CN111810389B - 一种隔膜压缩机油气压伴随控制装置及其控制系统 - Google Patents

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Abstract

本申请属于压缩机技术领域，特别是涉及一种隔膜压缩机油气压伴随控制装置及其控制系统。现有隔膜压缩机用膜片是易损件，要定期更换，增加了系统的故障率。本申请提供了一种油气压伴随控制装置，包括相互连接的阀盖和阀体，阀盖内设置有活塞，活塞一端与所述阀盖形成低压油腔，活塞另一端置于阀体中，阀体与活塞另一端形成溢流腔，阀体上设置有阀芯，阀体与阀芯通过连接接头连接，连接接头内设置有高压进油通道，阀芯内设置有溢油通道，溢油通道一端与堵塞组件一端连接，堵塞组件另一端与阀杆一端连接，阀杆设置于阀体内，阀杆另一端与活塞连接。活塞截面积大于阀芯溢流通道面积。有利于隔膜压缩机的安全稳定运行，减少故障率。

Description

一种隔膜压缩机油气压伴随控制装置及其控制系统
技术领域
本申请属于压缩机技术领域，特别是涉及一种隔膜压缩机油气压伴随控制装置及其控制系统。
背景技术
隔膜压缩机是一种容积式压缩机，由于其所能提供的密封性能好、压力范围广、压缩比较大，因此被广泛应用于加氢站等石油化工领域中压缩输送各种高纯气体、贵重稀有气体、有毒有害气体和腐蚀性气体。
隔膜压缩机膜头结构包括进气阀，排气阀，上止板，膜片，下止板，单向阀，活塞，溢油阀，膜腔内部被膜片分隔为气腔，油腔。进气阶段，活塞向下止点方向运动，同时膜片向下止板方向运动，油腔内压力变低，气腔内压力也随之降低。当气腔压力小于进气压力时，进气阀打开，气体进入气腔。进气阶段的同时，外部柱塞泵通过单向阀向油腔内补油，保证油腔始终有足够的液压油。活塞运动到下止点时进气结束，随后活塞向上止点运动。活塞向上运动，推动液压油进而推动膜片向上运动，气腔容积减小，气体被压缩，当气腔内压力大于排气压力时，排气阀打开，进入排气阶段，直到膜片顶到上止板。由于活塞的行程容积略大于膜腔容积，这时活塞还在向上运动，而油腔的容积不再变化，油压迅速上升。油压超过溢油阀的设定压力时，溢油阀打开，液压油通过溢油阀流出，直到活塞运动到上止点，然后活塞又开始向下止点运动，进入下一个流程。
排气结束时油腔内油压所能达到的最高压力取决于溢油阀的设定压力，传统隔膜压缩机采用不可随动的溢油阀，溢油压力不随排气压力变化而变化。当排气压力变化时，需要将溢油阀溢油压力设定为最大排气压力的1.1～1.15倍，会导致非最大排气压力状态下工作时，排气结束时的油气压差过大，使膜片寿命减少。
现有也有部分隔膜压缩机采用随动阀结构，但这种随动阀都是将排气分一条支路到溢油阀气侧，采用膜片将气体和液压油分开，这种溢油阀结构相当于一个小型的隔膜机，其膜片是易损件，一方面要定期更换，另一方面多了一套膜片就增加了系统的故障率。
发明内容
1.要解决的技术问题
基于高压隔膜压缩机，尤其是加氢站用高压隔膜压缩机，排气压力是从小到大持续增大的，采用传统溢油阀来控制油压，需要将溢油阀溢油压力设定为最高排气压力的1.1～1.15倍，导致压缩机在大部分工作时间内的油气压力差过大，不仅使压缩机功率增大，还会使膜片受力过大，影响膜片寿命，不利于压缩机的安全稳定运行的问题，本申请提供了一种油气压伴随控制装置。
2.技术方案
为了达到上述的目的，本申请提供了一种隔膜压缩机油气压伴随控制装置，包括相互连接的阀盖和阀体，所述阀盖内设置有活塞，所述活塞一端与所述阀盖形成低压油腔，所述活塞另一端置于所述阀体中，所述阀体与所述活塞另一端形成溢流腔，所述阀体上设置有阀芯，所述阀体与所述阀芯通过连接接头连接，所述连接接头内设置有高压进油通道，所述阀芯内设置有溢油通道，所述溢油通道一端与堵塞组件一端连接，所述堵塞组件另一端与阀杆一端连接，所述阀杆设置于所述阀体内，所述阀杆另一端与所述活塞连接。所述活塞截面积大于所述阀芯溢流通道面积。
