CN117072475A - 一种集成式压缩机控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种集成式压缩机控制系统，包括：压缩机、用户操作台和正压柜子系统，压缩机分别与用户操作台和正压柜子系统通信连接，用户操作台与正压柜子系统通信连接，用户操作台包括分散控制子系统，正压柜子系统包括正压柜、第二压力传感器和可编程逻辑控制器，压缩机包括电机主体、密封装置、风罩、可燃气体探测器和氧气探测器，可编程逻辑控制器分别与分散控制子系统、第二压力传感器、可燃气体探测器和氧气探测器通信连接。本发明提供了一种集成式压缩机的控制系统，通过对压缩机结构和开机方法的改良，使得压缩机中的惰性气体可以循环使用，不会造成惰性气体的损耗，降低了压缩机的工作成本。

Description

一种集成式压缩机控制系统

技术领域

本发明涉及集成式压缩机技术领域，尤其涉及一种集成式压缩机控制系统。

背景技术

液化天然气管路压缩机，又称为LNG（Liquared Nateral Gas）管路压缩机，主要是用于对天然气进行压缩，便于天然气的存储和运输。现有压缩机传动结构主要为电机+联轴器+压缩机，通常压缩机上会装有机械密封（干气密封），干气密封需要持续通入高压惰性气体，如氮气，以保障天然气的运输和使用安全。干气密封需要持续通入高压惰性气体维持密封，长时间运行存在大量惰性气体消耗，并且供气控制系统结构复杂增加了故障点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种集成式压缩机控制系统。

本发明提供如下技术方案：

本申请提供了一种集成式压缩机控制系统，包括：

压缩机、用户操作台和正压柜子系统，所述压缩机分别与所述用户操作台和所述正压柜子系统通信连接，所述用户操作台与所述正压柜子系统通信连接，所述用户操作台包括分散控制子系统，所述正压柜子系统包括正压柜、第二压力传感器和可编程逻辑控制器，所述压缩机包括电机主体、密封装置、风罩、可燃气体探测器和氧气探测器，所述可编程逻辑控制器分别与所述分散控制子系统、所述第二压力传感器、所述可燃气体探测器和所述氧气探测器通信连接；

所述密封装置设置在所述电机主体外围，用于对所述电机主体进行密封；

所述风罩设置在所述密封装置外围，用于对所述密封装置进行包裹形成半密闭空间；

所述可燃气体探测器设置在所述密封装置和所述风罩之间，用于对所述电机主体泄漏的可燃气体进行浓度信号检测；

所述氧气探测器与所述电机主体连接，用于对所述电机主体中的氧气进行浓度信号检测；

所述第二压力传感器与所述正压柜连接，用于对所述正压柜中的气压信号进行检测；

所述分散控制子系统用于根据用户对用户操作台的操作生成检测信号，并将所述检测信号发送给所述可编程逻辑控制器；

所述可编程逻辑控制器用于控制所述第二压力传感器进行气压信号检测，还用于控制所述可燃气体探测器和所述氧气探测器进行气体浓度信号检测，并将检测的所述气压信号和所述气体浓度信号回传至所述分散控制子系统。

一种实施方式中，所述控制系统还包括：

空气进气口，所述空气进气口与所述正压柜连接，所述空气进气口用于向所述正压柜注入空气。

一种实施方式中，所述控制系统还包括：

第一电动阀，所述第一电动阀与所述空气进气口连接，所述第一电动阀用于控制所述空气进气口的开关。

一种实施方式中，所述控制系统还包括：

工艺气进气管路和工艺气出气管路，所述电机主体分别与所述工艺气进气管路和所述工艺气出气管路连接。

一种实施方式中，所述控制系统还包括：

第一压力传感器，所述第一压力传感与所述工艺气进气管路连接，所述第一压力传感器用于检测所述工艺气进气管路的压力。

一种实施方式中，所述控制系统还包括：

吹扫气管路，所述吹扫气管路与所述电机主体连接，所述吹扫气管路用于对所述电机主体进行吹扫。

一种实施方式中，所述控制系统还包括：

第三压力传感器，所述第三压力传感器与所述吹扫气管路连接，所述第三压力传感器用于检测所述吹扫气管路中的气压。

一种实施方式中，所述控制系统还包括：

第三电动阀，所述第三电动阀与所述吹扫气管路连接，所述第三电动阀用于控制所述吹扫气管路的开关。

一种实施方式中，所述集成式压缩机还包括：

蜗壳和叶轮，所述叶轮与所述电机主体连接，所述蜗壳设置在所述叶轮外围。

一种实施方式中，所述集成式压缩机还包括：

温度传感器，所述温度传感器连接所述蜗壳，所述温度传感器用于检测所述蜗壳的温度。

本发明的实施例具有如下有益效果：

本发明提供的一种集成式压缩机控制系统，通过对压缩机的结构和开机方法的改良，使得压缩机中的惰性气体可以循环使用，不会造成惰性气体的损耗，降低了压缩机的工作成本。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍， 应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了一种集成式压缩机控制系统框架结构示意图；

