CN1114762C - 压缩机系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压缩机系统，该系统包含由冷却水路(20)注入冷却的压缩机(12)和装在冷却水路(20)中用于确定冷却水导电率的测量器件(30)，该系统还包含用于提供非脱盐水和脱盐水的供水源(40)和控制装置(70)。当导电率超过上限时，控制装置(70)控制从供水源(40)给冷却水路(20)提供脱盐水。当导电率低于下限时，从供水源(40)给冷却水路(20)提供非脱盐水。这样控制了冷却水的pH值和盐的含量，从而减小了冷却水的腐蚀和其中的沉淀。

Description

压缩机系统

技术领域

本发明涉及一种压缩机系统，该系统带有在冷却水路中被注水冷却的压缩机。

背景技术

这种压缩机装置是用于压缩气体介质的，尤其是空气，以用作压缩气体。与油相比，用水进行密封、润滑和冷却压缩机，具有不损害健康和污染环境的优点。专利DE4447097给出了一种水冷压缩机系统，其中的压缩机是螺旋式压缩机。冷却水被注入到压缩机的转子区域，并在离开压缩机时与压缩空气分离。接着把在压缩机中加热的水导引到冷却部位，然后把冷却了的冷却水过滤后再供给压缩机。在此过程中，由于冷却水的蒸发或空气中的水汽吸收到冷却水中都可改变冷却水的各种参数：如果冷却水的蒸发引起水的盐度相对增加，则沉淀物的沉积量增大，从而可能导致密封间隙和密封环的损坏和缺陷。通过极化的方法能使沉淀物的形成处于低水平，然而，这并不能阻止盐度的增加。另一方面，如果由于冷却水从空气中吸收了水汽而盐度下降，冷却水吸收游离二氧化碳的缓冲能力降低。冷却水中没有被缓冲(束缚)的二氧化碳具有很强的侵蚀性和腐蚀性。冷却水的蒸发、冷却水从空气中吸收水汽或吸收了铜离子或铁离子后，其pH值也可能发生变化，从而冷却水具有腐蚀性。

专利DE821993和US722524中，压缩机使用蒸馏水用于冷却，蒸馏水相当贵，并且考虑到其pH值也相当难以处理。

发明内容

本发明的目的是提高注水冷却压缩机系统中水的质量。

按照本发明，提供一种包含在冷却水路中被注水冷却的压缩机的压缩机系统，其中：冷却水路中装有测量冷却水导电率的测量器件；提供非脱盐水和脱盐水的供水源；控制装置，用于控制从供水源给冷却水路供水，当导电率超过上限时使脱盐水注入，当导电率低于下限时使非脱盐水注入。

在本发明的压缩机系统中，冷却水路中安装了测量冷却水导电率的装置及用于提供没有脱盐和脱了盐的水，即非去离子水和去离子水的水源。还装有一个控制装置，当导电率超过上限时，就把脱盐水引入冷却水路；当导电率低于下限时，就把非脱盐水引入冷却水路。这样，可以控制冷却水的盐度，以使冷却水的导电率保持在一个预定的范围。由于导电率也可用于近似衡量水的pH值，从而可通过控制水的导电率来控制冷却水的pH值以使其不向酸性或碱性的范围偏移，而是维持在中性范围内。

当导电率低于下限时，非脱盐水注入到冷却水中，从而增加冷却水的导电率，使导电率又回到下限值以上。控制冷却流体的导电率高于一下限值，可避免水的pH值快速下降。因而，例如，可使水的pH值保持在6.5以上。这样，冷却水将不具有侵蚀性，从而可使冷却循环中由于冷却水引起的腐蚀大大减小。

当导电率超过上限时，则向冷却水中加入脱盐水，从而减小冷却水的导电率。当导电率降到上限以下后，再停止加入脱盐水。借助于溶解在冷却水中的盐，冷却水能吸收二氧化碳。二氧化碳是在空气压缩时吸入的，具有很强的腐蚀性。但冷却水的盐度不是一成不变的。当盐的浓度超过一定值后，盐开始以颗粒形状在冷却水中析出，从而使密封间隙、轴承密封、滑动轴承等受到损坏。因此，必须控制冷却水的盐度，其值可由导电率的上限确定。

