CN1471422A - 对带有干燥器的压缩机设备进行调节的方法以及与该方法配套使用的压缩机设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对压缩机设备进行调节的方法，该压缩机设备带有至少一个由电动机驱动的压缩单元(6)，在设备的压力管(11)中设置有一干燥器(2)，干燥器(2)包括一压力容器(24)，该容器中具有一干燥区(3)和一再生区(4)；并包括一转子(25)，其由一电机(33)驱动而在压力容器(24)中持续转动，转子中充满了可被再生的干燥剂。一部分压缩空气经过一条支管(15)被输送向再生区(4)，且在冷却、并将冷凝水分离掉之后，被返送到压力管(11)中。一调节装置(13)根据压力管(11)中的压力对两电机(9、33)的转速进行调节。

Description

对带有干燥器的压缩机设备进行调节的方法 以及与该方法配套使用的压缩机设备
技术领域
本发明涉及一种用于调节压缩机设备的方法，其中的压缩机设备带有至少一个压缩单元；且在该设备的压力管中设置有至少一个冷却器、至少一个水分离器以及一干燥器，该干燥器属于这样的类型：其包括一压力容器，该容器中具有一干燥区和一再生区；并包括一转子，其在该压力容器中转动，转子中充满了可被再生的干燥剂，压缩单元是由一电动机驱动的，由压缩单元输送来的一部分压缩空气在被冷却器冷却之前被分流出，并经过一条支管被输送到再生区，在被冷却、且将冷凝水分离掉之后，分流出的压缩空气被返送到压力管中，干燥器中的转子被一电动机持续地驱动着，从而使干燥剂从干燥区连续地移向再生区、并返回到干燥区中。
背景技术
在专利文件US-A-5385603和GB-A-1349733中例如就公开了设置有吸附式干燥器的压缩机设备。
在这些压缩机设备中，压缩单元与转子被持续地驱动着，并以同样的速度转动。
这就意味着：压缩单元所泵送的流量始终保持恒定、或者只能在一定的限度内变化。
但是，随着愈来愈多地采用节能型压缩机设备，就需要根据消耗量对压缩单元输送的流量进行调节。因而，要按照所述流量的函数变化，改变对压缩单元的驱动速度，结果就能将压缩单元的电机所消耗的电能减到最小。
例如，利用一由变频器进行控制的电动机来驱动压缩单元，就能实现上述的技术效果。
因为流量要在从20％到100％之间很宽的范围内变动，所以节能型的压缩机设备不能采用上述类型的干燥器。如果输送的流量很低，则流经再生区的流量就太小，从而不能使干燥剂在一段时间内获得充分的再生，其中的时间段是指干燥剂在再生区内的停留时间。
由于空气露点提高，所以干燥剂再生的不充分将造成干燥器的工作寿命缩短。
发明内容
本发明致力于提出一种调节方法，其用于对带有本文第一段中所述类型干燥器的压缩机设备进行调节，这样的压缩机设备能实现节能。
根据本发明，该目的通过如下的方案而得以实现：根据压缩气体的消耗量来对驱动压缩单元的电机的转速进行调节，且还根据流经干燥器的压缩气体的至少一项参数对干燥器转子驱动电机的转速进行调节。
可这样来调节压缩单元电机的转速：使得在压缩单元出口处、或在干燥器出口处测得的压力值几乎能保持恒定。
也可根据压缩空气的消耗量来对干燥器转子驱动电机的转速进行调节。
因而，可根据消耗量，利用同一个调节装置，对压缩单元的驱动电机、以及干燥器转子的驱动电机进行调节。
为此目的，该调节装置可根据某段压力管中的主导压力执行调节作业，该压力管段或者是位于压缩单元与干燥器之间—优选是位于水分离器和干燥器之间，或者是在干燥器的出口处，因而，所测得的压力值即为所述参数。
