CN115288995A - 一种隔膜压缩机容错型膜片破裂探测装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种隔膜压缩机容错型膜片破裂探测装置及系统，用于具有多层膜片的隔膜压缩机，所述多层膜片设置有引漏孔，所述探测装置包括引压通道、连通管路、缓冲罐、压力变送器和控制器；所述引压通道穿设于所述隔膜压缩机且所述引压通道的第一端与所述多层膜片的所述引漏孔相连通，所述引压通道的第二端与所述连通管路相连通；所述缓冲罐和所述压力变送器依次串设于所述连通管路，所述压力变送器与所述控制器电连接。通过所设置的引压通道、连通管路、缓冲罐、压力变送器和控制器，可以有效解决隔膜压缩机中由于多层膜片的装配误差导致的虚假膜片破裂报警问题，也可以有效解决现有膜片破裂探测装置的容错能力低的问题，避免虚假报警。

Description

一种隔膜压缩机容错型膜片破裂探测装置及系统
技术领域
本发明属于隔膜压缩机保护探测装置技术领域，具体涉及一种隔膜压缩机容错型膜片破裂探测装置及系统。
背景技术
隔膜压缩机作为容积式压缩机，由于金属膜片的隔离作用可以彻底隔离液压油和输送气体介质，被广泛应用于高纯气体、放射性气体等场景，在核电、化工等行业均有应用。
一般情况下隔膜压缩机采用三层膜片结构，分为油侧、中间侧、气侧三层，为监视膜片的疲劳破裂情况，一般都会设置膜片破裂探测装置，但一般情况下膜片破裂装置由引压管和压力变送器构成。但引压管管径较细，由于三层膜片之间的夹气，在压力和温度作用下膨胀，导致压力升高，压力变送器压力上涨，触发隔膜压缩机可编程控制模块(PLC，Programmable Logic Controller)中的定值，造成“虚假膜片破裂报警”(实际膜片并未破裂)，引发停机等问题，尤其是大缸径隔膜压缩机因为装配误差导致的“虚假膜片破裂报警”问题更加突出。
由于膜片在装配或者运行一定时间后，三层膜片之间不再严密贴合，形成间隙，在油侧活塞往复推动和气侧压力作用下，三层膜片之间挤压，将间隙中的气体压入探测回路，引起压力变化，形成“虚假膜片破裂报警”。另外，在膜片往复运动压缩气体的过程中气体温度上升，最高能达到200℃左右，根据理想气体状态方程，温度的变化也会引发三层膜片之间间隙气氛的压力和体积变化，进而也会形成“虚假膜片破裂报警”。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种隔膜压缩机容错型膜片破裂探测装置及系统。
本发明的一个方面，提供一种隔膜压缩机容错型膜片破裂探测装置，用于具有多层膜片的隔膜压缩机，所述多层膜片设置有引漏孔，所述探测装置包括引压通道、连通管路、缓冲罐、压力变送器和控制器；
所述引压通道穿设于所述隔膜压缩机且所述引压通道的第一端与所述多层膜片的所述引漏孔相连通，所述引压通道的第二端与所述连通管路相连通；
所述缓冲罐和所述压力变送器依次串设于所述连通管路，所述压力变送器与所述控制器电连接。
可选的，所述缓冲罐的容积与膜片半径之间满足下述关系：
若R≤0.5m，则1L≤V≤2L；
若R＞0.5m，则根据预设公式计算得到V值；
其中，V为所述缓冲罐的容积，R为所述膜片半径。
可选的，所述预设公式为：V＝0.005×π×R2。
可选的，所述缓冲罐的缓冲设计压力大于液压油侧的最高工作压力和气侧的最高工作压力两者中的最高值；其中，
所述缓冲罐的缓冲设计压力为所述液压油侧的最高工作压力和气侧的最高工作压力两者中的最高值的1～1.5倍。
可选的，所述缓冲罐的底部设置有排污排气阀。
可选的，还包括螺纹卡套接头，所述连通管路分别通过所述螺纹卡套接头与所述引压通道、所述缓冲罐和所述压力变送器连接。
本发明的另一个方面，提供一种隔膜压缩机容错型膜片破裂探测系统，包括隔膜压缩机，所述隔膜压缩机包括缸头、盖设于所述缸头的缸盖以及密封夹设于所述缸头和所述缸盖之间的多层膜片，所述多层膜片设置有引漏孔，所述系统还包括前文记载的所述的膜片破裂探测装置，所述引压通道穿设于所述缸头并与所述引漏孔相连通。
可选的，所述缸头和所述缸盖的密封面分别对应设置有至少一个环形密封槽，所述环形密封槽用于放置密封圈，以对密封夹设于所述缸头和所述缸盖之间的多层膜片进行密封。
