CN114607796B - 用于压缩机的电磁阀、压缩机及其控制方法和控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于压缩机的电磁阀、压缩机及其控制方法和控制装置，电磁阀本体为中空结构，在电磁阀本体上设置有连通外部的第一开口至第四开口；阀芯结构设置于电磁阀本体内部，并可在电磁阀本体内部移动；驱动装置连接于阀芯结构，以驱动阀芯结构移动，使得电磁阀处于第一状态、第二状态或第三状态；第一状态为第一开口连通于第二开口，第三开口连通于第四开口；第二状态为第一开口、第二开口、第三开口和第四开口均不连通；第三状态为第一开口连通于第四开口，第二开口连通于第三开口。本发明采用三位四通结构的电磁阀，以能够实现压缩机柱塞阀加载状态、保持现有位置状态和卸载状态之间切换，为压缩机的容量的无级调节提供硬件基础。

Description

用于压缩机的电磁阀、压缩机及其控制方法和控制装置
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域，尤其涉及用于压缩机的电磁阀、压缩机及压缩机的容量调节控制方法和压缩机的容量调节控制装置。
背景技术
有级螺杆压缩机应用于天然气集输、井口增压现场作业时，因现场工况比较复杂(特别是井口气)，机组在选型过程中已考虑机组运行的各种工况，而实现不同工况的切换是通过四个柱塞阀开启的数量进行操作。目前压缩机操作模式为根据现场当前工况，计算所需压缩机的容量控制大小，手动打开柱塞阀，开启柱塞阀的数量由计算结果决定。如果面对复杂工况，需要增加控制阀对流量进行回流控制。
而现有技术的压缩机在应用过程中存在如下缺点：
(1)压缩机组无法根据现场的工况变化自动调节容量；
(2)机组的容量调节是有级的，负荷只能在25％、50％、75％、100％四段调节，无法匹配工况细微的变化；
(3)如果负荷发生较大变化，机组会造成过负荷或欠负荷，严重时会故障停机，为了避免类似状况，通常做法为将容量设置在较高负荷，当进气压力较低时，通过设置在排气与进气之间的控制阀，将已压缩气体通过回流方式补充进气，以弥补流量的不足，然而此种做法会造成能源浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于压缩机的电磁阀、压缩机及压缩机的容量调节控制方法和压缩机的容量调节控制装置，通过采用三位四通结构的电磁阀，使得压缩机的柱塞阀结构能够实现加载、保持现有位置和卸载之间切换，为压缩机的容量的无级调节提供了硬件基础。
为了解决上述技术问题，根据本发明一方面，提供了一种用于压缩机的电磁阀，包括：电磁阀本体、阀芯结构及驱动装置；
所述电磁阀本体为中空结构，在所述电磁阀本体上设置第一开口、第二开口、第三开口和第四开口；
所述阀芯结构设置于所述电磁阀本体内部，并可在所述电磁阀本体内部移动；
所述驱动装置连接于所述阀芯结构，以驱动所述阀芯结构移动，使得所述电磁阀处于第一状态、第二状态或第三状态；
其中，所述第一状态为所述第一开口连通于所述第二开口，所述第三开口连通于所述第四开口；
所述第二状态为所述第一开口、所述第二开口、所述第三开口和所述第四开口均不连通；
所述第三状态为所述第一开口连通于所述第四开口，所述第二开口连通于所述第三开口。
在一些实施方式中，所述第一开口、所述第二开口和所述第三开口设置于所述电磁阀本体的第一端，所述第四开口设置于所述电磁阀本体与所述第一端相对的第二端；
所述阀芯结构包括第一阀芯和第二阀芯；
所述电磁阀本体内部还设置有挡板，所述第一阀芯和所述第二阀芯相对的两端分别抵靠所述第一端和所述挡板；
当所述电磁阀处于所述第一状态时，所述第一开口和所述第二开口处于所述第一阀芯和所述第二阀芯之间；
当所述电磁阀处于所述第二状态时，所述第一阀芯遮挡所述第一开口，所述第二阀芯遮挡所述第三开口；
当所述电磁阀处于所述第三状态时，所述第二开口和所述第三开口处于所述第一阀芯和所述第二阀芯之间。
在一些实施方式中，所述驱动装置包括第一驱动部、第二驱动部和驱动杆；
所述驱动杆依次穿过所述第一阀芯和所述第二阀芯，并伸出所述电磁阀本体的两侧；
所述第一驱动部和所述第二驱动部分别设置于所述驱动杆的两端；
当所述第一驱动部通电，所述第二驱动部断电时，所述电磁阀处于所述第一状态；
