СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КОМПРЕССОРНЫМ БЛОКОМ И КОМПРЕССОРНЫЙ БЛОК Российский патент 2012 года по МПК F16T1/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение касается способа управления компрессорным блоком, таким как компрессорная установка, сушильный агрегат или другим подобным, а также компрессорного блока, пригодного для применения такого способа.

Уровень техники

Из патента США 6588443 В2 уже известен способ управления компрессорным блоком, в частности, в том, что касается отвода конденсата из многоступенчатой компрессорной установки; при этом конденсат, который образуется в холодильнике каждой соответствующей ступени давления, отводится через сливную магистраль, обеспечиваемую с этой целью вслед за указанной ступенью давления.

Недостатком данного представленного в патенте США 6588443 В2 способа является то, что требуется большое количество вентилей, и то, что пригодное для применения такого способа устройство оказывается слишком объемным из-за присутствия некоторого количества вентилей и соединительных деталей. Другой недостаток такого способа заключается в том, что он не может применяться для исполнения каких-либо других функций, кроме отвода конденсата.

Из ЕР 0391250 А2 известно устройство, которое может использоваться для отвода конденсата до достижения его уровнем заданной величины, как только в коллекторе достигается другой предварительно установленный максимальный уровень наличия конденсата.

Недостатком этой конструкции является то, что не учитываются никакие другие измеряемые сигналы и что такая конструкция является подходящей только для отвода конденсата, поступающего только от одного коллектора, в открытую емкость, а также то, что она не может использоваться для исполнения других функций.

Патент США 6196253 В1 описывает сливной клапан для немедленного отвода конденсата, как только он оказывается на входе указанного сливного клапана. Однако недостатком такого клапанного механизма является то, что он может использоваться только для отвода конденсата в открытую емкость из единственной емкости. Другой недостаток заключается в непригодности для работы с большими объемами, под чем подразумевается, что во многих технологических процессах требуется отводить большие объемы конденсата.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение предназначено для обеспечения способа управления компрессорным блоком, способа, во многих отношениях усовершенствованного по сравнению с известными способами.

Задачей изобретения является создание способа управления компрессорным блоком, который снабжен по меньшей мере двумя регулируемыми сливными клапанами, при этом способ содержит этап управления по меньшей мере одним из сливных клапанов, основываясь на по меньшей мере одном параметре системы, который не является параметром системы со стороны подвода сливного клапана, при этом способ содержит следующие этапы:

- определения давления на стороне подвода соответствующих сливных клапанов и управления другими сливными клапанами так, чтобы два сливных клапана, имеющих различные величины давления на стороне подвода, не могли оказаться одновременно открытыми; или

- управления двумя сливными клапанами, которые являются частью компрессорного блока, таким образом, что они никогда не могут находиться в открытом состоянии одновременно.

Под стороной подвода сливного клапана здесь подразумевается сторона впуска клапана или, другими словами, ближняя по ходу относительно сливного клапана сторона.

В этом случае под сливным клапаном подразумевается вентиль, который может использоваться для отвода конденсата, но также не исключается возможность применения такого вентиля и для исполнения других функций.

Техническим результатом изобретения является то, что способ позволяет реализовывать простую и компактную конструкцию, поскольку требуется лишь ограниченное количество вентилей.

Вышеупомянутый параметр системы тем самым представляет собой проявляющийся в компрессорном блоке пригодный к измерению физический параметр, такой как величина температуры, величина давления, уровень жидкости или другой подобный, или же сигнал, отображающий внутреннее состояние устройства и генерируемый на основе пригодного к измерению физического параметра.

Под таким сигналом внутреннего состояния подразумевается сигнал, который вычисляется в управляющем устройстве или определяется посредством измерения физического параметра. Пример такого применения представлен в реализации управления с помощью таймера, который запускается на основе регистрации некоторого измеряемого физического параметра.

Одним преимуществом способа согласно изобретению является то, что он позволяет с помощью сливных клапанов выполнять некоторые функции, которые до сих пор реализовывались посредством отдельных компонентов, таких как выдувные вентили или другие подобные, так что некоторые компоненты больше не требуются.

