旋轉式壓縮機異常狀態自愈調控系統及方法與流程

本發明涉及一種壓縮機的控制系統及控制方法，具體說涉及一種壓縮機的軸位移與平衡盤動靜壓密封異常狀態自愈調控系統及調控方法。

背景技術：

現有的離心壓縮機多采用平衡盤密封，但是采用平衡盤密封的離心壓縮機在工作過程中仍會產生泄漏，本申請人的發明專利申請“可調控型離心壓縮機平衡盤密封在線自愈方法及自愈系統”公開了一種防止離心壓縮機平衡盤密封泄漏的方法及裝置，上述方法及裝置在一定程度上提高了離心壓縮機的平衡盤密封效果，并有一定的軸位移調節作用，但是離心壓縮機在實際工作過程中，軸位移的變化對平衡盤的密封調節影響很大，甚至軸位移的變化可能帶來密封件發生碰磨等情況，進而使密封失效，上述發明專利申請沒有解決軸位移對密封的影響這一問題。

技術實現要素：

本發明的首要目的是提供一種旋轉式壓縮機異常狀態自愈調控系統，其不僅可以彌補壓縮機的軸竄動量，還可以保證密封的正常工作膜厚，使密封更加可靠。

本發明的另一目的是提供一種旋轉式壓縮機異常狀態自愈調控方法，該方法使密封更加可靠。

為了實現上述目的，本發明的技術解決方案為：一種旋轉式壓縮機異常狀態自愈調控系統，所述旋轉式壓縮機上設置有平衡盤背壓腔、補償環及非補償環，所述調控系統包括氣路部分和調控部分，所述氣路部分包括氣體總管路、過濾器，所述氣體總管路連接有第一、第二、第三三個分支管路，第一、第二、第三分支管路上分別設置第一調節閥、第二調節閥及第三調節閥，所述第一、第二、第三分支管路分別連接到壓縮機的補償環調控氣腔、補償環彈簧腔及平衡盤背壓腔，所述調控部分包括第一位移傳感器、第二位移傳感器、數據采集裝置、調理輸出裝置，所述第一、第二位移傳感器均安裝于所述平衡盤背壓腔內，所述第一、第二位移傳感器分別采集補償環的軸向位移信號S_in1和非補償環的軸向位移信號S_in2并將上述信號輸入所述數據采集裝置，所述調理輸出裝置根據來自所述數據采集裝置的位移信號改變三個所述調節閥開度。

本發明旋轉式壓縮機異常狀態自愈調控系統，其中，所述第一分支管路上設置有增壓泵。

本發明旋轉式壓縮機異常狀態自愈調控系統，其中，所述第一、第二位移傳感器均為電渦流位移傳感器。

本發明旋轉式壓縮機異常狀態自愈調控系統，其中，所述各調節閥均為比例調節閥。

一種旋轉式壓縮機異常狀態自愈調控方法，其特征在于：(一)通過第一位移傳感器、第二位移傳感器分別實時采集旋轉式壓縮機的補償環的軸向位移信號S_in1及非補償環的軸向位移信號S_in2，并將所述信號輸入數據采集裝置，數據智能調控設備將所述軸向位移信號轉變為電壓信號，(二)將壓縮空氣氣源通過第一、第二、第三分支管路分別連接到旋轉式壓縮機的補償環調控氣腔、補償環彈簧腔及平衡盤背壓腔，所述三個分支管路上分別設置有第一、第二、第三調節閥，所述數據智能調控設備通過所述電壓信號改變所述三個調節閥的開度，從而調整所述三個分支管路內的氣體流量，將所述三個分支管路內氣體分別通入補償環調控氣腔、補償環彈簧腔及平衡盤背壓腔，調節靶向調控型工作氣膜厚度H、彈簧補償力F及止推軸承油膜厚度變化量s，使靶向調控型工作氣膜厚度H產生的開啟力F_H、彈簧補償力F以及軸位移變化量s產生的軸向力F_s合力在允許范圍內。

本發明旋轉式壓縮機異常狀態自愈調控方法，其中，所述的止推軸承油膜厚度變化量s的調整過程如下，改變第三調節閥的開度，調節進入平衡盤背壓腔的平衡氣壓P_i，通過力平衡原理，比較實時工作膜厚s與允許工作膜厚區間[S₁，S₂]，得出實時工作膜厚s偏離允許工作膜厚區間[S₁，S₂]的偏差值△s，當s<S₁時，△s＝s-S₁，s>s ₂時，△s＝s–S₂，得到外加調控氣修正靶向調控型密封膜厚偏差值△s時所應進行的調控氣壓力調整，△s<0時，減小第一、第二調節閥的開度，△s>0時，增加第三調節閥的開度，使△s滿足屬于允許工作膜厚變化量的區間[S₁，S₂]。

本發明旋轉式壓縮機異常狀態自愈調控方法，其中，所述密封工作氣膜厚度H的調整過程如下：改變第一、第二調節閥的開度，調節進入補償環調控氣腔的調控氣壓P_s和補償環彈簧腔的調控氣壓P_so，通過力平衡原理，比較密封工作氣模厚度H與允許工作膜厚區間[H₁，H₂]，得出實時工作膜厚H偏離允許工作膜厚區間[H₁，H₂]的偏差值△H，當H<H₁時，△H＝H-H₁，H>H₂時，△H＝H-H₂，得到外加調控氣修正靶向調控型密封膜厚偏差值△H所應進行的調控氣壓力調整，△H<0時，減小第一、第二調節閥的開度，△H>0時，增加第一調節閥的開度，使△H在允許工作膜厚區間[H₁，H₂]內。