在另一实施方式中，是根据干燥器再生区中的温度降来对干燥器转子驱动电机的转速进行调节的，因而，再生区入口和出口处的温度就形成了用于对转子电机的转速进行调节的参数。
本发明还涉及一种压缩机设备，其尤其适于应用所述的方法。
这样，本发明还涉及这样一种压缩机设备，其带有至少一个由电动机驱动的压缩单元，在所述设备的压力管中，设置有至少一个冷却器、至少一个水分离器、以及一干燥器，干燥器属于这样的类型：其包括一压力容器，压力容器中具有一干燥区和一再生区；并包括一转子，其在该压力容器中转动，该转子中充满了可被再生的干燥剂；以及包括一电动机，其用于连续地驱动所述转子，从而使干燥剂依次通过干燥区和再生区，并从位于压缩单元与冷却器之间的压力管部分引出一条支管，其通向所述再生区的入口，并从所述再生区的出口向压力管引出一条回流管，其延伸经过一冷却器和一第二水分离器。
根据本发明，所述压缩机设备的特征在于：压缩单元的驱动电机以及转子驱动电机均为转速可调的电机，因而，压缩单元的驱动电机与一调节装置相连接，该调节装置可根据消耗量对该电机的转速进行调节，而干燥器转子的驱动电机也与一调节装置相连接，该装置根据流经干燥器中干燥区或再生区的压缩气体的至少一项参数对该电机的转速进行调节。
压缩单元的驱动电机以及干燥器转子的驱动电机可与同一个调节装置相连接，该调节装置根据消耗量对两电机的转速进行调节。
为此目的，优选的是：该调节装置与安装在压力管中的一压力计相连接，其中的压力管或者是位于压缩单元与干燥器之间—优选是在水分离器和干燥器之间，或者是位于干燥器的出口处，因而，所测得的压力值即为所述参数。
当压缩空气的消耗量增大时，由压力计测得的压力值将趋于降低，结果就是：调节装置将提高压缩单元驱动电机的转速，从而相应增大压缩空气产量或空气流量。调节装置使压力保持恒定。
在本发明的另一实施形式中，用于调节干燥器转子驱动电机转速的调节装置与温度计相连接，其中的温度计分别位于干燥器中再生区的上游或下游。
压缩机设备可包括一带有多个压缩单元的多级压缩机。在这样的情况下，上述所指的压缩单元是指末级压缩单元或高压压缩单元。
附图说明
为了能更好地表明本发明的特征，下文中将参照附图对四种优选实施方式进行描述，这些实施例涉及用于对带有干燥器的压缩机设备进行调节的方法、以及与此配套使用的压缩机设备。在附图中：
图1是一示意图，其表示了根据本发明的、带有干燥器的压缩机设备；
图2中的图线表示了转子速度与所泵送流量之间的函数关系；
图3中的图线表示了所排出的干空气的露点与流量之间的函数关系，图中表示出了转子转速恒定以及转速可变两种情况；以及
图4和图5中的示意图表示了两种压缩机设备，它们与图1所示设备类似，但代表的是其它两种实施方式。
具体实施方式
图1所示的、带有干燥器的压缩机设备大体上包括一双级压缩机1和一干燥器2，其中的干燥器2具有一干燥区3和一再生区4。
双级压缩机1包括：一低压压缩单元5、一高压压缩单元6、位于它们之间的一中间冷却器7、其后的一个水分离器8、以及一用于驱动两压缩单元5和7的驱动机构，其中的驱动机构是由电动机9和一变速器10组成的。
在双级压缩机1的出口上连接了压力管11，在该压力管中安装了一个压力计12，其与一调节装置13相连，调节装置13利用一变频器14对电机9的转数进行调节，该调节是根据压力计12测得的压力值-即压缩空气的消耗量进行的。
在压力计12的前方，压力管11上还连接出一条支管15，该支管通向干燥器2再生区4的入口，且该支管中设置有一节流阀16。通过节流阀16可对流入到再生区4中的压缩空气的压力进行调节。
另外，在通入到干燥器2的干燥区3入口之前的压力管段11中，安装了一冷却器17、一水分离器18、一喷管19以及一个第二水分离器20。
