余隙調(diào)節(jié)概要PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1余隙調(diào)節(jié)概要余隙調(diào)節(jié)概要前言前言活塞式壓縮機(jī)功率與余隙容積的關(guān)系活塞式壓縮機(jī)功率與余隙容積的關(guān)系余隙無級調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)原理余隙無級調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)原理試驗(yàn)活塞式壓縮機(jī)的選擇試驗(yàn)活塞式壓縮機(jī)的選擇1234可調(diào)余隙調(diào)節(jié)原理、調(diào)節(jié)范圍及應(yīng)用范圍可調(diào)余隙調(diào)節(jié)原理、調(diào)節(jié)范圍及應(yīng)用范圍余隙無級調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)組成及控制系統(tǒng)余隙無級調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)組成及控制系統(tǒng)5節(jié)能效果節(jié)能效果6結(jié)論結(jié)論7第1頁/共34頁第2頁/共34頁前前 言言第3頁/共34頁 煉油化工裝置加工工藝所需活塞式壓縮機(jī)的氣量一般根據(jù)煉油化工裝置加工工藝所需活塞式壓縮機(jī)的氣量一般根據(jù)裝置最大所需氣量來選擇壓縮機(jī)，同時(shí)據(jù)裝置最大所需氣量來選擇壓縮

2、機(jī)，同時(shí)據(jù)API618API618要求活塞式壓要求活塞式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)氣量還要按正偏差（縮機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)氣量還要按正偏差（3%3%5%5%以內(nèi)，分子量小的選大以內(nèi)，分子量小的選大值）來確定，再加上裝置負(fù)荷變化、入口條件改變等因素，活值）來確定，再加上裝置負(fù)荷變化、入口條件改變等因素，活塞式壓縮機(jī)氣量大都有較大的富余量。為了滿足煉油化工生產(chǎn)塞式壓縮機(jī)氣量大都有較大的富余量。為了滿足煉油化工生產(chǎn)需要都要進(jìn)行氣量調(diào)節(jié)。需要都要進(jìn)行氣量調(diào)節(jié)。 傳統(tǒng)的氣量調(diào)節(jié)方法有頂開氣閥、固定余隙調(diào)節(jié)以及旁路傳統(tǒng)的氣量調(diào)節(jié)方法有頂開氣閥、固定余隙調(diào)節(jié)以及旁路調(diào)節(jié)共同使用。通過我們實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，長期頂開氣閥不利調(diào)節(jié)共同使用。

3、通過我們實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，長期頂開氣閥不利于活塞式壓縮機(jī)長周期運(yùn)行，固定余隙調(diào)節(jié)對耗功和氣量沒有于活塞式壓縮機(jī)長周期運(yùn)行，固定余隙調(diào)節(jié)對耗功和氣量沒有明顯影響，且上述兩種方式不是無級的，所以活塞式壓縮機(jī)氣明顯影響，且上述兩種方式不是無級的，所以活塞式壓縮機(jī)氣量調(diào)節(jié)大都用旁路調(diào)節(jié)，這就導(dǎo)致壓縮機(jī)氣量與指示功不成正量調(diào)節(jié)大都用旁路調(diào)節(jié)，這就導(dǎo)致壓縮機(jī)氣量與指示功不成正比，壓縮機(jī)功耗高。比，壓縮機(jī)功耗高。第4頁/共34頁第5頁/共34頁活塞式壓縮機(jī)功率與余隙活塞式壓縮機(jī)功率與余隙容積的關(guān)系容積的關(guān)系第6頁/共34頁 專業(yè)人士都知道，活塞式壓縮機(jī)氣缸都專業(yè)人士都知道，活塞式壓縮機(jī)氣缸都存在余隙容積，由于