本申请提供的另一种实施方式为：所述活塞内设置有导向组件，所述导向组件与垫块连接，所述垫块与弹性部件连接。
本申请提供的另一种实施方式为：所述阀杆依次通过所述弹性部件和垫块，所述阀杆另一端设置于所述导向组件内。
本申请提供的另一种实施方式为：所述阀体上设置有溢流口。
本申请提供的另一种实施方式为：所述连接接头与隔膜压缩机油缸连接。
本申请提供的另一种实施方式为：所述阀体与所述阀盖可拆卸连接。
本申请提供的另一种实施方式为：所述堵塞组件为钢珠。所述溢流通道与所述钢珠可压紧密封。
本申请还提供一种隔膜压缩机油气压伴随控制系统，包括权利要求1～7中任一项所述的隔膜压缩机油气压伴随控制装置。
本申请提供的另一种实施方式为：所述隔膜压缩机油气压伴随控制装置与隔膜压缩机连接，所述隔膜压缩机油气压伴随控制装置与齿轮泵连接，所述隔膜压缩机油气压伴随控制装置与比例溢流阀连接，所述比例溢流阀与所述齿轮泵连接。齿轮泵出口低压油通到低压油腔。
本申请提供的另一种实施方式为：所述隔膜压缩机与压力变送器连接。压力变送器采集排气压力并转换为电信号控制比例溢流阀，通过比例溢流阀控制齿轮泵出口油压，通过齿轮泵出口油压控制隔膜压缩机油气压伴随控制装置溢流压力，随动控制隔膜压缩机油压峰值。
连接接头一端压紧所述阀芯密封，一端连接于隔膜压缩机油缸，所述连接接头内部有油孔，将所述阀芯溢流通道与隔膜压缩机油腔相连通。
3.有益效果
与现有技术相比，本申请提供的隔膜压缩机油气压伴随控制装置的有益效果在于：
本申请提供的隔膜压缩机油气压伴随控制装置，主要用于高压隔膜压缩机油气压伴随控制。
本申请提供的隔膜压缩机油气压伴随控制装置，采用一种新型的油气压力伴随控制装置，使得溢油压力随排气压力变化而变化，从而使膜片两侧压差保持在相对较低水平，有利于隔膜压缩机的安全稳定运行，减少故障率。
本申请提供的隔膜压缩机油气压伴随控制装置，针对高压隔膜压缩机溢油压力不易与排气压力随动变化的问题，提出一种新的控制方式，打破膜片式随动阀结构，设计一种增压器结构，通过低压油控制高压油的溢流压力，再由排气压力控制一个比例溢流阀，由比例溢流阀控制低压油的压力进而控制隔膜压缩机溢油压力。
本申请提供的隔膜压缩机油气压伴随控制装置，不采用膜片结构就可以实现液压油溢油压力与排气压力的随动，减小了系统的复杂性和故障率，同时排气压力转换为电信号对溢油压力进行控制，气体不会与油接触，完全没有气体被油污染的风险。
本申请提供的隔膜压缩机油气压伴随控制装置，可以实现油气压力伴随，溢油压力随排气压力变化而变化，使油气压差始终保持在较低水平，即可以降低能耗又可增大膜片寿命。
本申请提供的隔膜压缩机油气压伴随控制装置，随动阀中无膜片结构，无易损部件，不需频繁更换部件，同时该结构相对膜片式随动阀大大降低了故障率。
本申请提供的隔膜压缩机油气压伴随控制装置，随动阀中无膜片结构，则无需设置膜片破裂检测系统，减小系统复杂性。
附图说明
图1是本申请的隔膜压缩机油气压伴随控制装置结构示意图；
图2是本申请的油气压伴随控制原理示意图；
图中：1-阀盖、2-阀体、3-活塞、4-低压油腔、5-溢流腔、6-阀芯、7-连接接头、8-高压进油通道、9-堵塞组件、10-阀杆、11-导向组件、12-垫块、13-弹性部件、14-溢流口、15-隔膜压缩机、16-隔膜压缩机油气压伴随控制装置、17-齿轮泵、18-比例溢流阀、19-压力变送器、20-O型圈。
具体实施方式
在下文中，将参考附图对本申请的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本申请，并能够实施本申请。在不违背本申请原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。