在再生区4的出口上连接有一条回流管21，其通到喷管19的低压区中。在该回流管21中，从再生区4到喷管19依次安装了一冷却器22和一水分离器23。
干燥器2属于这样的类型：其包括一压力容器24，在该压力容器中可转动地安装着一个转子25，该转子是由一个管束组成的，管束的各条管道中充满了可再生的干燥剂，该干燥剂例如为硅胶。
压力容器24中被分成一干燥区3和一再生区4，为此目的，利用隔板26、27将压力容器24的两端部分别隔出两个隔室。
在附图中，压力容器24和转子25是被垂直安装的，且两个隔室28和29分别位于转子25的下方和上方，它们构成了干燥区3的一部分。
压力管11通入到隔室28中，而隔室29中则设置了一个出口30，其用于连接向使用压缩空气的用户管网。这样，转子25上位于两隔室28、29之间的部分就处于干燥区3中，因而，该部分中的干燥剂就被用来对压缩空气进行干燥。
以类似的方式，隔室31和32在附图中分别位于转子25的上方和下方，它们构成了再生区4的一部分，转子25上位于这两隔室31、32之间的部分就处于了再生区4中。
支管15通入到隔室31中，而回流管21则是从隔室32中引出。
通过一电动机33，使转子25绕其自身轴线持续地转动。
调节装置13借助于一个变频器34、根据电机9的转数来对电机33进行控制。
对压缩机设备的控制是以如下的过程进行的：
通过变频器14，调节装置13根据消耗量对电机9的转数进行调节。当对压缩空气的消耗量增大时，则由压力计12测得的压力值就开始降低。因而，调节装置13立即就会提高变频器14的频率，从而使电机9转得更快一些，这样就能提高产气量或空气流量Q，使压力重新升高到其原始值，因而，如果是经过一段时间进行观察，压力实际上是保持恒定的。
电机转速与流量Q之间的比值是线性的。例如在频率为60Hz的情况下，电机的转速达到最大，此时双级压缩机1所输出的流量达到最大。而例如当频率为20Hz时，电机的转速和流量都为最小，该最小值例如为最大值的30％。
通过支管15，所述流量的40％被分流出去，并被输送到再生区4，在再生区中，供送的压缩后热空气用于对干燥剂进行再生。然后，湿气饱和的压缩空气被输送向冷却器22，在该冷却器中，一部分被吸附出的湿气发生凝结。在水分离器23中将冷凝水分离出去。
这样，空气就变为干燥的冷空气，其在喷管19中与未被分流出的压缩空气混合起来，对于未被分流的压缩空气，在冷却器17中对它们进行了冷却，且在水分离器18中将其中的冷凝水分离出去。
在混合空气中可能仍然存在一定的微滴，在水分离器20中，这些微滴被从混合空气中分离出去，之后，在干燥区3中对空气进行干燥。
转子25持续地转动，从而，干燥区3中的干燥剂会不断地进入到再生区4中。
但此转动的转动速度并非是恒定的，而是由调节装置13利用变频器34进行调节的。
这样来调节电机33的转数N-因而也即是转子25的转数：使得压力计12测得的压力保持恒定，这就意味着该转数实际上是根据消耗量进行调节的，或换言之，是根据流量Q进行调节的。因而，如图2所示，电机33的转数N实际上是与流量Q成比例的，在图2中，该转数N是用每分钟的转数来代表的，其被表示为流量Q(单位为升/秒)的函数。
考虑到这样的事实，还根据压缩空气的流量Q——或换言之消耗量对电机9进行调节，实际上，电机9和33是以相同的方式进行调节的，因而可以由同一调节装置13执行调节。
因而，如果由于电机9转速降低而使压缩空气的流量Q降低时，输送到干燥器2中、用于进行再生的空气流量就也会减小。为了仍然能对相同体积的干燥剂执行再生，转子25的转速就要随着电机33的减慢而降低，从而为流量有限的再生用空气留出更长的再生执行时间。
