現代工業(yè)中無(wú)級調節系統技術(shù)要點(diǎn)分析論文

　　前言

　　不可否認我國近年來(lái)工業(yè)領(lǐng)域中應用的壓縮機，其在調節氣量方面逐漸引入較多方式如頂開(kāi)進(jìn)氣閥、回流等調節措施。但實(shí)際應用中可發(fā)現因排氣量呈現明顯的階段性變化特征，若完全依托于傳統氣量調節方式很難使裝置保持平穩運行，甚至可能沖擊壓縮機裝置。在此背景下便引申出排氣量無(wú)級調節系統，其對于壓縮機節能減排目標的實(shí)現可起到突出的作用。因此，對無(wú)級調節系統技術(shù)要點(diǎn)分析具有十分重要的意義。

　　1 壓縮機熱力循環(huán)的相關(guān)概述

　　關(guān)于壓縮機熱力循環(huán)，通常在分析過(guò)程中多從氣缸單周期循環(huán)角度出發(fā)并引入相應的經(jīng)驗細數對循環(huán)進(jìn)行描述。以頂開(kāi)進(jìn)氣閥為例，在熱力循環(huán)分析中首先需對其氣量無(wú)級調節原理進(jìn)行明確，原因在于氣量調節過(guò)程中很可能使壓縮機熱力循環(huán)發(fā)生偏離實(shí)際工況情形，如熱力循環(huán)中的壓縮行程，其在開(kāi)始前存在進(jìn)氣閥被頂開(kāi)的可能，此時(shí)壓縮機活塞作用下將使氣體流回進(jìn)氣腔中，使進(jìn)氣閥回流問(wèn)題在熱力循環(huán)中產(chǎn)生。這種情況下便需考慮到對回流時(shí)間進(jìn)行控制，以實(shí)現無(wú)極調節目標。另外，從氣量調節系統應用現狀看，實(shí)際調節中進(jìn)氣閥閥片運動(dòng)極易受到影響，對此需要對活塞壓縮機循環(huán)過(guò)程假設以使閥片受影響問(wèn)題得以分析，具體假設內容主要體現在：

　�。�1）假設節流小孔存在于每個(gè)氣閥中；

　�。�2）氣閥內的氣體流動(dòng)以等熵流動(dòng)表示，忽視相縫隙間流動(dòng)中存在的熱傳遞問(wèn)題，且利用等壓流動(dòng)表示閥系向出口的氣體流動(dòng)；

　�。�3）對氣體流動(dòng)中發(fā)生位能、動(dòng)能等進(jìn)行忽略。通過(guò)具體氣閥動(dòng)力假設試驗結果可得到，當閥片與運動(dòng)氣閥相撞后，閥片將出現旋轉動(dòng)作，且受壓叉影響，碰撞與運動(dòng)速度存在一定差異。因此，無(wú)級調節系統功能的發(fā)揮需注重解決閥片碰撞問(wèn)題[1].

　　2 現代工業(yè)中無(wú)級氣量調節系統應用的關(guān)鍵技術(shù)分析

　　2.1 調節系統的基本構成

　　從調節系統運行的原理可發(fā)現，在液壓分配器作用下高壓液壓可能形成壓力脈沖波，其作用表現在活塞達到上止點(diǎn)時(shí)會(huì )對進(jìn)氣閥進(jìn)行頂開(kāi)，且活塞在壓縮過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生進(jìn)氣閥回流問(wèn)題，閥片彈簧力、氣體力會(huì )對整個(gè)回流發(fā)生作用，完成氣體壓縮過(guò)程。若需進(jìn)行壓縮氣體量調節僅需做好壓力脈沖作用時(shí)間調節工作，可使無(wú)級連續調節目標得以實(shí)現。從整個(gè)過(guò)程中可發(fā)現，氣量調節系統在構成上主要以控制系統、液壓系統為主，也存在其他輔助部件包括上位機與下位機、卸荷器、油站以及流量計等。