这样，控制冷却水的导电率在一个确定的范围内能起到两方面的作用：第一，可以避免冷却水酸度过大，因而可避免冷却水循环内的腐蚀；第二，冷却水的盐度维持在一个限度内因而不出现沉淀，从而避免冷却水路中运动部件的损坏或缺陷。结果压缩机系统内的冷却水路和压缩机本身可少使用耐蚀材料。由于冷却水路几乎没有沉淀物析出，因此压缩机的密封间隙可以设计得很窄。所以，例如，可使用滑动轴承。这样，按照本发明采取的冷却水控制方式，给气体压缩机系统增加效率和延长寿命提供了先决条件。

同时，供水源中包含脱盐装置，用于给供入的非脱盐水脱盐。并且，提供了旁路用以绕过脱盐装置，及用于将脱盐装置或旁路连接到压缩机的阀。当冷却水导电率超过上限值时，调节阀使脱盐装置中脱了盐的水供给压缩机和冷却水路。如果非脱盐水要供给冷却水路，调节阀使非脱盐水通过旁路绕过脱盐装置，以非脱盐水的状态供给压缩机和冷却水路。供给脱盐装置或绕过脱盐装置的非脱盐水，例如，可选用来自公共饮水网的饮用水。脱盐装置优先选用离子交换器或反向渗透装置。

导电率的总控制采用闪变调节方式或连续调节方式。导电率更适合的范围是在25℃的10～20μS/cm。

在一个优选的实施例中，有一根从冷却水路到供水源入口的回流管，通过它冷却水路的水能回流到供水源。在需要时，从冷却水路来的冷却水能在供水源的脱盐装置中脱盐。这形成一个封闭的冷却介质循环，在那里冷却水在一个在脱盐装置中平行于压缩机的管中被脱盐，再注入到冷却水路中。这样，冷却水形成循环。由于冷却水路中的水一般仅相对较小程度的脱盐，来自外部的，例如饮用水，非脱盐水仅给脱盐装置带来很小的负担。

在本发明的一个优选实施例中，把供水源的水导入压缩机的气体进入导管。这样，来自供水源的水不进入冷却水路而是进入压缩机的气体进入导管，大致提供被压缩机压缩的空气的压力，导管中大致有一个大气压力。在这种情况下，供水源的水在那里可不被压缩而引入到冷却水路中。

在一个优选的实施例中，压缩机安装的是滑动轴承，供水源的水直接注入到滑动轴承中。在压缩机开始工作之前，就把水注入到滑动轴承。这样保证了压缩机开始工作时滑动轴承中充满了水，即被润滑了。当压缩机开始工作时，可以避免包含有干摩擦和滑动摩擦的混合摩擦状态。压缩机开始工作后，冷却循环中的压力增加到压缩机的压力。这是从供水源来的水根本不能直接引入到冷却水路中的原因。供水源来的水仅有很小的过剩压力，因此，压缩机开始工作后，从供水源来的水引入到气体进入导管。

在一个优选实施例中，冷却水路中还装有温度传感器，用于检测导电率时补偿温度。由于水的导电率强烈依赖于温度，对于正规的检测来说需要对检测到的导电率进行温度补偿。所以，温度传感器安装在导电率传感器位置的附近。

优选地，供水源与饮用水网连接，从而在任何安装位置都可得到供给供水源的非脱盐水。通过加入这一类水可增加冷却水的盐度，进而增加其导电率。饮用水网的系统水压足够用于给供水源供水，及以非脱盐水或脱盐水的状态注入气体进入导管，或在压缩机开始工作之前注入到压缩机。

附图说明

参照附图将对本发明的实施例详细描述。

图1是用于产生无油压缩空气的压缩机系统10。

具体实施方式

压缩机系统10包含由电机13驱动的、注水冷却螺旋式压缩机12。螺旋式压缩机12通过进气导管14吸入空气，并把空气压缩到约8～10bar。在压缩机12中压缩了的空气被导入一个沉积或沉淀舱16，需要使用压缩空气时可从这里通过压缩空气导管18将其导出。