4、氣體的膨脹使氣缸工作存在余隙容積，由于氣體的膨脹使氣缸工作容積部分失去進(jìn)氣作用，所以在壓縮機(jī)設(shè)計(jì)容積部分失去進(jìn)氣作用，所以在壓縮機(jī)設(shè)計(jì)過程中余隙容積是一個(gè)要盡可能往少控制的過程中余隙容積是一個(gè)要盡可能往少控制的指標(biāo)，這樣有利于提高氣缸利用率。同時(shí)，指標(biāo)，這樣有利于提高氣缸利用率。同時(shí)，余隙容積變化影響軸功率。如下式是活塞式余隙容積變化影響軸功率。如下式是活塞式壓縮機(jī)實(shí)際氣體指示功率的計(jì)算公式壓縮機(jī)實(shí)際氣體指示功率的計(jì)算公式第7頁/共34頁11.634112TidiTisidiididisithiviTisiTisiKPKZZNNP VKPKZidN指示功率 kwidiN各級指示功率siPdiP

5、2kgf cm、i級進(jìn)氣、出氣壓力siPdiP2kgf cm、i級在考慮壓力損失后的進(jìn)氣壓力和排氣壓力TiKi級多變指數(shù)siZdiZ、i級進(jìn)、出氣條件下的氣體壓縮性系數(shù)thiV3minm實(shí)際氣體的行程容積vii級容積系數(shù)第8頁/共34頁111imsiviiidiZaZ imi級多變膨脹過程指數(shù) iai級相對余隙容積ii級壓力比icipiaVVciV3m i級氣缸余隙容積piV3mi級氣缸工作容積 從以上計(jì)算公式可以看出，氣缸余隙容積與指示功率從以上計(jì)算公式可以看出，氣缸余隙容積與指示功率是成反相關(guān)的，余隙容積增加，排氣量降低，指示功率也是成反相關(guān)的，余隙容積增加，排氣量降低，指示功率也隨之減少

6、。隨之減少。 第9頁/共34頁余隙無級調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)原理余隙無級調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)原理第10頁/共34頁 余隙自動無級調(diào)節(jié)裝置是在固定余隙調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，將固定余隙改變成余隙容積連續(xù)可調(diào)的調(diào)節(jié)方法，取消控制輔助余隙腔與氣缸之間連接的余隙閥，可調(diào)余隙缸與外側(cè)氣缸直接相通，進(jìn)出余隙缸的氣體幾乎沒有阻力損失。 余隙自動無級調(diào)節(jié)由智能控制系統(tǒng)控制,實(shí)現(xiàn)對氣量自動實(shí)時(shí)的控制?？烧{(diào)余隙調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)見圖1。圖2為外側(cè)氣缸可調(diào)余隙調(diào)節(jié)的示意圖和理想氣體示功圖。第11頁/共34頁圖1可調(diào)余隙調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)示意圖第12頁/共34頁 當(dāng)需要減少排氣量時(shí)，可增加余隙容積到Vc，此時(shí)功率循環(huán)圖為1234。進(jìn)氣量由全進(jìn)氣量相應(yīng)的

7、線段長度41減少到線段長度41，壓縮過程按12進(jìn)行，壓縮過程活塞力的增加速率小于余隙容積為Vc時(shí)的速率，排氣量由相應(yīng)的全排氣量線段23減少到線段23。由于沒有額外的阻力，在34膨脹循環(huán)過程中，氣體對壓縮機(jī)活塞作功，減輕了曲軸連桿的負(fù)載。 當(dāng)需要外側(cè)氣缸零排氣量時(shí)，可以增加余隙容積到Vc”，此時(shí)，余隙容積Vc”中留存的高壓氣體膨脹到吸氣行程Vs終止，膨脹線和壓縮線合二為一，如圖中過程線1334”所示。對雙作用氣缸來說，理論上講采用比較普通的電液控制設(shè)施就可實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)排氣量50%100%范圍無級調(diào)節(jié)。第13頁/共34頁圖2 可調(diào)余隙調(diào)節(jié)的示意圖和示功圖第14頁/共34頁試驗(yàn)活塞式試驗(yàn)活塞式壓縮機(jī)壓

