一种往复式压缩机的节能控制系统和压缩机机组的制作方法

本实用新型涉及往复式压缩机技术领域，具体涉及一种往复式压缩机的节能控制系统和压缩机机组。

背景技术：

往复式压缩机的生产和应用伴随着石油天然气及其他气体工业的发展而发展，在气举、注气、集气、输气和透平发电等领域用途广泛。

往复式压缩机的流量调节方式一般有三种模式：缸头余隙调节、气缸单/双作用调节以及机组流量调节阀调节。

缸头余隙调节方式一般能调节机组设计流量的10％左右，而且每次调节之前必须关停机组，操作非常繁琐。

气缸单/双作用调节一般能调整机组设计流量的50％-60％左右，由于操作没有进行程序相关连锁，拆卸/加装气阀操作也较为繁琐，目前国内市场基本也不采用这种操作方式。

机组流量调节阀调节一般能实现机组设计流量的100％全调节，国内大部分油田都采用此种操作模式，但是此种操作模式相当于做了大量的无用功，会造成能源的严重浪费。

以中海油东海平湖平台往复式压缩机/电机驱动为例。

机组设计流量为4400立方米/小时，电机耗电量约为450千瓦时。平台目前需要流量约为6600立方米/小时，机组只能两台同时运行，一台机组满负荷4400立方米/小时运行，电机耗电量约为450千瓦时。另一台机组流量调节阀调节使流量达到要求2200立方米/小时，电机耗电量同样为450千瓦时，机组做了大量无用功，导致电能的严重浪费。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种往复式压缩机的节能控制系统和压缩机机组。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种复式压缩机的节能控制系统，用于控制往复式压缩机的流量；包括气缸卸荷阀、控制所述气缸卸荷阀开关的开关装置和为所述气缸卸荷阀提供仪表风的气源，所述气缸卸荷阀安装在所述往复式压缩机的进气阀上，所述气源通过管路与所述气缸卸荷阀相连通，所述开关装置安装在所述管路上并控制所述气源的仪表风是否进入到所述气缸卸荷阀中。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过在往复式压缩机的进气阀上安装气缸卸荷阀，关闭气缸卸荷阀时，使往复式压缩机可以满负荷运行，打开气缸卸荷阀时，也可以通过气缸卸荷阀调节流量满足生产要求，而且在降低流量的同时，也有效节省了往复式压缩机的用电量。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述往复式压缩机上设置有两个进气阀，远离所述往复式压缩机机体设置的一个进气阀上安装有所述气缸卸荷阀。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过在往复式压缩机的两个进气阀中的一个上安装气缸卸荷阀，一台往复式压缩机至少能满足满负荷工况和1/2负荷工况的情况；而且将气缸卸荷阀安装在远离往复式压缩机机体设置的一个进气阀上，使气缸卸荷阀靠近往复式压缩机的外侧设置，避免损坏活塞杆，安全可靠。

进一步，所述开关装置包括电磁阀，所述电磁阀安装在所述管路上并控制所述管路的通断。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置电磁阀，并采用电磁阀控制管路的通断，控制方式更简单便捷。

进一步，所述开关装置还包括机组控制盘，所述机组控制盘通过导线与所述电磁阀相连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置机组控制盘，可直接在机组控制盘上操作控制电磁阀的开关，进而控制管路的通断。

进一步，所述机组控制盘上安装有显示屏和控制按钮。

采用上述进一步方案的有益效果是：机组控制盘上通过设置显示屏和控制按钮，可随时显示往复式压缩机的运行参数。

进一步，所述开关装置包括针型阀，所述针型阀安装在所述管路上并控制所述管路的通断。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置针型阀，可通过针型阀控制气源仪表风，进而控制气缸卸荷阀的开关。

一种压缩机机组，包括串联设置的至少两台往复式压缩机和上述的节能控制系统；至少一台所述往复式压缩机的进气阀上安装有所述气缸卸荷阀。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的压缩机机组采用两台往复式压缩机，并在至少一台往复式压缩机的进气阀上安装气缸卸荷阀，可实现往复式压缩机的满负荷运行、1/2负荷运行、1/4负荷运行或3/4负荷运行。

