一种转速自适应的往复压缩机气量调节方法
专利汇可以提供一种转速自适应的往复压缩机气量调节方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种转速自适应的往复 压缩机 气量调节方法，实现了往复压缩机的排气量在压缩机转速变化时的自适应调节控制参数和负荷修正，达到了稳定压缩机 排量 的目的。大部分企业采用燃气 发动机 或者蒸 汽轮机 作为驱动装置驱动压缩机存在转速 波动 的问题，为了克服因压缩机转速波动导致无法对机组进行有效气量调节的技术缺点，本发明在压缩机各级进气 阀 配备卸荷装置，通过控制顶出 信号 输出的时刻和持续的时间实现气量0～100％满量程无级调节。实时采集的止点信号利用数字滤波技术计算压缩机的当前实时转速，并根据当前实时转速自适应调整控制参数，定期对压缩机均值运行转速进行修正，手动设定的机组实际需要的排量与修正后均值运行转速下的压缩机吸气量进行比值计算一级负荷比，其他各级采用设定压比方式运用PID 控制器 自动计算负荷比，最终实现在不同压缩机转速下，保持机组级间压比和排气量不变。，下面是一种转速自适应的往复压缩机气量调节方法专利的具体信息内容。
1.涉及一种转速自适应的往复压缩机气量调节方法，其特征在于：
(1)在往复压缩机吸气阀上安装卸荷器，采用液压装置提供驱动力，驱动卸荷器动作，通过控制顶出信号的时间Ton，实现吸气阀延时关闭调节机组排气量；
(2)压缩机的压缩级数为N，机组满负荷运行的总压比为ε，各级压比为εq，q＝1,2…N，ε＝ε1×ε2×...×εN，机组各级进气压力为Pq，q＝1,2…N；
(3)在压缩机飞轮上安装的接近开关传感器，压缩机飞轮每转一圈，接近开关传感器会产生一个止点脉冲信号，采集前K个止点脉冲信号进行系统初始化自检，K>＝200；通过采集的实时止点脉冲信号计算当前实时转速；
(4)压缩机额定转速为ω，单位rad/秒；需定期通过实时转速对压缩机均值运行转速进行校正计算，校正后的均值运行转速为 单位rad/秒；
(5)获的校正后的均值运行转速 计算在该转速下，压缩机一级的总吸气的体积流量Q1s，为保证机组的总排量不变，对机组的一级负荷比进行自适应修正，修正机组的总进气量；
(6)根据当前实时转速和修正的一级负荷比计算顶出控制信号并输出至一级电磁阀进行气量控制；
(7)其他各级的负荷比根据各级压力设定值与实时值的偏差信号运用PID控制器计算获得，利用当前实时转速和计算获得的负荷比计算除一级外其他各级顶出控制信号并输出至电磁阀进行气量控制。
2.根据权利要求1所述的一种转速自适应的往复压缩机气量调节方法，其特征在于，步骤3当前实时转速计算方法：在系统初始化阶段，获得止点信号之间的平均间隔时间t0，初始化结束后，时间采集的相邻的止点脉冲信号时间间隔为tl,为了防止止点脉冲信号出现采集遗漏或者采集干扰的现象，对时间间隔tl进行限幅处理，若|tl-tl-1|＞b，取tl＝tl-1，b为设置的阈值参数，b＝0.5*tl-1，为了保证当前转速的实时性，采用滑动平均滤波算法，连续采集H个时间间隔tl,l＝1…H，按照采集顺序将其存入H维数组中，当最新的时间间隔信号存入数组时，替换掉最早存入的时间间隔信号，以此类推，则当前实时转速为其中αl满足
3.根据权利要求1所述的一种转速自适应的往复压缩机气量调节方法，其特征在于，步骤4均值运行转速计算校正方法为：转速校正周期为T，当进入校正周期或者在本周期内实时转速与均值运行转速的差值的绝对值大于设定的阈值a＝0.05ω时，进行均值运行转速校正计算，计算过程为连续采集X个实时转速信号，求得当前校正周期内校正后的均值运行转速 校正计算过程中压缩机均值运行转速取上一个校正周期的结果。
4.根据权利要求1所述的一种转速自适应的往复压缩机气量调节方法，其特征在于，步骤5一级负荷比修正方法如下：
求得往复压缩机第一级气缸在吸气过程中的质量流量 为：
上式中， 表示气流流动方向参数：+1表示从吸气腔
到气缸的正常流向，-1表示从气缸回流到吸气腔；C为第1级气缸吸气阀的流量系数；Afs为第
1级气缸同名吸气阀总流通面积； 为压缩机校正均值运行转速，单位rad/秒；p1cy和p1分别表示第1级气缸内气体压力和第1级进气压力；ρ1cy为气缸体气体的密度，曲轴角度θ表示相对于活塞外止点曲轴转过的角度；
计算第1级气缸单周期满负荷吸气质量M1s：
将第1级气缸的吸气质量M1s转化为到标准状态下气体体积流量Q1s，单位为Nm3/min；进行排气量调节时，生产工艺在t时刻实际需要的气量为Q(t)，单位是Nm3/min，往复压缩机一级气缸在t时刻的负荷比为：