当所述第一驱动部和所述第二驱动部均断电时，所述电磁阀处于所述第二状态；
当所述第二驱动部通电，所述第一驱动部断电时，所述电磁阀处于所述第三状态。
在一些实施方式中，所述第一驱动部和所述第二驱动部均设置有弹性件。
根据本发明的另一方面，提供一种压缩机，包括多个上述任一实施方式中所述的用于压缩机的电磁阀。
根据本发明另一方面，提供一种压缩机的容量调节控制方法，用于上述任一实施方式中所述的压缩机，包括以下步骤：
控制所述压缩机的柱塞阀处于初始状态；
根据所述压缩机输入端的输入压力，控制所述柱塞阀根据预设动作顺序动作；
获取所述压缩机输入端的过程压力值，根据所述过程压力值调节所述柱塞阀的状态。
在一些实施方式中，所述初始状态为所述电磁阀处于所述第三状态时所述柱塞阀的状态。
在一些实施方式中，所述根据所述压缩机输入端的输入压力，控制所述柱塞阀根据预设动作顺序动作的步骤，包括：
根据所述输入压力确定需要动作的所述柱塞阀的数量；
检测按照所述预设动作顺序排序的上一级所述柱塞阀是否完成动作；
若是，则控制下一级所述柱塞阀动作。
在一些实施方式中，所述获取所述压缩机输入端的过程压力值，根据所述过程压力值调节所述柱塞阀的状态的步骤，包括：
将所述过程压力值和设定值进行比较，生成PID控制信号；
根据所述PID控制信号调节所述柱塞阀的响应速度和动作幅度。
在一些实施方式中，所述根据所述PID控制信号调节所述柱塞阀的响应速度和动作幅度的步骤，包括：
将所述PID控制信号转化为毫秒级脉冲信号；
根据所述毫秒级脉冲信号调节所述柱塞阀的响应速度和动作幅度。
在一些实施方式中，所述压缩机的容量调节控制方法还包括：
获取并显示所述柱塞阀的当前状态。
根据本发明的另一方面，提供一种压缩机的容量调节控制装置，用于上述任一实施方式中所述的压缩机，包括：初始化模块，配置为控制所述压缩机的柱塞阀处于初始状态；
控制模块，配置为根据所述压缩机输入端的输入压力，控制所述柱塞阀根据预设动作顺序动作；
调节模块，配置为获取所述压缩机输入端的过程压力值，根据所述过程压力值调节所述柱塞阀的状态。
在一些实施方式中，所述初始状态为所述电磁阀处于所述第三状态时所述柱塞阀的状态。
在一些实施方式中，所述控制模块包括：
确定单元，配置为根据所述输入压力确定需要动作的所述柱塞阀的数量；
检测单元，配置为检测按照所述预设动作顺序排序的上一级所述柱塞阀是否完成动作；
控制单元，配置为在检测到所述上一级所述柱塞阀动作完成后，控制下一级所述柱塞阀动作。
在一些实施方式中，所述调节模块包括：
PID单元，配置为将所述过程压力值和设定值进行比较，生成PID控制信号；
调节单元，配置为根据所述PID控制信号调节所述柱塞阀的响应速度和动作幅度。
在一些实施方式中，所述调节单元包括：
转化子单元，配置为将所述PID控制信号转化为毫秒级脉冲信号；
调节子单元，配置为根据所述毫秒级脉冲信号调节所述柱塞阀的响应速度和动作幅度。
在一些实施方式中，所述压缩机的容量调节控制装置还包括：
显示模块，配置为获取并显示所述柱塞阀的当前状态。
根据本发明另一方面，提供一种控制器，其包括存储器与处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述程序在被所述处理器执行时能够实现所述方法的步骤。
根据本发明又一方面，提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述程序在由一计算机或处理器执行时实现所述方法的步骤。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明一种用于压缩机的电磁阀、压缩机及压缩机的容量调节控制方法和压缩机的容量调节控制装置可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：
(1)通过采用三位四通结构的电磁阀，使得电磁阀能够驱压缩机的柱塞阀实现加载状态、保持现有位置状态和卸载状态，三种状态之间切换，为压缩机的容量的无级调节提供了硬件基础。
(2)在每次启动或停机后，对压缩机的柱塞阀进行初始化，使得柱塞阀处于初始状态，在初始状态下压缩机的处理能力(负荷)最小，可实现压缩机的轻载启动，以降低对供电网络的冲击；