进一步，每个所述往复式压缩机的其中一个进气阀上安装有所述气缸卸荷阀。

附图说明

图1为本实用新型的节能控制系统与往复式压缩机的安装结构图；

图2为现有技术的往复式压缩机的结构示意图；

图3为本实用新型的往复式压缩机的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、往复式压缩机；11、进气阀；12、排气阀；2、机组控制盘；3、一级气缸卸荷阀；4、一级电磁阀；5、一级针型阀；6、二级气缸卸荷阀；7、二级电磁阀；8、二级针型阀；9、管路。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例1

如图1和图3所示，一种往复式压缩机的节能控制系统，用于控制往复式压缩机的流量；包括气缸卸荷阀、控制所述气缸卸荷阀开关的开关装置和为所述气缸卸荷阀提供仪表风的气源，所述气缸卸荷阀安装在所述往复式压缩机1的进气阀11上，所述气源通过管路9与所述气缸卸荷阀相连通，所述开关装置安装在所述管路9上并控制所述气源的仪表风是否进入到所述气缸卸荷阀中。本实施例通过在往复式压缩机的进气阀上安装气缸卸荷阀，关闭卸荷阀时，使往复式压缩机可以满负荷运行，打开气缸卸荷阀时，也可以通过气缸卸荷阀调节流量满足生产要求，而且在降低流量的同时，也有效节省了往复式压缩机的用电量。

如图1和图3所示，本实施例的所述往复式压缩机1上设置有两个进气阀11，远离所述往复式压缩机1的气缸设置的一个进气阀11上安装有所述气缸卸荷阀。通过在往复式压缩机的两个进气阀中的一个上安装气缸卸荷阀，一台往复式压缩机至少能满足满负荷工况和1/2负荷工况的情况；而且将气缸卸荷阀安装在远离往复式压缩机气缸设置的一个进气阀上，使气缸卸荷阀靠近往复式压缩机的外侧设置，避免损坏活塞杆，安全可靠。

如图1所示，本实施例的所述开关装置为电磁阀，所述电磁阀安装在所述管路9上并控制所述管路9的通断。通过设置电磁阀，并采用电磁阀控制管路的通断，控制方式更简单便捷。

本实施例的开关装置还包括机组控制盘2，所述机组控制盘2通过导线与所述电磁阀相连接。通过设置机组控制盘，可直接在机组控制盘上操作控制电磁阀的开关，进而控制管路的通断。

本实施例的所述机组控制盘2上安装有显示屏和控制按钮。机组控制盘上通过设置显示屏和控制按钮，可随时显示往复式压缩机的运行参数。

如图1所示，本实施例的所述开关装置包括针型阀，所述针型阀安装在所述管路9上并控制所述管路9的通断。通过设置针型阀，可通过针型阀控制气源仪表风，进而控制气缸卸荷阀的开关。

本实施例中，电磁阀和针型阀可以都设置在往复式压缩机上。例如，可在气源与往复式压缩机之间的管路上既设置电磁阀，又设置针型阀，可根据需要选择采用电磁阀或针型阀进行调控。

本实施例的往复式压缩机1的气缸上设置有两个进气阀11和两个排气阀12，两个进气阀11和两个排气阀12一一对应设置，活塞在气缸内每做一次往复运动，往复式压缩机就完成了两次吸气和两次排气的过程。进气阀和排气阀实际上都是气体单向流通的单向阀。进气阀和排气阀的工作原理相同，以进气阀为例，若气缸外压力大于进气阀内的弹簧力和气缸内部压力，阀片离开上阀座，气阀开启；若气缸外压力小于或等于进气阀内的弹簧力和气缸内部压力时，阀片紧紧贴在上阀座上，气阀关闭。如图2所示，气缸活塞向右移动时，右侧腔体体积逐渐变小，压力增大，当压缩到一定程度时，进气阀关闭，排气阀打开，气体往外压缩。此时左侧腔体慢慢变大，压力变小，进气阀打开充气。当气缸活塞往左移动时，左侧腔体体积逐渐变小，压力增大，当压缩到一定程度时，进气阀关闭，排气阀打开，气体往外压缩。此时右侧腔体慢慢变大，压力变小，进气阀打开充气。气缸活塞每做一次往复运动，压缩机完成两次吸气及排气的过程。

