基于計算機(jī)控制的余隙調(diào)節(jié)DA課件

往復(fù)壓縮機(jī)可調(diào)余隙調(diào)節(jié)及節(jié)能效果目錄可調(diào)余隙調(diào)節(jié)原理、調(diào)節(jié)范圍及應(yīng)用范圍結(jié)構(gòu)組成及控制系統(tǒng)節(jié)能效果結(jié)論1234摘要往復(fù)式壓縮機(jī)傳統(tǒng)的氣量調(diào)節(jié)方法有壓開吸氣閥調(diào)節(jié)、固定余隙調(diào)節(jié)和旁路調(diào)節(jié)。其中壓開吸氣閥調(diào)節(jié)和固定余隙調(diào)節(jié)是有級調(diào)節(jié)，旁路調(diào)節(jié)是耗能調(diào)節(jié)?？烧{(diào)余隙調(diào)節(jié)是將固定余隙有級氣量調(diào)節(jié)改變?yōu)榭烧{(diào)余隙無級氣量調(diào)節(jié)。應(yīng)用結(jié)果表明,該系統(tǒng)具有輸出氣量的穩(wěn)定性高、參數(shù)設(shè)置靈活、投資及維護(hù)費(fèi)用低、節(jié)能效果好、系統(tǒng)可靠的特點(diǎn)，特別適合需要減少流量小于40%的無級調(diào)節(jié)。概述————現(xiàn)有調(diào)節(jié)方法壓開吸氣閥調(diào)節(jié)固定余隙調(diào)節(jié)旁路調(diào)節(jié)例如荊門分公司1臺壓縮機(jī)輔助余隙容積設(shè)計成打開余隙閥減少30%的排氣量，配合壓開吸氣閥調(diào)節(jié)，能實(shí)現(xiàn)排氣量分別為額定排氣量的50%、70%和100%三級調(diào)節(jié)，而在此三級之間的調(diào)節(jié)，只能靠旁路調(diào)節(jié)。壓開一側(cè)吸氣閥，可以減少排量50%。但是如果長時間壓開一側(cè)吸氣閥工作，在壓開吸氣閥一側(cè)的氣缸內(nèi)液體因不能隨氣體排出，在氣缸內(nèi)積存會產(chǎn)生液擊，因此壓縮機(jī)不適宜長期壓開一側(cè)吸氣閥運(yùn)行；通過對壓縮機(jī)的標(biāo)定發(fā)現(xiàn)，固定余隙調(diào)節(jié)對耗功沒有達(dá)到減少排氣量與減少能耗成正比例的變化，降耗不明顯；旁路調(diào)節(jié)不但將多余氣體的全部壓縮功都損耗掉，而且回流的氣體是被壓縮后的高溫氣體，還要用冷卻水冷卻。上述傳統(tǒng)的氣量調(diào)節(jié)方法，不能實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)排量與指示功成正比，壓縮機(jī)運(yùn)行的能耗大。概述————目前比較先進(jìn)的調(diào)節(jié)方法部分行程壓開吸氣閥調(diào)節(jié)目前，部分行程壓開吸氣閥調(diào)節(jié)是調(diào)節(jié)范圍大、節(jié)能效果比較好的一種方式。通過控制壓縮過程中吸氣閥的關(guān)閉時刻，控制返回進(jìn)氣管道氣量的多少，從而實(shí)現(xiàn)排氣量的連續(xù)調(diào)節(jié)，雖然氣流進(jìn)出吸氣閥會有5%左右的阻力損失，由于指示功幾乎與排氣量成正比，所以還有很高的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。此種方式可以實(shí)現(xiàn)氣量0～100%的無級調(diào)節(jié)，但由于壓開吸氣閥的時間有精確要求，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是高速運(yùn)動部件，所以對控制和執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求高、投資很高。概述————余隙無級調(diào)節(jié)九江大安自控工程有限公司采用武漢理工大學(xué)《活塞往復(fù)式壓縮機(jī)余隙無級調(diào)節(jié)裝置》專利技術(shù)，利用公司多年在電液數(shù)字控制開發(fā)、應(yīng)用的技術(shù)的優(yōu)勢，研制出基于計算機(jī)控制的可調(diào)余隙壓縮機(jī)無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，簡稱ASSV1.0系統(tǒng)。ASSV1.0系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于中石化荊門分公司制氫裝置、潤滑油加氫改質(zhì)裝置各一臺壓縮機(jī)，其中潤滑油加氫改質(zhì)裝置壓縮機(jī)排氣壓力13.5MPa。調(diào)節(jié)范圍為60%～100%無級調(diào)節(jié)，按現(xiàn)有工況分別節(jié)電85和105KW。ASSV1.0系統(tǒng)已經(jīng)得到中國石化工程建設(shè)公司（SEI）認(rèn)可，SEI將ASSV1.0系統(tǒng)設(shè)計配套在中石化荊門分公司180萬噸/年柴油加氫精制裝置K-101A/B壓縮機(jī)。該機(jī)排量為24227Nm3/h，第3級排氣壓力9.35MPa?？烧{(diào)余隙調(diào)節(jié)原理、調(diào)節(jié)范圍及應(yīng)用范圍

