[发明专利]一种实现压缩机气量无级调节的方法及系统

说明书

本发明公开一种实现压缩机气量无级调节的方法及系统，该系统包括压缩机运动系统、伺服驱动系统和控制系统，所述压缩机运动系统、伺服驱动系统分别与控制系统连接；所述伺服驱动系统用于驱动压缩机进气阀的强制开启与关闭；所述控制系统实时处理压缩机运行过程中的状态数据，并给伺服驱动系统发出控制指令，所述伺服驱动系统根据控制指令控制进气阀开启与关闭的时间，从而实现压缩机的排气量在0～100％范围内无极调节，实现了压缩机的节能环保运行。

技术领域

本发明涉及压缩机气量调节技术领域，具体涉及一种实现压缩机气量无级调节的方法及系统；可广泛应用于化工厂、炼油厂、气体储运厂及联合热电厂等领域。

背景技术

在炼油、石油化工等工艺流程中，由于工况变化和其它因素，压缩机气量需要随时调节，对调节的要求是：能实现流量的连续调节，使流量随时和耗气量相等；调节系统力求简单可靠，操作方便；单位流量的功率消耗不增加。最为常用的是打回流，余隙调节和气阀调节。打回流的调节方式浪费能量；余隙调节方式调节范围小，能部分引起压力与温度重新分布；这些调节方式中都不能避免开机时快速升压造成对机组及系统的冲击，级间压比不能调节，能耗过高等问题。

压开吸气阀进行气量调节在众多方法中，以其省能耗、结构简易和安装方便等优势得到了广泛的应用，早在上世纪20年代已经出现。压开吸气阀气量调节主要有两种方式：一种为全行程压开吸气阀，即在压缩机工作过程中，使某一吸气阀保持全开；另一种为部分行程压开吸气阀，即在部分压缩过程中，吸气阀保持开启状态，而剩余压缩过程吸气阀关闭。但查阅众多资料发现，迄今国内对压开吸气阀排气量调节的应用绝大部分都局限在全行程压开技术，故只能实现问断调节(如0-50％-100％)。因此，亟需一种能实现压缩机气量无级调节的方法及系统，使得压缩机的气量可以在0-100％范围内无极调节。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种实现压缩机气量无级调节的方法及系统，能实现压缩机排气量从0～100％范围内无级调节。

气量无级调节的原理为，当下级气量消耗低于压缩机气量输出时，输出压力增大，在C到Cr的压缩过程中，强制进气阀打开，多余的气量在内外压差作用下通过进气阀回流到进气管中，然后再关闭进气阀，使这部分气量不经压缩而重新回流到进气总管中。通过控制回流过程时间的长短即Cr的位置，使压缩机在一个工作循环周期中只压缩实际生产需要的气量，所消耗的功率相应减少，实现了压缩机的节能环保运行。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种实现压缩机气量无级调节的方法，包括以下步骤：

计算满负荷下压缩机实际进气体积；

设定气缸顶的位置为O点，活塞上止点位置为A点，气缸刚开始吸气时活塞的位置为B点，活塞下止点位置为C点，气缸刚开始压缩时活塞的位置为Cr点，气缸刚开始排气时活塞的位置为D点；

设定压缩机余隙与行程之比为a，余隙长度OA＝2ar，r为曲轴半径；压缩比为b＝P₂/P₁，P₁为进气压力，P₂为排气压力；活塞位于A点时气缸内气体压强为P₂，活塞位于B点时气缸内气体压强为P₁；由于膨胀过程中活塞运动到B点后才开始吸气，因此AB为压缩机循环过程中的无效膨胀行程，则压缩机的实际进气行程为AC-AB＝BC；

根据克拉伯龙方程PV＝nRT可知，恒温下气体膨胀后的体积与压力成反比，则有：

P₂/P₁＝OB/OA，OB＝2abr；

无效膨胀行程为：

AB＝OB-OA＝2abr-2ar＝2ar(b-1)

实际进气体积V₁为：