可选的，所述缸头和所述缸盖的密封面分别对应间隔设置有两个所述环形密封槽；其中，
在所述两个环形密封槽之间设有引漏环槽，所述引漏环槽与所述引漏孔相对应，并且所述引漏环槽分别与所述引漏孔以及所述引压通道的第一端相连通。
可选的，所述引漏环槽的高度低于所述缸头的密封面、且高于所述缸头的环形密封槽的底面。
本发明实施例的一种隔膜压缩机容错型膜片破裂探测装置及系统，通过所设置的引压通道、连通管路、缓冲罐、压力变送器和控制器，可以有效解决隔膜压缩机中由于多层膜片的装配误差、表面不贴合形成间隙导致的虚假膜片破裂报警问题，也可以有效解决现有膜片破裂探测装置的容错能力低的问题，避免虚假报警。
附图说明
图1为本发明一实施例的一种隔膜压缩机容错型膜片破裂探测系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，一种隔膜压缩机容错型膜片破裂探测装置，用于具有多层膜片211的隔膜压缩机210，所述多层膜片211设置有引漏孔2111。所述探测装置包括引压通道110、连通管路120、缓冲罐130、压力变送器140和控制器150。所述引压通道110穿设于所述隔膜压缩机210且所述引压通道110的第一端与所述多层膜片211的所述引漏孔2111相连通，所述引压通道110的第二端与所述连通管路120相连通。所述缓冲罐130和所述压力变送器140依次串设于所述连通管路120，所述压力变送器140与所述控制器150电连接。
作为一个示例，如图1所示，隔膜压缩机210具有多层膜片211，多层膜片211设置有引漏孔2111。在隔膜压缩机210工作时，活塞310在油侧进行上下往复运动，在活塞310上下往复运动的同时可将液压油320通过配油盘330均匀分布的孔道往复传递至多层膜片211，从而推动液压油320往复挤压多层膜片211，进而多层膜片211也可进行往复运动。需要说明的是，隔膜压缩机210气侧设置有进气阀340和排气阀350，二者均为单向阀。
如图1所示，当多层膜片211产生破裂时，引漏孔2111引导气体或液压油320进入引压通道110，进入引压通道110的气体或液压油320经连通管路120依次到达缓冲罐130和压力变送器140。压力变送器140获得压力信号并将压力信号传输至控制器150。优选的，控制器150包括可编程控制模块(PLC)和集中控制系统(DCS)终端人机界面，压力信号经可编程控制模块(PLC)到达集中控制系统(DCS)终端人机界面，由集中控制系统(DCS)终端人机界面进行显示或进一步的逻辑判断。通过在连通管路120上设置的缓冲罐130，能够有效增大泄露探测回路的有效容积，避免发生虚假膜片破裂报警问题。
本实施例的隔膜压缩机容错型膜片破裂探测装置，通过所设置的引压通道、连通管路、缓冲罐、压力变送器和控制器，可以有效解决隔膜压缩机中由于多层膜片的装配误差、表面不贴合形成间隙导致的虚假膜片破裂报警问题，也可以有效解决现有膜片破裂探测装置的容错能力低的问题，避免虚假报警。
示例性地，如图1所示，所述缓冲罐的容积与膜片半径之间满足下述关系：若R≤0.5m，则1L≤V≤2L。若R＞0.5m，则根据预设公式计算得到V值。其中，V为所述缓冲罐的容积，R为所述膜片半径。
具体地，如图1所示，当膜片211的半径R小于等于0.5米时，缓冲罐的容积V大小设置为1L～2L。当膜片211的半径R大于0.5米时，缓冲罐的容积V大小按照预设公式进行计算得到。
进一步地，所述预设公式为：V＝0.005×π×R2。具体地，按照预设公式进行计算可得到当膜片211的半径R大于0.5米时，缓冲罐的容积V的大小。需要说明的是，对于通过预设公式计算得出的数值，可进行四舍五入取整数作为缓冲罐的容积。
设置有缓冲罐的泄露探测回路的有效容积大于未设置缓冲罐的泄露探测回路的有效容积。也就是说，设置有缓存罐的泄露探测回路比未设置缓冲罐的探测泄露回路能够承纳更多的压力物质，例如气体和液压油。由此，来避免虚假膜片破裂报警。
下文对通过增加缓冲罐来避免虚假膜片破裂报警的工作原理进行举例阐述：对于具有三层膜片的隔膜压缩机210，设定因为装配原因在三层膜片之间产生的间隙体积为V1，在没有安装缓冲罐130时的连通管路110体积为V2，膜片间隙被压缩前探测回路中压力P0为常压。