　　2.2 調節系統中的液壓系統功能實(shí)現

　　作為調節系統的重要組成部分，液壓系統在功能實(shí)現上主要體現在液壓分配器與頂開(kāi)機構卸荷器等方面。以液壓分配器為例，其作用在于壓力脈沖波的生成，設計中的關(guān)鍵在于確保驅動(dòng)電機、分配器以及套筒安裝精度得以提高。若套筒間精度過(guò)高很容易造成液壓油中雜質(zhì)無(wú)法被分配器容納，中間旋轉軸難以可靠運行，而精度過(guò)低的情況下會(huì )產(chǎn)生泄漏問(wèn)題，因回流量較大不利于節能目標的實(shí)現。而在卸荷器構件方面，其主要為進(jìn)氣閥頂開(kāi)結構，實(shí)際應用中很容易因壓叉問(wèn)題出現結構疲勞，設計過(guò)程中可考慮對氣閥壓叉內彈簧力進(jìn)行增加，使系統得以正常工作，并保證其他如卸荷器管路以及進(jìn)油管路等得以精準設計。

　　2.3 調節系統中控制系統功能實(shí)現

　　調節系統中控制系統對作用表現在中樞作用方面，是系統得以可靠運行的關(guān)鍵部分。其在構成中多體現在上位機、下位機、傳感器以及編碼器等方面。以下位機控制設計為例，在設計過(guò)程中首先需合理選擇同步控制方式，常見(jiàn)的方法如專(zhuān)家控制方法、PID 控制方法以及模糊控制方式等。比較之下，若需同步控制分配器、電機，最適宜的方式主要以 PID 方式為主，其只需對壓縮機各級參數進(jìn)行控制便可達到控制的目標。再以上位機控制設計為例，其在氣量調節系統中的作用主要表現在使氣量調節信號得以及時(shí)提供，如轉速、報警等信號，且可執行系統聯(lián)鎖保護功能。在設計過(guò)程中應根據壓縮機不同運行要求進(jìn)行設計，如 DCS 監控系統對上位機控制的要求以及多級控制方案的選擇等[2].

　　3 無(wú)級氣量調節系統的優(yōu)化分析

　　無(wú)級調節系統應用下，閥片、壓叉存在的碰撞可能極大，其易使進(jìn)氣閥在頂開(kāi)、關(guān)閉等時(shí)間上出現延遲。對此現狀，在實(shí)際優(yōu)化過(guò)程中可引入有限元分析方法。有限元模型在構建過(guò)程中主要考慮到也壓力作用下進(jìn)氣閥的表現情況，且結合不同材料構建應用下閥片與壓叉碰撞的問(wèn)題。根據以往學(xué)者實(shí)驗研究，有限元模型下除將液壓油油力與材料進(jìn)行考慮外，還需對壓叉重量以及裝備進(jìn)行分析，可推出：閥片與的碰撞在頂開(kāi)階段發(fā)生的次數為三次或四次，碰撞后保持穩定；撞擊應力在液壓力增加情況下會(huì )表現出上升趨勢，需在實(shí)際設計中進(jìn)行頂開(kāi)油壓的控制工作；閥片撞擊力因裝配缺陷問(wèn)題極易發(fā)生壓力增大情況，要求做好壓叉裝配傾斜角控制工作；在材料使用方面為保證結構剛度得以提高需做好主體材料選擇工作。這樣才可降低閥片碰撞對無(wú)級調節系統運行的影響[3].

　　4 結束語(yǔ)

　　無(wú)級調節系統的應用是活塞式壓縮機功能得以發(fā)揮的關(guān)鍵部件。實(shí)際設計中應正確認識壓縮機熱力循環(huán)的內涵，保證調節系統各部分設計更為合理，且使閥片碰撞問(wèn)題得以解決，提高活塞式壓縮機應用的節能效果。

　　參考文獻

　　[1]金江明�；钊�式壓縮機排氣量無(wú)級調節系統關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].浙江大學(xué)，2010.

　　[2]韓杰，謝元華，李拜依，等�；钊�式壓縮機的研究進(jìn)展 [J]. 節能，2014,12:17-23+2.

　　[3]李大成，高金吉。部分行程頂開(kāi)吸氣閥調節的時(shí)間控制理論分析[J].北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2012,8:1143-1147.

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