现在也有隔膜机厂家在使用膜片式随动阀，液压油液通过油口进入膜片的一侧，压缩气体通过进气口进入膜片的另一侧，当气体压力大于油液油口油液压力时，膜片式随动阀中的膜片被气体压力推至偏向油液的一方，油液持续从油口进入，直至累计的液压力足以将膜片推送至偏向气体的一方，压力维持在这个值，直至下一个工作循环。这种溢油阀结构可以实现溢油阀溢油压力随排气压力变化而变化。但现有技术中存在的问题是：膜片式随动阀中的膜片两端作用着高压的气体和液压油，并且在两个力的大小差异变化下反复折动，易引起膜片损坏，不仅膜片需要采用特殊的材料制作，价格较高，并且经常需要更换膜片，此外，一旦膜片发生损坏，油液容易通过进气口混入压缩气体中污染压缩气体。
另外对于需要进行故障监测的隔膜机而言，还要在随动阀里增加一套膜片破裂检测系统，大大增加系统的复杂性和成本。除此之外一旦膜片破裂，会增大气体被油污染的风险。
参见图1～2，本申请提供一种隔膜压缩机油气压伴随控制装置，包括相互连接的阀盖1和阀体2，所述阀盖1内设置有活塞3，所述活塞3一端与所述阀盖1形成低压油腔4，所述活塞3另一端置于所述阀体2中，所述阀体2与所述活塞3另一端形成溢流腔5，所述阀体2上设置有阀芯6，所述阀体2与所述阀芯6通过连接接头7连接，所述连接接头7内设置有高压进油通道8，所述阀芯6内设置有溢油通道，所述溢油通道一端与堵塞组件9一端连接，所述堵塞组件9另一端与阀杆10一端连接，所述阀杆10设置于所述阀体2内，所述阀杆10另一端与所述活塞3连接。
进一步地，所述活塞3内设置有导向组件11，所述导向组件11与垫块12连接，所述垫块12与弹性部件13连接。这里的弹性部件可以是弹簧。
进一步地，所述阀杆10依次通过所述弹性部件13和垫块12，所述阀杆10另一端设置于所述导向组件11内。
进一步地，所述阀体2上设置有溢流口14。
进一步地，所述连接接头7与隔膜压缩机15油缸连接。
进一步地，所述阀体2与所述阀盖1可拆卸连接。
进一步地，所述堵塞组件9为钢珠。该堵塞组件可以是钢珠也可以是其他结构例如锥形体。
低压油腔4内一直有维持一定压力的低压油，低压油的压力依次通过活塞3、垫块12、弹簧即弹性部件13、阀杆10作用在钢珠即堵塞组件9上，将钢珠紧压在阀芯6上，当高压进油通道8中的高压油压力高于溢油压力时，高压油顶开钢珠，高压油溢流到溢流腔5，并经由溢流口14流出，使高压油压力不会继续升高超过溢流压力。
其中低压腔中活塞3截面积为A1，阀芯6溢流通道面积为A2，低压油压力为pl，则溢流压力:
Figure BDA0002584343690000051
本申请还提供一种隔膜压缩机油气压伴随控制系统，包括权利要求1～7中任一项所述的隔膜压缩机油气压伴随控制装置16。
进一步地，所述隔膜压缩机油气压伴随控制装置16与隔膜压缩机15连接，所述隔膜压缩机油气压伴随控制装置16与齿轮泵17连接，所述隔膜压缩机油气压伴随控制装置16与比例溢流阀18连接，所述比例溢流阀18与所述齿轮泵17连接。
进一步地，所述隔膜压缩机15与压力变送器19连接。
实施例
高压隔膜压缩机油气压伴随控制系统，包括隔膜压缩机15、压力变送器19、比例溢流阀18、隔膜压缩机油气压伴随控制装置16。压力变送器19测得隔膜压缩机15排气压力值并转成电信号传给比例溢流阀18控制端，比例溢流阀18根据排气压力的信号控制自身比例电磁铁的位移量来调整自身溢流压力，以此控制齿轮泵17出口压力，使齿轮泵17出口油压与排气压力实现随动，齿轮泵17出口的油压一般较低，将其作为低压油供给隔膜压缩机油气压伴随控制装置16的低压腔4内，以此控制隔膜压缩机油气压伴随控制装置16的溢流压力，从而实现隔膜压缩机油压与排气压力随动。
