CN1563722A - 喷油回转压缩机排气温度的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种压缩机的控制方法，具体地说是一种喷油回转压缩机排气温度的控制方法。通过安装在压缩机头的排气口处的温度传感器和压力传感器，进行排气温度和排气压力监测，与可编程控制器中预先设定的压缩机正常工作的排气温度进行逻辑运算，并对冷却系统发出指令，其次，通过安装在进气滤清器的进气口处的温湿度传感器，监测压缩机的进气温度、进气湿度，通过可编程控制器对各参数进行采样、求解及逻辑运算，并给冷却系统发出指令信号，使得排气温度随环境的变化而变化，且高于露点温度2～7℃。其排气温度随着进气温度、湿度及排气压力的变化而变化，使排气温度处于一个合理的温度范围内，从而提高润滑油的寿命，保证压缩机正常运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种压缩机的控制方法，具体地说是一种喷油回转压缩机排气温度的控制方法。
背景技术
压缩机润滑油的作用是对回转压缩机阴阳转子冷却、密封及润滑，它对压缩机组的正常运行起到非常关键的作用。但由于空气中含有水分，压缩机组内油气混合物的温度如果低于其所处压力下水蒸气的露点温度，则会有液态水析出，液态水与油混合将使得压缩机润滑油乳化变质。如将油气混合物的温度提高，可以避免水的析出，从而避免油的乳化，但是将加速润滑油的氧化速度，缩短润滑油的使用寿命。因而为了提高油的使用寿命，就应将其温度控制在最低不析水温度，即稍高于露点温度之上。
对于各生产厂家而言，每台压缩机组有它特定的排气温度。压缩机组在不同的环境中工作时，由于不同地区空气的温湿度不同，相应空气中含有水分量也不同。高温高湿度地区对压缩机组的性能要求相当苛刻，由于空气中存在大量水分，压缩机润滑油的乳化现象相当严重。客户需要频繁地更换压缩机润滑油，这样不仅提高了保养成本，也降低了整个机组的寿命。
喷油回转式压缩机的排气温度可视为润滑油的工作温度。而润滑油的寿命与其工作温度的关系是：当工作温度超过70℃后，每增加8～10℃，寿命减少一半，因而为提高油的寿命应该尽量降低排气温度。排气温度过低，低于露点温度，又会导致油气混合物中水分的析出，从而导致油的乳化，也会缩短油的寿命。所以需要一个合适的排气温度，即稍高于露点温度，能延长油的寿命，保证压缩机正常工作。而现有的排气温度控制方式为通过温控元件定温控制，只能保证不高于某个固定温度，而此温度主要由排气压力确定，进气温度和湿度为假设值。
现有压缩机通过温度传感器和压力传感器分别监测压缩机的排气温度和排气压力，通过温控元件定温控制排气温度，此排气温度主要由进气湿度、进气温度、排气压力决定。而进气湿度和进气温度为假设的一个定值。但实际中，进气湿度和进气温度是变化的，因而压缩机排气的露点温度是变化的。但压缩机的排气温度是定值，导致排气温度低于露点温度情况的发生，从而发生油的乳化现象。
实际上，进气温度和湿度随时间、地点都会发生显著变化(比如同一地点的冬季和夏季)，压缩机的排气压力也会偏离额定压力，因而压缩机排气的露点温度是经常变化的。因而采用定温控制模式是不合理的。
发明内容
本发明的目的是提供一种喷油回转压缩机排气温度的控制方法，其排气温度随着进气温度、湿度及排气压力的变化而变化，使排气温度处于一个合理的温度范围内，即稍高于露点温度2～7℃，从而提高润滑油的寿命，保证压缩机正常运行。
本发明的技术方案是这样解决的：新的控制系统在压缩机组的工作环境中安装温湿度传感器，监测压缩机的进气温度和进气湿度；在压缩机排气口处安装温度传感器和压力传感器，监测压缩机的排气温度和排气压力。
定温控制模式通过安装在压缩机头的排气口处的温度传感器进行排气温度监测，与可编程控制器中预先设定的压缩机正常工作的排气温度进行逻辑运算，并对冷却系统发出指令，再结合温控元件使得排气温度始终保持在恒定值，本发明改进之处于：变温控制模式是在压缩机的工作环境中安装了温湿度传感器，温湿度传感器的探头安装在进气滤清器的进气口处，监测压缩机的进气温度、进气湿度，温度传感器和压力传感器的安装位置及作用与定温控制模式相同，可编程控制器对各参数进行采样、求解及逻辑运算，并给冷却系统发出指令信号，使得排气温度随环境的变化而变化，且稍高于露点温度2～7℃；