(3)压缩机的多个柱塞阀按照预设动作顺序动作，以保证压缩机的流量控制，并防止柱塞阀因未按照顺序进行动作导致的压缩机共振等情况发生；
(4)采用PID控制，通过根据PID控制信号控制压缩机柱塞阀调节，实现了柱塞阀的及时响应；
(5)通过加PID控制信号转化为毫秒级脉冲信号，通过毫秒级脉冲信号控制柱塞阀，避免了出现过度调节使得压缩机的容量处于波动状态，实现了压缩机输入端的压力的平稳控制。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1为现有技术的用于压缩机的电磁阀的结构示意图；
图2为本发明一实施例的用于压缩机的电磁阀处于第一状态的结构示意图；
图3为本发明一实施例的用于压缩机的电磁阀处于第二状态的结构示意图；
图4为本发明一实施例的用于压缩机的电磁阀处于第三状态的结构示意图；
图5为本发明一实施例的压缩机的容量调节控制方法的流程示意图；
图6为本发明一实施例的压缩机的容量调节控制装置的示意框图；
图7为图6所示的控制模块的示意框图；
图8为图6所示的调节模块的示意框图；
图9为图8所示的调节单元的示意框图。
【符号说明】
1：电磁阀本体；
11：第一开口；
12：第二开口；
13：第三开口；
14：第四开口；
15：挡板；
2：阀芯结构；
21：第一阀芯；
22：第二阀芯；
3：驱动装置；
31：第一驱动部；
32：第二驱动部；
33：驱动杆；
34：弹性件。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种用于压缩机的电磁阀、压缩机及压缩机的容量调节控制方法和压缩机的容量调节控制装置的具体实施方式及其功效，详细说明如后。
在现有技术中，如图1所示，压缩机通常采用两位三通结构的电磁阀，其通过驱动阀芯在电磁阀内部移动，实现控制连通P口和A口，使得油路从A口流出，还是连通P口和B口，使得油路在B口流出。也就是说，现有技术的电磁阀仅能够使得柱塞阀在加载和卸载两种状态下进行切换。
根据上述情况，本发明实施例提供一种用于压缩机的电磁阀，如图2-4所示，包括：电磁阀本体1、阀芯结构2及驱动装置3。
其中，电磁阀本体1设置为中空结构，阀芯结构2则可移动地设置在电磁阀本体1的内部，在电磁阀本体1上设置有第一开口11、第二开口12、第三开口13和第四开口14。驱动装置3则连接于该阀芯结构2，以驱动阀芯结构2在电磁阀本体1内移动。在驱动装置3的驱动下，阀芯结构2的移动能够使得电磁阀在第一状态、第二状态及第三状态之间进行切换。
具体地，电磁阀本体1的第一开口11连接于压缩机入口管线(即低压侧)，第三开口13连接于润滑油泵的出口(即高压侧)，第四开口14连接于柱塞阀的润滑油接口，第二开口12始终处于封堵状态。
如图2所示，在电磁阀处于第一状态时，因第二开口12处于封堵状态，故第一开口11不连通于任何开口，第三开口13连通于第四开口14。此时，润滑油泵内的高压润滑油通过第三开口13流向第四开口14，进而高压润滑油通过第四开口14流入柱塞阀内，进而推动柱塞阀的活塞向一侧移动，使得柱塞阀处于加载状态。
如图3所示，在电磁阀处于第二状态时，第一开口11、第二开口12、第三开口13和第四开口14均不连通。此时，润滑油泵的高压油无法进入到柱塞阀内部，同时，柱塞阀内部的润滑油也无法泄压回压缩机，从而保证柱塞阀内部的润滑油量保持不变，使得柱塞阀处于保持现有位置的状态。
如图4所示，在电磁阀处于第三状态时，第一开口11连通于第四开口14，第二开口12处于封堵状态，故第三开口13不连通于任何开口。此时，通过第一开口11和第四开口14连通柱塞阀的润滑油接口和压缩机入口管线，柱塞阀内的活塞在弹性件的作用下朝向另一侧移动，将柱塞阀内的润滑油通过第四开口14流向第一开口11，通过第一开口11流向压缩机入口管线，使得柱塞阀处于卸载状态。
为了能够通过阀芯结构2的移动实现电磁阀在第一状态、第二状态和第三状态之间切换。
在一实施例中，将第一开口11、第二开口12和第三开口13设置于电磁阀本体1的第一端，将第四开口14设置在电磁阀本体1的第二端。该第一端和第二端是电磁阀本体1的相对的两端。阀芯结构2包括有第一阀芯21和第二阀芯22。在电磁阀本体1的内部设置有挡板15，第一阀芯21和第二阀芯22相对的两端分别抵靠在电磁阀本体1的第一端和挡板15上。
