[發明專利]一種實現壓縮機氣量無級調節的方法及系統

在審

• 申請號: 201911181012.8
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN110748477A
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發明（設計）人: 吳何畏;鄭元一;傅務謹;葉進;夏銘;吳限好;詹迎晟
• 申請（專利權）人: 湖北文理學院
• 主分類號: F04B49/22
• 分類號: F04B49/22;F04B49/06;F04B39/08
• 代理公司: 32224 南京縱橫知識產權代理有限公司
• 代理人: 徐瑛

本發明公開一種實現壓縮機氣量無級調節的方法及系統，該系統包括壓縮機運動系統、伺服驅動系統和控制系統，所述壓縮機運動系統、伺服驅動系統分別與控制系統連接；所述伺服驅動系統用于驅動壓縮機進氣閥的強制開啟與關閉；所述控制系統實時處理壓縮機運行過程中的狀態數據，并給伺服驅動系統發出控制指令，所述伺服驅動系統根據控制指令控制進氣閥開啟與關閉的時間，從而實現壓縮機的排氣量在0～100％范圍內無極調節，實現了壓縮機的節能環保運行。

技術領域

本發明涉及壓縮機氣量調節技術領域，具體涉及一種實現壓縮機氣量無級調節的方法及系統；可廣泛應用于化工廠、煉油廠、氣體儲運廠及聯合熱電廠等領域。

背景技術

在煉油、石油化工等工藝流程中，由于工況變化和其它因素，壓縮機氣量需要隨時調節，對調節的要求是：能實現流量的連續調節，使流量隨時和耗氣量相等；調節系統力求簡單可靠，操作方便；單位流量的功率消耗不增加。最為常用的是打回流，余隙調節和氣閥調節。打回流的調節方式浪費能量；余隙調節方式調節范圍小，能部分引起壓力與溫度重新分布；這些調節方式中都不能避免開機時快速升壓造成對機組及系統的沖擊，級間壓比不能調節，能耗過高等問題。

壓開吸氣閥進行氣量調節在眾多方法中，以其省能耗、結構簡易和安裝方便等優勢得到了廣泛的應用，早在上世紀20年代已經出現。壓開吸氣閥氣量調節主要有兩種方式：一種為全行程壓開吸氣閥，即在壓縮機工作過程中，使某一吸氣閥保持全開；另一種為部分行程壓開吸氣閥，即在部分壓縮過程中，吸氣閥保持開啟狀態，而剩余壓縮過程吸氣閥關閉。但查閱眾多資料發現，迄今國內對壓開吸氣閥排氣量調節的應用絕大部分都局限在全行程壓開技術，故只能實現問斷調節(如0-50％-100％)。因此，亟需一種能實現壓縮機氣量無級調節的方法及系統，使得壓縮機的氣量可以在0-100％范圍內無極調節。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的問題，提供一種實現壓縮機氣量無級調節的方法及系統，能實現壓縮機排氣量從0～100％范圍內無級調節。

氣量無級調節的原理為，當下級氣量消耗低于壓縮機氣量輸出時，輸出壓力增大，在C到Cr的壓縮過程中，強制進氣閥打開，多余的氣量在內外壓差作用下通過進氣閥回流到進氣管中，然后再關閉進氣閥，使這部分氣量不經壓縮而重新回流到進氣總管中。通過控制回流過程時間的長短即Cr的位置，使壓縮機在一個工作循環周期中只壓縮實際生產需要的氣量，所消耗的功率相應減少，實現了壓縮機的節能環保運行。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種實現壓縮機氣量無級調節的方法，包括以下步驟：

計算滿負荷下壓縮機實際進氣體積；

設定氣缸頂的位置為O點，活塞上止點位置為A點，氣缸剛開始吸氣時活塞的位置為B點，活塞下止點位置為C點，氣缸剛開始壓縮時活塞的位置為Cr點，氣缸剛開始排氣時活塞的位置為D點；

設定壓縮機余隙與行程之比為a，余隙長度OA＝2ar，r為曲軸半徑；壓縮比為b＝P₂/P₁，P₁為進氣壓力，P₂為排氣壓力；活塞位于A點時氣缸內氣體壓強為P₂，活塞位于B點時氣缸內氣體壓強為P₁；由于膨脹過程中活塞運動到B點后才開始吸氣，因此AB為壓縮機循環過程中的無效膨脹行程，則壓縮機的實際進氣行程為AC-AB＝BC；

根據克拉伯龍方程PV＝nRT可知，恒溫下氣體膨脹后的體積與壓力成反比，則有：

P₂/P₁＝OB/OA，OB＝2abr；

無效膨脹行程為：

AB＝OB-OA＝2abr-2ar＝2ar(b-1)

實際進氣體積V₁為：