余隙調(diào)節(jié)概要PPT學習教案

1、會計學1余隙調(diào)節(jié)概要余隙調(diào)節(jié)概要前言前言活塞式壓縮機功率與余隙容積的關系活塞式壓縮機功率與余隙容積的關系余隙無級調(diào)節(jié)裝置的結構原理余隙無級調(diào)節(jié)裝置的結構原理試驗活塞式壓縮機的選擇試驗活塞式壓縮機的選擇1234可調(diào)余隙調(diào)節(jié)原理、調(diào)節(jié)范圍及應用范圍可調(diào)余隙調(diào)節(jié)原理、調(diào)節(jié)范圍及應用范圍余隙無級調(diào)節(jié)裝置結構組成及控制系統(tǒng)余隙無級調(diào)節(jié)裝置結構組成及控制系統(tǒng)5節(jié)能效果節(jié)能效果6結論結論7第1頁/共34頁第2頁/共34頁前前 言言第3頁/共34頁 煉油化工裝置加工工藝所需活塞式壓縮機的氣量一般根據(jù)煉油化工裝置加工工藝所需活塞式壓縮機的氣量一般根據(jù)裝置最大所需氣量來選擇壓縮機，同時據(jù)裝置最大所需氣量來選擇壓縮

2、機，同時據(jù)API618API618要求活塞式壓要求活塞式壓縮機設計時氣量還要按正偏差（縮機設計時氣量還要按正偏差（3%3%5%5%以內(nèi)，分子量小的選大以內(nèi)，分子量小的選大值）來確定，再加上裝置負荷變化、入口條件改變等因素，活值）來確定，再加上裝置負荷變化、入口條件改變等因素，活塞式壓縮機氣量大都有較大的富余量。為了滿足煉油化工生產(chǎn)塞式壓縮機氣量大都有較大的富余量。為了滿足煉油化工生產(chǎn)需要都要進行氣量調(diào)節(jié)。需要都要進行氣量調(diào)節(jié)。 傳統(tǒng)的氣量調(diào)節(jié)方法有頂開氣閥、固定余隙調(diào)節(jié)以及旁路傳統(tǒng)的氣量調(diào)節(jié)方法有頂開氣閥、固定余隙調(diào)節(jié)以及旁路調(diào)節(jié)共同使用。通過我們實際應用中發(fā)現(xiàn)，長期頂開氣閥不利調(diào)節(jié)共同使用。

3、通過我們實際應用中發(fā)現(xiàn)，長期頂開氣閥不利于活塞式壓縮機長周期運行，固定余隙調(diào)節(jié)對耗功和氣量沒有于活塞式壓縮機長周期運行，固定余隙調(diào)節(jié)對耗功和氣量沒有明顯影響，且上述兩種方式不是無級的，所以活塞式壓縮機氣明顯影響，且上述兩種方式不是無級的，所以活塞式壓縮機氣量調(diào)節(jié)大都用旁路調(diào)節(jié)，這就導致壓縮機氣量與指示功不成正量調(diào)節(jié)大都用旁路調(diào)節(jié)，這就導致壓縮機氣量與指示功不成正比，壓縮機功耗高。比，壓縮機功耗高。第4頁/共34頁第5頁/共34頁活塞式壓縮機功率與余隙活塞式壓縮機功率與余隙容積的關系容積的關系第6頁/共34頁 專業(yè)人士都知道，活塞式壓縮機氣缸都專業(yè)人士都知道，活塞式壓縮機氣缸都存在余隙容積，由于

4、氣體的膨脹使氣缸工作存在余隙容積，由于氣體的膨脹使氣缸工作容積部分失去進氣作用，所以在壓縮機設計容積部分失去進氣作用，所以在壓縮機設計過程中余隙容積是一個要盡可能往少控制的過程中余隙容積是一個要盡可能往少控制的指標，這樣有利于提高氣缸利用率。同時，指標，這樣有利于提高氣缸利用率。同時，余隙容積變化影響軸功率。如下式是活塞式余隙容積變化影響軸功率。如下式是活塞式壓縮機實際氣體指示功率的計算公式壓縮機實際氣體指示功率的計算公式第7頁/共34頁11.634112TidiTisidiididisithiviTisiTisiKPKZZNNP VKPKZidN指示功率 kwidiN各級指示功率siPdiP

5、2kgf cm、i級進氣、出氣壓力siPdiP2kgf cm、i級在考慮壓力損失后的進氣壓力和排氣壓力TiKi級多變指數(shù)siZdiZ、i級進、出氣條件下的氣體壓縮性系數(shù)thiV3minm實際氣體的行程容積vii級容積系數(shù)第8頁/共34頁111imsiviiidiZaZ imi級多變膨脹過程指數(shù) iai級相對余隙容積ii級壓力比icipiaVVciV3m i級氣缸余隙容積piV3mi級氣缸工作容積 從以上計算公式可以看出，氣缸余隙容積與指示功率從以上計算公式可以看出，氣缸余隙容積與指示功率是成反相關的，余隙容積增加，排氣量降低，指示功率也是成反相關的，余隙容積增加，排氣量降低，指示功率也隨之減少