压缩机系统10还包含冷却水路20，冷却压缩机12的冷却水在其中被冷却和净化。在压缩期间，冷却水通过水喷嘴注入到压缩机的旋转区域，用以密封压缩机12中的密封间隙及吸收和散失压缩机12工作期间产生的热量。

冷却水在沉淀舱16中从压缩空气中再分离出来，通过冷却水导管22引入冷却装置24。在位于沉淀舱16和冷却装置24之间的冷却水导管22中装有颗粒过滤器26，杂质和细小的颗粒从冷却水中过滤出去。冷却水流入冷却装置24，在这里被螺旋式压缩机12加热了的冷却水再次冷却。之后，冷却了的冷却水通过极化装置27，在极化装置27中的两个电极之间施加的电压使溶解在冷却水中的天然矿物质转变成相应的氢氧化物，从而避免了沉淀和结水垢。在冷却水导管22中还装有温度传感器28和导电率传感器30。流过导电率传感器30的冷却水通过冷却水导管22到达压缩机12，其中，冷却水一方面通过喷嘴喷到螺旋式压缩机12的旋转区域，另一方面通过轴承导管32喷到螺旋式压缩机12的滑动轴承中。在轴承导管32中安装了回流阀34和流量继电器36。

当冷却水路20中的冷却水过多时，冷却水可以利用排水阀25通过排水管23从冷却水导管22中排水。

在沉淀舱16中装有pH值传感器31，用来测量沉淀舱16中冷却水的pH值。

压缩机系统10还包含供水源40，需要时可以从这里给冷却水路提供循环水。通过供水源40的排水管42，供水源40也用来给冷却水路20提供脱盐水和非脱盐水。

从与饮用水网连接的导管46来的水或从支管48来的冷却水可有选择地通过供水管44给供水源40供水。支管48是从冷却水导管22中介于极化装置27和温度传感器28之间的地方分支出来的，以使一部分冷却水通过支管48绕过压缩机12分流到供水源40。支管48中装有控制阀50、带有朝向供水源通道的回流阀34和颗粒过滤器26。饮用水导管46上装有截止阀52及连续朝向供水源40方向的回流阀34。

饮用水导管46和冷却水支管48向供水管44排水，供水管44中也装有颗粒过滤器26。供水管44最终给脱盐装置54供水，脱盐装置可以是混合床离子交换器。脱盐装置54还可以是反向渗透装置。在混合床离子交换器54中使用了强酸和强碱交换剂，把需要处理的水中的几乎所有阳离子和阴离子全部去掉。这样，去离子水，即脱盐水，其导电率约为25℃时0.1～0.2μS/cm。因此，供给的非去离子水在脱盐装置54中达到了去离子的效果，即脱掉了90％以上的盐份。这样，从脱盐装置54的排水管55排出的去离子水具有低的盐度，从而具有低的导电率和低的pH值。

在脱盐装置的排水管55中装有控制阀56，通过它排水管55可以打开或关闭。

平行于脱盐装置54安装了旁路58，它把供水源40的供水管44与供水源40的排水管42连接起来，而绕过了脱盐装置54。在旁路58中也安装了控制阀60。通过饮用水供水管44或冷却水支管48流向供水源40的水，根据阀56和60的状态，或者通过脱盐装置54流至排水管42，或者绕过脱盐装置54直接流到排水管42。

排水管42依次分成两个支管：第一个分支是，排水导管42通过连接管62与冷却水路20的轴承导管32相连，从流量继电器36的上游流入排到轴承导管32。在连接管62中也安装了回流阀34，水流的方向选定在朝向轴承导管32的方向。第二个分支是进水管64，把来自与供水源40连接的排水管42的水引入到进气导管14上的进水口65。进水管64也安装了回流阀34和控制阀66。

