CN202628454U - 一种往复式压缩机气量调节系统 - Google Patents

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唐厚旺
邹水亮
黄岸平
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Abstract

一种往复式压缩机气量调节系统，包括压缩机气缸和活塞以及液压控制系统和电气控制装置，所述压缩机气缸两端连接可调余隙气缸和液压伺服油缸，所述可调余隙气缸内设有可调余隙活塞，可调余隙活塞前端设有余隙腔，可调余隙活塞后端设有控制腔，所述液压伺服油缸内设有液压伺服活塞，液压伺服活塞前端设有恒压腔，液压伺服活塞后端设有泄漏腔，所述可调余隙活塞与液压伺服活塞通过活塞杆相连接。具有投资及维护费用低、节能效果好、系统可靠的特点，特别适合需要减少流量小于40%的无级调节，适用于石油化工行业中往复压缩机的节能改造。

Description

一种往复式压缩机气量调节系统
技术领域
本实用新型涉及一种往复式压缩机气量调节系统。
背景技术
在石油化工行业中，作为炼油装置中的往复式压缩机的排气量一般是根据装置所需的最大容积流量或近期装置可能扩容所需的流量来选择，一般具有一定的富裕量。由于入口条件的改变（入口压力、温度等）、工艺流程或耗气设备的需求量改变，当耗气量小于压缩机的排气量时，便需要对压缩机进行气量调节，以使压缩机的排气量适应耗气量的要求，保持管网中的压力稳定。
往复式压缩机传统的气量调节方法有压开吸气阀调节、固定余隙调节和旁路调节。其中压开吸气阀调节和固定余隙调节是有级调节，旁路调节是耗能调节。在实际应用中发现，当长期压开一侧吸气阀，在压开吸气阀一侧的气缸内液体因不能随气体排出，在气缸内积存会产生液击，因此压缩机不适宜长期压开一侧吸气阀运行；通过对压缩机的标定发现，固定余隙调节对耗功没有达到减少排气量与减少能耗成正比例的变化，降耗不明显；旁路调节不但将多余气体的全部压缩功都损耗掉，而且回流的气体是被压缩后的高温气体，还要用冷却水冷却。上述传统的气量调节方法，不能实现压缩机排量与指示功成正比，压缩机运行的能耗大。 
往复式压缩机上一般设有固定余隙调节和压开吸气阀调节机构，两者配合，能够实现排气量分级调节。压开吸气阀的调节幅度较大，一般是压开一侧吸气阀减少排气量50%，适用于粗调节。固定余隙调节是将辅助余隙腔接入气缸工作腔，使余隙容积增大，容积效率减小，排气量降低，也是比较粗的调节。
传统的固定余隙调节因余隙阀的有效面积太小，气体在气缸内往复压缩和膨胀的循环过程中，流经阀口的高压气流的流速很高，功耗很大，造成气流温升增加，所以节能效果不佳。又由于需要人为调整，大部分没有使用。
实用新型内容
本实用新型其目的就在于提供一种往复式压缩机气量调节系统，具有投资及维护费用低、节能效果好、系统可靠的特点，特别适合需要减少流量小于40%的无级调节。
实现上述目的而采取的技术方案，包括压缩机气缸和活塞以及液压控制系统和电气控制装置，所述压缩机气缸两端连接可调余隙气缸和液压伺服油缸，所述可调余隙气缸内设有可调余隙活塞，可调余隙活塞前端设有余隙腔，可调余隙活塞后端设有控制腔，所述液压伺服油缸内设有液压伺服活塞，液压伺服活塞前端设有恒压腔，液压伺服活塞后端设有泄漏腔，所述可调余隙活塞与液压伺服活塞通过活塞杆相连接，液压伺服活塞上设有位置传感器，所述液压控制系统输出设有三路，分别连接余隙腔、控制腔和恒压腔。
与现有技术相比本实用新型具有以下优点。
1、可调余隙是采用比较普通的电液控制和驱动执行机构，对整机的改造和维护费用远低于部分行程压开吸气阀调节方式；由于驱动执行机构没有高速运动部件，几乎达到免维护。
2、由于没有多余气量反复进出进气阀，阻力损失小。
3、控制系统的最大耗能设备——电动齿轮泵间歇运行，运行时间占停泵时间比例不到1/20，控制系统的耗能也远低于部分行程压开吸气阀调节方式。
4、经实际应用结果表明, 该系统具有输出气量的稳定性高、参数设置灵活、投资及维护费用低、节能效果好、系统可靠的特点，特别适合需要减少流量小于40%的无级调节。
5、制氢装置压缩机排气量实现62%～100%的无级调节，按现有工况工作节省能耗22%，节省电机功率85KW。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步详述。
图1为本装置的结构原理示意图。
图2为本装置中液压控制系统原理示意图。
具体实施方式
本装置包括压缩机气缸1和活塞2以及液压控制系统和电气控制装置，如图1所示，所述压缩机气缸1两端连接可调余隙气缸3和液压伺服油缸5，所述可调余隙气缸3内设有可调余隙活塞4，可调余隙活塞4前端设有余隙腔11，可调余隙活塞4后端设有控制腔12，所述液压伺服油缸5内设有液压伺服活塞6，液压伺服活塞6前端设有恒压腔13，液压伺服活塞6后端设有泄漏腔14，所述可调余隙活塞4与液压伺服活塞6通过活塞杆8相连接，液压伺服活塞6上设有位置传感器7，所述液压控制系统输出设有三路，分别连接余隙腔11、控制腔12和恒压腔13。
所述可调余隙气缸3外侧设有冷却腔15，所述冷却腔15接入冷却水。
所述液压控制系统包括油泵电机机组16、17和溢流阀19，如图2所示，液压控制系统输出分三路，一路经手动换向阀23、伺服比例阀21、电磁换向阀20和蓄能器24连接余隙腔11，二路经手动换向阀、伺服比例阀、电磁换向阀和蓄能器连接控制腔12，三路经手动换向阀、伺服比例阀和电磁换向阀连接恒压腔13，所述泄漏腔14连接就地盘25，所述就地盘25包括分液罐26和排空管27。
所述电气控制装置包括PLC可编程控制器。
所述液压控制系统中的伺服比例阀21连接电气控制装置，所述电气控制装置与位置传感器7相连接。
余隙调节是在固定余隙调节的基础上，取消了余隙腔与气缸之间的余隙阀，装上余隙调节装置（见图1）。本装置包括压缩机气缸1和压缩机活塞2，压缩机气缸1上设有压缩机进气单向阀9和压缩机出气单向阀10，压缩机气缸1两端设有可调余隙气缸3，可调余隙气缸3内设有可调余隙活塞4，外侧设有冷却腔15，所述的可调余隙气缸3外侧设有液压伺服油缸5，液压伺服油缸内设有液压伺服活塞6，所述的可调余隙活塞4与液压伺服活塞6通过活塞杆8相连接，活塞杆8中心设有位置传感器7。
本装置液压控制系统（见图2）设有一套油泵16电机17机组，通过溢流阀19和减压阀18设置系统工作压力，通过蓄能器24稳定系统压力，储存能量。本液压控制系统设有三级输出，分别控制一级余隙调节装置中的余隙腔11、二级余隙调节装置中的控制腔12和三级余隙调节装置中的恒压腔13。三级输出的控制原理基本相同：液压系统压力油一路直接接入余隙调节装置的恒压腔13，使余隙腔11保持在最大余隙位置，另一路受电磁换向阀20，液控单向阀22，伺服比例阀21或手动换向阀23控制进入余隙调节装置的控制腔12，推动可调余隙活塞4向余隙腔11减小的方向动作。
控制系统可以根据主控变量或通过手动给定参数，经过隔离器的信号，同位置传感器7测得的现场实际位置信号，二者通过可编程控制器PLC比较运算、再经比例放大器输出PWM功率信号驱动伺服比例阀，控制推动可调余隙活塞4向余隙腔11减小的方向动作，从而实现对压缩机余隙的自动调节。在自动调节锁定的情况下，也可直接操作手动换向阀23手动调节压缩机余隙。
给可调余隙气缸3外侧冷却腔15接入冷却水，可以对余隙腔11进行有效冷却。
余隙调节执行部分的泄漏腔14与就地盘25连接，可以对泄漏的气体进行检测和安全排放。
本装置使用环境：
1.         环境温度：-30℃～55℃
2.         适用于二类二区ⅡC级防爆场所。
主要技术参数
1、动力电源：三相380V 50Hz          功率  2.2Kw
2、仪表电源：单相220V 50Hz　UPS　  最大功率0.2Kw
3、系统额定压力：      4～8MPa±10%（可调）
4、位置控制精度：                ≤1/1000
5、分辨率                        ≤ 1/1000