活塞310推动液压油320挤压膜片，膜片间隙被压缩，气体被挤压至连通管路110中，根据理想气体状态方程，压力变为P’＝P0(V1+V2)/V2。
当增加缓冲罐130后，设定缓冲罐130容积为V，初始压力同样为P0，则膜片间隙被压缩后，压力变为P”＝P0(V1+V2+V)/(V2+V)。
计算可知P”＜P’，也即设置有缓存罐的泄露探测回路比未设置缓冲罐的探测泄露回路能够承纳更多的压力物质，同时压力升高较少。证明缓冲罐的增加缓解了膜片间隙被挤压后压力趋近报警压力的问题，可以有效避免因为装配等原因造成的虚假膜片破裂报警。
本实施例的隔膜压缩机容错型膜片破裂探测装置，通过确定的缓冲罐的容积和膜片半径之间的对应关系，可以更好地解决虚假膜片破裂报警问题。
优选的，所述缓冲罐的缓冲设计压力大于液压油侧的最高工作压力和气侧的最高工作压力两者中的最高值。其中，所述缓冲罐的缓冲设计压力为所述液压油侧的最高工作压力和气侧的最高工作压力两者中的最高值的1～1.5倍。更优选的，所述缓冲罐的缓冲设计压力为所述液压油侧的最高工作压力和气侧的最高工作压力两者中的最高值的1.25倍。如此设置缓冲罐的缓冲压力，可以使得本实施例的膜片破裂探测装置使用时间更加长久、使用过程更加安全。
更优选的，如图1所示，所述缓冲罐的底部设置有排污排气阀。
具体地，如图1所示，在缓冲罐130的底部设置排污排气阀160。在隔膜压缩机210长时间停机后的首次启动前，通过盘车将活塞310摇至上止点，压缩多层膜片211中的间隙。通过打开缓冲罐130底部的排污排气阀160，排出多层膜片211间隙中的夹气。排完后关闭排污排气阀160，启动隔膜压缩机210。
本实施例的隔膜压缩机容错型膜片破裂探测装置，通过设置在缓冲罐底部的排污排气阀，可以实现对膜片破裂的真实有效监测。
示例性地，如图1所示，还包括螺纹卡套接头，所述连通管路分别通过所述螺纹卡套接头与所述引压通道、所述缓冲罐和所述压力变送器连接。
作为一个示例，如图1所示，在引压通道110的第二端、缓冲罐130和压力变送器140均设置内螺纹，引压通道110的第二端内螺纹连接外螺纹接头。连通管路120的第一端通过螺纹卡套接头与外螺纹接头连接，连通管路120的第二端通过螺纹卡套接头分别与缓冲罐130内螺纹、压力变送器140内螺纹连接。
本实施例的隔膜压缩机容错型膜片破裂探测装置，通过所设置的螺纹卡套接头，可以将连通管道与引压通道、缓冲罐、压力变送器更好地进行连接。
本发明的另一个方面，提供一种隔膜压缩机容错型膜片破裂探测系统，包括隔膜压缩机210，所述隔膜压缩机210包括缸头212、盖设于所述缸头212的缸盖213以及密封夹设于所述缸头212和所述缸盖213之间的多层膜片211，所述多层膜片211设置有引漏孔2111。所述系统还包括前文记载的所述的膜片破裂探测装置，所述膜片破裂探测装置的具体结构详见前文相关记载，在此不再赘述。所述引压通道110穿设于所述缸头212并与所述引漏孔2111相连通。
具体地，如图1所示，隔膜压缩机210包括缸头212、盖设于缸头212的缸盖213以及密封夹设于缸头212和缸盖213之间的多层膜片211，多层膜片211设置有引漏孔2111。引压通道110穿设于缸头212并与引漏孔2111相连通。在隔膜压缩机210工作时，活塞310在油侧进行上下往复运动，在活塞310上下往复运动的同时可将液压油320通过配油盘330均匀分布的孔道往复传递至多层膜片211，从而推动液压油320往复挤压多层膜片211，进而多层膜片211也可进行往复运动。需要说明的是，隔膜压缩机210气侧设置有进气阀340和排气阀350，二者均为单向阀。
当多层膜片211产生破裂时，引漏孔2111引导气体或液压油320进入引压通道110，进入引压通道110的气体或液压油320经连通管路120依次到达缓冲罐130和压力变送器140。压力变送器140获得压力信号并将压力信号传输至控制器150。
本实施例的隔膜压缩机容错型膜片破裂探测系统，通过所设置的隔膜压缩机和膜片破裂探测装置，可以有效解决隔膜压缩机中由于多层膜片的装配误差、表面不贴合形成间隙导致的虚假膜片破裂报警问题，也可以有效解决现有膜片破裂探测装置的容错能力低的问题，避免虚假报警。
