CN203130459U - 一种往复式压缩机气量无级调节系统 - Google Patents

Abstract

一种往复式压缩机气量无级调节系统，其特征在于：第一、第二液压执行器与压缩机进气阀的缸盖组装在一起，通过液压油管将液压执行器与液压油站相连接，上死点传感器装在飞轮侧边支架上；用第一、第二、第三、第四电源线和数据线分别与上死点传感器、第一、第二液压执行器、远程控制平台和现场测控防爆箱连接；用第一、第二测控总线两端分别与第一液压执行器、第二液压执行器、液压油站、远程控制平台内的工控机和现场测控防爆箱连接、通讯模块和输入输出设备设置于远程控制平台内，通讯模块通过通讯总线与用户系统电路连接。

Description

一种往复式压缩机气量无级调节系统

技术领域

本实用新型涉及一种智能无级调节、高精度、高效节能为一体的压缩机气量无级调节系统，具体地说是一种往复式压缩机气量无级调节系统。

背景技术

在炼油、化工、天然气输送等工业领域中应用着各种压缩机，其中往复压缩机在各行业中广泛应用。通常，压缩机的使用者总是根据装置或系统所需的最大容积流量来选择压缩机，许多装置中配备压缩机时往往开二备一，有的甚至一开一备。然而，压缩机的实际工况却是随工艺流程或耗气设备的需要而变化，即使是在满负荷生产状态，仍有相当于一台压缩机设计排量40％～60％左右的压缩气体需返回。有的压缩机组采用“三返一”的回流控制方式，即将富余的压缩气体通过旁通管路返回到压缩机入口，这无疑造成了能源的巨大浪费。此外，压缩机组没有逐级返回控制，无法实现逐步缓慢增负荷，不能避免开机时快速升压造成的对机组及系统的冲击，影响系统的稳定性。

目前，压缩机气量调节方式有很多，但绝大部分不仅浪费能源而且控制速度和精度也不尽人意。例如，普遍采用的旁通调节方式，其经济性差，造成能源的巨大浪费；采用转速调节方式会影响在低转速时压缩机的正常运行，而且大功率电动机变频器的价格十分昂贵；采用的可变余隙腔调节的响应速度慢，且通常需要较多的人工干预，可靠性较差；而采用进气阀的压叉杆或柱塞式卸荷机构只能实现粗略的有级调节。随着环保节能形势的发展，节能降耗将成为各企业的必须，因此开发新型压缩机气量无级调节系统成为市场的迫切要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述存在的往复式压缩机气量无级调节系统的不足，提供一种往复式压缩机气量无级调节系统，通过智能化的调节机构，快速、精确地控制压力和流量，实现压缩机气量0～100％的连续无级调节，最大限度地节约能源。

本实用新型的技术方案是：一种往复式压缩机气量无级调节系统，主要包括液压执行器、传感器、现场测控防爆箱、液压油站、远程控制平台、液压油管、和测控总线，其特征在于：第一液压执行器2和第二液压执行器2′安装固定在压缩机12进气阀上方的缸盖上(根据压缩机气缸数量成对配置液压执行器；每个压缩机气缸盖上安装两个液压执行器)，液压油站3上设的进出油口连接的液压油管分别与每个液压执行器的进、回油口相连接；上死点传感器1安装固定在飞轮19侧边的支架上；第一电源线9a和数据线10的两端分别与上死点传感器1和现场测控防爆箱5连接，第二电源线9b两端分别与第一液压执行器2、第二液压执行器2′和现场测控防爆箱5连接；第三电源线9c两端分别与与液压油站3和现场测控防爆箱5连接，第四电源线9d两端分别与远程控制平台4和现场测控防爆箱5连接。

所述的现场测控防爆箱5上的第一测控总线11两端分别与第一液压执行器2、第二液压执行器2′和现场测控防爆箱5连接(根据压缩机气缸数量，本实用新型有多对液压执行器)，第二测控总线11′两端分别与远程控制平台4内的工控机13和现场测控防爆箱5连接；所述的现场测控防爆箱5上的测控总线18两端分别与液压油站3和现场测控防爆箱5连接。

所述的液压油站3上连接的高压液压油管7和回流液压油管8分别与第一液压执行器2和第二液压执行器2′连接，通讯模块14和输入输出设备15设置于远程控制平台4内，通讯模块14通过通讯总线17与用户系统电路6连接。

