CN211874706U - 一种往复式压缩机自动多囊全流量余隙多级调节系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种往复式压缩机自动多囊全流量余隙多级调节系统，它通过控制设置在气缸上的轴侧和盖侧不同容积气囊的开关组合得到不同的余隙容积，相应控制压缩机不同的排气量，可以实现往复式压缩机0%～100%全流量多级精准数控调节。驱动方式可以是气动或液动，将是往复压缩机气量调节方式中结构最简单和最节能的方式之一。

Description

一种往复式压缩机自动多囊全流量余隙多级调节系统

技术领域

本实用新型涉及往复式压缩机领域，具体的指一种往复式压缩机自动多囊全流量余隙多级调节系统。

背景技术

由于往复式活塞压缩机通常按照最大工况流量定制，而实际运行工况所需流量通常小于设计流量，所以导致大量压缩机存在能源浪费现象。往复式压缩机多囊余隙多级调节是往复式活塞压缩机一种节能的流量调节方式，工作原理为在压缩机每个气缸的盖侧安装一个多囊执行机构，多囊执行机构通过多个不同容积气囊组合得到不同余隙容积，根据压缩机流量需求，控制各容积气囊进行开关动作，得到所需流量对应的余隙容积，从而控制压缩机气缸盖侧流量。

目前的余隙调节执行机构仅安装在压缩机气缸盖侧，仅能调节压缩机气缸盖侧气量，存在以下不足：气量调节范围一般为额定流量的50％～100％，调节范围小，不能对压缩机进行0％～100％全流量调节和低于额定流量50％的气量调节，不能满足最大限度节能的要求；同时因仅对压缩机盖侧气量进行调节，在一些工况下，会对机组受力产生不良影响，带来如反向角过小导致十字头销磨损加速等问题；在一些装置中，因盖侧气量远小于轴侧气量，会因为两侧气量相差过大而导致压缩机管线脉动增加，可能带来装置振动等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的就是针对目前现有技术的不足进行改进，本实用新型的目的是提供一种往复式压缩机自动多囊全流量余隙多级调节系统。

本实用新型所采用的技术方案是：一种往复式压缩机自动多囊全流量余隙多级调节系统，包括：控制系统，其技术要点是：还包括有动力系统、信号传输系、动力阀门、动力管线、盖侧多囊气量调节执行机、特制气和轴侧多囊气量调节执行机构，动力系统、动力阀门和动力管线相连接，控制系统通过信号传输系统与动力阀门实现信号传输，特制气缸为双作用气缸，被压缩机活塞分隔为两个工作腔，两个工作腔分别设置在气缸盖侧和曲轴箱侧，盖侧多囊气量调节执行机构安装在特制气缸的气缸盖一侧，轴侧多囊气量调节执行机构安装在特制气缸的曲轴箱一侧，特制气缸的轴侧工作腔设置一个或多个对接口，此对接口与轴侧多囊气量调节执行机构的气囊通道相连通，并设置有安装定位结构。

本实用新型优点及有益效果是：由于采用往复式压缩机自动多囊全流量余隙多级调节系统，使压缩机双作用气缸盖侧气量和轴侧气量均可被调节控制，有利于在设计阶段通过调整轴盖侧气量比例来优化压缩机组受力，使原有较小的负荷调节范围50％～100％提升为全流量的0％～100％，调节范围的增加使多囊余隙调节系统的应用范围大大提高，节能效果也更好。通过对压缩机气缸两侧流量的精准控制，可以有效降低机组因受力不平衡产生的零部件损坏风险和流量不平衡产生的脉动、振动风险。本系统对动力系统和控制系统的要求较低，基础配置灵活度很高，公用工程消耗很少，一般的工厂都能够方便的使用本实用新型，对于资源匮乏的偏远地区也同样适用，全自动化的控制方式可以有效减少人工消耗，有效提高生产效率和安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，还可根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型系统结构示意图；