8、縮機(jī)的選擇的選擇第15頁/共34頁u為了考驗(yàn)自動無級調(diào)節(jié)余隙技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)，為了考驗(yàn)自動無級調(diào)節(jié)余隙技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)，我們先后在兩臺壓縮機(jī)試用了此技術(shù)，一臺介我們先后在兩臺壓縮機(jī)試用了此技術(shù)，一臺介質(zhì)為瓦斯，兩級壓縮，出口壓低，氣量富余較質(zhì)為瓦斯，兩級壓縮，出口壓低，氣量富余較大；另一臺是循氫和新氫聯(lián)合機(jī)組，由于循氫大；另一臺是循氫和新氫聯(lián)合機(jī)組，由于循氫部分氣量變化較少，我們只選擇新氫部分，三部分氣量變化較少，我們只選擇新氫部分，三級壓縮，入口條件變化頻繁，各級壓縮比也需級壓縮，入口條件變化頻繁，各級壓縮比也需調(diào)節(jié)，具體如下：調(diào)節(jié)，具體如下：第16頁/共34頁 4.1 4.1 制氫原料氣壓縮機(jī)

9、制氫原料氣壓縮機(jī) 制氫裝置是為全廠提供氫氣的裝置，所用原料為瓦斯，制氫裝置是為全廠提供氫氣的裝置，所用原料為瓦斯，該機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見下表該機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見下表 項(xiàng)目項(xiàng)目 參數(shù)參數(shù) 型號型號 2D20-23.4/4-27-BX2D20-23.4/4-27-BX 流量（流量（NmNm3 3/h/h） 60006000 1 1級進(jìn)口壓力級進(jìn)口壓力(MPa) 0.4(MPa) 0.4 2 2級進(jìn)口壓力級進(jìn)口壓力(MPa) 0.968(MPa) 0.968 2 2級出口壓力級出口壓力(MPa) 2.7(MPa) 2.7 軸功率軸功率(kw) 452(kw) 452第17頁/共34頁 下表所示中石化荊門分

10、公司制氫裝置壓縮機(jī)下表所示中石化荊門分公司制氫裝置壓縮機(jī)改造前改造前20082008年的運(yùn)行參數(shù)。其額定流量是年的運(yùn)行參數(shù)。其額定流量是6000m3/h6000m3/h，額定入口壓力，額定入口壓力0.4MPa0.4MPa，最大排氣量，最大排氣量4700m3/h4700m3/h，最小排氣量，最小排氣量900m3/h900m3/h，一般情況下平，一般情況下平均在均在2500m3/h2500m3/h左右，最大排量與最小排量相差左右，最大排量與最小排量相差5 5倍多。壓縮機(jī)實(shí)際入口壓力在倍多。壓縮機(jī)實(shí)際入口壓力在0.250.250.38MPa0.38MPa之之間，但消耗電量最小是間，但消耗電量最小是3

11、50 kWh/h350 kWh/h，最大是，最大是409 409 kWh/hkWh/h，相差幅度不超過，相差幅度不超過1515，而且耗電量最大，而且耗電量最大值不是出現(xiàn)在最大排量時(shí)，而是出現(xiàn)在最高排出值不是出現(xiàn)在最大排量時(shí)，而是出現(xiàn)在最高排出壓力時(shí)。壓力時(shí)。第18頁/共34頁表1 制氫裝置壓縮機(jī)2008年運(yùn)行參數(shù)調(diào)查表日期壓力（MPa)流量功耗備 注一級入口二級出口(Nm3/h)（kW）2月2日0.342.044700372 當(dāng)月內(nèi)流量最大值2月20日0.251.971500358 當(dāng)月內(nèi)流量最小值2月25日0.322.002000365 當(dāng)月內(nèi)流量一般值4月6日0.281.982500387

12、 當(dāng)月內(nèi)流量最大值4月15日0.252.02900351 當(dāng)月內(nèi)流量最小值4月28日0.272.121500365 當(dāng)月內(nèi)流量一般值6月5日0.382.173600402 當(dāng)月內(nèi)流量最大值6月18日0.272.001000380 當(dāng)月內(nèi)流量最小值6月27日0.352.172700387 當(dāng)月內(nèi)流量一般值8月28日0.372.183100409 當(dāng)月內(nèi)流量最大值8月15日0.272.102000394 當(dāng)月內(nèi)流量最小值8月20日0.332.202700402 當(dāng)月內(nèi)流量一般值10月27日0.322.102900394 當(dāng)月內(nèi)流量最大值10月8日0.271.99800372 當(dāng)月內(nèi)流量最小值10月