本实用新型所述的一种往复压缩机气量无级调节系统，电源主回路380V三相电源(L1、L2、L3)通过导线与第一断路器QF1进线端连接，第一断路器QF1的出线端(、V、W)与接触器M的(KM1、KM2、KM3)三只常开触点，热继电器RF和三相电机M并联连接；380V三相电源的第一相U、第三相W与第二断路器QF2通过导线并联连接；第二断路器QF2的出线端的第一号线(1)和第五号线(5)上设有控制回路，第二号线(2)与第三号线(3)上并联连接的有热继电器常闭触点FR1、停止按钮SB1、第二控继电器KA2(互锁触点a和b、c和d)和起动按钮SB2。

本实用新型所述的控制回路，第一控继电器KA1的一端与第一电阻R1一端串联连接，第一电阻R1的另一端与直流+15V连接；第一控继电器KA1的另一端与第一二极管V1并联、第二电阻R7、与发光极管V3和第一三极管VT1发射极连接；其中，第一二极管V1、第二电阻R7和第一发光二极管VL1串联连接，第一三极管VT1的基极分别与第三电阻R3和第四电阻R5的一端连接，第四电阻R5的另一端与第一三极管VT1的集电极对地连接，第三电阻R3的另一端通过数据线与工控机连接。

在起动按钮SB2的两端第三号线(3)与第四号线(4)上并联连接的有接触器常开触点KM4，第二继电器KA2互锁触点(g与h和s与n)；第二继电器KA2与第五电阻R2一端连接，第五电阻R2的另一端与直流+15V连接；第二继电器KA2的另一端分别与第二二极管V2，第六电阻R8，第二发光二极管VL4，第二三极管VT2的发射极连接；第二三极管VT2的基极分别与第七电阻R4和第八电阻R6一端连接，第八电阻R6的另一端与第二三极管VT2的集电极对地连接；第七电阻R4的另一端通过数据线与工控机连接。

本实用新型的有益效果是：该压缩机气量无级调节系统，通过高品质液压执行机构与智能化控制平台相结合，能快速、精确地控制压力和流量，智能无级调节压缩机气量，最大限度地节约能源。同时，通过人机操作界面，方便人机交流和操作，有利于在炼油、化工、天然气输送等工业领域中进行推广使用。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

附图说明

图1是本实用新型的结构原理示意图。

图2是图1的电路原理图。

具体实施方式

在本实用新型的第一实施例中，参照附图1，根据压缩机气缸数量成对配置液压执行器，每个压缩机气缸安装两个液压执行器。现以安装固定在压缩机12的进气阀上方的缸盖上第一液压执行器2和第二液压执行器2′为例；液压油站3通过液压油管7和液压油管8与第一液压执行器2、第二液压执行器2′的进、回油口连接；上死点传感器1安装固定在飞轮19侧边的支架上；现场测控防爆箱5连接有往复式压缩机气量无级调节系统的装置：第一电源线9a和数据线10的两端分别与上死点传感器1和现场测控防爆箱5连接，第二电源线9b两端分别与第一液压执行器2、第二液压执行器2′和现场测控防爆箱5连接；第三电源线9c两端分别与与液压油站3和现场测控防爆箱5连接，第四电源线9d两端分别与远程控制平台4和现场测控防爆箱5连接。

第一测控总线11两端分别连接在现场测控防爆箱5和第一液压执行器2、第二液压执行器2′上(根据压缩机气缸数量，本实用新型有多对液压执行器)，第二测控总线11′两端分别与远程控制平台4内的工控机13和现场测控防爆箱5连接；所述的现场测控防爆箱5上的测控总线18两端分别与液压油站3和现场测控防爆箱5连接。

在液压油站3上连接的高压液压油管7和回流液压油管8分别与第一液压执行器2、第二液压执行器2′连接，通讯模块14和输入输出设备15设置于远程控制平台4内，通讯模块14通过通讯总线17与用户系统电路6连接。

在本实用新型附图2的第二实施例中，电源主回路380V三相电源(L1、L2、L3)通过导线与第一断路器QF1进线端连接，第一断路器QF1的出线端(U、V、W)与接触器KM的(KM1、KM2、M3)三只常开触点，热继电器RF和三相电机M并联连接；380V三相电源的第一相U、第三相W与第二断路器QF2通过导线并联连接；第二断路器QF2的出线端的第一号线(1)和第五号线(5)上设有控制回路，第二号线(2)与第三号线(3)上并联连接的有热继电器常闭触点FR1、停止按钮SB1、第二控继电器KA1(互锁触点a和b、c和d)和起动按钮SB2。