图2是本实用新型多囊执行机构结构示意图；

图3是特制气缸剖面示意图；

图中序号说明如下：1控制系统、2动力系统、3信号传输系统、4动力阀门、5动力管线、6盖侧多囊气量调节执行机构、7特制气缸、8轴侧多囊气量调节执行机构、9特制气缸的对接口。

具体实施方式

为了使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图1、图2、图3和具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明。一种往复式压缩机自动多囊全流量余隙多级调节系统，包括：控制系统1，其特征在于：还包括有动力系统2、信号传输系统3、动力阀门4、动力管线5、盖侧多囊气量调节执行机构6、特制气缸7和轴侧多囊气量调节执行机构8，动力系统2、动力阀门4和动力管线相连接，控制系统1通过信号传输系统3与动力阀门4实现信号传输，特制气缸7为双作用气缸，被压缩机活塞分隔为两个工作腔，两个工作腔分别设置在气缸盖侧和曲轴箱侧，盖侧多囊气量调节执行机构6安装在特制气缸7的气缸盖一侧，轴侧多囊气量调节执行机构8安装在特制气缸7的曲轴箱一侧，特制气缸7的轴侧工作腔设置一个或多个对接口，此对接口与轴侧多囊气量调节执行机构8的气囊通道相连通，并设置有安装定位结构。

进一步地，控制系统1为PLC系统或DCS系统，控制系统1通过信号传输系统3控制动力阀门4的开关状态，动力阀门4控制动力管线5的通断状态，动力管线5的通断状态控制安装在特制气缸7上的盖侧多囊气量调节执行机构6和轴侧多囊气量调节执行机构8中的各个气囊腔室与特制气缸7的盖侧和轴侧工作腔的连通或关闭的状态。

本实用新型保护的是一种气缸双作用的往复式压缩机自动多囊全流量余隙多级调节系统，它包括有控制系统1、动力系统2、信号传输系统3、动力阀门4、动力管线5、盖侧多囊气量调节执行机构6、特制气缸7和轴侧多囊气量调节执行机构8中，各部件的具体数量根据压缩机所需气量调节功能进行配置，流量调节范围可以是最小流量为0％、最大流量为100％的0％～100％全流量多级精准数控调节，也可以是0％～100％流量范围内的某段流量或多段流量多级精准数控调节。

本实用新型所包括的控制系统1可以是PLC系统或DCS系统，在系统中进行组态编程，组态程序根据盖侧多囊气量调节执行机构6和轴侧多囊气量调节执行机构8中的各个气囊腔室的容积以及考虑机组整体受力情况进行设置。

动力系统2可以是气动系统或液动系统，气动系统具体的说就是由压缩空气、氮气或压缩机介质气等气体作为动力源进行驱动的系统，液动系统具体说的是由液压油系统或水压系统等液体介质作为动力源进行驱动的系统。

信号传输系统3用于控制系统1与动力阀门4之间信号的传递，可以是有线传输，也可以是无线传输。

动力阀门4可以被控制系统1通过电信号进行控制，可以是电磁阀、比例阀、调节阀、截止阀、针阀等可被自动控制的阀门，并不局限于电动阀门，也可以是气动或液压阀门。

动力管线5用于连接动力系统2、盖侧多囊气量调节执行机构6和轴侧多囊气量调节执行机构8，为执行机构提供外部动力，负责动力输送及回收，动力管线5是用于运送动力源介质的管线，根据所需动力介质特性的不同选用不同种类的管线。

控制系统1通过信号传输系统3控制动力阀门4的开关状态，动力阀门4控制动力管线5的通断状态，动力管线5的通断状态控制安装在特制气缸7上的盖侧多囊气量调节执行机构6和轴侧多囊气量调节执行机构8中的各个气囊腔室与特制气缸7的盖侧和轴侧工作腔的连通或关闭的状态，各个气囊腔室的容积进行组合后可以得到一个系列的不同的余隙容积，这个系列的不同的余隙容积与工作腔连通后，使压缩机气缸具有了气量多级可调的能力，本调节系统可对压缩机气缸盖侧流量进行调节，也可以对压缩机气缸轴侧流量进行调节，即实现了压缩机全流量调节功能。