η1＝Q(t)/Q1s。
5.根据权利要求1所述的一种转速自适应的往复压缩机气量调节方法，其特征在于，步骤6和7的顶出控制信号自适应计算方法：通过实际实验测试，控制顶出信号输出到执行卸荷器完全顶出的滞后时间为t5，撤回信号输出到执行卸荷器完全撤回的滞后时间为t6，当前校正周期内的压缩机吸排气周期为 则在当前转速校正周期内，把止点信号标记为起始点，驱动盖侧执行卸荷器的顶出信号在采集到止点信号后延时
时刻开始输出，转速变化时Toff也随之变化，不同负荷对应顶出控制信号持续时间表示为Ton＝t5+Tθ，式中，t5为顶出信号最短输出时间，Tθ表示控制执行卸荷器在曲轴角度θ撤回时顶出信号的控制增量，定义活塞位于外止点时θ＝0°；驱动轴侧执行卸荷器的顶出控制信号与盖侧相同，但在时序滞后
6.根据权利要求1所述的一种转速自适应的往复压缩机气量调节方法，其特征在于，步骤7除一级外其他各级负荷比计算方法如下：
计算第i级负荷比增量Δηi(k)为
Δηi(k)＝Aiei(k)-Biei(k-1)+Ciei(k-2),i＝2...N
Ai＝Kpi+KIi+Kdi
Bi＝Kpi+2Kdi
Ci＝Kdi
式中：Kpi为第i级PID比例增益，KIi为第i级PID积分增益，Kdi为第i级PID微分增益，Kpi、KIi、Kdi均通过采集各级进气压力利用曲线法进行整定获得； 第i级进气压力设定值，pi(t)为第i级进气压力实时值；ei(t)＝pi(t)-pi_sp为第i级进气气压力偏差；
实际第i级在时刻k的负荷ηi(k)为：
ηi(k)＝ηi(k-1)+Δηi(k),i＝2...N
式中，ηi(k-1)表示为压缩机第i级在k-1时刻的负荷比。
7.根据权利要求1所述的一种转速自适应的往复压缩机气量调节方法，其特征在于，不同负荷比的顶出控制信号增量Tθ和顶出控制信号总持续时间Ton计算方法如下：
根据负荷比转化公式 式中，λ为压缩机的连杆长度与曲轴
半径之比；计算各级盖侧执行卸荷器在曲轴角度180+θj撤回时顶出信号的控制增量Tθj，下文中标号j,j＝1…N表示压缩机的第j级，N为压缩机的级数；
压缩机各级不同负荷对应各级盖侧执行卸荷器顶出控制信号的关系表示为：
同等负荷盖侧与轴侧的通电时间相同；各级盖侧盖侧执行卸荷器的顶出控制信号输出时刻相对于止点信号延时为： 轴侧执行卸荷器的顶出控制信号输出时
刻相对于止点信号延时为：
8.根据权利要求1所述的一种转速自适应的往复压缩机气量调节方法，其特征在于，建立的第1级气缸缸内压力P1cy的计算方法：
0≤θ≤180°
式中，γ＝1.4表示理想气体的比热比，R表示理想的气体常数， 表示通过进气阀流进气缸的质量流量，T1表示一级进气温度，α1h为第1级气缸余隙系数、V1h为第1级气缸活塞行程容积、λ为压缩机连杆长度与曲轴半径之比、V10为第1级气缸余隙容积，V1cy为在曲轴转动角度为θ时的气缸容积、Afs为第1级气缸同名吸气阀总流通面积，为压缩机校正均值运行转速；上述参数α1h、V1h、λ、V10通过查阅压缩机基本设计参数获得。
9.根据权利要求1所述的一种转速自适应的往复压缩机气量调节方法，其特征在于，建立的第1级气缸气体流量Q1s的计算方法，：
上式中，R为通用气体常数，为8.314J/(mol*K)，T为绝对零度，为273.15K，M为气体的摩尔质量，P为标准大气压， 为校正压缩机均值运行转速，单位rad/秒。
一种转速自适应的往复压缩机气量调节方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 一种布置在往复式压缩机活塞上的无余隙容积的吸气阀 | 2020-05-12 | 680 |
| 一种可控泄油器 | 2020-05-21 | 262 |
| 一种能简单调节气缸余隙容积的装置 | 2020-05-11 | 237 |
| 一种石油防爆智能控制系统 | 2020-05-14 | 848 |
| 一种基于余隙调节的压缩机流量调节系统 | 2020-05-15 | 88 |
| 气体循环压缩机的节能改造方法 | 2020-05-18 | 928 |
| 回流式高效气体压缩机 | 2020-05-20 | 960 |
| 三类气门气体压缩机 | 2020-05-18 | 735 |
| 一种质量控制气囊式余隙无级调节执行机构及方法 | 2020-05-17 | 444 |
| 一种可减小往复式压缩机气缸余隙容积的活塞 | 2020-05-13 | 423 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