图2示出了一种集成式压缩机结构示意图。

主要元件符号说明：

1、温度传感器；2、可燃气体探测器；3、风机；4、第一压力传感器；5、第二压力传感器；6、正压柜；7、第一电动阀；8、第二电动阀；9、第三压力传感器；10、第三电动阀；11、单向阀；12、氧气探测器；13、第一工艺气进气管路；14、第二工艺气进气管路；15、气体置换管路；16、电机主体；17、空气进气口；18、密封装置；19、风罩；20、第一工艺气出气口；21、第二工艺气出气口；22、吹扫气入口；23、接线盒；24、蜗壳；25、叶轮；100、压缩机；200、用户操作台；201、分散控制子系统；300、正压柜子系统；301、可编程逻辑控制器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在模板的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/ 或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

分散控制系统是以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则的新一代仪表控制系统。分散控制系统的英文全称为Distributed Control System，简称DCS。

可编程逻辑控制器是种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程，可编程逻辑控制器的英文全称为Programmable Logic Controller，简称PLC。

正压柜是通过冲入洁净空气或惰性气体，保持柜内的气压比外面高，外面的危险气体，粉尘不能进入，从而起到防爆作用，可用在易燃易爆气体和粉尘出现的场所。通过进气阀送气，出气阀排气，箱体内保持气体循环，也顺便把元件散发出来的热气一起带走，起到散热效果。

实施例1

参见图1和图2；图1为本申请实施例提供的一种集成式压缩机控制系统框架结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种集成式压缩机结构示意图，该集成式压缩机控制系统包括：

压缩机100、用户操作台200和正压柜子系统300，所述压缩机100分别与所述用户操作台200和所述正压柜子系统300通信连接，所述用户操作台200与所述正压柜子系统300通信连接，所述用户操作台200包括分散控制子系统201，所述正压柜子系统300包括正压柜6、第二压力传感器5和可编程逻辑控制器301，所述压缩机100包括电机主体16、密封装置18、风罩19、可燃气体探测器2和氧气探测器12，所述可编程逻辑控制器301分别与所述分散控制子系统201、所述第二压力传感器5、所述可燃气体探测器2和所述氧气探测器12通信连接。

所述密封装置18设置在所述电机主体16外围，用于对所述电机主体16进行密封；所述风罩19设置在所述密封装置18外围，用于对所述密封装置18进行包裹形成半密闭空间，使得电机主体16中的惰性气体可以循环利用，不会造成惰性气体的消耗。

压缩机开启前，用户通过用户操作台200输入查询指令，分散控制子系统201根据查询指令，控制第二压力传感器5检测正压柜6的气压，控制可燃气体探测器2检测风罩内的可燃气体浓度，以及控制氧气探测器12检测电机主体内的氧气浓度，再将第二压力传感器5检测的气压、可燃气体探测器2检测的可燃气体浓度和氧气探测器12检测的氧气浓度回传给分散控制子系统201，用户通过用户操作台200进行查看，当第二压力传感器5检测的气压、可燃气体探测器2检测的可燃气体浓度和氧气探测器12检测的氧气浓度都符合预设要求时，再发送开机指令给可编程逻辑控制器301，控制压缩机100进行开机。

当第二压力传感器5检测的气压符合预设要求时，此时正压柜6可以通电，并启动可编程逻辑控制器301，此时，可编程逻辑控制器301可以检测各传感器的数据，如第二压力传感器5、可燃气体探测器2和氧气探测器12的数据，并发送给分散控制子系统201。

本实施例通过对压缩机的结构进行改良，使得压缩机中的惰性气体可以循环使用，不会造成惰性气体的损耗，而且，可以在压缩机开机前对压缩机中空气压力、氧气浓度和可燃气体浓度进行检测，当空气压力、氧气浓度和可燃气体浓度都合格时再进行开机，避免了压缩机未检测直接启动造成安全事故。

一种实施方式中，当第二压力传感器5检测的气压大于P1，可燃气体探测器2检测的可燃气体浓度小于Q1，和氧气探测器12检测的氧气浓度小于Q2，则说明压缩机100处于待机状态，用户可以通过用户操作台200远程直接启动压缩机100。其中，P1为预设正压柜压力，例如800pa，P1设定低于正压柜6工作时的压力， Q1为预设可燃气体浓度阈值，Q2为预设氧气浓度阈值。