为实现通过低压油控制高压油的溢流压力，本申请提供一种隔膜压缩机油气压伴随控制装置，包括阀体2与阀盖1，阀体2与阀盖1可拆卸连接在一起，所述阀体2上设置有阀芯6，所述阀芯6中间有溢油通道，所述阀芯6与所述阀体2通过连接接头7压紧密封，所述连接接头7另一端紧固于隔膜压缩机15油缸上，所述连接接头7内有油孔，与隔膜压缩机15油腔相连通。所述阀盖1内设置有活塞3，所述阀盖1与所述活塞3之间构成低压油腔4，所述阀盖1上部设置有低压油进油孔。所述活塞3上设置有O型圈20，用于低压油腔4密封。所述低压油腔4内有液压油，所述液压油施加压力于所述活塞3，将所述活塞3依次与垫块12，弹性部件13，阀杆10压紧。所述活塞3内设置有衬套即导向组件11，所述衬套为所述阀杆10导向。所述阀杆10端部设置有钢珠即堵塞组件9，所述低压油腔4内液压油依次通过活塞3，垫块12，弹簧13，阀杆10施加压力于所述钢珠上，所述钢珠被紧压于所述阀芯6的溢流通道上。所述钢珠另一侧受溢流通道中高压油的压力。所述活塞3的受力面积比所述溢流通道的截面积大，所以溢流通道中的油需要更高的压力才能将所述钢珠顶开。所述活塞3截面积为A1，所述阀芯6溢流通道面积为A2，低压油压力为pl，则顶开钢珠需要的压力为:
Figure BDA0002584343690000061
所述阀体2与所述活塞3中间构成溢流腔5，当溢流通道中的油压达到溢流压力ph时，钢珠被顶开，高压油通过溢流通道溢流到所述溢流腔5内。所述阀体2上设置有溢流口14，所述溢流口14与所述溢流腔5相连通，所述溢流腔5内液压油漫过溢流口14后从溢流口14流出。
本申请提供一种新型的可实现油气压伴随控制的方法，既能保证油气压力伴随，又不需要能加一套膜片系统，减小系统的复杂性，增加系统的安全稳定性。
尽管在上文中参考特定的实施例对本申请进行了描述，但是所属领域技术人员应当理解，在本申请公开的原理和范围内，可以针对本申请公开的配置和细节做出许多修改。本申请的保护范围由所附的权利要求来确定，并且权利要求意在涵盖权利要求中技术特征的等同物文字意义或范围所包含的全部修改。

Claims (10)

1.一种隔膜压缩机油气压伴随控制装置，其特征在于：包括相互连接的阀盖和阀体，所述阀盖内设置有活塞，所述活塞一端与所述阀盖形成低压油腔，所述活塞另一端置于所述阀体中，所述阀体与所述活塞另一端形成溢流腔，所述阀体上设置有阀芯，所述阀体与所述阀芯通过连接接头连接，所述连接接头内设置有高压进油通道，所述阀芯内设置有溢油通道，所述溢油通道一端与堵塞组件一端连接，所述堵塞组件另一端与阀杆一端连接，所述阀杆设置于所述阀体内，所述阀杆另一端与所述活塞连接。
2.如权利要求1所述的隔膜压缩机油气压伴随控制装置，其特征在于：所述活塞内设置有导向组件，所述导向组件与垫块连接，所述垫块与弹性部件连接。
3.如权利要求2所述的隔膜压缩机油气压伴随控制装置，其特征在于：所述阀杆依次通过所述弹性部件和垫块，所述阀杆另一端设置于所述导向组件内。
4.如权利要求3所述的隔膜压缩机油气压伴随控制装置，其特征在于：所述阀体上设置有溢流口。
5.如权利要求1～4中任一项所述的隔膜压缩机油气压伴随控制装置，其特征在于：所述连接接头与隔膜压缩机油缸连接。
6.如权利要求5所述的隔膜压缩机油气压伴随控制装置，其特征在于：所述阀体与所述阀盖可拆卸连接。
7.如权利要求5所述的隔膜压缩机油气压伴随控制装置，其特征在于：所述堵塞组件为钢珠。
8.一种隔膜压缩机油气压伴随控制系统，其特征在于：包括权利要求1～7中任一项所述的隔膜压缩机油气压伴随控制装置。
9.如权利要求8所述的隔膜压缩机油气压伴随控制系统，其特征在于：所述隔膜压缩机油气压伴随控制装置与隔膜压缩机连接，所述隔膜压缩机油气压伴随控制装置与齿轮泵连接，所述隔膜压缩机油气压伴随控制装置与比例溢流阀连接，所述比例溢流阀与所述齿轮泵连接。
10.如权利要求9所述的隔膜压缩机油气压伴随控制系统，其特征在于：所述隔膜压缩机与压力变送器连接。
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