[发明专利]应用于爆炸性气体区域的往复压缩机无级气量调节系统

说明书

技术领域

本发明涉及旋转活塞或摆动活塞的液体变容式机械，尤其是涉及一种应用于爆炸性气体区域的往复压缩机无级气量调节系统。

背景技术

在石油化工行业、输送中小分子量气体、高压缩比的气体压缩场合，往复式压缩机因其本身固有的特性为其它类型的压缩机不可替代。针对于工艺运行中大型往复式压缩机排气量的不可变性，需对其增加一套排气量无级连续调节系统使之适应实际工况变化，并保证其工艺流程的平稳运行。

目前关于往复式压缩机排气量的无级调节系统已有数套公示。美国专利文献US4775299、US6641371B2说明了通过改变气缸的余隙容积来调节排气量。通过人为控制附加余隙的大小使压缩机的排气量无级可调。同顶开进气阀的气量调节装置相比，此种装置可应用于高速压缩机的排气量调节，但由于附加余隙容积缸体积是有限的，排气量调节范围和适应的压缩比相当有限。

另有美国专利文献US5833209A中公开的装置。此装置实现气量调节的原理是部分行程顶开进气阀。部分行程顶开进气阀调节原理如图1所示，未调节工况下PV图是a-b-c-d。随进气阀顶开时间增加，气体回流越多，剩余被压缩机的气体越少a-e-f-c-d，达到了无级减少压缩机排气量目的。对于专利中报道的装置，压力脉冲波产生是通过高频开关电磁阀来实现的。为此，必须把电磁阀控制元气件和进气阀顶开机构组合为一个整体部件以便满足工业现场的防爆要求。对于普通300转/分的压缩机，高频电磁阀的开关动作一年达到了1.7×10⁸次以上，为保证压缩机连续运行，就对电磁阀材料的疲劳可靠性提出了很高的要求。同时卸荷部件顶开进气阀引起的周期性强烈振动也对内部电路的抗振设计提出了很高要求。采用RS485接口的来实现远程控制增加了信号受外部干扰的可能性，远距离信号传输尤其对活塞止点信号TDC影响极大。另有浙江大学化工机械研究所同国内炼油厂合作，已先期研发成功了50-100％排气量无级调节系统，并已成功工业应用。调节装置采用了气膜头作为执行机构，在进气阀阀片上作用一个恒力顶开进气阀，靠回流气体力的变化来被动关闭进气阀，从而调节排气量。若在回流气体力达到最大，即活塞在气缸中间位置，对应于50％的排气量时，气体力还达不到关闭进气阀所需的作用力，则进气阀为全行程顶开，因此装置不能实现50％排气量以下的无级调节。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于爆炸性气体区域的往复压缩机无级气量调节系统，通过液压分配器输出压力脉冲波作用于卸荷器上，顶开进气阀实现了10～100％排气量的无级调节，并使其功耗随排气量降低而下降。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括防爆液压油站、两个以上结构相同液压分配器、装在两个以上压缩机气缸上的卸荷器、防爆控制箱、活塞止点传感器和曲轴编码器；每个液压分配器的一端装有与同步伺服电机减速箱相连的同步伺服电机，液压分配器的另一端装有与调节伺服电机减速箱相连的调节伺服电机，防爆液压油站输出的高压液压油进入液压分配器进油孔，再从液压分配器两个出油孔流出，分别与两个以上卸荷器的进油孔相连，液压分配器的两个回油孔与防爆液压油站的回油泵相连，安装于同步伺服电机端的分配器止点传感器、安装于调节伺服电机端的分配器调节限位传感器、安装于压缩机电机飞轮上的活塞止点传感器和曲轴编码器、以及伺服电机控制线均接入防爆控制箱，卸荷器漏油孔与回油泵相连。

所述的卸荷器由上部的卸荷器液压缸和下部的顶开进气阀的压叉并由压杆相连，其中上部液压缸的连接头安装在压缩机进气阀阀盖，两者由密封平垫片密封，连接头的另一端同卸荷器液压缸由螺栓固定，液压缸活塞安装在缸体内部同压杆相连，卸荷器液压缸由两个密封O型圈密封，压叉安装在进气阀上由压叉内弹簧同进气阀相连可相对于进气阀上下移动。

所述的防爆控制箱包括变压器、固态继电器、PLC、伺服电机控制器、开关电源、接线柱；外部进来的活塞止点传感器、曲轴编码器、油站液位传感器、油站温度传感器、油站压力传感器、分配器止点传感器、分配器限位传感器经接线柱再与PLC相连，同步伺服电机控制线、调节伺服电机控制线经接线柱与伺服电机控制器相连，伺服电机控制器再与PLC相连，固态继电器同PLC相连并与接线柱相接，开关电源给PLC的各个模块供电，而变压器则给伺服电机控制器供电，PLC同上位机或DCS由通讯电缆经接线柱相连。

所述的液压分配器数目由压缩机级数决定。

本发明具有的有益效果是：