如图2所示，当驱动装置3驱动第一阀芯21和第二阀芯22朝向电磁阀本体1的一侧移动后，第一阀芯21则位于第一开口11的一侧，第二阀芯22则位于第二开口12和第三开口13之间。此时，电磁阀处于第一状态(即柱塞阀处于加载状态)，第三开口13和第四开口14连通。
如图3所示，当驱动装置3驱动第一阀芯21和第二阀芯22移动至电磁阀本体1的中间位置后，第一阀芯21遮挡第一开口11，第二阀芯22遮挡第三开口13。此时，电磁阀处于第二状态(即柱塞阀处于保持现有位置的状态)，第一开口11、第二开口12、第三开口13和第四开口14均不连通。
如图4所示，当驱动装置3驱动第一阀芯21和第二阀芯22朝向电磁阀本体1的另一侧移动后，第一阀芯21位于第一开口11和第二开口12之间，第二阀芯22位于第三开口13的一侧。此时，电磁阀处于第三状态(即柱塞阀处于卸载状态)，第一开口11和第四开口14连通。
在一实施例中，如图2-4所示，驱动装置3包括第一驱动部31、第二驱动部32和驱动杆33。其中，驱动杆33依次穿过第一阀芯21和第二阀芯22，并伸出电磁阀本体1的两侧。第一驱动部31和第二驱动部32则分别设置在驱动杆33伸出电磁阀本体1两侧的两端上。在第一驱动部31和第二驱动部32上均设置有弹性件34。
如图2所示，当第一驱动部31通电，第二驱动部32断电后，第一驱动部31驱动驱动杆33朝向第一驱动部31的方向移动，驱动杆33则带动第一阀芯21和第二阀芯22朝向第一驱动部31的方向移动，此时电磁阀处于第一状态。
如图3所示，当第一驱动部31和第二驱动部32均断电后，在设置于第一驱动部31和第二驱动部32的弹性件34的作用下，使得驱动杆33驱动第一阀芯21和第二阀芯22位于电磁阀本体1的中间位置，此时电磁阀处于第二状态。
如图4所示，当第二驱动部32通电，第一驱动部31断电后，第二驱动部32驱动驱动杆33朝向第二驱动部32的方向移动，驱动杆33则带动第一阀芯21和第二阀芯22朝向第二驱动部32的方向移动，此时电磁阀处于第三状态。
优选地，该第一驱动部31和第二驱动部32为电磁铁。
本发明通过采用三位四通阀结构的电磁阀，实现压缩机的柱塞阀能够在加载状态、保持现有位置状态和卸载状态之间切换，为实现压缩机的容量的无级调节提供了硬件基础。
本发明实施例还提供了一种压缩机，包括多个上述任一实施例的用于压缩机的电磁阀。
优选地，该压缩机为有级螺杆式压缩机，其包括有四个柱塞阀。
由于天然气井口气地下情况复杂，其压力不稳定，需要调节压缩机的容量以匹配随时变化的进气压力，以保证压缩机的处理能力与上游来气量保持一致。压缩机的容量调节均是通过控制电磁阀的动作来实现的。现有技术中，压缩机均是由继电器控制一个电磁阀动作的，而继电器只具备常开和常闭两个工作状态。而本发明的压缩机的每一个电磁阀均是由两个驱动部控制的，通过优化控制方法，通过每个继电器输出的脉冲信号来控制电磁阀，实现对柱塞阀动作的控制。而脉冲信号的精度则为毫秒级别，通过精准预测井口气量的变化趋势，提前通过控制柱塞阀动作实现压缩机的容量的微调，实现井口气压的稳定。
基于上述，本发明的实施例还提供了一种压缩机的容量调节控制方法，用于上述实施例的压缩机，如图5所示，该方法包括：
步骤S50，控制压缩机的柱塞阀处于初始状态。
为了保证压缩机每次启动加载后，多个柱塞阀的初始的状态保持一致，在每次启动或停机后，执行一次柱塞阀的初始化程序，依次将多个柱塞阀全部恢复到初始状态。
在一实施例中，柱塞阀的初始状态指的是驱动电磁阀动作，使得电磁阀处于上述实施例中的第三状态，此时柱塞阀即处于卸载状态。更具体地是，将压缩机入口管线与柱塞阀的润滑油接口连通，此时柱塞阀内部的润滑油全部泄放至压缩机的入口管线。在该初始状态下，压缩机的处理能力(负荷)最小，可实现压缩机的轻载启动，进而减小对供电网络的冲击。
步骤S51，根据压缩机输入端的输入压力，控制柱塞阀根据预设动作顺序动作。
压缩机的容量需要匹配井口气的压力，以保证压缩机的处理能力与上游来气量保持一致，进而保证压缩机工况的稳定性。因此柱塞阀的动作需要根据压缩机输入端的输入压力(即井口气的压力)来控制。