13、14日0.32.032000380 當(dāng)月內(nèi)流量一般值2月2日0.342.044700372 年內(nèi)流量最大值4月15日0.252.02900351 年內(nèi)流量最小值 制氫裝置壓縮機(jī)原氣量調(diào)節(jié)方式也采用常見的壓開進(jìn)氣閥、固定余隙調(diào)節(jié)及旁制氫裝置壓縮機(jī)原氣量調(diào)節(jié)方式也采用常見的壓開進(jìn)氣閥、固定余隙調(diào)節(jié)及旁路調(diào)節(jié)方式，在實(shí)際使用過程中我們發(fā)現(xiàn)固定余隙調(diào)節(jié)方式無調(diào)節(jié)效果，主要原因路調(diào)節(jié)方式，在實(shí)際使用過程中我們發(fā)現(xiàn)固定余隙調(diào)節(jié)方式無調(diào)節(jié)效果，主要原因是余隙調(diào)節(jié)閥的流通面積太小，余隙腔氣體無法及時(shí)進(jìn)氣缸。所以氣量調(diào)節(jié)還是以是余隙調(diào)節(jié)閥的流通面積太小，余隙腔氣體無法及時(shí)進(jìn)氣缸。所以氣量調(diào)節(jié)還是以旁路調(diào)節(jié)為主，

14、壓開進(jìn)氣閥只是用于短期使用。旁路調(diào)節(jié)為主，壓開進(jìn)氣閥只是用于短期使用。第19頁/共34頁4.2 潤滑油改質(zhì)新氫+循氫壓縮機(jī) 為了驗(yàn)證余隙自動無級調(diào)節(jié)技術(shù)在高壓活塞式壓縮機(jī)的調(diào)節(jié)和節(jié)電效果及調(diào)節(jié)裝置的可靠性，我們第二次又選擇了潤滑油改質(zhì)裝置的新氫+循氫聯(lián)合機(jī)組，該機(jī)是荷蘭湯馬遜公司設(shè)計(jì)制造，二列四缸布置。循氫部分一個(gè)缸，新氫部分三個(gè)缸，三級壓縮。由于全廠需要?dú)錃獾难b置較多導(dǎo)致入口壓力波動較大，又由于要生產(chǎn)不同潤滑油基礎(chǔ)油，出口壓力也隨之經(jīng)常變化。氣量調(diào)節(jié)方式同制氫壓縮機(jī)一樣。該機(jī)技術(shù)參數(shù)如下：項(xiàng) 目參 數(shù)軸功率kw1133（循氫占375kw）流量新氫Nm3/h9000循氫Nm3/h50000一級

15、壓力入口Mpa(表)1.08出口Mpa(表)2.6二級壓力入口Mpa(表)2.51出口Mpa(表)6.1三級壓力入口Mpa(表)5.83出口Mpa(表)13.8循環(huán)氫壓力入口Mpa(表)11.6出口Mpa(表)13.8第20頁/共34頁余隙無級調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)組成及控制系統(tǒng)余隙無級調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)組成及控制系統(tǒng)第21頁/共34頁 余隙自動無級調(diào)節(jié)裝置主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、液壓油站（包含油箱、油泵和伺服閥等）和控制系統(tǒng)等組成，見圖3。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)由余隙缸、余隙活塞以及液壓缸等組成，取代原有的缸蓋、余隙閥和氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。由于余隙缸的直徑僅略小于氣缸直徑，直接與氣缸相通，所以進(jìn)出余隙缸的氣體幾乎沒有阻力損失。 新增