Claims (5)

1.一种往复式压缩机气量调节系统，包括压缩机气缸（1）和活塞（2）以及液压控制系统和电气控制装置，其特征在于，所述压缩机气缸（1）两端连接可调余隙气缸（3）和液压伺服油缸（5），所述可调余隙气缸（3）内设有可调余隙活塞（4），可调余隙活塞（4）前端设有余隙腔（11），可调余隙活塞（4）后端设有控制腔（12），所述液压伺服油缸（5）内设有液压伺服活塞（6），液压伺服活塞（6）前端设有恒压腔（13），液压伺服活塞（6）后端设有泄漏腔（14），所述可调余隙活塞（4）与液压伺服活塞（6）通过活塞杆（8）相连接，液压伺服活塞（6）上设有位置传感器（7），所述液压控制系统输出设有三路，分别连接余隙腔（11）、控制腔（12）和恒压腔（13）。
2.根椐权利要求1所述的一种往复式压缩机气量调节系统，其特征在于，所述可调余隙气缸（3）外侧设有冷却腔（15），所述冷却腔（15）接入冷却水。
3.根椐权利要求1所述的一种往复式压缩机气量调节系统，其特征在于，所述液压控制系统包括油泵电机机组（16）、（17）和溢流阀（19），液压控制系统输出分三路，一路经手动换向阀（23）、伺服比例阀（21）、电磁换向阀（20）和蓄能器（24）连接余隙腔（11），二路经手动换向阀、伺服比例阀、电磁换向阀和蓄能器连接控制腔（12），三路经手动换向阀、伺服比例阀和电磁换向阀连接恒压腔（13），所述泄漏腔（14）连接就地盘（25），所述就地盘（25）包括分液罐（26）和排空管（27）。
4.根椐权利要求1所述的一种往复式压缩机气量调节系统，其特征在于，所述电气控制装置包括PLC可编程控制器。
5.根椐权利要求1或3所述的一种往复式压缩机气量调节系统，其特征在于，所述液压控制系统中的伺服比例阀（21）连接电气控制装置，所述电气控制装置与位置传感器（7）相连接。
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