國內(nèi)壓縮機氣量無級調(diào)節(jié)技術(shù)研究應(yīng)用現(xiàn)狀

　　隨著石油化工工藝的不斷變化和能源的日益緊張，要求壓縮機能夠在更大的范圍內(nèi)實現(xiàn)排氣量連續(xù)調(diào)節(jié)。大功率的壓縮機通常用旁通回流調(diào)節(jié)的方式，雖然能滿足下游工藝生產(chǎn)的需要，但造成了能源的巨大浪費。此外，旁通調(diào)節(jié)方式在控制方面也存在一些問題，于是人們開始研究將壓縮機的流量控制改為氣量無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，投用后取得了成功。現(xiàn)將有關(guān)研究應(yīng)用的情況介紹如下。
 
　　西安交通大學(xué)研制的BYH-6/10噴油滑片空氣壓縮機采用了獨特的滑片卸荷軸承結(jié)構(gòu)和密封端板結(jié)構(gòu)，先進(jìn)的設(shè)計方法，建立多種物理數(shù)學(xué)模型，運用計算機進(jìn)行理論計算，確定壓縮機熱力參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)，使之具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、排氣量大、排氣壓力高、排氣量可隨負(fù)荷變化無級自動調(diào)節(jié)，排氣量基本不受壓力變化影響等特點。樣機經(jīng)505小時的測試試驗和1979小時的現(xiàn)場工業(yè)性試驗表明，該機運行平穩(wěn)、可靠性高、噪音低、易損件少、便于維護(hù)，可用于各型深井和中深井鉆機，也可作為其它場合的壓縮空氣動力源使用。已在四川省石油局投入小批量生產(chǎn)[1]。
 
　　西安交通大學(xué)發(fā)明了CN200710018568.6[2]一種往復(fù)活塞壓縮機排氣量無級調(diào)節(jié)方法，該方法由壓縮機的滿負(fù)荷運行的最大排氣量和實際所需排氣量確定占空比，通過一個控制系統(tǒng)和一個或多個能夠壓開吸氣閥的執(zhí)行機構(gòu)，控制壓縮機吸氣閥的強制壓開或自由開閉，使壓縮機加載循環(huán)與空載循環(huán)間隔分布并符合占空比，從而均勻的提供所需排氣量。該發(fā)明具有可實現(xiàn)排氣量0～100％連續(xù)調(diào)節(jié)、壓力波動小、節(jié)能降噪、簡單可靠的調(diào)節(jié)效果。
 
　　武漢理工大學(xué)發(fā)明了CN200820066897.8[3]活塞往復(fù)式壓縮機余隙無級調(diào)節(jié)裝置，它包括余隙容積缸(3)、設(shè)置在余隙容積缸(3)內(nèi)的余隙容積缸活塞(301)、用于驅(qū)動余隙容積缸活塞(301)的動力系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)；余隙容積缸(3)的一端與壓縮機氣缸(1)缸頭外側(cè)氣缸(101)聯(lián)通。該實用新型裝置優(yōu)點：壓縮機可根據(jù)需要，通過動力系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)余隙容積缸活塞在余隙容積缸內(nèi)的位置，從而調(diào)節(jié)壓縮機氣缸的余隙容積，使得壓縮機輸出氣量能在較大的范圍內(nèi)進(jìn)行無級調(diào)節(jié)，節(jié)能效果好，操控簡單，能連續(xù)自動地調(diào)整壓縮機余隙容積的大小，保持輸出氣量的壓力穩(wěn)定。
 
　　上海交通大學(xué)發(fā)明了CN200610148229.5[4]壓比無級可調(diào)的小排量壓氣裝置，屬于機械工程領(lǐng)域內(nèi)的壓縮機技術(shù)。包括：低壓筒、壓氣機、高壓單元、控制器、送氣閥、來氣閥、進(jìn)氣閥、排氣閥。其中，高壓單元包括：四個高壓筒、三個電動蝶閥、壓力傳感器、輸入氣閥、輸出氣閥。壓氣機將低壓筒中的氣體壓縮后送入高壓單元，控制器在接收到壓力傳感器的壓力信號后控制各電動蝶閥動作，通過各高壓筒的作用，使氣體達(dá)到指定壓力并輸出。該發(fā)明提供的壓氣裝置小巧、輕便，結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝，既可以達(dá)到很高的壓比，也可以連續(xù)無級改變壓比，是一種航空、航海、水下作業(yè)等特殊工作場合所需要的壓氣裝置。
 