6、。隨之減少。 第9頁/共34頁余隙無級調(diào)節(jié)裝置的結構原理余隙無級調(diào)節(jié)裝置的結構原理第10頁/共34頁 余隙自動無級調(diào)節(jié)裝置是在固定余隙調(diào)節(jié)的基礎上，將固定余隙改變成余隙容積連續(xù)可調(diào)的調(diào)節(jié)方法，取消控制輔助余隙腔與氣缸之間連接的余隙閥，可調(diào)余隙缸與外側氣缸直接相通，進出余隙缸的氣體幾乎沒有阻力損失。 余隙自動無級調(diào)節(jié)由智能控制系統(tǒng)控制,實現(xiàn)對氣量自動實時的控制?？烧{(diào)余隙調(diào)節(jié)執(zhí)行機構見圖1。圖2為外側氣缸可調(diào)余隙調(diào)節(jié)的示意圖和理想氣體示功圖。第11頁/共34頁圖1可調(diào)余隙調(diào)節(jié)執(zhí)行機構示意圖第12頁/共34頁 當需要減少排氣量時，可增加余隙容積到Vc，此時功率循環(huán)圖為1234。進氣量由全進氣量相應的

7、線段長度41減少到線段長度41，壓縮過程按12進行，壓縮過程活塞力的增加速率小于余隙容積為Vc時的速率，排氣量由相應的全排氣量線段23減少到線段23。由于沒有額外的阻力，在34膨脹循環(huán)過程中，氣體對壓縮機活塞作功，減輕了曲軸連桿的負載。 當需要外側氣缸零排氣量時，可以增加余隙容積到Vc”，此時，余隙容積Vc”中留存的高壓氣體膨脹到吸氣行程Vs終止，膨脹線和壓縮線合二為一，如圖中過程線1334”所示。對雙作用氣缸來說，理論上講采用比較普通的電液控制設施就可實現(xiàn)壓縮機排氣量50%100%范圍無級調(diào)節(jié)。第13頁/共34頁圖2 可調(diào)余隙調(diào)節(jié)的示意圖和示功圖第14頁/共34頁試驗活塞式試驗活塞式壓縮機壓

8、縮機的選擇的選擇第15頁/共34頁u為了考驗自動無級調(diào)節(jié)余隙技術的技術特點，為了考驗自動無級調(diào)節(jié)余隙技術的技術特點，我們先后在兩臺壓縮機試用了此技術，一臺介我們先后在兩臺壓縮機試用了此技術，一臺介質(zhì)為瓦斯，兩級壓縮，出口壓低，氣量富余較質(zhì)為瓦斯，兩級壓縮，出口壓低，氣量富余較大；另一臺是循氫和新氫聯(lián)合機組，由于循氫大；另一臺是循氫和新氫聯(lián)合機組，由于循氫部分氣量變化較少，我們只選擇新氫部分，三部分氣量變化較少，我們只選擇新氫部分，三級壓縮，入口條件變化頻繁，各級壓縮比也需級壓縮，入口條件變化頻繁，各級壓縮比也需調(diào)節(jié)，具體如下：調(diào)節(jié)，具體如下：第16頁/共34頁 4.1 4.1 制氫原料氣壓縮機

9、制氫原料氣壓縮機 制氫裝置是為全廠提供氫氣的裝置，所用原料為瓦斯，制氫裝置是為全廠提供氫氣的裝置，所用原料為瓦斯，該機主要技術參數(shù)見下表該機主要技術參數(shù)見下表 項目項目 參數(shù)參數(shù) 型號型號 2D20-23.4/4-27-BX2D20-23.4/4-27-BX 流量（流量（NmNm3 3/h/h） 60006000 1 1級進口壓力級進口壓力(MPa) 0.4(MPa) 0.4 2 2級進口壓力級進口壓力(MPa) 0.968(MPa) 0.968 2 2級出口壓力級出口壓力(MPa) 2.7(MPa) 2.7 軸功率軸功率(kw) 452(kw) 452第17頁/共34頁 下表所示中石化荊門分