Так, например, при обнаружении того, что давление в промежуточном холодильнике превышает некоторую предельную величину, давление в этом промежуточном холодильнике будет стравлено через регулируемый сливной клапан, установленный на этом промежуточном холодильнике.

Согласно данному изобретению способ также содержит этап определения давления на стороне подвода по меньшей мере двух сливных клапанов, которые являются частью компрессорного блока, и этап управления различными сливными клапанами таким образом, чтобы два сливных клапана с различными величинами давления на стороне подвода не оказались бы одновременно открытыми.

Одно из преимуществ данного конкретного способа состоит в том, что предупреждается ситуация, когда два сливных клапана оказываются одновременно открытыми, в результате чего предотвращается перетекание конденсата из одной части компрессорного блока к другой его части, имеющей более низкое давление.

Согласно изобретению способ содержит этап управления двумя различными сливными клапанами, которые являются частью компрессорного блока, таким образом, что они никогда не могут находиться в открытым состоянии одновременно.

Это может быть реализовано, например, измерением уровня жидкости на стороне подвода соответствующих указанных сливных клапанов и определением на основе этого, является ли сливной клапан открытым или нет.

Настоящее изобретение также касается компрессорного блока, который позволяет применять описанный выше способ, при этом данный компрессорный блок снабжен по меньшей мере двумя сливными клапанами, которые связаны с управляющим устройством, и при этом к управляющему устройству также присоединены детектирующие устройства для определения по меньшей мере одного параметра системы, который не является параметром системы на стороне подвода одного из сливных клапанов, и при этом управляющее устройство содержит алгоритм для того, чтобы управлять по меньшей мере одним из сливных клапанов на основе результатов измерений определенного параметра системы.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет компрессорный блок 1, который снабжен двухступенчатым компрессором, имеющим ступень 2 низкого давления, которая связана с всасывающим трубопроводом 3 и которая связана со ступенью 4 высокого давления со своей стороны выпуска.

Осуществление изобретения

Между ступенями давления 2 и 4 обеспечивается промежуточный холодильник 5, а также первый отделитель 6 жидкости, к которому присоединена первая отводная труба 7, в которой обеспечивается первый сливной клапан 8.

В трубопроводе 9 сжатого воздуха ступени 4 высокого давления обеспечивается клапан 10 однонаправленного действия, который пропускает поток от ступени 4 высокого давления в трубопровод 9 сжатого воздуха и который, когда двухступенчатый компрессор находится в выключенном состоянии, предохраняет от перетекания сжатого газа из узлов, все еще находящихся под давлением и располагающихся вслед за указанным двухступенчатым компрессором, обратно во всасывающий трубопровод 3.

В настоящем примере компрессорный блок 1 также содержит осушительное устройство для осушения газа, поступающего от двухступенчатого компрессора, при этом данное осушительное устройство главным образом состоит из сушилки 11 описанного в BE 100564 типа и образованной емкостью 12 высокого давления с зоной 13 сушки и зоной 14 регенерации, с ротором 15, сконструированным из цилиндрического сушильного элемента 16, в котором обеспечивается адсорбирующая и/или абсорбирующая среда, которая поочередно проводится через зону 13 сушки и зону 14 регенерации.

Кроме того, сушильное устройство 11 содержит магистральный воздуховод 17, который связан с трубопроводом 9 сжатого воздуха, и который соединяет сушильное устройство 11 с выпускным отверстием ступени 4 высокого давления, и который ведет к смесителю 18, выпускное отверстие которого соединено с впуском вышеупомянутой зоны 13 сушки.

Выходная линия 19 соединяет выпускное отверстие зоны 13 сушки с потребительской сетью 20, при этом выходная линия 19 и потребительская сеть 20 разделены клапаном 21 однонаправленного действия.

Трубопровод 9 сжатого воздуха присоединяется боковым трубопроводом к впуску зоны 14 регенерации.

Эта зона 14 регенерации состоит из сектора ротора 15, который закрыт с обеих продольных сторон экранами 23. Остальная часть ротора 6 образует зону сушки.