沉淀舱16中安装了测量pH值的pH值传感器31。但是，测量到的pH值的结果并不总是可信的，因而不能作为主要的控制变量。

薄膜过滤器26能防止冷却系统及脱盐装置54中未受抑制的细菌的生长。

控制装置70通过电气控制线68，可以全部控制四个控制阀50，56，60，66，也就是四个阀可用开关控制。压缩机系统10的四个传感器28，30，31，36通过测量线72与控制装置70相连，因此传感器28，30，31，36的测量数据通过控制装置70被接收和输入。

在压缩机12工作期间，在冷却水路20中循环的冷却水受到很多能改变冷却水成分和性质的因素的影响。这期间，化学的、电化学的、物理的过程都可产生影响。因此，尤其是冷却水的pH值和盐度发生变化。例如，在夏季的几个月中，特别是热带地区，进入压缩机12和沉淀舱16的冷却水路的空气中含有大量水汽，以冷凝水的形式析出。因此，考虑其盐度，冷却水可能被稀释了，以致于冷却水的相对盐度下降。但是，当非常干燥的冷空气被压缩时，从冷却水中排出的蒸发水，被受热的压缩空气吸收和散失掉。因而，水的相对盐度增加。冷却水的盐度过高，将导致沉淀产生，即析出沉淀物。沉淀能使压缩机12的密封间隙、密封、阀门等发生损坏或缺陷。如果盐度过低，考虑到对吸进气体中二氧化碳的吸收，冷却水的缓冲能力降低。如果冷却水的缓冲能力降低，就不能从压缩空气中充分地吸收二氧化碳。冷却水中没有被缓冲的游离二氧化碳则降低pH值，从而冷却水具有侵蚀性和腐蚀性。

与腐蚀性相关的冷却水的pH值应尽可能呈中性，即pH值应约为7。但是，无论如何pH值也不能超出6.5～7.5的范围，因为即使在6.5和7.5这些值也会发生腐蚀。

一般地，通过测量水的导电率来确定其盐度。在本发明的实施例中，冷却水的导电率应一直保持在10～20μS/cm(25℃)。控制装置70接收导电率传感器30测量的导电率数据，并对其评价及转换成相应的控制参量和指令。

根据温度传感器28测量的温度值，控制装置70对导电率传感器30测量的导电率值作出补偿，即进行校正。由于水的导电率与温度密切相关，因此这是十分必要的。

如果导电率超过上限值20μS/cm，控制装置70就打开脱盐装置54中排水管55的控制阀56，这样，非脱盐水流过供水管44和脱盐装置54被脱掉盐份。脱盐水，即去离子水经过供水源排水管42和进水管64流到进水口65，在这里脱盐水进入进气导管14。因而，流入的脱盐水与吸入的空气一起进入压缩机12，并最终在沉淀舱16与压缩空气分离。经过这一路线，脱盐水回流到冷却水路20，使冷却水盐度发生改变。这样，脱盐水进入冷却水路20，直到导电率传感器测量的导电率又回到导电率的上限值20μS/cm以下。

如果导电率低于下限值10μS/cm，从饮用水导管46来的非脱盐水，不是进入脱盐装置54，而是打开控制阀60经过旁路58直接到达排水管42。非脱盐水同样也经过进水管64进入进气导管14。

如果导电率低于供水源40的下限值并且必需脱盐水时，可把从导管46来的饮用水或者从支管48来的冷却水进行脱盐。如果超过导电率的上限，即如果冷却水的盐度以一个不希望的方式增大，按照正常的操作，则把从供水源40的支管48来的冷却水脱盐。在这个过程中，脱盐装置54承担了很小的负担，延长了其再生周期。通过控制饮用水导管46和支管48上相应的控制阀50和52，可以控制进入供水源40的水。

pH值传感器31连续探测着沉淀舱16中冷却水的pH值。如果pH值低于6.5，供水源40就给冷却水路提供非脱盐水，直到pH值又超过6.5。但是，如果pH值超过7.5，则给冷却水路20提供在脱盐装置54中脱了盐的水。但对pH值的不断校正仅是为了达到使冷却水的导电率保持在预定值。这意味着，与控制pH值相比，应优先使导电率保持在预定值。

在压缩机12开始工作前，即在转子开始转动前，为避免压缩机开始工作时高磨损的混合摩擦，压缩机12的滑动轴承必须充满水。但由于冷却水路20中还没有加压，冷却水路20中的冷却水不能充满滑动轴承。