10、公司制氫裝置壓縮機下表所示中石化荊門分公司制氫裝置壓縮機改造前改造前20082008年的運行參數(shù)。其額定流量是年的運行參數(shù)。其額定流量是6000m3/h6000m3/h，額定入口壓力，額定入口壓力0.4MPa0.4MPa，最大排氣量，最大排氣量4700m3/h4700m3/h，最小排氣量，最小排氣量900m3/h900m3/h，一般情況下平，一般情況下平均在均在2500m3/h2500m3/h左右，最大排量與最小排量相差左右，最大排量與最小排量相差5 5倍多。壓縮機實際入口壓力在倍多。壓縮機實際入口壓力在0.250.250.38MPa0.38MPa之之間，但消耗電量最小是間，但消耗電量最小是3

11、50 kWh/h350 kWh/h，最大是，最大是409 409 kWh/hkWh/h，相差幅度不超過，相差幅度不超過1515，而且耗電量最大，而且耗電量最大值不是出現(xiàn)在最大排量時，而是出現(xiàn)在最高排出值不是出現(xiàn)在最大排量時，而是出現(xiàn)在最高排出壓力時。壓力時。第18頁/共34頁表1 制氫裝置壓縮機2008年運行參數(shù)調(diào)查表日期壓力（MPa)流量功耗備 注一級入口二級出口(Nm3/h)（kW）2月2日0.342.044700372 當月內(nèi)流量最大值2月20日0.251.971500358 當月內(nèi)流量最小值2月25日0.322.002000365 當月內(nèi)流量一般值4月6日0.281.982500387

12、 當月內(nèi)流量最大值4月15日0.252.02900351 當月內(nèi)流量最小值4月28日0.272.121500365 當月內(nèi)流量一般值6月5日0.382.173600402 當月內(nèi)流量最大值6月18日0.272.001000380 當月內(nèi)流量最小值6月27日0.352.172700387 當月內(nèi)流量一般值8月28日0.372.183100409 當月內(nèi)流量最大值8月15日0.272.102000394 當月內(nèi)流量最小值8月20日0.332.202700402 當月內(nèi)流量一般值10月27日0.322.102900394 當月內(nèi)流量最大值10月8日0.271.99800372 當月內(nèi)流量最小值10月

13、14日0.32.032000380 當月內(nèi)流量一般值2月2日0.342.044700372 年內(nèi)流量最大值4月15日0.252.02900351 年內(nèi)流量最小值 制氫裝置壓縮機原氣量調(diào)節(jié)方式也采用常見的壓開進氣閥、固定余隙調(diào)節(jié)及旁制氫裝置壓縮機原氣量調(diào)節(jié)方式也采用常見的壓開進氣閥、固定余隙調(diào)節(jié)及旁路調(diào)節(jié)方式，在實際使用過程中我們發(fā)現(xiàn)固定余隙調(diào)節(jié)方式無調(diào)節(jié)效果，主要原因路調(diào)節(jié)方式，在實際使用過程中我們發(fā)現(xiàn)固定余隙調(diào)節(jié)方式無調(diào)節(jié)效果，主要原因是余隙調(diào)節(jié)閥的流通面積太小，余隙腔氣體無法及時進氣缸。所以氣量調(diào)節(jié)還是以是余隙調(diào)節(jié)閥的流通面積太小，余隙腔氣體無法及時進氣缸。所以氣量調(diào)節(jié)還是以旁路調(diào)節(jié)為主，

14、壓開進氣閥只是用于短期使用。旁路調(diào)節(jié)為主，壓開進氣閥只是用于短期使用。第19頁/共34頁4.2 潤滑油改質(zhì)新氫+循氫壓縮機 為了驗證余隙自動無級調(diào)節(jié)技術在高壓活塞式壓縮機的調(diào)節(jié)和節(jié)電效果及調(diào)節(jié)裝置的可靠性，我們第二次又選擇了潤滑油改質(zhì)裝置的新氫+循氫聯(lián)合機組，該機是荷蘭湯馬遜公司設計制造，二列四缸布置。循氫部分一個缸，新氫部分三個缸，三級壓縮。由于全廠需要氫氣的裝置較多導致入口壓力波動較大，又由于要生產(chǎn)不同潤滑油基礎油，出口壓力也隨之經(jīng)常變化。氣量調(diào)節(jié)方式同制氫壓縮機一樣。該機技術參數(shù)如下：項 目參 數(shù)軸功率kw1133（循氫占375kw）流量新氫Nm3/h9000循氫Nm3/h50000一級