其具体步骤如下：
1)在压缩机组的进气滤清器和可编程控制器之间安装温湿度传感器，监测压缩机的进气温度Tin和进气湿度d；在压缩机排气口处安装温度传感器和压力传感器，监测压缩机的排气温度Td和排气压力Pd；
2)可编程控制器对温湿度传感器、温度传感器及压力传感器送来的各参数信号(Tin、d、Td、Pd)进行采样；
3)可编程控制器对采样信号进行运算求解露点温度(Tw)：
首先求取在不同额定排气压力、不同进气温度、不同进气湿度下的露点温度，得出露点曲线；
其次对露点曲线进行线性化化处理，得出露点温度与进气温度、进气湿度、排气压力的关系式Tw＝F(Tin，Pd，d)；
最后对可编程控制器简单编程进行运算求取露点温度：
其中关系式Tw＝F(Tin，Pd，d)为：
a、当Pd＝0.7Mpa时
Tw＝1.11*Tin+0.4*d-2.0
b、当Pd＝1.0Mpa时
Tw＝1.16*Tin+0.4*d+4.0
c、当Pd＝1.3Mpa时
Tw＝1.18*Tin+0.4*d+9.0
式中Tw为露点温度，Tin为进气温度，d为进气湿度，Pd为排气压力。
4)可编程控制器对露点温度(Tw)与排气温度(Td)进行逻辑运算。
其逻辑关系为：
当Td＜Tw+2时，输出冷却系统关闭信号；
当Td＞Tw+7时，输出冷却系统打开信号，对润滑油进行冷却；
当Tw+2≤Td≤Tw+7时，输出冷却系统保持原有状态信号；
式中Tw为露点温度，Td为排气温度。
5)可编程控制器对冷却系统发出指令信号，冷却系统处于打开、关闭或保持原有状态。
可编程控制器采用CPU模块和模拟量输入、输出模块。
温湿度传感器的量程为：温度为-10～160℃、湿度为0～100％RH，压力传感器的量程为0-1.5Mpa，温度传感器的量程为-10～125℃。
压缩机正常运行时，经过以上步骤对各传感器监测的数据传送给可编程控制器，经过可编程控制器的运算得到排气状态的露点温度；依据此露点温度，控制系统按照某种逻辑调整冷却(水冷或风冷)系统，进而(或)调整喷油温度，以达到控制排气温度的目的。
附图说明
图1为本发明的控制原理示意图；
图2为风冷螺杆压缩机系统流程图。
具体实施例
附图是本发明的具体实施例；
下面结合附图对本发明内容作进一步详细的描述：
参见图1所示，具体的控制过程为：压缩机正常工作时，温湿度传感器3、温度传感器8及压力传感器5监测的进气温度(Tin)、进气湿度(d)、排气温度(Td)、排气压力(Pd)传送给可编程控制器4，经过运算求解后得到露点温度(Tw)；然后露点温度(Tw)与排气温度(Td)进行比较，当Td＜Tw+2时，冷却系统关闭；当Td＞Tw+7时，冷却系统打开，对润滑油进行冷却；当Tw+2≤Td≤Tw+7时，冷却系统保持原有状态。采用这种控制逻辑以保证排气温度稍高于露点温度2～7℃。
该控制系统中露点温度的求取过程为：首先求取在不同额定排气压力、不同进气温度、不同进气湿度下的露点温度，绘制出露点曲线；其次对该曲线进行线性化处理，得出露点温度与进气温度、进气湿度、排气压力的关系式Tw＝F(Tin，Pd，d)；最后对可编程控制器简单编程进行运算求取露点温度。
关系式Tw＝F(Tin，Pd，d)为：
1、当Pd＝0.7Mpa时
Tw＝1.11*Tin+0.4*d-2.0
2、当Pd＝1.0Mpa时
Tw＝1.16*Tin+0.4*d+4.0
3、当Pd＝1.3Mpa时
Tw＝1.18*Tin+0.4*d+9.0
式中Tw为露点温度，Tin为进气温度，d为进气湿度，Pd为排气压力。
采用以上方案使压缩机排气温度随着环境的变化而变化，且始终处于一个合理的工作温度区内，即稍高于露点温度2～7℃，有效地延长了润滑油的寿命，有力地保证了压缩机的正常运行。
参见图2所示，该风冷螺杆压缩机的额定排气压力为1.0Mpa。控制系统中采用了德国西门子公司的S7-200可编程控制器4。温湿度传感器3的探头安装在压缩机的进气滤清器2进气口处，监测进气温度和进气湿度。温度传感器8探头安装在压缩机头1的排气口处，监测排气温度。压力传感器5对排气压力信号进行采样，监测排气压力。其中温湿度传感器3的量程为：温度为-10～160℃、湿度为0～100％RH。压力传感器5的量程为0-1.5Mpa。温度传感器8的量程为-10～125℃。