圖1為壓縮機(jī)存在固定余隙Vc的示意圖和理想氣體示功圖。圖中，橫坐標(biāo)表示氣缸容積變化，縱坐標(biāo)P表示氣缸壓力變化，P1、P2分別是進(jìn)、排氣壓力。圖1存在余隙Vc的示意圖和示功圖1.1余隙調(diào)節(jié)原理在圖1中，1—2—3—4表示存在余隙容積Vc時全排氣量的循環(huán)圖。由于有余隙容積Vc的存在，使工作活塞在右行之初，因留存在余隙容積Vc內(nèi)的氣體壓力大于進(jìn)氣管道的壓力而不能吸入氣體，直到活塞右行到位置4時，氣缸內(nèi)氣體體積由Vc膨脹到V4、壓力由P2下降到P1時才開始進(jìn)氣。進(jìn)氣量相應(yīng)的線段長度為4—1，壓縮過程為1—2，排氣過程為2—3，膨脹過程為3—4。1—2—3—4—1包圍的面積即為一個往復(fù)行程需要的功?？烧{(diào)余隙調(diào)節(jié)原理、調(diào)節(jié)范圍及應(yīng)用范圍圖2為壓縮機(jī)在固定余隙Vc的基礎(chǔ)上再增加余隙容積到Vc’的示意圖和理想氣體示功圖。圖中，橫坐標(biāo)V表示氣缸容積變化，縱坐標(biāo)P表示氣缸壓力變化，P1、P2分別是進(jìn)、排氣壓力。圖2存在余隙Vc‘的示意圖和示功圖排氣量和所需要的能耗均減小。進(jìn)氣量相應(yīng)的線段長度為4’—1，壓縮過程為1—2’，排氣過程為2’—3，膨脹過程為3—4’。1—2’—3—4’—1包圍的面積即為一個往復(fù)行程需要的功?？烧{(diào)余隙調(diào)節(jié)原理、調(diào)節(jié)范圍及應(yīng)用范圍往復(fù)式壓縮機(jī)上一般設(shè)有固定余隙調(diào)節(jié)和壓開吸氣閥調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)如圖3所示，兩者配合，能夠?qū)崿F(xiàn)排氣量分級調(diào)節(jié)。

圖3壓縮機(jī)氣量調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)示意可調(diào)余隙調(diào)節(jié)原理、調(diào)節(jié)范圍及應(yīng)用范圍當(dāng)需要減少排氣量時，可以增加余隙容積到Vc’，此時功率循環(huán)圖為1—2’—3—4’。進(jìn)氣量由全進(jìn)氣量相應(yīng)的線段長度4—1減少到線段長度4’—1，壓縮過程按1—2’進(jìn)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(yīng)的全排氣量線段2—3減少到線段2’—3。由于沒有額外的阻力，在3—4’膨脹循環(huán)過程中，氣體對壓縮機(jī)活塞作功，減輕了曲軸連桿的負(fù)載。外側(cè)氣缸可調(diào)余隙調(diào)節(jié)的示意圖和理想氣體示功圖圖5可調(diào)余隙調(diào)節(jié)的示意圖和示功圖可調(diào)余隙調(diào)節(jié)原理、調(diào)節(jié)范圍及應(yīng)用范圍當(dāng)需要外側(cè)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1—3—3—4”所示。對雙作用氣缸來說，采用比較普通的電液控制設(shè)施，通過控制余隙活塞的位置就可實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)排氣量50%～100%范圍無級調(diào)節(jié)。外側(cè)氣缸可調(diào)余隙調(diào)節(jié)的示意圖和理想氣體示功圖圖5可調(diào)余隙調(diào)節(jié)的示意圖和示功圖可調(diào)余隙調(diào)節(jié)原理、調(diào)節(jié)范圍及應(yīng)用范圍由于石化行業(yè)所需的氣體種類繁多，氣量、壓力等工況經(jīng)常變化，選用可調(diào)余隙調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以隨工況的變化實(shí)現(xiàn)排氣量在一定范圍內(nèi)連續(xù)自動無級調(diào)節(jié)。