本發明旋轉式壓縮機異常狀態自愈調控方法，其中，各所述調節閥均為比例調節閥。

本發明旋轉式壓縮機異常狀態自愈調控方法，其中，所述壓縮空氣氣源從所述旋轉式壓縮機內引出。

采用上述方案后，與現有技術相比由于本發明旋轉式壓縮機異常狀態自愈調控系統的三個分支管路分別連接到壓縮機的補償環調控氣腔、補償環彈簧腔及平衡盤背壓腔，因此可同時調控密封氣膜和軸位移，一方面可以彌補軸竄動量，另一方面也可以保證密封的正常工作膜厚，使密封更可靠。

附圖說明

圖1是本發明旋轉式壓縮機中的離心壓縮機異常狀態自愈調控系統的局部剖視圖；

圖2是本發明旋轉式壓縮機異常狀態自愈調控系統的氣路部分示意圖；

圖3是本發明旋轉式壓縮機異常狀態自愈調控方法的流程方框圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發明一種旋轉式壓縮機中的離心壓縮機異常狀態自愈調控系統，壓縮機上設置有平衡盤背壓腔31、補償環32及非補償環33，調控系統包括氣路部分和調控部分，如圖2所示，氣路部分包括氣體總管路11、過濾器12，氣體總管路11從壓縮機的中間級或末級引出，氣體總管路11連接有第一分支管路16、第二分支管路17、第三分支管路18，第一、第二、第三分支管路上分別設置第一調節閥13、第二調節閥14及第三調節閥15，各調節閥均為比例調節閥，第一分支管路16上還設置有增壓泵19，第一、第二、第三分支管路分別連接到壓縮機的補償環調控氣腔34、補償環彈簧腔35及平衡盤背壓腔31，調控部分包括第一位移傳感器21、第二位移傳感器22、數據采集裝置、調理輸出裝置，第一、第二位移傳感器均為電渦流位移傳感器，并且第一、第二位移傳感器均安裝于平衡盤背壓腔31內，第一、第二位移傳感器分別采集補償環的軸向位移信號S_in1和非補償環的軸向位移信號S_in2并將上述信號輸入數據采集裝置，調理輸出裝置根據來自所述數據采集裝置的位移信號改變三個調節閥13、14、15開度。

如圖3所示，本發明一種旋轉式壓縮機異常狀態自愈調控方法，包括下述步驟：(一)通過第一位移傳感器21、第二位移傳感器22分別實時采集旋轉式壓縮機的補償環的軸向位移信號S_in1及非補償環的軸向位移信號S_in2，將上述信號輸入數據采集裝置，數據智能調控設備將上述兩軸向位移信號S_in1、S_in2轉變為電壓信號，(二)將壓縮空氣氣源通過第一分支管路16、第二分支管路17、第三分支管路18分別連接到壓縮機的補償環調控氣腔34、補償環彈簧腔35及平衡盤背壓腔31，壓縮空氣氣源可采用外置氣源或從壓縮機的中間級或末級引出，上述三個分支管路上分別設置有第一調節閥13、第二調節閥14、第三調節閥15，上述各調節閥均為比例調節閥，數據智能調控設備通過上述兩軸向位移信號S_in1、S_in2改變上述三個調節閥的開度，從而調整上述三個分支管路內的氣體流量，將上述三個分支管路內氣體分別通入補償環調控氣腔34、補償環彈簧腔35及平衡盤背壓腔31，調節靶向調控型工作氣膜厚度H、彈簧補償力F及止推軸承油膜厚度變化量即軸位移變化量s，使靶向調控型工作氣膜厚度H產生的開啟力F_H、彈簧補償力F以及軸位移變化量s產生的軸向力F_s合力在允許范圍內。

止推軸承油膜厚度變化量s的調整過程如下：數據智能調控設備改變第三調節閥15的開度，調節進入平衡盤背壓腔31的平衡氣壓P_i，通過力平衡原理，比較實時工作膜厚s與允許工作膜厚區間[S₁，S₂]，得出實時工作膜厚s偏離允許工作膜厚區間[S₁，S₂]的偏差值△s，當s<S₁時，△s＝s-S₁，s>s₂時，△s＝s–S₂，得到外加調控氣修正靶向調控型密封膜厚偏差值△s時所應進行的調控氣壓力調整，△s<0時，減小第一、第二調節閥的開度，△s>0時，增加第三調節閥的開度，使△s在允許工作膜厚變化量的區間[S₁，S₂]內。

密封工作氣膜厚度H的調整過程如下：數據智能調控設備改變第一、第二調節閥13、14的開度，調節進入補償環調控氣腔34的調控氣壓P_s和補償環彈簧腔35的調控氣壓P_so，通過力平衡原理，比較密封工作氣模厚度H與允許工作膜厚區間[H₁，H₂]，得出實時工作膜厚H偏離允許工作膜厚區間[H₁，H₂]的偏差值△H，當H<H₁時，△H＝H-H₁，H>H₂時，△H＝H-H₂，得到外加調控氣修正靶向調控型密封膜厚偏差值△H所應進行的調控氣壓力調整，△H<0時，減小第一、第二調節閥的開度，△H>0時，增加第一調節閥的開度，使△H在允許工作膜厚區間[H₁，H₂]內。

調節平衡盤密封工作氣膜厚度H和止推軸承油膜厚度變化量(即軸位移變化量)s，即實現離心壓縮機軸向力平衡，可以通過調節進入補償環調控氣腔36的調控氣壓P_s和平衡盤背壓腔31內的平衡氣壓P_i，或者調節進入補償環調控氣腔34內的調控氣壓P_s和補償環彈簧腔35內的調控氣壓P_so，以及調節進入補償環調控氣腔34的調控氣壓P_s、補償環彈簧腔35的調控氣壓P_so和平衡盤背壓腔31的平衡氣壓P_i三者共同作用。

以上所述實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通工程技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護范圍內。