　　浙江大學(xué)宋健等人針對活塞式壓縮機開發(fā)了排氣量全量程無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)[5]。從活塞式壓縮機的實際工作循環(huán)入手，分析了全量程氣量無級調(diào)節(jié)的基本原理，建立了全量程氣量無級調(diào)節(jié)熱力計算的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了變工況下的多級壓縮機狀態(tài)參數(shù)與壓開進(jìn)氣閥時間的數(shù)學(xué)關(guān)系。整個系統(tǒng)由執(zhí)行機構(gòu)和監(jiān)控系統(tǒng)兩部分組成，主要實現(xiàn)液壓分配器和壓縮機的同步運轉(zhuǎn)功能與排氣量、級間壓力的調(diào)節(jié)功能。液壓分配器是執(zhí)行機構(gòu)的核心部件。監(jiān)控系統(tǒng)由上下位機構(gòu)成，伺服電機與控制器構(gòu)成下位機，PC機配以組態(tài)軟件MCGS構(gòu)成上位機。在實驗室搭建無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，應(yīng)用到3L10/8二列二級雙缸作用L型空氣壓縮機。初步實現(xiàn)壓縮機與液壓分配器的同步運轉(zhuǎn)以及排氣量、級間壓力、排氣溫度的調(diào)節(jié)控制。分析不同壓開時間，排氣量、級間壓力和排氣溫度的變化規(guī)律，并與理論計算值比較，得到實驗結(jié)論。
 
　　浙江大學(xué)的科研人員還設(shè)計發(fā)明了相關(guān)的進(jìn)氣閥機構(gòu)。如CN200610155395.8[6]一種基于時間控制頂開活塞壓縮機進(jìn)氣閥的裝置。此裝置主要由外套筒，內(nèi)套筒和中間旋轉(zhuǎn)軸組成。來自供油系統(tǒng)的連續(xù)壓力油從進(jìn)油口進(jìn)入，經(jīng)油壓分配器調(diào)節(jié)后成為壓力脈沖油，并從出油口輸出。通過內(nèi)套筒在軸向的移動，改變出油口對應(yīng)于油壓作用區(qū)的不同位置實現(xiàn)不同的液壓作用時間，改變進(jìn)氣閥的頂開持續(xù)時間。頂開時間越長，氣缸內(nèi)氣體回流越多，實際被壓縮的氣體量越少，從而達(dá)到改變壓縮機排氣量的目的。內(nèi)套筒出油孔對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)軸油壓作用區(qū)的具體位置由壓縮機需要調(diào)節(jié)的排氣量來決定。該裝置使活塞壓縮機排氣量在10～100％范圍內(nèi)實現(xiàn)無級連續(xù)的調(diào)節(jié)。
 
　　再如，CN99203764.6[7]一種用于壓縮機的氣閥是在傳統(tǒng)壓縮機氣閥的閥腔內(nèi)設(shè)置包括定位桿、套筒、壓閥筒，具有內(nèi)外彈簧的彈簧座、導(dǎo)板和導(dǎo)向桿的氣量調(diào)節(jié)裝置。定位桿位于閥腔中心，依次穿越升程限制器、閥座、套筒、彈簧座和導(dǎo)板，其中壓閥筒以滑動配合套在套筒外，其壓爪伸入閥座通孔觸及閥片，與定位桿同軸線的加力桿自閥外置入閥腔經(jīng)氣量調(diào)節(jié)部件施力于閥片，利用加力桿改變閥片受力大小即可實現(xiàn)氣量無級調(diào)節(jié)，該閥閥片使用壽命長。
 
 

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