由于压缩机的多个柱塞阀是沿着压缩机的转子的轴向和周向依次布置的，并不是简单的并联关系。因此，在压缩机运行过程中，多个柱塞阀需要按照顺序依次动作才能够实现压缩机正常的流量控制。若不按照预设顺序或多个柱塞阀同时动作，不仅无法控制压缩机的正常流量，还会破坏压缩机正常的压缩过程，造成压缩机震动的情况。基于此，本发明的压缩机根据其输入端的输入压力，按照预设动作顺序控制柱塞阀依次动作。
在一实施例中，步骤S51包括：
步骤S510，根据输入压力确定需要动作的柱塞阀的数量。
具体地，根据井口气压力(即压缩机输入端的输入压力)的不同，确定压缩机所需的容量，进而驱动相应数量的柱塞阀动作。
步骤S511，检测按照预设动作顺序排序的上一级柱塞阀是否完成动作。
具体地，在根据井口气压力确定出需要动作的柱塞阀的数量后，按照预设动作顺序依次驱动柱塞阀动作。因此需要检测按照预设顺序排序的上一级柱塞阀动作是否完成。在检测到该上一级柱塞阀动作完成后执行步骤S512，在检测到该上一级柱塞阀动作未完成时，则下一级柱塞阀不动作。
步骤S512，控制下一级柱塞阀动作。
具体地，在检测到上一级柱塞阀动作完成后，则控制下一级柱塞阀动作。重复执行步骤S511和步骤S512，直至根据井口气压确定的需要动作的柱塞阀完成动作。
举例来说，当压缩机内设置有四个柱塞阀时，对四个柱塞阀进行编号排序，即1#柱塞阀-4#柱塞阀。当根据井口气压力确定出需要两个柱塞阀动作时，则按照预设动作顺序依次驱动1#柱塞阀和2#柱塞阀动作。首先驱动1#柱塞阀动作，并实时检测1#柱塞阀动作是否完成，只有在检测到1#柱塞阀动作完成后，再驱动2#柱塞阀动作。以保证压缩机的正常流量控制，并防止因柱塞阀未按照预设动作顺序动作导致的压缩机震动的情况发生。
S52，获取压缩机输入端的过程压力值，根据过程压力值调节柱塞阀的状态。
可知的是，天然气井口气压力始终处于波动的状态下，为了能够使得压缩机的容量与井口气压力始终匹配，需要实时检测井口气压力的过程压力值。进而根据该过程压力值调节柱塞阀的状态。
在一实施例中，因天然气井口气压力的波动频繁，若其出现波动即对压缩机的容量进行调整，会导致压缩机的容量频发波动的情况，柱塞阀的频繁动作会导致其磨损加剧，影响柱塞阀的使用寿命。
基于此，预先设置了设定值，井口气压力的压力偏差达到该设定值以后，才会去调节压缩机的容量。该设定值根据不同的压缩机设备进行单独设定，本发明并不对该设定值的大小进行限定。
在该实施例中，通过PID功能块对过程压力值与设定值进行比较，以生成PID控制信号。进而根据该PID控制信号调节柱塞阀的响应速度和动作幅度。
具体地，根据井口气压力的过程压力值与设定值进行比较，通过PID功能块生成PID控制信号，该PID控制信号为比例积分微分控制调节，根据井口气压力偏差的大小自动调节压缩机的输出幅度，并可通过比例积分参数调整柱塞阀的相应速度及振荡调节。
若采用PID功能块生成的PID控制信号直接控制柱塞阀动作，会导致柱塞阀过度调节，使得压缩机的容量始终处于波动状态下，无法实现对井口气压力的稳定控制。基于此，将PID控制信号转化为毫秒级脉冲信号，进而采用毫秒级脉冲信号控制柱塞阀的响应时间和动作幅度。
具体地，当PID功能块输出PID控制信号时，在PLC输出程序中增加限制输出时间，以毫秒级为单位，在计时到期后停止输出，延时等待下次脉冲输出。通过采用毫秒级的脉冲信号控制柱塞阀动作，使得对压缩机容量的调节更加的平滑。
在一实施例中，压缩机的容量调节控制方法还包括：获取并显示柱塞阀的当前状态。
具体地，实时获取压缩机的多个柱塞阀的当前状态，例如是柱塞阀的动作信息、柱塞阀的状态等。在获取到柱塞阀的当前状态后，显示该柱塞阀的当前状态，以使得工作人员及时的了解到各个柱塞阀的当前状况，并在柱塞阀发生故障时，及时进行处理，保证压缩机的稳定运行。
本发明实施例还提供一种压缩机的容量调节控制装置，如图6所示，包括：初始化模块60、控制模块61和调节模块62。
其中，初始化模块60配置为控制压缩机的柱塞阀处于初始状态；控制模块61配置为根据压缩机输入端的输入压力，控制柱塞阀根据预设动作顺序动作；调节模块62配置为获取压缩机输入端过程压力值，根据过程压力值调节柱塞阀的状态。
为了保证压缩机每次启动加载后，多个柱塞阀的初始的状态保持一致，在每次启动或停机后，初始化模块60执行一次柱塞阀的初始化程序，依次将多个柱塞阀全部恢复到初始状态。