Магистральный воздуховод 17 в этом случае снабжается послеохладителем 24 и вторым отделителем 25 жидкости, располагающимся вслед за указанным послеохладителем 24, который оборудуется второй отводной трубой 26, в которой обеспечивается второй сливной клапан 27.

Смеситель 18 состоит из эжектора, который, как известно, содержит струйную трубку 28 и смесительную трубку 29, между которыми обеспечивается всасывающее отверстие 30. Смесительная трубка 29 заканчивается на впуске зоны 13 сушки.

Смеситель 18 используется в этом случае известным образом в качестве приводного вала для ротора 15, конец которого смесительная труба 29 связывает с не представленным на фигуре двигателем посредством вала, который соединен со смесительной трубой 29 через соединительную муфту.

Выходная линия 19 сушильного устройства 11 может быть связана с магистральным воздуховодом 17, как это принято, посредством обводной трубы 31, которая в этом случае так же, как и магистральный воздуховод 17, выходная линия 19 и боковой трубопровод 22, содержит отсечный клапан 32.

Выпускное отверстие зоны 14 регенерации связано с внутренней полостью 34 емкости 12 высокого давления через охлаждающую трубу 33, при этом внутренняя полость 34 связана с всасывающим отверстием 30.

Охлаждающая труба 33 выполнена в виде регенерационного холодильника 35, который является, например, но не обязательно, устройством воздушного охлаждения, но который в принципе может быть представлен в виде теплообменного устройства любого типа.

С емкостью 12 высокого давления связана третья отводная труба 36, в которой в этом случае обеспечивается третий сливной клапан 37.

Также к впуску зоны 13 сушки в этом случае присоединяется четвертая отводная труба 38, которая также обеспечивается четвертым сливным клапаном 39.

В этом примере имеются все из отводных труб 7, 26, 36 и 38, но они не обязательно соединяются с единой общей емкостью 40. При этом согласно изобретению также возможно обеспечение нескольких емкостей и/или применение одной открытой емкости.

Компрессорный блок 1 содержит, кроме того, управляющее устройство 41, к которому управляемым образом подключены сливные клапаны 8, 27, 37 и 39 и к которому также присоединены детектирующие устройства для определения по меньшей мере одного параметра системы, который не является параметром системы на стороне подвода данного управляемого сливного клапана, а в этом случае нескольких параметров системы, а именно: измеренных величин давления в системе и уровней жидкости на сторонах подвода соответствующих сливных клапанов 8, 27, 37 и 39.

С этой целью вышеупомянутые детектирующие устройства содержат четыре датчика давления 42-45, каждый из которых обеспечивается на стороне подвода сливного клапана 8, 27, 37 и 39.

В этом примере первый датчик 42 давления расположен в промежуточном холодильнике 5, второй датчик 43 давления расположен в послеохладителе 24, третий датчик 44 давления измеряет давление в полости 34 и четвертый датчик 45 давления установлен так, чтобы измерять давление на впуске зоны 13 сушки.

Кроме того, детектирующие устройства в этом случае содержат два датчика 46 и 47 уровня, обеспечиваемые в соответствующих отделителях 6, 25 жидкости, и два датчика 48 и 49 уровня, которые обеспечиваются в сушильном устройстве 11 на стороне подвода сливных клапанов 37, 39 соответственно, при этом каждый из этих датчиков 46-49 уровня также связан с вышеупомянутым управляющим устройством 41.

Изобретение не ограничивается применением представленных на фигуре датчиков давления и уровня, напротив, также возможны и другие конструкции. Так, например, является возможным исключение одного или нескольких датчиков уровня.

Работа компрессорного блока 1 согласно применению изобретения очень проста и осуществляется следующим образом.

Когда двухступенчатый компрессор включается, газ, например воздух, всасывается через всасывающий трубопровод 3, этот газ вначале сжимается на ступени 2 низкого давления и затем продавливается через промежуточный холодильник 5 и первый отделитель 6 жидкости к ступени 4 высокого давления для дальнейшего сжатия.