從降低氣缸溫度和有效排出氣缸內(nèi)積液方面考慮，推薦調(diào)節(jié)范圍60%-100%之間的連續(xù)調(diào)節(jié)。因?yàn)橛嘞墩{(diào)節(jié)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是安裝在氣缸外側(cè)，僅適合氣閥徑向布置的壓縮機(jī)。1.3可調(diào)余隙調(diào)節(jié)的應(yīng)用范圍結(jié)構(gòu)組成及控制系統(tǒng)2.1設(shè)計基本原則1對原有壓縮機(jī)改造，不改變壓縮機(jī)原主體結(jié)構(gòu)。僅對壓縮機(jī)缸蓋（含余隙閥）進(jìn)行改造；234基本不改變機(jī)組原控制系統(tǒng).僅取消原固定余隙調(diào)節(jié)；可調(diào)余隙容積采用電液控制方式；使得排氣量在60%～100%內(nèi)進(jìn)行無級調(diào)節(jié)或按實(shí)際需要設(shè)計調(diào)節(jié)范圍安全第一。氣體側(cè)、液壓油側(cè)各3道密封，保證密封的可靠性；萬一密封失效，泄漏的氣體或液壓油將通過放空管道排空；在排空管道上設(shè)置有壓力檢測，泄漏量比較大時，系統(tǒng)會發(fā)出報警、高報警、自保停止油泵結(jié)構(gòu)組成及控制系統(tǒng)目前，我們設(shè)計并投用的制氫裝置壓縮機(jī)和潤滑油加氫改質(zhì)裝置壓縮機(jī)主要技術(shù)參數(shù)及調(diào)節(jié)范圍分別見表1、表2?？烧{(diào)余隙調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成及控制系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由余隙缸、余隙活塞和液壓缸等組成，取代原有的缸蓋、余隙閥和氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。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(jìn)出余隙缸的氣體幾乎沒有阻力損失。新增加的電液控制系統(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(shí)現(xiàn)各級余隙容積變化的伺服控制，最終實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)排氣量和級間壓縮比的控制。2.2結(jié)構(gòu)組成執(zhí)行機(jī)構(gòu)電液控制系統(tǒng)3節(jié)能效果節(jié)能效果由于余隙容積對生產(chǎn)單位壓縮氣體的理論耗功無影響，可調(diào)余隙調(diào)節(jié)氣量的同時，壓縮機(jī)的耗功隨氣量正比例變化；又由于余隙增大會導(dǎo)致壓縮過程活塞力升高速率降低，膨脹過程氣缸內(nèi)高壓氣體推動活塞往內(nèi)側(cè)運(yùn)動，都是減少曲軸連桿的受力，有利于減少運(yùn)動機(jī)構(gòu)的摩擦力；在余隙缸外表進(jìn)行冷卻，能使壓縮機(jī)向等溫壓縮過程趨近，能最大限度減少能耗。是目前壓縮機(jī)調(diào)節(jié)氣量能實(shí)現(xiàn)排氣量與軸功率成正比的方式。3.1排氣量與軸功率正比節(jié)能效果圖7是實(shí)際氣體在壓縮機(jī)固有的余隙容積時的示功圖。圖中吸入壓力P0以下和排出壓力P1以上的網(wǎng)線部分是氣體進(jìn)出氣閥時損耗的功。圖7固有的余隙容積時的示功圖3.2節(jié)能效果優(yōu)于部分行程壓開吸氣閥方式節(jié)能效果圖9部分行程壓開吸氣閥示功圖部分行程壓開吸氣閥是在壓縮過程中一部分行程的進(jìn)氣閥被強(qiáng)制壓開，這時氣缸內(nèi)的氣體被活塞壓回進(jìn)氣管。雖然排出的氣體減少，排氣時氣體通過排氣閥的損耗與可調(diào)余隙容積時相同，但吸氣過程和壓開吸氣閥時氣體通過吸氣閥的量大于余隙調(diào)節(jié)的方式。氣體通過吸氣閥的損耗遠(yuǎn)大于附加余隙容積調(diào)節(jié)氣量的方式，見圖9吸入壓力P0上、下的網(wǎng)線部分。3.2節(jié)能效果優(yōu)于部分行程壓開吸氣閥方式以減少外側(cè)氣缸排量50%為例，用部分行程壓開吸氣閥方式通過吸氣閥的氣量是用余隙調(diào)節(jié)方式的三倍，部分行程壓開吸氣閥方式在這部分損耗的功是比較大的。節(jié)能效果

圖10為經(jīng)過增設(shè)可調(diào)余隙調(diào)節(jié)的制氫裝置壓縮機(jī)的流量-功率曲線，其中虛線是壓開吸氣閥的流量—功率曲線，粗實(shí)線是通過可調(diào)余隙來