16、的控制系統(tǒng)可以根據(jù)主控變量或通過手動給定參數(shù)，通過可編程控制器(PLC)、伺服閥、位移傳感器、伺服油缸組成的電液位置控制系統(tǒng)，使余隙缸活塞按輸入信號作直線位移，從而實(shí)現(xiàn)各級余隙容積變化的伺服控制，最終實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)排氣量和級間壓縮比的控制。油站電動齒輪泵間歇運(yùn)行，運(yùn)行時(shí)間只占停泵時(shí)間的1/20，所以控制系統(tǒng)的耗能很低。第22頁/共34頁圖3 可調(diào)余隙調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配置圖第23頁/共34頁節(jié)能效果節(jié)能效果第24頁/共34頁6.1、制氫裝置壓縮機(jī)節(jié)電效果 制氫裝置壓縮機(jī)采用余隙自動無級調(diào)節(jié)裝置改造后，壓縮機(jī)入口與工藝系統(tǒng)相連，出口閥關(guān)閉，通過調(diào)節(jié)旁路調(diào)節(jié)閥控制排氣壓力，通過調(diào)節(jié)中間冷卻器和旁路冷卻器在不

17、同工況下控制各級入口溫度基本一致，系統(tǒng)采集的多工況下功率消耗數(shù)據(jù)如下表所示。 多工況下功率消耗工況工況一級余隙閥位一級余隙閥位（）（）二級余隙閥位二級余隙閥位（）（）頂開氣閥載荷頂開氣閥載荷（）（）額定排氣量額定排氣量（）（）一級入口壓力一級入口壓力(MPa)(MPa)二級入口壓力二級入口壓力(MPa)(MPa)二級出口壓力二級出口壓力(MPa)(MPa)功率功率(kW)(kW)1100100000.1680.1690.1752.96 210010050480.1640.7742.08223.36 31001001001000.1620.6312.06398.38 4756010090.50.

18、1640.6482.01349.61 55030100810.1630.6632.08304.62 6251210071.50.1710.6622.06270.18 700100620.1820.6702.08244.95 第25頁/共34頁 上表中的額定排氣量（）是按雙作用氣缸有活塞桿影響及附加余隙對流量的影響計(jì)算的，而不是壓縮機(jī)工作時(shí)實(shí)際的流量。功率是通過測量主電機(jī)的電流、電壓以及功率因數(shù)計(jì)算所得，因而是主電機(jī)輸入的功率，并非是壓縮機(jī)的軸功率。 將上表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即可做出增設(shè)余隙自動無級調(diào)節(jié)裝置的制氫裝置壓縮機(jī)的流量-功率的曲線，如圖4所示。圖中虛線是壓開吸氣閥的流量功率曲線，粗實(shí)線

19、是通過可調(diào)余隙來調(diào)節(jié)壓縮機(jī)氣量的流量-功率曲線。在粗實(shí)線與虛線之間的斜線是利用調(diào)節(jié)余隙可節(jié)省的功耗。從圖5可以看出，調(diào)節(jié)余隙所節(jié)省的功率是非常明顯的。當(dāng)壓縮機(jī)的排氣量只有額定排氣量的62%時(shí)，功耗只有額定排氣量的61%，減少功耗153 kW。第26頁/共34頁圖4 可調(diào)余隙調(diào)節(jié)的制氫裝置壓縮機(jī)的流量-功率曲線第27頁/共34頁6.2 潤滑油改質(zhì)裝置壓縮機(jī)節(jié)電效果 從下表可以看出，壓縮機(jī)入口狀態(tài)負(fù)荷從100%調(diào)節(jié)到70%時(shí)，壓縮機(jī)功耗從948.74kw下降到787.38kw，在壓縮機(jī)入口狀態(tài)負(fù)荷80%85%之間，可減少功耗71105kw之間。按照新氫一、二、三級排氣量以及循環(huán)氫軸功率比例計(jì)算，新氫壓縮機(jī)排氣量與軸功率接近正比例的關(guān)系。未設(shè)可調(diào)余隙調(diào)節(jié)系統(tǒng)前，壓縮機(jī)排量從100%調(diào)節(jié)到70%只能依靠旁路調(diào)節(jié)，功耗是相同的。第28頁/共34頁負(fù)荷壓力(MPa)流量（NM3/h）總功率(kw)減少總功率(kw)1級入口1級出口2級入口2級出口3級入口3級出口1、2級3級700.862.092.084.995.1711.5330005600787.4 161.4 750.882.152.145.045.211.7233005