在一实施例中，柱塞阀的初始状态指的是驱动柱塞阀动作，使得柱塞阀处于上述实施例中的第三状态(即卸载状态)。更具体地是，将压缩机入口管线与柱塞阀的润滑油接口连通，此时柱塞阀内部的润滑油全部泄放至压缩机的入口管线。在该初始状态下，压缩机的处理能力(负荷)最小，可实现压缩机的轻载启动，进而减小对供电网络的冲击。
可知的是，压缩机的容量需要匹配井口气的压力，以保证压缩机的处理能力与上游来气量保持一致，进而保证压缩机工况的稳定性。因此柱塞阀的动作需要根据压缩机输入端的输入压力(即井口气的压力)来控制。
由于压缩机的多个柱塞阀是沿着压缩机的转子的轴向和周向依次布置的，并不是简单的并联关系。因此，在压缩机运行过程中，多个柱塞阀需要按照顺序依次动作才能够实现压缩机正常的流量控制。若不按照预设顺序或多个柱塞阀同时动作，不仅无法控制压缩机的正常流量，还会破坏压缩机正常的压缩过程，造成压缩机震动的情况。基于此，控制模块61是根据压缩机输入端的输入压力，按照预设动作顺序控制柱塞阀依次动作。
天然气井口气压力始终处于波动的状态下，为了能够使得压缩机的容量与井口气压力始终匹配，需要实时检测井口气压力的过程压力值。进而调节模块62根据该过程压力值调节柱塞阀的状态。
在一实施例中，如图7所示，控制模块61包括：确定单元610、检测单元611和控制单元612。
其中，确定单元610配置为根据输入压力确定需要动作的柱塞阀的数量；检测单元611配置为检测按照预设动作顺序排序的上一级柱塞阀是否完成动作；控制单元612配置为在检测到上一级柱塞阀动作完成后，控制下一级柱塞阀动作。
具体地，确定单元610根据井口气压力(即压缩机输入端的输入压力)的不同，确定压缩机所需的容量，进而驱动相应数量的柱塞阀动作。在确定单元610根据井口气压力确定出需要动作的柱塞阀的数量后，按照预设动作顺序依次驱动柱塞阀动作。因此需要检测单元611检测按照预设顺序排序的上一级柱塞阀动作是否完成。在检测单元611检测到该上一级柱塞阀动作完成后，控制单元612则控制下一级柱塞阀动作。在检测单元611检测到该上一级柱塞阀动作未完成时，则下一级柱塞阀不动作。重复上述动作，直至根据井口气压确定的需要动作的柱塞阀完成动作。
举例来说，当压缩机内设置有四个柱塞阀时，对四个柱塞阀进行编号排序，即1#柱塞阀-4#柱塞阀。当根据井口气压力确定出需要两个柱塞阀动作时，则按照预设动作顺序依次驱动1#柱塞阀和2#柱塞阀动作。首先驱动1#柱塞阀动作，并实时检测1#柱塞阀动作是否完成，只有在检测到1#柱塞阀动作完成后，再驱动2#柱塞阀动作。以保证压缩机的正常流量控制，并防止因柱塞阀未按照预设动作顺序动作导致的压缩机震动的情况发生。
在一实施例中，如图8所示，调节模块62包括：PID单元620和调节单元621。
其中，PID单元620配置为将过程压力值和设定值进行比较，生成PID控制信号；调节单元621配置为根据PID控制信号调节柱塞阀的响应速度和动作幅度。
因天然气井口气压力的波动频繁，若其出现波动即对压缩机的容量进行调整，会导致压缩机的容量频发波动的情况，柱塞阀的频繁动作会导致其磨损加剧，影响柱塞阀的使用寿命。
基于此，预先设置了设定值，井口气压力的压力偏差达到该设定值以后，才会去调节压缩机的容量。该设定值根据不同的压缩机设备进行单独设定，本发明并不对该设定值的大小进行限定。
根据井口气压力的过程压力值与设定值进行比较，通过PID单元620生成PID控制信号，该PID控制信号为比例积分微分控制调节，根据井口气压力偏差的大小自动调节压缩机的输出幅度，并可通过比例积分参数调整柱塞阀的相应速度及振荡调节。
进一步地，如图9所示，调节单元621包括：转化子单元6210和调节子单元6211。
其中，转化子单元6210配置为将PID控制信号转化为毫秒级脉冲信号；调节子单元6211配置为根据毫秒级脉冲信号调节柱塞阀的响应速度和动作幅度。
若采用PID单元620生成的PID控制信号直接控制柱塞阀动作，会导致柱塞阀过度调节，使得压缩机的容量始终处于波动状态下，无法实现对井口气压力的稳定控制。基于此，转化子单元6210将PID控制信号转化为毫秒级脉冲信号，进而调节子单元6211采用毫秒级脉冲信号控制柱塞阀的响应时间和动作幅度。