Благодаря комбинации возрастания давления и последующего падения температуры сжатого газа в промежуточном холодильнике 5 присутствующие в потоке газа пары воды могут, как известно, конденсироваться, в результате чего в потоке газа образуются капли жидкости, которые отделяются от потока газа в первом отделителе 6 жидкости.

В сжатом газе, который оказывается 100% насыщенным сразу же за первым отделителем 6 жидкости, после его сжатия ступенью 4 высокого давления и прохождения через послеохладитель 24 снова образуются капли конденсата, которые удаляются из потока газа во втором отделителе 25 жидкости.

Сжатый насыщенный газ, исходящий из второго отделителя 25 жидкости, затем поступает в сушильное устройство 11, где предназначенный для осушения газ проводится через смеситель 18 и затем высушивается с помощью адсорбционной и/или абсорбционной среды, которая поглощает влагу из газа.

Высушенный газ далее пропускается через выходную линию 19 к потребительской сети 20.

Для того чтобы восстановить адсорбционную и/или абсорбционную среду, на низких оборотах двигателя запускается ротор 15, при которых, как известно, адсорбционная и/или абсорбционная среда поочередно пропускается через зону сушки 13 и зону 14 регенерации.

Боковой трубопровод 22 отводит часть предназначенного для сушки газа от трубопровода 9 сжатого воздуха к зоне 14 регенерации, при этом данная часть газа не перекачивается по магистральному воздуховоду 17 и, следовательно, не охлаждается в послеохладителе 24.

Следовательно, предназначенный для сушки газ все еще остается относительно горячим и ненасыщенным, так что он может поглощать влагу из адсорбционной и/или абсорбционной среды при его протекании через зону 14 регенерации.

На выходе из зоны 14 регенерации газ отводится к холодильнику 35 регенерации через охлаждающую трубу 33 для того, чтобы затем всосаться через полость 34 и всасывающее отверстие 30 в смесительную трубу 29, где этот газ смешивается с предназначенным для сушки газом из магистрального воздуховода 17.

Способ согласно изобретению для управления компрессорным блоком содержит этап управления по меньшей мере одним из сливных клапанов 8, 27, 37 или 39 по меньшей мере на основе одного параметра системы, который не является параметром системы на стороне подвода данного сливного клапана 8, 27, 37 или 39, с тем, чтобы отводить конденсат через указанные сливные клапаны 8, 27, 37 или 39 к емкости 40.

С этой целью управляющее устройство 41 снабжено алгоритмом управления по меньшей мере одним, а в данном случае всеми сливными клапанами 8, 27, 37 и 39.

Параметр системы в этом случае содержит измеряемые величины давления системы на стороне подвода соответствующих сливных клапанов 8, 27, 37 и 39, каковые измеряемые величины определяются соответствующими датчиками 42-45 давления, однако в настоящем примере во внимание также принимается и уровень жидкости на стороне подвода сливных клапанов 6 и 25.

Различные сливные клапаны 8, 27, 37 и 39 так управляются управляющим устройством 41, что два из сливных клапанов 8, 27, 37 и 39, имеющих различные величины давления на стороне подвода, не могут находиться в открытом состоянии одновременно.

Однако также возможно управление различными сливными клапанами 8, 27, 37 и 39 таким образом, чтобы они никогда не были открыты одновременно, что может реализовываться, например, измерением уровня жидкости на стороне подвода данных соответствующих сливных клапанов 8, 27, 37 и 39 и определением на основе этого, является ли сливной клапан 8, 27, 37 или 39 открытым или нет.

Способ в этом случае также содержит этап определения уровня жидкости на стороне подвода сливного клапана 8, 27, 37 и 39 и открытия соответствующего сливного клапана 8, 27, 37 или 39 сразу же, как только измеренный уровень жидкости превысит заданную предельную величину.

Это может быть реализовано с помощью управляющего устройства 41, которое для этой цели связано с датчиками 46-49 уровня и которое при использовании данного способа может постоянно учитывать соответствующие измеренные величины давления на стороне подвода сливных клапанов 8, 27, 37 и 39.