特制气缸7是在往复式压缩机双作用普通气缸的轴侧工作腔设置一个或多个对接口，见图2和图3，此对接口与轴侧多囊气量调节执行机构8相连通，这个对接口需要避开气阀及其孔道的位置，并预留足够强度的壁厚，同时在对接口外部预留螺纹连接位置，并设置与轴侧多囊气量调节执行机构8安装定位的止口，方便安装。不同于目前常规气缸，特制气缸7在轴侧上方有类似于气阀接口的专用于多囊气量调节的接口1～2个。

盖侧多囊气量调节执行机构6和轴侧多囊气量调节执行机构8是气动或液动控制的多阀门多腔体的结构，通常由多个容积比为等比数列的气囊组成，具体的说就是第二个(或组)气囊的容积是第一个(或组)气囊容积的两倍，第三个(或组)气囊的容积是第一个(或组)气囊容积的四倍，第四个(或组)气囊的容积是第一个(或组)气囊容积的八倍，以此类推，每个腔体配置1个或多个开关阀门，这些开关阀门由执行机构活塞控制，执行机构活塞则由动力管线5运送来的动力控制。一个系列的不同的余隙容积的组合通常是以等差数列方式排列，这些容积组合的值可以使每列压缩机气缸气量的每一级调节值均匀分布，根据实际气量需求的不同，实际应用可以只取系列中部分容积值，并不一定全部使用，特殊情况下也可以不采用等差数列方式排列。

工作方式：如图1所示，盖侧多囊气量调节执行机构6安装在特制气缸7的气缸盖一侧(即盖侧)，轴侧多囊气量调节执行机构8安装在特制气缸7的曲轴箱一侧(即轴侧)。动力系统2、动力阀门4、盖侧多囊气量调节执行机构6和轴侧多囊气量调节执行机构8通过动力管线5连接在一起，动力系统2持续提供动力。控制系统1通过信号传输系统3控制动力阀门4的开关状态，动力阀门4控制盖侧多囊气量调节执行机构6和轴侧多囊气量调节执行机构8中的各个气囊腔室与特制气缸7的盖侧和轴侧工作腔的连通或关闭的状态，即压缩机气缸的余隙容积通过动力阀门4的开关状态控制，即实现了控制系统1对压缩机全流量的调节的目的。往复式压缩机自动多囊全流量余隙多级调节系统根据压缩介质特点、现场环境要求，可能需要增设放空系统、充氮置换系统、泄漏监测系统等配套系统。

实施例一：某工厂需新增一台两列两级空气压缩机，有全流量调节需求，安装本实用新型。控制系统1采用PLC系统、动力系统2采用0.6MPa压缩空气、信号传输系统3采用多芯屏蔽电缆、动力阀门4采用电磁阀、动力管线5采用不锈钢tube管、特制气缸7的对接口位于轴侧正上方、一二级盖侧多囊气量调节执行机构6和一二级轴侧多囊气量调节执行机构8气囊均为五个气囊。该压缩机共需要配置2个盖侧多囊气量调节执行机构6、2个轴侧多囊气量调节执行机构8和2个特制气缸7，使每个盖侧多囊气量调节执行机构6和轴侧多囊气量调节执行机构8最多各可以调节约50％的流量，此时盖侧多囊气量调节执行机构6和轴侧多囊气量调节执行机构8需要的总气囊容积均为31L，其中每个执行机构的第一个气囊容积为1L，第二个气囊容积为2L，第三个气囊容积为4L，第四个气囊容积为8L，第五个气囊容积为16L，通过盖侧和轴侧各气囊的开关组合，共形成63种以等差数列排列的体积系列(包括全部关闭时0L的情况)，详见表1，各执行机构的流量控制精度约为1.6％，则该氢气压缩机在安装本实用新型后，可通过PLC系统自动控制流量，每一级调节的控制精度为1.6％，流量的调节范围为0％～100％负荷。