具体地，当PID单元620输出PID控制信号时，在PLC输出程序中增加限制输出时间，以毫秒级为单位，在计时到期后停止输出，延时等待下次脉冲输出。通过采用毫秒级的脉冲信号控制柱塞阀动作，使得对压缩机容量的调节更加的平滑。
在一实施例中，压缩机的容量调节控制装置还包括显示模块63，该显示模块63配置为获取并显示柱塞阀的当前状态。
具体地，显示模块30实时获取压缩机的多个柱塞阀的当前状态，例如是柱塞阀的动作信息、柱塞阀的状态等。在获取到柱塞阀的当前状态后，显示该柱塞阀的当前状态，以使得工作人员了解到各个柱塞阀的当前状况，并在柱塞阀发生故障时，及时进行处理，保证压缩机的稳定运行。
本发明实施例通过采用三位四通结构的电磁阀，实现了控制压缩机的柱塞阀可以在加载、保持现有位置及卸载状态之间切换，为后续的压缩机容量的无级调节打下基础；通过检测每个柱塞阀的动作情况，确定下一级柱塞阀的切入时间，实现了柱塞阀间自动切换，并通过电磁阀之间的互锁控制，避免了操作人员未按要求的动作顺序操作，造成人为事故的情况发生；通过采用PID控制，根据进气压力变化实现柱塞阀的及时响应，并通过毫秒级脉冲输出，实现更为平滑的控制。
本实施例还提供一种控制器，其包括存储器与处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述程序在被所述处理器执行时能够实现所述方法的步骤。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述程序在由一计算机或处理器执行时实现所述方法的步骤。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (19)

1.一种用于压缩机的电磁阀，其特征在于，包括：电磁阀本体、阀芯结构及驱动装置；
所述电磁阀本体为中空结构，在所述电磁阀本体上设置有第一开口、第二开口、第三开口和第四开口；
所述阀芯结构设置于所述电磁阀本体内部，并可在所述电磁阀本体内部移动；
所述阀芯结构包括第一阀芯和第二阀芯；
所述驱动装置连接于所述阀芯结构，以驱动所述阀芯结构移动，使得所述电磁阀处于第一状态、第二状态或第三状态；
所述驱动装置包括第一驱动部、第二驱动部和驱动杆；
所述驱动杆依次穿过所述第一阀芯和所述第二阀芯，并伸出所述电磁阀本体的两侧；
所述第一驱动部和所述第二驱动部分别设置于所述驱动杆的两端；
当所述第一驱动部通电，所述第二驱动部断电后，所述第一驱动部驱动所述驱动杆朝向所述第一驱动部的方向移动，所述驱动杆带动所述第一阀芯和所述第二阀芯朝向所述第一驱动部的方向移动，所述电磁阀处于第一状态；
所述第一状态为所述第一开口连通于所述第二开口，所述第三开口连通于所述第四开口；
当所述第一驱动部和所述第二驱动部均断电后，在设置于所述第一驱动部和所述第二驱动部的弹性件的作用下，使得所述驱动杆驱动所述第一阀芯和所述第二阀芯位于所述电磁阀本体的中间位置，所述电磁阀处于第二状态；
所述第二状态为所述第一开口、所述第二开口、所述第三开口和所述第四开口均不连通；
当所述第二驱动部通电，所述第一驱动部断电后，所述第二驱动部驱动所述驱动杆朝向所述第二驱动部的方向移动，所述驱动杆带动所述第一阀芯和所述第二阀芯朝向所述第二驱动部的方向移动，所述电磁阀处于第三状态；
所述第三状态为所述第一开口连通于所述第四开口，所述第二开口连通于所述第三开口。
2.根据权利要求1所述的用于压缩机的电磁阀，其特征在于，所述第一开口、所述第二开口和所述第三开口设置于所述电磁阀本体的第一端，所述第四开口设置于所述电磁阀本体与所述第一端相对的第二端；
所述电磁阀本体内部还设置有挡板，所述第一阀芯和所述第二阀芯相对的两端分别抵靠所述第一端和所述挡板；
当所述电磁阀处于所述第一状态时，所述第一开口和所述第二开口处于所述第一阀芯和所述第二阀芯之间；
当所述电磁阀处于所述第二状态时，所述第一阀芯遮挡所述第一开口，所述第二阀芯遮挡所述第三开口；
当所述电磁阀处于所述第三状态时，所述第二开口和所述第三开口处于所述第一阀芯和所述第二阀芯之间。
3.根据权利要求2所述的用于压缩机的电磁阀，其特征在于，
当所述第一驱动部通电，所述第二驱动部断电时，所述电磁阀处于所述第一状态；
当所述第一驱动部和所述第二驱动部均断电时，所述电磁阀处于所述第二状态；
