[发明专利]一种局部行程回流的往复压缩机气量调节方法

摘要

本发明涉及一种局部行程回流的往复压缩机气量调节方法，基于控制进气阀延时关闭让多余气体回流的基本原理，提出了一种通过只调节部分进气阀实现气量0～100％无级调节的方法，采用自适应调控方法实现机组气量的实时调节，该方法可大幅度降低了一台往复压缩机增加无级气量调节装置的投入成本，并且简化了控制系统。

主权项

1.一种局部行程回流的往复压缩机气量调节方法，其特征在于：1)设定机组总的进气阀数量为N，在往复压缩机所有进气阀中选取部分进气阀上安装气量调节卸荷器，控制气阀开闭，剩余的进气阀保持自动启闭；未加装卸荷器的进气阀数量为m，加装了卸荷器的进气阀数量为N‑m；2)确定压缩机参数，包括：往复压缩机转速ω，曲轴转角θ，曲柄连杆比λ，曲轴长度r，气缸直径Dcy，阀片最大行程Hs，进气阀片质量Ms，进气压力Ps，进气阀面积Ap，卸荷器作用在阀片上的面积Af，气缸余隙容积Vcle，额定最大排气量Qmax，单个进气阀阀簧个数Z，阀簧刚度Ksp，驱动力Ff，气体常数R,，热压缩系数k，进气温度Ts；3)计算下列参数，包括：行程容积容积变化率气阀弹簧力F_sp＝ZK_sph_s，其中h_s为进气阀位移，当进气阀开启和关闭时h_s∈[0，H_s]，单个进气阀有效通流面积α_sA_s；4)确定往复压缩机工作负荷比η(η∈[0,1])，实际排气量为Q＝ηQ_max，设定气量负荷比对应气缸体积为ηV_s；根据公式计算一次设定气量负荷比对应的进气阀延时关闭相位角(θ_r)₁；5)确定调节气量时进气阀关闭相位角(θr)1对应的气缸压力P2：首先，计算本方法调节往复压缩机气量时气阀的受力状态，即：m个自由启闭的气阀受进气压力、气缸压力和弹簧力的综合作用，运动状态描述为i＝1～m,其中(h_s)_i为第i个进气阀的位移，(M_s)_i为第i个进气阀运动质量，(F_sp)_i为第i个进气阀弹簧力，(A_p)_i为第i个进气阀阀片有效作用面积，(A_p‑A_f)_i为第i个进气阀阀座通道出口处面积，ΔP为气体由进气腔进入气阀流道后的压力降；N‑m个卸荷器驱动的气阀受进气压力、气缸压力、弹簧力和驱动力的综合作用，运动状态描述为i＝m～N，其中(F_f)_i为作用在第i个卸荷器驱动的气阀上的驱动力；其次，进气阀的不同运动状态决定了气量调节工况下压缩机吸气和回流两个过程中气缸的压力变化，即：I.吸气过程：全部进气阀开启，气体流经所有N个气阀进入气缸中，气缸压力变化II.回流过程：N‑m个气阀保持开启，气体反向流经气阀进入进气腔，气缸压力变化最后，取求解步长为采用数值算法求解吸气过程和回流过程中气缸内压力值，得到设定关闭相位角(θ_r)₁处的气缸内压力值P₂；6)计算压力系数λ_p：由于气体经过部分进气阀回流过程中的阻力，使回流终了压力升高至P₂，相比于进气状态的压力P_s产生了压力偏差ΔP＝P₂‑P_s；ηV_s体积P₂压力的气体折合到压力P_s，气体容积量增加了(ΔV_s)₁，增加的气体容积量满足设压力系数则得到增加的气体容积量为(ΔV_s)₁＝(λ_p‑1)ηV_s；7)判断修正系数是否满足(λp)1‑1<ε，其中ε为允许的气体量偏差百分比，通常取ε∈(0,0.03]，调节的精度越高ε的取值越小：I.若修正系数满足精度要求，则得到受控进气阀实际关闭位置相位角θr＝(θr)1；II.若修正系数不满足精度要求，则将该气体容积量增加量(ΔV_s)₁负补偿到设定气量负荷比对应气缸体积为ηV_s，得到气体容积修正量ηV_s‑(ΔV_s)₁；根据公式第二次计算设定气量负荷比对应的进气阀延时关闭相位角(θ_r)₂；重复步骤(5)、(6)分别计算调节气量时进气阀关闭相位角(θ_r)₂对应的气缸压力和压力系数λ_p，再次判断修正系数是否满足精度要求；如此反复计算，直至满足要求。