示例性地，如图1所示，所述缸头212和所述缸盖213的密封面分别对应设置有至少一个环形密封槽214，所述环形密封槽214用于放置密封圈，以对密封夹设于所述缸头212和所述缸盖213之间的多层膜片211进行密封。
优选的，所述缸头212和所述缸盖213的密封面分别对应间隔设置有两个所述环形密封槽214。其中，在所述两个环形密封槽214之间设有引漏环槽，所述引漏环槽与所述引漏孔2111相对应，并且所述引漏环槽分别与所述引漏孔2111以及所述引压通道110的第一端相连通。
具体地，如图1所示，在缸头212和缸盖213的密封面分别对应设置有至少一个环形密封槽。作为一种优选，在缸头212和缸盖213的密封面分别对应间隔设置有两个环形密封槽214。如此设置的环形密封槽可以更好的对缸头和缸盖之间的多层膜片进行密封。
更优选的，所述引漏环槽的高度低于所述缸头212的密封面、且高于所述缸头的环形密封槽的底面。
具体地，如图1所示，将引漏环槽的高度设置为低于缸头212的密封面且高于缸头212的环形密封槽的底面。如此设置的引漏环槽可以更好地通过引漏孔引导气体或液压油进入至引漏环槽之中，并通过引压通道对气体或液压油进行输送。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种隔膜压缩机容错型膜片破裂探测装置，用于具有多层膜片的隔膜压缩机，所述多层膜片设置有引漏孔，其特征在于，所述探测装置包括引压通道、连通管路、缓冲罐、压力变送器和控制器；
所述引压通道穿设于所述隔膜压缩机且所述引压通道的第一端与所述多层膜片的所述引漏孔相连通，所述引压通道的第二端与所述连通管路相连通；
所述缓冲罐和所述压力变送器依次串设于所述连通管路，所述压力变送器与所述控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的膜片破裂探测装置，其特征在于，
所述缓冲罐的容积与膜片半径之间满足下述关系：
若R≤0.5m，则1L≤V≤2L；
若R＞0.5m，则根据预设公式计算得到V值；
其中，V为所述缓冲罐的容积，R为所述膜片半径。
3.根据权利要求2所述的膜片破裂探测装置，其特征在于，所述预设公式为：V＝0.005×π×R2。
4.根据权利要求1至3任一项所述的膜片破裂探测装置，其特征在于，所述缓冲罐的缓冲设计压力大于液压油侧的最高工作压力和气侧的最高工作压力两者中的最高值；其中，
所述缓冲罐的缓冲设计压力为所述液压油侧的最高工作压力和气侧的最高工作压力两者中的最高值的1～1.5倍。
5.根据权利要求1至3任一项所述的膜片破裂探测装置，其特征在于，所述缓冲罐的底部设置有排污排气阀。
6.根据权利要求1至3任一项所述的膜片破裂探测装置，其特征在于，还包括螺纹卡套接头，所述连通管路分别通过所述螺纹卡套接头与所述引压通道、所述缓冲罐和所述压力变送器连接。
7.一种隔膜压缩机容错型膜片破裂探测系统，包括隔膜压缩机，所述隔膜压缩机包括缸头、盖设于所述缸头的缸盖以及密封夹设于所述缸头和所述缸盖之间的多层膜片，所述多层膜片设置有引漏孔，其特征在于，所述系统还包括权利要求1至6任一项所述的膜片破裂探测装置，所述引压通道穿设于所述缸头并与所述引漏孔相连通。
8.根据权利要求7所述的膜片破裂探测系统，其特征在于，所述缸头和所述缸盖的密封面分别对应设置有至少一个环形密封槽，所述环形密封槽用于放置密封圈，以对密封夹设于所述缸头和所述缸盖之间的多层膜片进行密封。
9.根据权利要求8所述的膜片破裂探测系统，其特征在于，所述缸头和所述缸盖的密封面分别对应间隔设置有两个所述环形密封槽；其中，
在所述两个环形密封槽之间设有引漏环槽，所述引漏环槽与所述引漏孔相对应，并且所述引漏环槽分别与所述引漏孔以及所述引压通道的第一端相连通。
10.根据权利要求9所述的膜片破裂探测系统，其特征在于，所述引漏环槽的高度低于所述缸头的密封面、且高于所述缸头的环形密封槽的底面。
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