当所述第二驱动部通电，所述第一驱动部断电时，所述电磁阀处于所述第三状态。
4.根据权利要求3所述的用于压缩机的电磁阀，其特征在于，所述第一驱动部和所述第二驱动部均设置有弹性件。
5.一种压缩机，其特征在于，包括权利要求1-4中任一项所述的用于压缩机的电磁阀。
6.一种压缩机的容量调节控制方法，其特征在于，用于权利要求5所述的压缩机，包括：
控制所述压缩机的柱塞阀处于初始状态；
根据所述压缩机输入端的输入压力，控制所述柱塞阀根据预设动作顺序动作；
获取所述压缩机输入端的过程压力值，根据所述过程压力值调节所述柱塞阀的状态。
7.根据权利要求6所述的压缩机的容量调节控制方法，其特征在于，所述初始状态为所述电磁阀处于所述第三状态时所述柱塞阀的状态。
8.根据权利要求6所述的压缩机的容量调节控制方法，其特征在于，所述根据所述压缩机输入端的输入压力，控制所述柱塞阀根据预设动作顺序动作的步骤，包括：
根据所述输入压力确定需要动作的所述柱塞阀的数量；
检测按照所述预设动作顺序排序的上一级所述柱塞阀是否完成动作；
若是，则控制下一级所述柱塞阀动作。
9.根据权利要求6所述的压缩机的容量调节控制方法，其特征在于，所述获取所述压缩机输入端的过程压力值，根据所述过程压力值调节所述柱塞阀的状态的步骤，包括：
将所述过程压力值和设定值进行比较，生成PID控制信号；
根据所述PID控制信号调节所述柱塞阀的响应速度和动作幅度。
10.根据权利要求9所述的压缩机的容量调节控制方法，其特征在于，所述根据所述PID控制信号调节所述柱塞阀的响应速度和动作幅度的步骤，包括：
将所述PID控制信号转化为毫秒级脉冲信号；
根据所述毫秒级脉冲信号调节所述柱塞阀的响应速度和动作幅度。
11.根据权利要求6-10中任一项所述的压缩机的容量调节控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取并显示所述柱塞阀的当前状态。
12.一种压缩机的容量调节控制装置，其特征在于，用于权利要求5所述的压缩机，包括：
初始化模块，配置为控制所述压缩机的柱塞阀处于初始状态；
控制模块，配置为根据所述压缩机输入端的输入压力，控制所述柱塞阀根据预设动作顺序动作；
调节模块，配置为获取所述压缩机输入端的过程压力值，根据所述过程压力值调节所述柱塞阀的状态。
13.根据权利要求12所述的压缩机的容量调节控制装置，其特征在于，所述初始状态为所述电磁阀处于所述第三状态时所述柱塞阀的状态。
14.根据权利要求12所述的压缩机的容量调节控制装置，其特征在于，所述控制模块包括：
确定单元，配置为根据所述输入压力确定需要动作的所述柱塞阀的数量；
检测单元，配置为检测按照所述预设动作顺序排序的上一级所述柱塞阀是否完成动作；
控制单元，配置为在检测到所述上一级所述柱塞阀动作完成后，控制下一级所述柱塞阀动作。
15.根据权利要求12所述的压缩机的容量调节控制装置，其特征在于，所述调节模块包括：
PID单元，配置为将所述过程压力值和设定值进行比较，生成PID控制信号；
调节单元，配置为根据所述PID控制信号调节所述柱塞阀的响应速度和动作幅度。
16.根据权利要求15所述的压缩机的容量调节控制装置，其特征在于，所述调节单元包括：
转化子单元，配置为将所述PID控制信号转化为毫秒级脉冲信号；
调节子单元，配置为根据所述毫秒级脉冲信号调节所述柱塞阀的响应速度和动作幅度。
17.根据权利要求12-16中任一项所述的压缩机的容量调节控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括：
显示模块，配置为获取并显示所述柱塞阀的当前状态。
18.一种控制器，其包括存储器与处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述程序在被所述处理器执行时能够实现权利要求6至11中任意一项权利要求所述的方法的步骤。
19.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述程序在由一计算机或处理器执行时实现如权利要求6至11中任意一项权利要求所述的方法的步骤。
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