Посредством управления различными сливными клапанами 8, 27, 37 и 39 и с помощью центрального управляющего устройства 41 эти сливные клапаны 8, 27, 37 и 39 могут применяться также для исполнения и других, помимо отвода конденсата, функций, таких как, например, выпуск газа.

В данном примере компрессорного блока 1 это может быть применено, например, для регенерации осушителя во время бездействия, направляемый при этом через осушительное устройство 16 газ может быть выпущен через сливные клапаны 37 и/или 39.

Например, сливной клапан 8, который обеспечивается непосредственно после, то есть вслед за промежуточным холодильником 5, также может использоваться для стравливания давления в промежуточном холодильнике для освобождения объема промежуточного холодильника.

Способ согласно изобретению предпочтительно также содержит этап генерирования сигнала тревоги в случае регистрации вышеупомянутым управляющим устройством 41 ненадлежащего значения измеряемой величины при том, что вышеупомянутый параметр не изменяется таким образом, как это предопределяется управляющим устройством 41, при этом принимается во внимание по меньшей мере вышеупомянутый параметр системы, отличный от уровня жидкости на стороне подвода сливного клапана, и, возможно, уровень жидкости на стороне подвода сливного клапана.

Примером этого является случай, когда один из сливных клапанов 8 или 27 оказывается открытым управляющим устройством 41 при обнаружении соответствующим датчиком слишком высокого уровня жидкости, а датчик 46 или 47 уровня на стороне подвода другого сливного клапана 8 или 27 больше жидкости не обнаруживает, отсюда можно легко заключить, что подключения либо сливного клапана 8 или 27, либо датчика 46 или 47 уровня не были выполнены правильным образом.

Одним из преимуществ компрессорного блока 1 согласно изобретению является то, что он позволяет определять объем конденсата, который был отведен через сливные клапаны 8, 27, 37 и 39.

Предполагаемое количество конденсата в компрессоре может быть вычислено исходя из данных по влажности всосанного воздуха, массового потока, величин давления и температуры.

Эти данные могут быть измерены или вычислены на основе измерений и таким образом являться доступными наряду с фактическим количеством отведенного конденсата. Если это количество отведенного конденсата оказывается меньше, чем расчетное количество конденсата, это может указывать, например, на то, что отделитель воды не работает должным образом.

Если объем отделенного конденсата является большим, чем расчетная величина, это может указывать, например, на наличие утечки жидкости из жидкостного контура в газовую линию.

Другое преимущество способа согласно изобретению при отведении конденсата состоит в отсутствии необходимости в установке в компрессоре или в блоке какого-либо обратного клапана для случаев, когда давление в емкости для конденсата может уменьшаться ниже атмосферного давления. Это может обнаруживаться посредством управляющего устройства 41, которое учитывает это при управлении соответствующим сливным клапаном, так что обратный клапан на дренажном выпускном отверстии более не является необходимым.

В описанном выше примере основные параметры системы, используемые для управления сливными клапанами 8, 27, 37 и 39, состоят из давления в системе и уровней жидкости, но согласно изобретению также не исключается использование для этих целей и других параметров системы, таких как, например, величины температуры или применение комбинации различных параметров.

Естественно, не исключается возможность того, чтобы параметр системы или параметры системы, на основе которых осуществляется управление сливными клапанами, измерялись бы, вычислялись или определялись каким-либо другим способом.

Также в качестве варианта возможно применение для одного или нескольких параметров системы комбинации из измеряемых и расчетных величин.

Настоящее изобретение не ограничивается способом и устройством, описанными в качестве примера и поясняемыми с помощью прилагаемого чертежа, напротив, такой способ согласно изобретению и устройство для применения такого способа могут быть реализованы многими различными путями, оставаясь тем не менее в пределах объема изобретения.