本实施例通过设置各传感器信号的阈值，当每个传感器采集的信号都达到要求时，压缩机才可以直接开机，保证了压缩机的安全和工作人员的安全。

在一实施方式中，压缩机100还包括空气进气口17和第一电动阀7，所述空气进气口17用于向正压柜6冲入洁净空气或惰性气体，所述第一电动阀7用于控制所述空气进气口17的开关，当第二压力传感器5检测到正压柜6中的压力低于P1时，用户通过用户操作台200远程控制第一电动阀7开启向正压柜6充气，充气时实时检测正压柜6中的气压，当气压达到P1时，此时正压柜6置换完成处于安全状态。正压柜6内的其他设备和可编程逻辑控制器301上电。可编程逻辑控制器301读取第二压力传感器5、可燃气体探测器2和氧气探测器12采集的数据。如果第二压力传感器5、可燃气体探测器2和氧气探测器12任意一个采集的数据不符合要求，则可编程逻辑控制器301进行报警。

本实施例可以远程监测正压柜的压力，并远程控制正压柜充气，当正压柜处于安全状态时，再对正压柜中的设备和可编程逻辑控制器上电，从而保障可编程逻辑控制器等非防爆设备的安全。

一种实施方式中，所述控制系统还包括：蜗壳24和叶轮25，叶轮与电机主体连接，蜗壳设置在叶轮外围，蜗壳24和叶轮25是压缩机100中的流体部分，叶轮25用于对流入蜗壳24内部的天然气进行增压。

一种实施方式中，所述控制系统还包括：工艺气进气管路和工艺气出气管路，所述蜗壳24分别与所述工艺气进气管路和所述工艺气出气管路连接。

所述工艺气进气管路包括第一工艺气进气管路13和第二工艺气进气管路14，工艺气出气管路包括第一工艺气出气口20和第二工艺气出气口21，如果第二压力传感器5采集的压力大于P1、氧气探测器12采集的氧气浓度大于Q1。用户则通过用户操作台200控制外部气源对压缩机100进行吹扫，惰性气体(可以为氮气)通过工艺气进气管路流入，工艺气出气口流出，置换蜗壳24里的氧气，气体流入方向可见图2中大箭头。

本实施例可以利用惰性气体对蜗壳24内进行吹扫，降低蜗壳24内的氧气浓度，保证蜗壳24在工作过程的安全性。

一种实施方式中，所述控制系统还包括：

吹扫气管路，所述吹扫气管路与所述电机主体16连接，所述吹扫气管路用于对所述电机主体16进行吹扫。

所述控制系统还包括：第三压力传感器9，所述第三压力传感器9与所述吹扫气管路连接，所述第三压力传感器9用于检测所述吹扫气管路中的气压。

所述控制系统还包括：第一压力传感器4，所述第一压力传感器4与所述第二工艺气进气管路14连接，用于检测所述第二工艺气进气管路14的气压；所述第一压力传感器4也可以与第一工艺气进气管路13连接，用于检测所述第一工艺气进气管路13的气压。

吹扫气管路包括吹扫气入口22，吹扫气入口22连接电机主体16，当可编程逻辑控制器301读取第三压力传感器9采集的压力信号，若第三压力传感器9采集的压力信号减去第二工艺气进气管路14采集的压力信号大于P2后，则可编程逻辑控制器301控制第三电动阀10打开。

第三电动阀10开启后，吹扫气体被单向阀11阻挡，只能通过电机冷却管路流入到电机主体16和接线盒23等，置换后的气体流入到第一工艺气进气管路13和第二工艺气进气管路14，气体流入方向可见图2中小箭头。

一种实施方式中，所述压缩机还包括风机，所述风机用于将风罩19内的可燃气体吹散。

当可燃气体探测器2采集的可燃气体浓度高于Q2，则可编程逻辑控制器301开启风机3，以吹散风罩19内的可燃气体，同时获取第三压力传感器9和第一压力传感器4的压力数据，若第三压力传感器9和第一压力传感器4的气压差小于P2，则表示此时吹扫气管路和工艺气进气管路之间的气压差较小，可能不能正常吹扫，例如：P2可以设置为200pa，氧气探测器12采集的氧气浓度高于Q1，则可编程逻辑控制器301给出停止信号，压缩机100的启动过程停止。

当可燃气体探测器2采集的可燃气体浓度低于Q2，第三压力传感器9和第一压力传感器4的气压差大于P2，氧气探测器12采集的氧气浓度低于Q1，可编程逻辑控制器301关闭序号第三电动阀10并给出可以启动信号。

一种实施方式中，所述集成式压缩机还包括：

温度传感器1，所述温度传感器1连接所述蜗壳24，所述温度传感器1用于检测所述蜗壳24的温度，也可以设置另一个温度传感器，以对另一部分的蜗壳的温度进行检测。

当温度传感器1检测所述蜗壳24的温度异常时，则可编程逻辑控制器301进行报警。

在一种实施方式中，所述集成式压缩机还包括：

报警器，所述报警器连接所述可编程逻辑控制器，所述报警器可以接收可编程逻辑控制器发出的报警控制信号，并在报警控制信号的控制下进行报警，其中，报警器可以为光学报警器或者声音报警器，以实现不同方式的报警。