在控制回路中，第一电器KA1的一端与第一电阻R1一端串联连接，第一电阻R1的另一端与直流+15V连接；第一继电器KA1的另一端与第一二极管V1并联、第二电阻R7、与发光二极管V3和第一三极管VT1发射极连接；其中，第一二极管V1、第二电阻R7和第一发光二极管VL1串联连接，第一三极管VT1的基极分别与第三电阻R3和第四电阻R5的一端连接，第四电阻R5的另一端与第一三极管VT1的集电极对地连接，第三电阻R3的另一端通过数据线与工控机连接。

在起动按钮SB2的两端第三号线(3)与第四号线(4)上并联连接的有接触器常开触点M4，第二继电器KA2互锁触点(g与h和s与n)；第二继电器KA2与第五电阻R2一端连接，第五电阻R2的另一端与直流+15V连接；第二继电器KA2的另一端分别与第二二极管V2，第六电阻R8，第二发光二极管VL4，第二三极管VT2的发射极连接；第二三极管VT2的基极分别与第七电阻R4和第八电阻R6一端连接，第八电阻R6的另一端与第二三极管VT2的集电极对地连接，第七电阻R4的另一端通过数据线与工控机连接。

本实用新型的测控总线、压缩机、气缸、工控机、数据线和电动机，均有用户提供。或者根据设备、工况由本实用新型提供。

本实用新型的第一液压执行器和第二液压执行器安装固定在压缩机气缸16的进气阀上，其的目的在于：通过液压驱动控制进气阀的开启与关闭量，从而控制压缩气量，液压执行器2的数量可以根据压缩机12的类型和进气阀数量进行增减配制；通过液压油管将液压油站3与每个液压执行器的进、回油口连接，确保油站油箱中的液压油输送至第一液压执行器和第二液压执行器；上死点传感器1用于获取压缩机气缸16中活塞的即时位置；现场测控防爆箱5为上死点传感器1、第一液压执行器和第二液压执行器、液压油站3提供安全电源；现场测控防爆箱5通过测控总线11实现各类信号传输，通过信号线路10实现对上死点信号的采集，通过监测总线18实现对液压油站电机的启停控制，对液压油站3的油压、油温、油位及油滤状态进行报警监测；现场测控防爆箱5的外部采用防爆结构设计，保证测控线路的安全；远程控制平台4主要包括工控机13、通讯模块14及输入输出设备15为现场测控防爆箱5提供电源；通过输入输出设备15连接显示器、键盘及打印机等，方便用户对该系统进行操控和监测。

由用户系统电路6提供的信号通过通讯总线17输至远程控制平台4的通讯模块14进行信号通讯；远程控制平台4的工控机13通过测控总线11与现场测控防爆箱5连接，实时处理压缩机12运行过程中的状态数据，再将数据输至现场测控防爆箱5，现场测控防爆箱5通过测控总线11将数据反馈至液压执行器2，从而对进气阀的开启和关闭进行控制，实现压缩机气量的无级调节。

本实用新型的工作原理是：压缩机电动机20启动后，带动飞轮19作高速转动，压缩机气缸16中的活塞进行往复运动。在满负荷运行工况下，压缩机气缸16内的气体进行正常的工作循环(膨胀过程、进气过程、压缩过程及排气过程)，此时压缩机气缸16的进气阀在膨胀过程处于关闭状态；在进气过程进气阀在气缸16内外压差的作用下开启，使气体通过进气阀进入压缩机气缸16，完成气缸100％容积流量的进气量；在压缩过程进气阀处于关闭状态，气缸16内的气体在活塞作用下压缩直至达到排气压力，排气阀打开，进入排气过程，完成一次气体压缩工作循环。在部分负荷运行工况下，用户系统电路6通过通讯总线17及输入输出设备15与远程控制平台4进行通讯，将控制指令通过测控总线11传输至现场测控防爆箱5。同时，上死点传感器1通过信号线路10将活塞在气缸16中的即时位置反馈到现场测控防爆箱5，现场测控防爆箱5将采集到的数据传输至远程控制平台4的工控机13进行处理、运算，再通过测控总线11，由现场测控防爆箱5对液压油源3和第一液压执行器、第二液压执行器进行控制。当气缸16内的气体进入压缩过程时，液压油站3启动，液压油通过高压液压管路7流入第一液压执行器和第二液压执行器，第一液压执行器和第二液压执行器在液压力作用下伸出，顶开进气阀，使进气阀被强制保持开启状态，此时已吸入气缸的部分气体通过被顶开的进气阀回流到进气管而不被压缩，待活塞运行至用户所要求的气量时，第一液压执行器和第二液压执行器缩回，进气阀关闭，气缸内余下的气体开始被压缩，达到额定排气压力后排出。压缩机12的实际功效与所需的容积流量成正比，大大降低了压缩机12的消耗，提高了压缩效率。