Способ содержит этап управления по меньшей мере одним из сливных клапанов на основе по меньшей мере одного параметра системы на стороне подвода сливного клапана, при этом способ содержит следующие этапы: определения давления на стороне подвода соответствующих сливных клапанов и управления другими сливными клапанами, причем два сливных клапана, имеющих различные величины давления на стороне подвода, не могут быть одновременно открытыми; или управления двумя сливными клапанами, выполненными в виде части компрессорного блока, причем они никогда не могут находиться в открытом состоянии одновременно. Компрессорный блок снабжен по меньшей мере двумя сливными клапанами, соединенными с управляющим устройством, которое соединено с детектирующим устройством для определения по меньшей мере одного параметра системы, который не является параметром системы на стороне подвода одного из сливных клапанов, и при этом управляющее устройство содержит алгоритм для управления по меньшей мере одним из сливных клапанов на основе определенного параметра системы. Технический результат - упрощение конструкции. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ управления компрессорным блоком, снабженным, по меньшей мере, двумя управляемыми сливными клапанами (8, 27, 37 или 39), при этом способ содержит этап управления, по меньшей мере, одним из сливных клапанов (8, 27, 37 или 39) на основе, по меньшей мере, одного параметра системы, на стороне подвода сливного клапана (8, 27, 37 или 39), отличающийся тем, что способ содержит следующие этапы:
- определения давления на стороне подвода соответствующих сливных клапанов (8, 27, 37 и 39) и управления другими сливными клапанами (8, 27, 37 и 39), причем два сливных клапана (8, 27, 37 и 39), имеющих различные величины давления на стороне подвода, не могут быть одновременно открытыми; или
- управления двумя сливными клапанами (8, 27, 37 и 39), выполненными в виде части компрессорного блока (1), причем они никогда не могут находиться в открытом состоянии одновременно.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что параметр системы состоит из измеряемой величины температуры или давления системы.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что параметр системы состоит из сигнала внутреннего состояния устройства, который генерируется на основе измеряемого физического параметра.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что предусмотрен этап измерения уровня жидкости на стороне подвода сливного клапана (8, 27, 37 или 39).

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что предусмотрен этап измерения уровня жидкости на стороне подвода соответствующих сливных клапанов (8, 27, 37 и 39) и определения на основе этого, является ли сливной клапан (8, 27, 37 и 39) открытым или нет.

6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что предусмотрен этап применения, по меньшей мере, одного из сливных клапанов (8, 27, 37 или 39) для выпуска газа и/или снижения давления.

7. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что для управления сливными клапанами (8, 27, 37 и 39) предусмотрено управляющее устройство (41).

8. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что предусмотрен этап генерирования сигнала тревоги при регистрации управляющим устройством (41) ненадлежащего значения измеряемой величины, когда параметр не изменяется таким образом, как это предопределяет управляющее устройство (41), и при этом принимается во внимание определенный параметр системы.

9. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что предусмотрен этап определения количества конденсата, который отводят через сливные клапаны (8, 27, 37 и 39).

10. Компрессорный блок, отличающийся тем, что он снабжен, по меньшей мере, двумя сливными клапанами (8, 27, 37 и 39), соединенными с управляющим устройством (41), которое соединено с детектирующим устройством для определения, по меньшей мере, одного параметра системы, который не является параметром системы на стороне подвода одного из сливных клапанов (8, 27, 37 или 39), и при этом управляющее устройство (41) содержит алгоритм для управления, по меньшей мере, одним из сливных клапанов (8, 27, 37 или 39) на основе определенного параметра системы.

11. Компрессорный блок по п.10, отличающийся тем, что детектирующие устройства содержат, по меньшей мере, один датчик (42, 43, 44 и/или 45) давления на стороне подвода сливного клапана (8, 27, 37 и/или 39).

12. Компрессорный блок по п.10 или 11, отличающийся тем, что детектирующие устройства содержат датчик (42-45) давления для каждого сливного клапана (8, 27, 37 и 39) на стороне подвода сливного клапана.

13. Компрессорный блок по п.10 или 11, отличающийся тем, что детектирующие устройства выполнены с возможностью определения уровня жидкости на стороне подвода сливного клапана (8, 27, 37 и/или 39).

14. Компрессорный блок по п.10 или 11, отличающийся тем, что сливные клапаны (8, 27, 37 и/или 39) выполнены в виде части отделителя (6 и/или 25) воды, сушильного устройства (11) или холодильника (5 или 24), или же присоединены к ним с их стороны подвода.