用户启动压缩机后，压缩机运行时，可编程逻辑控制器301实时读取第二压力传感器5、温度传感器1、可燃气体探测器2和氧气探测器12采集的信号。

当氧气探测器12检测的氧气浓度高于Q1后，可编程逻辑控制器301控制报警器报警。

当可燃气体探测器2检测的可燃气体浓度高于Q2后，可编程逻辑控制器301控制报警器报警。

当温度传感器1检测的温度高于H1后，可编程逻辑控制器301控制报警器报警。

当第二压力传感器5检测的压力低于P3时，其中，可编程逻辑控制器301控制报警器报警。

一种实施方式中，所述控制系统还包括：第二电动阀8，所述第二电动阀8与空气进气口的另一接口连接。

当第二压力传感器5检测的压力低于P4时，其中，P4可以设置为500pa，表示此时正压柜压力严重过低，可编程逻辑控制器301可以同时开启第一电动阀7和第二电动阀8，双路对正压柜6进行补风，提高正压柜6的压力并报警，给出用户停机维修信号。

当压缩机100停机再启动时，分散控制子系统201读取第二压力传感器5、温度传感器1、可燃气体探测器2和氧气探测器12采集的信号，若都符合设定值后可以直接启动，不需要再进行一次启动过程。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种集成式压缩机控制系统，其特征在于，包括：

压缩机、用户操作台和正压柜子系统，所述压缩机分别与所述用户操作台和所述正压柜子系统通信连接，所述用户操作台与所述正压柜子系统通信连接，所述用户操作台包括分散控制子系统，所述正压柜子系统包括正压柜、第二压力传感器和可编程逻辑控制器，所述压缩机包括电机主体、密封装置、风罩、可燃气体探测器和氧气探测器，所述可编程逻辑控制器分别与所述分散控制子系统、所述第二压力传感器、所述可燃气体探测器和所述氧气探测器通信连接；

所述密封装置设置在所述电机主体外围，用于对所述电机主体进行密封；

所述风罩设置在所述密封装置外围，用于对所述密封装置进行包裹形成半密闭空间；

所述可燃气体探测器设置在所述密封装置和所述风罩之间，用于对所述电机主体泄漏的可燃气体进行浓度信号检测；

所述氧气探测器与所述电机主体连接，用于对所述电机主体中的氧气进行浓度信号检测；

所述第二压力传感器与所述正压柜连接，用于对所述正压柜中的气压信号进行检测；

所述分散控制子系统用于根据用户对用户操作台的操作生成检测信号，并将所述检测信号发送给所述可编程逻辑控制器；

所述可编程逻辑控制器用于控制所述第二压力传感器进行气压信号检测，还用于控制所述可燃气体探测器和所述氧气探测器进行气体浓度信号检测，并将检测的所述气压信号和所述气体浓度信号回传至所述分散控制子系统。

2.根据权利要求1所述的集成式压缩机控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：

空气进气口，所述空气进气口与所述正压柜连接，所述空气进气口用于向所述正压柜注入空气。

3.根据权利要求2所述的集成式压缩机控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：

第一电动阀，所述第一电动阀与所述空气进气口连接，所述第一电动阀用于控制所述空气进气口的开关。

4.根据权利要求1所述的集成式压缩机控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：

工艺气进气管路和工艺气出气管路，所述电机主体分别与所述工艺气进气管路和所述工艺气出气管路连接。

5.根据权利要求4所述的集成式压缩机控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：

第一压力传感器，所述第一压力传感与所述工艺气进气管路连接，所述第一压力传感器用于检测所述工艺气进气管路的压力。

6.根据权利要求1所述的集成式压缩机控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：

吹扫气管路，所述吹扫气管路与所述电机主体连接，所述吹扫气管路用于对所述电机主体进行吹扫。

7.根据权利要求6所述的集成式压缩机控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：

第三压力传感器，所述第三压力传感器与所述吹扫气管路连接，所述第三压力传感器用于检测所述吹扫气管路中的气压。

8.根据权利要求6所述的集成式压缩机控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：

第三电动阀，所述第三电动阀与所述吹扫气管路连接，所述第三电动阀用于控制所述吹扫气管路的开关。

9.根据权利要求1所述的集成式压缩机控制系统，其特征在于，所述集成式压缩机还包括：

蜗壳和叶轮，所述叶轮与所述电机主体连接，所述蜗壳设置在所述叶轮外围。

10.根据权利要求9所述的集成式压缩机控制系统，其特征在于，所述集成式压缩机还包括：

温度传感器，所述温度传感器连接所述蜗壳，所述温度传感器用于检测所述蜗壳的温度。