表1

实施例二：现有压缩机为某化工厂在用两列两级高压氢气压缩机，有40％～100％负荷流量调节需求，安装本实用新型，要求尽可能减少气囊，控制精度2％。控制系统1采用DCS系统、动力系统2采用15MPa液压系统、信号传输系统3采用多芯屏蔽电缆、动力阀门4采用两位两通电磁阀、动力管线5采用不锈钢tube管、新增特制气缸7的对接口位于轴侧水平方向并替换原有气缸，一、二级多囊气量调节执行机构均为五组气囊，各级需要的总气囊容积均为30L，其中每个气缸盖侧执行机构配编号为1#、2#、3#的三组气囊，每个气缸轴侧执行机构配编号为4#、5#的两组气囊，第1组气囊容积为1L，第2组气囊容积为4L，第3组气囊容积为15L，第4组气囊容积为2L，第五组气囊容积为8L，如图3所示。通过各气囊的开关组合，共形成31种以等差数列排列的体积系列(包括全部关闭时0L的情况)，见表2。该氢气压缩机在安装本实用新型后，通过DCS系统自动控制流量，每一级调节的控制精度为2％，流量的调节范围为40％～100％负荷。由于本压缩机介质为氢气，仪表需按现场防爆要求配置，执行机构上需设置冷却系统、放空系统、充氮置换系统、泄漏监测系统。

表2

Claims (6)

1.一种往复式压缩机自动多囊全流量余隙多级调节系统，包括：控制系统（1），其特征在于：还包括有动力系统（2）、信号传输系统（3）、动力阀门（4）、动力管线（5）、盖侧多囊气量调节执行机构（6）、特制气缸（7）和轴侧多囊气量调节执行机构（8），动力系统（2）、动力阀门（4）和动力管线（5）相连接，控制系统（1）通过信号传输系统（3）与动力阀门（4）实现信号传输，特制气缸（7）为双作用气缸，被压缩机活塞分隔为两个工作腔，两个工作腔分别设置在气缸盖侧和曲轴箱侧，盖侧多囊气量调节执行机构（6）安装在特制气缸（7）的气缸盖一侧，轴侧多囊气量调节执行机构（8）安装在特制气缸（7）的曲轴箱一侧，特制气缸（7）的轴侧工作腔设置一个或多个对接口，此对接口与轴侧多囊气量调节执行机构（8）的气囊通道相连通，并设置有安装定位结构。

2.根据权利要求1所述的一种往复式压缩机自动多囊全流量余隙多级调节系统，其特征在于：控制系统（1）为PLC系统或DCS系统，控制系统（1）通过信号传输系统（3）控制动力阀门（4）的开关状态，动力阀门（4）控制动力管线（5）的通断状态，动力管线（5）的通断状态控制安装在特制气缸（7）上的盖侧多囊气量调节执行机构（6）和轴侧多囊气量调节执行机构（8）中的各个气囊腔室与特制气缸（7）的盖侧和轴侧工作腔的连通或关闭的状态。

3.根据权利要求2所述的一种往复式压缩机自动多囊全流量余隙多级调节系统，其特征在于：动力系统（2）为气动系统或液动系统。

4.根据权利要求3所述的一种往复式压缩机自动多囊全流量余隙多级调节系统，其特征在于：盖侧多囊气量调节执行机构（6）和轴侧多囊气量调节执行机构（8）由多个容积比为等比数列的气囊组成，即第二个气囊的容积是第一个气囊容积的两倍，第三个气囊的容积是第一个气囊容积的四倍，第四个气囊的容积是第一个气囊容积的八倍。

5.根据权利要求4所述的一种往复式压缩机自动多囊全流量余隙多级调节系统，其特征在于：动力管线（5）用于连接动力系统（2）、盖侧多囊气量调节执行机构（6）和轴侧多囊气量调节执行机构（8），动力管线（5）为运送动力源介质的管线。

6.根据权利要求1所述的一种往复式压缩机自动多囊全流量余隙多级调节系统，其特征在于：信号传输系统（3）用于控制系统（1）与动力阀门（4）之间信号的传递，传输方式为有线传输或无线传输。

Images