设置冷却系统、放空系统、充氮置换系统、泄漏监测系统。

Claims (6)

1.一种往复式压缩机可变气阀位置余隙气量调节系统，包括：气缸、进气道（2）、排气道（5）、余隙体积（3）、气缸盖侧工作腔（4）和轴侧工作腔（6），其特征在于：与气缸工作腔相连通的进气道（2）或排气道（5）内安装有可变阀位执行机构（1），可变阀位执行机构（1）包括有驱动装置（1.1）、阀杆（1.2）、阀盖（1.3）、余隙缸（1.4）、特制气阀（1.6）和气阀密封（1.7），驱动装置（1.1）、阀盖（1.3）和余隙缸（1.4）依次连接，并固定在气缸上，特制气阀（1.6）安装在余隙缸（1.4）内并通过阀杆（1.2）与驱动装置（1.1）连接，气阀密封（1.7）安装在特制气阀（1.6）上；压缩机气缸的每个需要气量调节的工作腔均安装有一套以上可变阀位执行机构（1）。

2.根据权利要求1所述的一种往复式压缩机可变气阀位置余隙气量调节系统，其特征在于：余隙缸（1.4）上部通过通气孔（1.5）与进气道（2）或排气道（5）相通，余隙缸（1.4）底部通过气阀孔（1.8）与气缸盖侧工作腔（4）或轴侧工作腔（6）相通。

3.根据权利要求2所述的一种往复式压缩机可变气阀位置余隙气量调节系统，其特征在于：气阀密封（1.7）位于工作腔与进气道（2）或排气道（5）之间。

4.根据权利要求1所述的一种往复式压缩机可变气阀位置余隙气量调节系统，其特征在于：驱动装置（1.1）内包括有运动零部件和定位机构，驱动装置（1.1）的运动零部件通过拉动阀杆（1.2）做线性运行，使得控制特制气阀（1.6）在余隙缸（1.4）轴向方向上做线性运动。

5.根据权利要求1所述的一种往复式压缩机可变气阀位置余隙气量调节系统，其特征在于：余隙体积（3）通过气阀孔（1.8）与气缸盖侧工作腔（4）或轴侧工作腔（6）相连通。

6.根据权利要求1所述的一种往复式压缩机可变气阀位置余隙气量调节系统，其特征在于：可变阀位执行机构（1）中的驱动装置（1.1）通过阀杆（1.2）控制特制气阀（1.6）在余隙缸（1.4）内的位置，位置的不同使特制气阀（1.6）、余隙缸（1.4）和压缩机孔之间的余隙体积（3）的大小不同。

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