15、壓力入口Mpa(表)1.08出口Mpa(表)2.6二級壓力入口Mpa(表)2.51出口Mpa(表)6.1三級壓力入口Mpa(表)5.83出口Mpa(表)13.8循環(huán)氫壓力入口Mpa(表)11.6出口Mpa(表)13.8第20頁/共34頁余隙無級調(diào)節(jié)裝置結構組成及控制系統(tǒng)余隙無級調(diào)節(jié)裝置結構組成及控制系統(tǒng)第21頁/共34頁 余隙自動無級調(diào)節(jié)裝置主要由執(zhí)行機構、液壓油站（包含油箱、油泵和伺服閥等）和控制系統(tǒng)等組成，見圖3。 執(zhí)行機構由余隙缸、余隙活塞以及液壓缸等組成，取代原有的缸蓋、余隙閥和氣動執(zhí)行機構。由于余隙缸的直徑僅略小于氣缸直徑，直接與氣缸相通，所以進出余隙缸的氣體幾乎沒有阻力損失。 新增

16、的控制系統(tǒng)可以根據(jù)主控變量或通過手動給定參數(shù)，通過可編程控制器(PLC)、伺服閥、位移傳感器、伺服油缸組成的電液位置控制系統(tǒng)，使余隙缸活塞按輸入信號作直線位移，從而實現(xiàn)各級余隙容積變化的伺服控制，最終實現(xiàn)壓縮機排氣量和級間壓縮比的控制。油站電動齒輪泵間歇運行，運行時間只占停泵時間的1/20，所以控制系統(tǒng)的耗能很低。第22頁/共34頁圖3 可調(diào)余隙調(diào)節(jié)系統(tǒng)結構配置圖第23頁/共34頁節(jié)能效果節(jié)能效果第24頁/共34頁6.1、制氫裝置壓縮機節(jié)電效果 制氫裝置壓縮機采用余隙自動無級調(diào)節(jié)裝置改造后，壓縮機入口與工藝系統(tǒng)相連，出口閥關閉，通過調(diào)節(jié)旁路調(diào)節(jié)閥控制排氣壓力，通過調(diào)節(jié)中間冷卻器和旁路冷卻器在不

17、同工況下控制各級入口溫度基本一致，系統(tǒng)采集的多工況下功率消耗數(shù)據(jù)如下表所示。 多工況下功率消耗工況工況一級余隙閥位一級余隙閥位（）（）二級余隙閥位二級余隙閥位（）（）頂開氣閥載荷頂開氣閥載荷（）（）額定排氣量額定排氣量（）（）一級入口壓力一級入口壓力(MPa)(MPa)二級入口壓力二級入口壓力(MPa)(MPa)二級出口壓力二級出口壓力(MPa)(MPa)功率功率(kW)(kW)1100100000.1680.1690.1752.96 210010050480.1640.7742.08223.36 31001001001000.1620.6312.06398.38 4756010090.50.

18、1640.6482.01349.61 55030100810.1630.6632.08304.62 6251210071.50.1710.6622.06270.18 700100620.1820.6702.08244.95 第25頁/共34頁 上表中的額定排氣量（）是按雙作用氣缸有活塞桿影響及附加余隙對流量的影響計算的，而不是壓縮機工作時實際的流量。功率是通過測量主電機的電流、電壓以及功率因數(shù)計算所得，因而是主電機輸入的功率，并非是壓縮機的軸功率。 將上表中的數(shù)據(jù)進行處理，即可做出增設余隙自動無級調(diào)節(jié)裝置的制氫裝置壓縮機的流量-功率的曲線，如圖4所示。圖中虛線是壓開吸氣閥的流量功率曲線，粗實線

19、是通過可調(diào)余隙來調(diào)節(jié)壓縮機氣量的流量-功率曲線。在粗實線與虛線之間的斜線是利用調(diào)節(jié)余隙可節(jié)省的功耗。從圖5可以看出，調(diào)節(jié)余隙所節(jié)省的功率是非常明顯的。當壓縮機的排氣量只有額定排氣量的62%時，功耗只有額定排氣量的61%，減少功耗153 kW。第26頁/共34頁圖4 可調(diào)余隙調(diào)節(jié)的制氫裝置壓縮機的流量-功率曲線第27頁/共34頁6.2 潤滑油改質(zhì)裝置壓縮機節(jié)電效果 從下表可以看出，壓縮機入口狀態(tài)負荷從100%調(diào)節(jié)到70%時，壓縮機功耗從948.74kw下降到787.38kw，在壓縮機入口狀態(tài)負荷80%85%之間，可減少功耗71105kw之間。按照新氫一、二、三級排氣量以及循環(huán)氫軸功率比例計算，新氫壓縮機排氣量與軸功率接近正比例的關系。未設可調(diào)余隙調(diào)節(jié)系統(tǒng)前，壓縮機排量從100%調(diào)節(jié)到70%只能依靠旁路調(diào)節(jié)，功耗是相同的。第28頁/共34頁負荷壓力(MPa)流量（NM3/h）總功率(kw)減少總功率(kw)1級入口1級出口2級入口2級出口3級入口3級出口1、2級3級700.862.092.084.995.1711.5330005600787.4 161.4 750.882.152.145.045.211.7233005