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活塞压缩机余隙容积调节控制机构分析

   【压缩机网活塞压缩机都有余隙容积,压缩机的余隙容积,有的是结构上的需要,有的是难以避免的。活塞压缩机的余隙容积由四部分组成:
  一是活塞运动到死点时,其与汽缸盖之间的间隙形成的容积;
  二是活塞外圆第一道活塞环端面到活塞顶面与气缸镜面形成的环形容积;
  三是气腔与气缸镜面之间形成的容积;
  四是气阀阀座和升程限制器所形成的空隙容积。
  压缩机级的总余隙容积值与行程容积的比值称为相对余隙容积。一般认为压缩机的相对余隙容积值在下列范围内:压力≤20bar时,为0.07~0.12;压力>20bar时,为0.12~0.16。其已被采用的相对余隙容积值为:压力≤20bar时,为0.03~0.12;压力>20bar时,为0.12~0.22。
  在压缩机工作时,由于余隙容积的存在,在吸气阀开启前,余隙容积中的高压气会从排气压力膨胀到吸气压力,占据了部分行程容积,使吸气伐吸入的气体容积减少,相应排气量也降低了。所以在设计气缸时,要预先考虑到余隙容积对排气量的影响,压缩机设计者用容积系数等参数计算压缩机真实排气量。设计压缩机时,在考虑到生产率、制造、装配和安全运转等情况下,应尽量使余隙容积小些。但有时为了调整活塞力或排气量,也会相应的加大某些余隙容积。
  当压缩机在压缩气体时,气体中可能有部分蒸气会凝结下来,或吸气带水、带液。如果气缸端面余隙不够大,就可能产生液击。以至于损坏缸盖或活塞、活塞杆等。
  为了装配和调节的需要,在活塞死点位置与缸盖与处于的之间也必须留有一定的余隙。
  由于金属的热膨胀,活塞杆、连杆在工作中,随着温度升高会发生膨胀而伸长。气缸中留有余隙就能给压缩机的装配、操作和安全使用带来诸多好处。但余隙过大的话,会使压缩机生产能力降低。
 
活塞压缩机余隙容积调节控制机构分析
 
  1、余隙调节是压缩机一种传统的气量调节手段
  余隙调节是压缩机一种传统的气量调节手段,过去多用于尿素合成二氧化碳压缩机,用以调节换成尿素流程所需加入二氧化碳气体的比例。典型的结构是在缸盖处增加一可手工调节的辅助余隙容积,用螺杆手轮调节辅助余隙容积的大小,起到调节吸气量的目的。
  现今多用于氢气压缩机和联合压缩机,余隙容积调节压缩机气量是改变余隙容积的大小,而使压缩机级的吸气量发生变化,这种调节分为固定调节和变动调节两种。
  固定式调节:是在设计或改造压缩机气量时,增加或设法减小一定的余隙容积,使之调整压缩机气量或有关级的压缩比。
  变动调节:是设置一个或数个辅助余隙容积,利用手动或自动模式调节辅助余隙容积的大小,从而达到调节压缩机气量或有关级的压缩比的目的,使压缩机运行参数更能满足下游工况的适应性。
  由于余隙容积发生变化,会引起压缩机示功图的变化。未经余隙调节的示功图见图1。
 
活塞压缩机余隙容积调节控制机构分析
 
 
  余隙调节负荷率0.052的示功见图2,吸气量变小,排气量也变小,压缩功(示功图的封闭面积)也变小。
 
活塞压缩机余隙容积调节控制机构分析
 
  余隙调节负荷率0.157的示功图见图3,吸气量更变小,排气量也更变小,压缩功(示功图的封闭面积)也更变小。
 
活塞压缩机余隙容积调节控制机构分析
 
  余隙调节负荷率0.29(没有排气)的示功图见图4。吸气量变小,排气量变为零,压缩功(示功图的封闭面积)也更变小。此循环变成吸气、压缩和膨胀三个过程的死循环,压缩机只消耗功率(摩擦功),而没有排气,这种情况会使气缸内气体温度升高。
 
活塞压缩机余隙容积调节控制机构分析
 
  活塞压缩机的排气量一般是根据装置所需的最大容积流量或近期装置可能扩容所需的流量来选择,一般具有一定的富裕量。由于入口条件的改变(入口压力、温度等)、工艺流程或耗气设备的需求量改变,当耗气量小于压缩机的排气量时,压缩机会出现该级排气压力升高,此时需要调节压缩机得吸气量,以使压缩机的排气量适应耗气量的要求,保持管网中的压力稳定,并相应减小电动机的功率损耗,达到兼应节电的效果。
 
  2、余隙容积电液控制系统
  电液控制系统根据主控变量或通过手动给定参数,通过可编程控制器(PLC)、伺服阀、位移传感器、伺服油缸组成的电液位置控制系统,使余隙缸活塞按输入信号作直线位移,从而实现各级余隙容积变化的伺服控制,最终实现压缩机排气量和级间压缩比的控制。
  压开进气阀的调节幅度较大,适用于粗调节,有一定节能效果。
  而压缩机某级进行余隙调节时,吸气减小,该级的压缩比会减小,使下一级的压缩比升高。为了相对稳定各级压缩比,有必要对下一级或下两级也进行相应的余隙调节。
  被调节压缩比的级可采用压力传感器或压缩比变送器测量压缩比数据。
 
  3、一种典型的余隙容积无级调节控制系统
  山东易阳石化节能设备澳洲幸运10开奖结果专门开发的压缩机节能装备系统YY-EEA-ACCY3.3主要为石油化工、煤化工行业压缩机气量无级调节服务。一种充液式余隙容积无级调节控制机构的节能效果得到好评。余隙容积无级调节执行机构有单作用和双作用两种,均取得专利。
  采用西门子S7-200plc可以满足余隙容积无级调节控制系统所需。采用充液式驱动辅助余隙容积是不错的选择。
  该系统可以选择一、二、三级操作模式为手动或自动;
  系统页面可以显示系统压力、液位、温度等参数;
  页面可以选择:一级执行机构负荷率;一、二级手动值显示及确认按钮;二级执行机构负荷率;三级执行机构负荷率;三级手动值显示及确认按钮;
  页面可以显示泄漏流量;故障显示等。并有系统设置按钮。
  经多几家改造后反映:余隙容积无级调节控制机构可在70~100%内温度调节。
  该装置系统起动平稳,加减负荷、切机、停机稳定。改善了循环氢压缩机的操作难度,系统高压参数更加稳定。同步电机电流下降值约为59-53=6(A),达10.2%,压缩机功率下降亦为10.2%。
 

来源:本站原创

标签: 容积活塞压缩机  

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