压缩机启动后，排气压力和排气温度迅速上升，当压力上升到额定工作压力时，压缩机进入正常运行状态。温湿度传感器3监测出进气口的温度为35℃，相对湿度为70％，压力传感器5和温度传感器8监测出排气口的温度为70℃，压力为1.0Mpa。S7-200可编程控制器4对各传感器传来的数据进行运算，结果为露点温度为73℃，大于排气温度，S7-200可编程控制器4给油冷却风扇发出停机指令。
排气温度上升至82℃时，大于露点温度，S7-200可编程控制器4对油冷却风扇发出开机指令，冷却风扇对油进行冷却，排气温度开始下降。当排气温度下降到74℃时，S7-200可编程控制器4对冷却风扇发出停机指令。在压缩机正常运行过程中，压缩机的排气温度始终会保持在77℃左右。
当环境发生变化时，温湿度传感器3监测出进气口的温度为25℃，相对湿度为80％，压力传感器5和温度传感器8监测出排气口的温度为77℃，压力为1.0Mpa。S7-200可编程控制器4对各传感器传来的数据进行运算，结果为露点温度为65℃，小于排气温度，给油冷却风扇发出开机指令，冷却风扇对油进行冷却，排气温度开始下降。当排气温度下降到66℃时，S7-200可编程控制器4对冷却风扇发出停机指令。在压缩机正常运行过程中，压缩机的排气温度始终会保持在69℃。
另外，图2中，6是冷却风扇，7是油冷却器。
Claims (4)
1、喷油回转压缩机排气温度的控制方法，包括，通过安装在压缩机头(1)的排气口处的温度传感器(8)和压力传感器(5)，进行排气温度和排气压力监测，与可编程控制器(4)中预先设定的压缩机正常工作的排气温度进行逻辑运算，并对冷却系统发出指令，其特征在于：其次，通过安装在进气滤清器(2)的进气口处的温湿度传感器(3)，监测压缩机的进气温度、进气湿度，通过可编程控制器(4)对各参数进行采样、求解及逻辑运算，并给冷却系统发出指令信号，使得排气温度随环境的变化而变化，且高于露点温度2～7℃。
2、根据权利要求1所述的喷油回转压缩机排气温度的控制方法，其特征在于：
1)在压缩机组的进气滤清器(2)和可编程控制器(4)之间安装温湿度传感器(3)，监测压缩机的进气温度Tin和进气湿度d；通过安装在压缩机头(1)的排气口的温度传感器(8)和压力传感器(5)监测压缩机的排气温度Td和排气压力Pd；
2)可编程控制器(4)对温湿度传感器(3)、温度传感器(8)及压力传感器(5)送来的各参数信号(Tin、d、Td、Pd)进行采样；
3)可编程控制器(4)对采样信号进行运算求解露点温度(Tw)：
首先求取在不同额定排气压力、不同进气温度、不同进气湿度下的露点温度，得出露点曲线；
其次对露点曲线进行线性化化处理，得出露点温度与进气温度、进气湿度、排气压力的关系式Tw＝F(Tin，Pd，d)；
最后对可编程控制器简单编程进行运算求取露点温度：
其中关系式Tw＝F(Tin，Pd，d)为：
a、当Pd＝0.7Mpa时
Tw＝1.11*Tin+0.4*d-2.0
b、当Pd＝1.0Mpa时
Tw＝1.16*Tin+0.4*d+4.0
c、当Pd＝1.3Mpa时
Tw＝1.18*Tin+0.4*d+9.0
式中Tw为露点温度，Tin为进气温度，d为进气湿度，Pd为排气压力；
4)可编程控制器对露点温度(Tw)与排气温度(Td)进行逻辑运算其逻辑关系为：
当Td＜Tw+2时，输出冷却系统关闭信号；
当Td＞Tw+7时，输出冷却系统打开信号，对润滑油进行冷却；
当Tw+2≤Td≤Tw+7时，输出冷却系统保持原有状态信号；
式中Tw为露点温度，Td为排气温度；
5)可编程控制器(4)对冷却系统发出指令信号，冷却系统处于打开、关闭或保持原有状态。
3、根据权利要求1所述的喷油回转压缩机排气温度的控制方法，其特征在于，可编程控制器(4)包括CPU模块和模拟量输入、输出模块。
4、根据权利要求1所述的喷油回转压缩机排气温度的控制方法，其特征在于，温湿度传感器(3)的量程为：温度为-10～160℃、湿度为0～100％RH，压力传感器(5)的量程为0-1.5Mpa，温度传感器(8)的量程为-10～125℃。
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