同样，在干燥区3中，尽管所输送的压缩空气的流量Q降低，但由于转子25的速度降低，所以压缩空气仍然能保证与干燥剂的较长时间接触。
对于任何的消耗量、或双级压缩机1任何的输送流量Q，调节装置13都能为转子25选择最优的转速，从而能充分地执行干燥作业和再生作业。
因而，干燥器2的工作能保持高效，这就使干燥器2出口处排出的干燥空气具有足够低的露点，并使空气流量Q具有很大的变动范围。
如图3所示，对于转子25转数恒定的情况，则不是这样的情形，在图3中，排出空气的露点(以℃为单位)被表示为压缩机泵送流量Q(以L/s为单位)的函数，图中分别表示出了转子25速度恒定时的情况(图线35)、以及如上述那样对转速进行调节时的情况(图线36)。
在后一种情况下，露点的变化相对较小，且对于不同的流量Q值，露点都能保持在足够低的温度下。
在另一种实施方式中，在干燥器2的出口处——而不是在压缩机1和所示干燥器2之间对压力管中的压力进行测量。
因而，在图4中表示了压缩机设备的一种实施方式，其与图1所示实施例的区别仅在于：与调节装置13相连接的压力计12被另一压力计37所取代，压力计37安装在隔室29的出口30处—因而安装在干燥器2的出口处。
同样，在该实施例中，调节装置13也是根据压缩空气的消耗量对电机9和33的转速进行调节的，使得压力基本上保持恒定。
也可以不用压力管中的压力作为对干燥器2驱动电机的转速进行调节的参数，而是采用其它的参数，该参数例如是表征再生区4中所进行的再生过程品质的一个测量值。
再生过程品质的一个指标就是再生区4入口与出口之间的温差ΔT＝T2-T1。在再生过程中，压缩后温度为的T1空气流入到干燥器中，因而也流入到再生区4中，在该再生区4的出口处，空气的温度会降低到T2。
温差ΔT越大，可能仍存的再生能力就越低。
一般来讲，为了获得足够的再生效果，假定最大温差为70℃，而再生区4出口处的温度必须要大于60℃。
如果再生不充分，则就会导致露点温度不理想，并缩短干燥器2转子25的工作寿命。
转子25驱动电机33的转速也可以是由一单独的调节装置、根据上述温差ΔT进行调节的。
在图5中表示了一种压缩机设备，其区别于图1和图4所示实施例之处在于：其包括一单独的调节装置38，其通过变频器34对电机33的转速执行调节，且其与一温度计39相连接，温度计39安装在再生区4的上游侧，其位于隔室31之前，用于测量支管15中的温度，调节装置38还与一温度计40相连接，其安装在再生区4的下游侧，位于隔室32的后方，用于测量回流管21中的温度。
压缩机1驱动电机9的转速仍然是由调节装置13按照上述的方式进行调节。但是，调节装置38对电机33转速的调节是根据温度T1与温度T2之间的差值进行的，温度T1是由温度计39测得的，温度T2是由温度计40测得的。
在又一种实施方式中，可用露点作为对电机33转速进行调节的参数，在此情况下，调节装置38与一露点仪相连接。
其中的压缩机1并不一定必须是双级压缩机。例如，其也可包括一级压缩单元6。
对转子25的驱动也不必是如图中所示那样沿轴向进行。在转子25的周面上可设置一些轮齿，可通过一齿轮传动器和这些轮齿对转子进行驱动。这样，驱动电机就可以安装在压力容器24的侧边。
压力容器24也不必非得垂直安装。其也可以是水平布置的。
在任何意义上，本发明都并不仅限于上文及附图所表示的这些实施方式，与此相反，在不超出本发明范围的前提下，可以有多种变型形式来实现本发明用来对装有干燥器的压缩机设备进行调节的方法、以及相应的压缩机设备。