如图3所示，本实施例主要是在往复式压缩机1两个进气阀11中的一个进气阀11上安装一个气缸卸荷阀，如果想要气缸单作用方式，在气缸卸荷阀中充入仪表风后，仪表风压缩气缸卸荷阀的活塞一起运动，使进气阀阀片离开上阀座，进气阀阀片不能往回运动，气阀永远处于开启状态，不能起到单向阀的作用，气体能够在进气阀中自由流通。此时活塞向右移动时，气缸的右侧腔体变小，气体直接从失效的进气阀返回到进气端，不再经过排气阀，气缸的活塞每做一次往复运动，往复式压缩机只能完成一次吸气以及排气的而过程。如果想要往复式压缩机的气缸进行双作用方式，需要泄放掉仪表风，使气缸卸荷阀的活塞在弹簧的作用下回到原始位置，变成一个正常的进气阀，根据气体压力变化开启或者关闭，气缸活塞每做一次往复运动，压缩机完成两次吸气和两次排气的过程。

实施例2

如图1所示，本实施例的一种压缩机机组，包括串联设置的至少两台往复式压缩机1和实施例1所述的节能控制系统；至少一台所述往复式压缩机1的进气阀11上安装有所述气缸卸荷阀。本实施例的压缩机机组采用两台往复式压缩机1，并在至少一台往复式压缩机1的进气阀11上安装气缸卸荷阀，可实现往复式压缩机的满负荷运行、1/2负荷运行、1/4负荷运行或3/4负荷运行。

每个所述往复式压缩机1的其中一个进气阀11上安装有所述气缸卸荷阀。

具体如图1所示，本实施例的两台往复式压缩机分别为一级往复式压缩机和二级往复式压缩机，一级往复式压缩机上设置一个一级气缸卸荷阀3、一个一级电磁阀4和一个一级针型阀5，一级针型阀5通过一级管路与所述一级气缸卸荷阀3相连通，所述一级管路上安装有一级电磁阀4，所述一级针型阀5连接有为一级气缸卸荷阀3提供仪表风的气源。二级往复式压缩机上设置一个二级气缸卸荷阀6、一个二级电磁阀7和一个二级针型阀8，二级针型阀8通过二级管路与所述二级气缸卸荷阀6相连通，所述二级管路上安装有二级电磁阀7，所述二级针型阀8连接有为二级气缸卸荷阀6提供仪表风的气源。

以中海油东海某平台往复式压缩机为例。如果生产流量要求6600～7000立方米/小时，一般操作是开启两台机组同时运行，单台机组满负荷运行，电机耗电量约为450千瓦时，另一台机组用电磁阀主要控制电路信号来控制气缸卸荷阀打开，或采用针型阀控制打开气缸卸荷阀的气源。也就是说，当生产流量要求约为6600立方米/小时，一台机组双作用运行，一级和二级针型阀关闭，一级和二级电磁阀关闭，电机耗电量约为450千瓦时。另一台机组一级和二级针型阀打开，通入带压仪表空气。触摸控制盘上的开关按键，一级和二级电磁阀开启，一级和二级气缸卸荷阀开启，压缩机由双作用模式变为单作用模式。单台机组耗电量约为250千瓦时。

生产流量要求约为7000立方米/小时，一台机组双作用运行，一级针型阀5和二级针型阀8关闭，一级电磁阀4和二级电磁阀7关闭，电机耗电量约为450千瓦时。另一台机组一级针型阀5打开，通入带压仪表空气。触摸控制盘上的开关按键，一级电磁阀4开启，一级气缸卸荷阀3开启，压缩机一级气缸由双作用模式变为单作用模式，二级针型阀8、二级电磁阀7及二级气缸卸荷阀6保持关闭状态。单台机组耗电量约为300千瓦时。

表1气缸不同作用模式下的电机耗电参数

表1为往复式压缩机上气缸不同作用模式下每小时的耗电参数。单台往复式压缩机由于机型的差异，导致电机等驱动设备的功率不同。气缸单双作用运行模式下，一台机组一小时能节省电量约为150度，每天能节省电费约3000多元，每年就能节省上百万的成本，如果多台机组同时运行的话，每年节约的成本将更为客观。压缩机组的设计使用寿命一般长达25年左右。

本实施例通过对平湖平台往复式压缩机主电机测试的结果显示，在符合机组特定流量的前提条件下，采用本实施例的往复式压缩机机组能节省大量的资金成本，避免能源的严重浪费。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。