[發明專利]一種往復壓縮機無級氣量調節方法及系統

有效

• 申請號: 201510015385.3
• 申請日: 2015-01-12
• 公開（公告）號: CN104612951A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 鄧化科;高暉;趙大力
• 申請（專利權）人: 北京博華信智科技股份有限公司
• 主分類號: F04B49/06
• 分類號: F04B49/06
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

1.一種往復壓縮機無級氣量調節方法，其特征在于，應用于以下系統：

該系統包括液壓動力系統、液壓執行機構、氣閥卸荷裝置、氣量調節控制系統、信號測量系統與配套密封機構；

液壓動力系統包括儲油箱、電機、液壓油泵、蓄能器、壓力表、液位計、壓力控制繼電器、安全閥、卸荷閥和壓力管線；液壓執行機構為液壓油缸，油缸內包括柱塞和密封元件；氣閥卸荷裝置由吸氣閥自帶卸荷器組成，卸荷器頂桿與油缸柱塞接觸；控制系統包括電磁換向閥、可編程邏輯控制器、固態繼電器和相關信號線纜；信號測量系統包括電渦流傳感器與鍵相采集系統；

該方法包括如下步驟：

氣量調節設定參數為K，K＝0～1，代表現場往復壓縮機實際需求排氣量占額定排氣量的比例；

確定液壓執行機構的響應時間參數，包括：電磁換向閥開啟控制信號輸出到液壓執行機構完成頂出動作的時間T₁，液壓執行機構頂出動作時間T₂，電磁換向閥換向控制信號輸出到液壓執行機構完成撤回的時間T₃，液壓執行機構撤回動作時間T₄，電磁換向閥的最短給電時間T₅，電磁換向閥的最短斷電時間T₆；輸出電磁換向閥開啟控制信號的時間點與本次調節工作循環鍵相信號的時間間隔為T₇，T₇≥0為相對本次調節工作循環鍵相信號延遲輸出電磁換向閥開啟控制信號，T₇<0為相對本次調節工作循環鍵相信號提前輸出電磁換向閥開啟控制信號，提前量為T₇絕對值；電磁換向閥開啟控制信號輸出到換向控制信號輸出的間隔時間T₈；以上時間單位均為秒；

確定壓縮機運行參數和控制參數，運行參數包括：壓縮機工作轉速n，單位：轉/分鐘；壓縮機工作周期時長T；氣體從進氣壓力壓縮到排氣壓力的時間T_升；控制參數包括：從壓縮過程開始后進氣閥延遲關閉的時間T_延，單位：秒，T_延＝T*arccos(2K-1)/2π；

電磁換向閥開啟控制信號的輸出以往復壓縮機鍵相信號為基準，采取兩種方式給出控制信號，即：同周期給出開啟控制信號和相鄰周期給出開啟控制信號；同周期給出開啟控制信號指在本次調節周期鍵相信號時刻給出開啟控制信號，給出信號和執行動作在同一個壓縮機工作循環內完成；相鄰周期給出開啟控制信號是指在本次調節周期的前一個周期給出信號，與執行動作在兩個相鄰周期；

時間控制模式包括單一變時長控制、單一定時長控制、變時長和定時長復合控制方法三種；

單一變時長控制指的是在每個周期中固定的時間點輸出電磁換向閥開啟控制信號，K變化時控制信號時長T₈相應變化；

單一定時長控制，每個周期中的控制信號時間長度固定不變，而改變電磁換向閥開啟控制信號發出時間點，針對不同的K計算確定不同的信號發出時間點；

變時長和定時長復合控制，在氣量從滿負荷開始調節時先采用變時長的控制方式，根據K變化計算得到不同的控制信號持續時間，當給出電磁換向閥換向控制信號與下一次給出電磁換向閥開啟控制信號的時間間隔ΔT＝1.2T₆時，切換到定時長的控制方式，針對不同的K計算確定不同的電磁換向閥開啟控制信號發出時間點，固定控制信號持續時間；

根據壓縮機運行參數，控制參數和液壓執行機構的響應時間參數之間的關系確定氣量調節的控制方法和控制時間參數，具體的步驟包括：

首先，判斷執行機構在工作轉速下能否實現0-100％氣量調節：根據壓縮機工作轉速n計算得出壓縮機的一個工作周期時長T，當T/2-(T₂+T₃)<0，執行機構不能滿足該轉速壓縮機0-100％氣量調節的要求，則不再執行以下步驟；當T/2-(T₂+T₃)≥0，執行機構能滿足該轉速壓縮機0-100％氣量調節的要求；

其次，確定調節控制方法：

1)對于執行機構和管路，給電時長為T₅所對應的T₁與給電時長為T-T₆所對應的T₁的差值，或在給電時長為T₅所對應的T₃與給電時長為T-T₆所對應的T₃的差值大于T/20時，認為該執行機構和管路對于給電時長的變化較敏感，只能采用定時長控制方法；對于單一定時長控制方法，每個周期的控制信號時長T₈固定不變，取T₈為T₁-T₂-T₃+T/2和T-T₆之間的最小值，取T₇＝-(T₈+T₃-T/2)+T_延，T₇隨T_延的變化相應變化；

2)給電時長為T₅所對應的T₁與給電時長為T-T₆所對應的T₁的差值，或在給電時長為T₅所對應的T₃與給電時長為T-T₆所對應的T₃的差值小于等于T/20時，認為該執行機構和管路對于給電時長的變化不敏感，對如下情況進行討論：

a)當T₆-T₃-T_升≤T/2-T₃-T₅，即T₆-T_升≤T/2-T₅時采用單一變時長控制方法能夠實現氣量0～100％全量程調節，T₇的取值范圍為[(T₆-T₃-T_升)，(T/2-T₃-T₅)]，每個周期的控制信號時長T₈＝T/2-T₃-T₇+T_延，T₈隨T_延的變化相應變化；

b)當T₆-T₃-T_升＞T/2-T₃-T₅，即T₆-T_升＞T/2-T₅則只能采用變時長和定時長結合的復合控制方法實現氣量0～100％全量程無級調節：

A.對K＝100％負荷，給出控制信號的時間點T₇＝T/2-T₃-T₅，控制信號時長T₈＝T/2-T₃-T₅；

B.負荷值K從100％減小到0的過程中，若T-T₈＞1.2T₆，采用變時長的控制方式，給出控制信號的時間點T₇＝T/2-T₃-T₅，控制信號時長T₈＝T/2-T₃-T₅+T_延，T₈隨T_延的變化而變化；

C.負荷值K從100％減小到0的過程中，若T-T₈≤1.2T₆，切換到定時長的控制方式，控制信號時長T₈＝T-1.2T₆，T₇＝-T₃-T/2+T_延+1.2T₆，T₇隨T_延的變化相應變化。