本实用新型可以采用现场手动操作和远程计算机控制操作两种方式：

手动操作：合上电源开关QF0，按下启动开关SB2，接触器KM的线圈通电，在主电路中的三对主触头闭合，电动机获电启动；与此同时，接触器KM的常开辅助触点闭合，将按钮SB2的常开触点短接，因此手松开启动按钮SB2后线圈KM已完全可以通过辅助出头维持导电通路。如果需要停止电动机，只需按动停止按钮SB1，接触器KM的线圈会失电，主电路中的接触器KM的三对主触头断开，电动机失电而停止运行。

远程控制操作：工控机向“工控机开启电机”这一路发送高电平，会将继电器KA2闭合，接触器KM的线圈通电，在主电路中的接触器KM的三对主触头闭合，电动机获电启动；接触器KM的常开辅助触点闭合，将继电器KA2的常开触点短接，使接触器KM的线圈完全可以通过辅助出头维持导电通路。如果需要停止电动机，只需向“工控机关闭电机”这一路发送高电平，接触器KM的线圈会失电，主电路中的接触器KM中的三对主触头断开，电动机失电而停止运行。

Claims (3)

1.一种往复式压缩机气量无级调节系统，主要包括液压执行器、传感器、现场测控防爆箱、液压油站、远程控制平台、液压油管、和测控总线，其特征在于：第一液压执行器和第二液压执行器安装固定在压缩机进气阀上方的缸盖上，液压油站上设的进出油口连接的液压油管分别与每个液压执行器的进、回油口相连接，上死点传感器安装固定在飞轮侧边支架上；第一电源线和数据线的两端分别与上死点传感器和现场测控防爆箱连接，第二电源线两端分别与第一液压执行器、第二液压执行器和现场测控防爆箱连接；第三电源线两端分别与液压油站和现场测控防爆箱连接，第四电源线两端分别与远程控制平台和现场测控防爆箱连接；现场测控防爆箱上的第一测控总线两端分别与第一液压执行器、第二液压执行器和现场测控防爆箱连接，第二测控总线两端分别与远程控制平台内的工控机和现场测控防爆箱连接；现场测控防爆箱上的测控总线两端分别与液压油站和现场测控防爆箱连接；液压油站上连接的高压液压油管和回流液压油管分别与第一液压执行器和第二液压执行器连接，通讯模块和输入输出设备设置于远程控制平台内，通讯模块通过通讯总线与用户系统电路连接。 

2.根据权利要求1所述的一种往复式压缩机气量无级调节系统，其特征在于：电源主回路380V三相电源(L1、L2、L3)通过导线与第一断路器进线端连接，第一断路器的出线端(U、V、W)与接触器(KM)的三只常开触点，热继电器RF和380V三相电机(M)并联连接；380V三相电源的第一相(U)、第三相(W)与第二断路器通过导线并联连接；第二断路器的出线端的第一号线和第五号线上设有控制回路，第二号线与第三号线上并联连接的有热继电器常闭触点(FR1)、停止按钮(SB1)、第二继电器(KA2)和起动按钮(SB2)；第一控继电器(KA1)的一端与第一电阻(R1)一端串联连接，第一电阻(R1)的另一端与 直流(+15V)连接；第一继电器(KA1)的另一端与第一二极管(V1)并联、第二电阻(R7)、与发光二极管(V3)和第一三极管(VT1)发射极连接；其中，第一二极管(V1)、第二电阻(R7)和第一发光二极管(VL1)串联连接，第一三极管(VT1)的基极分别与第三电阻(R3)和第四电阻(R5)的一端连接，第四电阻(R5)的另一端与第一三极管(VT1)的集电极对地连接，第三电阻(R3)的另一端通过数据线与工控机连接。 

3.根据权利要求1所述的一种往复式压缩机气量无级调节系统，其特征在于：在起动按钮(SB2)的两端第三号线与第四号线上并联连接的有接触器常开触点(KM4)，第二继电器(KA2)互锁触点；第二继电器(KA2)与第五电阻(R2)一端连接，第五电阻(R2)的另一端与直流(+15V)连接；第二继电器(KA2)的另一端分别与第二二极管(V2)，第六电阻(R8)，第二发光二极管(VL4)，第二三极管(VT2)的发射极连接；第二三极管(VT2)的基极分别与第七电阻(R4)和第八电阻(R6)一端连接，第八电阻(R6)的另一端与第二三极管(VT2)的集电极对地连接；第七电阻(R4)的另一端通过数据线与工控机连接。 

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