为了在压缩机12开始工作之前使压缩机12的滑动轴承充满水，可使用饮用水导管46提供饮用水，而饮用水的压力一般约为3.5bar。饮用水在供水源40中保持已知的状态，即它的导电率约在10～20μS/cm的范围内。只有在压缩机12的滑动轴承充满水之后，压缩机12的转子才能开始工作。

不能在压缩机开始工作之后再给滑动轴承提供从饮用水网准备的水，由于在压缩机内工作压力很快会达到8～10bar，而饮用水3.5bar的压力太低达不到给滑动轴承供水的目的。因此，压缩机12开始工作后，通过轴承导管32提供给压缩机12的滑动轴承的冷却水对滑动轴承起到润滑作用。这一点是可能的，因为冷却水的压力一直约为压缩机12的工作压力。

由于滑动轴承对水润滑作用的失效非常敏感，因此利用流量继电器36监控通过轴承导管32流向滑动轴承的水的流量。一旦继电器36显示水流量太小，控制装置70就切断电机13的电源，压缩机12的转子停止转动。

当导电率超过上限20μS/cm并且加入了脱盐水后，导电率在一预定的时间内仍没有发生足够的改变时，则可以认为脱盐装置54丧失了脱盐能力。此时，控制装置70通过显示器件(图中没有示出)显示脱盐装置54的失效，如果需要的话，切断压缩机12的电机13的电源。

如上所述，通过测量导电率来控制冷却水的盐度，尽管存在气候条件、饮用水的质量及安装地点不同等因素，也能给压缩机系统提供对质量要求非常高的冷却水。因此，即使密封间隙非常窄的压缩机也能投入运行。并且，通过间接控制冷却水的pH值可以避免压缩机系统受到腐蚀。所以，在延长系统寿命的同时可以更少的使用稀有昂贵的材料。

Claims (10)

1.一种包含在冷却水路(20)中被注水冷却的压缩机(12)的压缩机系统，其特征在于：

冷却水路(20)中装有测量冷却水导电率的测量器件(30)；

提供非脱盐水和脱盐水的供水源(40)；

控制装置(70)，用于控制从供水源(40)给冷却水路(20)供水，当导电率超过上限时使脱盐水注入，当导电率低于下限时使非脱盐水注入。

2.如权利要求1所述的压缩机系统，其特征在于：供水源(40)包含接受非脱盐水的脱盐装置(54)、绕过脱盐装置(54)的旁路(58)以及把脱盐装置(54)或旁路(58)连接到压缩机的阀(56，60)。

3.如权利要求1或2所述的压缩机系统，其特征在于：支管(48)从冷却水路(20)连通到供水源(40)的供水管(44)，通过该支管(48)可以将来自冷却水路(20)的水供给供水源(40)。

4.如权利要求3所述的压缩机系统，其特征在于：设置有从供水源(40)到压缩机(12)进气导管(14)的进水管(64)。

5.如权利要求2所述的压缩机系统，其特征在于：用离子交换器或反向渗透装置作为脱盐装置(54)。

6.如权利要求1所述的压缩机系统，其特征在于：压缩机(12)包含滑动轴承，并且供水源(40)的水通过连接导管(62)直接注入滑动轴承。

7.如权利要求4～6中任一项所述的压缩机系统，其特征在于：该控制装置(70)在压缩机开始工作前该装置使供水源(40)的水注入压缩机(12)的轴承，以及在压缩机开始工作后使其注入进气导管(14)。

8.如权利要求1所述的压缩机系统，其特征在于：在冷却水路(20)中装有温度传感器(28)，用于测量导电率时对温度进行补偿。

9.如权利要求1所述的压缩机系统，其特征在于：供水源(40)与饮用水网相连。

10.如权利要求1、2、4-6、8-9中任一项所述的压缩机系统，其特征在于：设置有与控制装置(70)相连的用于测量冷却水pH值的pH值测量器件(31)，控制装置(70)对供水源(40)进行控制以使其pH值保持在6.5至7.5的范围内。