Claims (13)

1.用于对压缩机设备进行调节的方法，其中的压缩机设备带有至少一压缩单元(6)，且在该设备的压力管(11)中设置有至少一冷却器(17)、至少一水分离器(18)以及一干燥器(2)，所述类型的干燥器(2)包括一压力容器(24)，所述压力容器中具有一干燥区(3)和一再生区(4)，一转子(25)在所述压力容器(24)中转动，所述转子中充满了可被再生的干燥剂，所述压缩单元(6)由一电动机(9)驱动，由所述压缩单元(6)输送来的一部分压缩空气在经过所述冷却器进行冷却之前被分流出，并经过一条支管(15)被输送向所述再生区(4)，且在被冷却、并将冷凝水分离掉之后，所述分流出的压缩空气被返送到所述压力管(11)中，所述干燥器(2)中的转子(25)被一电动机(33)持续地驱动，从而使得所述干燥剂从所述干燥区(3)连续地移向所述再生区(4)、并再返回到所述干燥区(4)中，所述方法的特征在于：根据压缩气体的消耗量来对驱动所述压缩单元(6)的电机(9)的转速进行调节，且还根据流经所述干燥器(2)的压缩气体的至少一项参数对所述干燥器(2)的转子(25)的驱动电机(33)的转速进行调节。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：调节所述压缩单元(6)的驱动电机(9)的转速，使得在所述压缩单元(6、7)出口处、或在所述干燥器(2)出口处测得的压力值几乎保持恒定。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：根据压缩空气的消耗量对所述干燥器(2)的转子(25)的驱动电机(33)的转速进行调节。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于：根据消耗量，利用同一个调节装置(13)对所述压缩单元(6)的驱动电机(9)、以及所述干燥器(2)的转子(25)的驱动电机(33)进行调节。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述调节装置(13)根据某段压力管(11)中的主导压力对所述电机(19或33)的转速执行调节，其中的压力管或者是位于所述压缩单元(6)与所述干燥器(2)之间、或者是位于所述干燥器(2)的出口处，因而，以所测得的压力值作为所述参数。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：根据所述干燥器(2)的再生区(4)中的温度降来对所述干燥器(2)的转子(25)的驱动电机(33)的转速进行调节，从而，所述再生区(4)入口和出口处的温度就形成了用于对所述转子(25)的电机(33)的转速进行调节的参数。
7.压缩机设备，其带有至少一个由一电动机(9)驱动的压缩单元(6)，在所述设备的压力管(11)中，设置有至少一冷却器(17)、至少一水分离器(18)、以及一干燥器(2)，所述类型的干燥器包括：一压力容器(24)，所述压力容器中具有一干燥区(3)和一再生区(4)；一转子(25)，其在所述压力容器(24)中转动，所述转子中充满了可被再生的干燥剂；和一电动机(33)，其用于连续地驱动所述转子(25)，从而使干燥剂依次通过所述干燥区(3)和所述再生区(4)，并从位于所述压缩单元(6)与所述冷却器(17)之间的压力管(11)部分引出一条支管(15)，其通向所述再生区(4)的入口，并从所述再生区(4)的出口向所述压力管(11)引出一条回流管(21)，其延伸经过一冷却器(22)和一第二水分离器(23)，其特征在于：所述压缩单元(6)的驱动电机(9)以及所述转子(25)的驱动电机(33)均为转速可调的电机，所述压缩单元(6)的驱动电机(9)与一调节装置(13)相连接，所述调节装置(13)可根据消耗量对所述电机(9)的转速进行调节，而所述干燥器(2)转子(25)的驱动电机(33)也与一调节装置(13、38)相连接，所述装置根据流经所述干燥器(2)中的干燥区(3)或再生区(4)的压缩气体的至少一项参数对所述电机(33)的转速进行调节。
8.根据权利要求7所述的压缩机设备，其特征在于：所述压缩单元(6)的驱动电机(9)以及所述干燥器(2)的转子(25)的驱动电机(33)可与同一个调节装置(13)相连接，所述调节装置根据消耗量对两电机(9、33)的转速进行调节。
9.根据权利要求7或8所述的压缩机设备，其特征在于：所述调节装置(13)与安装在所述压力管段(11)中的一压力计(12)相连接，其中的压力管或者是位于所述压缩单元(6)与所述干燥器(2)之间——优选是在所述水分离器(18)和所述干燥器(2)之间，或者是位于所述干燥器(2)的出口处，因而，所测得的压力值即为所述参数。
10.根据权利要求7或8所述的压缩机设备，其特征在于：所述调节装置(13)与安装在所述干燥器(2)出口处压力管(11)中的一压力计(12)相连接，因而，所测得的压力值即为所述参数。
11.根据权利要求7或8所述的压缩机设备，其特征在于：用于调节所述干燥器(2)的转子(25)的驱动电机(33)转速的调节装置(14)与所述温度计(39、40)相连接，其中的温度计(39、40)分别位于所述干燥器(2)中再生区(4)的上游侧和下游侧。
12.根据权利要求7到11之一所述的压缩机设备，其特征在于：其包括一带有多个压缩单元的多级压缩机，且由所述电机(9)驱动的所述压缩单元(6)是指末级压缩单元或高压压缩单元。
13.根据权利要求7到12之一所述的压缩机设备，其特征在于：所述设备包括位于所述压力管(11)中的一喷管(19)，其位于所述冷却器(17)和所述水分离器(18)之后，且所述回流管(21)通向所述喷管(19)的真空部分。
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Denomination of invention: Method for regulating a compressor installation with a dryer and compressor installation used therewith

Granted publication date: 20050810

License type: Exclusive license

Record date: 20091126

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Free format text: EXCLUSIVE LICENSE; TIME LIMIT OF IMPLEMENTING CONTACT: 2008.12.12 TO 2015.12.11; CHANGE OF CONTRACT

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