CN111699321B - 用于致动压缩机***的方法以及压缩机*** - Google Patents

Abstract

一种方法，用于致动压缩机***(1)以将测量的运行压力(p_w)设定为期望的运行压力(p_set)，所述测量的运行压力用作压缩机***(1)以用户网络(14)要求的流量(Q)供应给用户网络(14)的运行压力(P)的度量，压缩机***(1)包括具有入口(3)和出口(4)的压缩机元件(2)，并且其中该压缩机元件(2)由驱动器(8)驱动，其中压缩机***(1)设置有用于节流压缩机元件(2)的入口(3)的装置(6)，其特征在于，只要从测量的运行压力(p_w)和期望的运行压力(p_set)中选择的运行压力(p)高于没有所述装置(6)时上述压缩机***(1)可获得的最大运行压力(p_w,max)，所述装置(6)就将入口(3)节流大于零的至少特定百分比(x)。

Description

用于致动压缩机***的方法以及压缩机***

背景技术

本发明涉及一种用于致动压缩机***的方法。

更具体地，本发明旨在增大压缩机***的最大运行压力。

出于这些目的，运行压力是指由压缩机***提供给用户网络的压力。

传统上，致动压缩机***，使得其将在期望的运行压力下提供用户网络所需的流量。

当用户网络采用更高或更低的流量时，在不控制由压缩机***提供的流量的情况下，运行压力将分别下降或增加，这显然是不期望的。

为了将运行压力设定为期望的运行压力，压缩机***的压缩机元件将提供较低或较高的流量。

可以通过节流压缩机元件的入口来控制流量，例如通过入口节流阀，如果驱动压缩机元件的压缩机***的驱动器的旋转速度是可变的，则通过调节该旋转速度来控制流量。

在压缩机***必须提供最大流量的时刻，驱动器以其最大旋转速度运行，并且入口节流阀完全打开。

为了在用户网络开始接受较低流量的时刻将运行压力设定为期望的运行压力，必须降低由压缩机元件提供的流量。

出于这些目的，如果驱动器的旋转速度是可变的，则首先降低驱动器的旋转速度。在某个时刻，将达到驱动器的最小旋转速度。此时，入口节流阀将被节流，以便将运行压力设定为用户网络所需的期望运行压力。

通过降低旋转速度，驱动器的消耗将会减少。通过首先降低驱动器的旋转速度，并且仅在达到驱动器的最小旋转速度之后节流入口节流阀，压缩机***的效率将达到其最高可能，并且消耗将达到其最低可能。

压缩机***优选地可适用于最广泛的应用领域，这意味着适用于最大可能的运行压力和流量范围。

实际上，将由压缩机元件传送的流量以及由运行压力确定驱动器必须传送的功率。

由旋转速度确定驱动器可以传送的功率，并由旋转速度功率曲线表示。因此，当旋转速度较低时，可用的功率可能更受限。

因此，压缩机***的驱动特性结合向压缩机元件的传动确定了压缩机***的应用领域，并且因此确定了当使用用于在压缩机***的用户网络所需的流量下将压缩机***的运行压力设定为期望的运行压力的先前描述的已知方法时可能的最大运行压力。

发明内容

本发明的目的是增加压缩机***的应用领域，更具体地，允许实现更高的运行压力。

本发明的主题是一种用于致动压缩机***以便将测量的运行压力p_w设定为期望的运行压力p_set的方法，所述测量的运行压力用作在用户网络所需的流量Q下压缩机***提供至用户网络的运行压力的度量，压缩机***包括具有入口和出口的压缩机元件，并且其中压缩机元件由驱动器驱动，其中压缩机***设置有用于节流压缩机元件的入口的装置，其特征在于，只要从测量的运行压力p_w和期望的运行压力p_set中选择的运行压力p高于没有上述装置的情况下上述压缩机***可获得的最大运行压力p_w,max，入口就由上述装置节流大于零的至少一特定百分比x。

没有上述用于节流压缩机元件的入口的装置的压缩机***可获得的最大运行压力p_w,max是通过压缩机***的传统已知控制方法可以实现的最大运行压力，其中入口未被节流如上所述的大于零的至少一特定百分比x。

当从测量的运行压力p_w和期望的运行压力p_set中选择的运行压力p等于或低于上述可获得的最大运行压力p_w,max时，该方法将包括应用传统已知的控制方法，以便将测量的运行压力p_w设定为期望的运行压力p_set，所述测量的运行压力用作在用户网络所需的流量Q下压缩机***提供至用户网络的运行压力的度量。

当从测量的运行压力p_w和期望的运行压力p_set中选择的运行压力p高于上述可获得的最大运行压力p_w,max时，该方法将包括将入口节流大于零的至少一特定百分比x。

一个优点是，现在可以实现高于p_w,max的运行压力，其仅通过压缩机***通过将入口节流大于零的至少一特定百分比x来实现。

毕竟，这将降低压缩气体的流量，因此也降低由压缩机元件吸收的功率。

结果，驱动器将具有更大的剩余功率，从而可以实现更高的运行压力。

通过不降低旋转速度并对入口稍微节流，产生了更大的驱动器的剩余功率，即驱动器保持最大功率，而由压缩机元件吸收的功率下降。

根据旋转速度功率曲线的进程，当运行压力p高于上述可获得的最大运行压力p_w,max时，可能兴趣的不是将旋转速度保持在最大值，而是将驱动器的传送扭矩保持在最大值。

必须非常广义地理解上述用户网络，并且该用户网络涉及从压缩机***吸入压缩气体的至少一个用户。然而，在大多数情况下，用户网络将由压缩气体的多个用户组成，这些用户在网络中与压缩机***相连。

优选地，前述特定百分比x增加(只要运行压力p高于前述可获得的最大运行压力p_w,max，该特定百分比是压缩机元件的入口被节流的最小百分比)，并且优选地，但不是严格必要的，其与运行压力p和前述可获得的最大压力p_w,max之间的差值成比例地增加。

一个优点是，通过将入口节流到使得仅仅能够达到期望的运行压力p_set的程度并且因此抑制节流超过绝对必要，可以总是由压缩机***提供可能的最大流量。

本发明还涉及一种压缩机***，压缩机***包括具有入口和出口的压缩机元件，该压缩机元件由驱动器驱动，其中压缩机***设置有用于节流压缩机元件的入口的装置，其特征在于，压缩机***具有能够致动前述装置的控制单元，其中控制单元配置成执行根据本发明的方法。

在本质上，此种压缩机***的益处明显类似于根据本发明的方法的益处。

在本发明的优选实施例中，可以通过前述控制单元来控制压缩机***的驱动器的旋转速度。

附图说明

为了更好地展示本发明的特征，下面将参考附图，仅通过示例而非任何限制性特征来描述根据本发明的方法和压缩机***的一些优选实施例，其中：

图1示出了根据本发明的压缩机***的示意图；

图2示出了根据本发明的方法的示意流程图；

图3示出了代表在不同运行压力p下入口的节流程度的各种曲线。

具体实施方式

图1所示的压缩机***1在这种情况下示出为喷油螺杆压缩机***1，并且在本示例中，其包括一个螺杆压缩机元件2。

本发明不排除提供多于一个螺杆压缩机元件2，这意味着压缩机***1是两级或多级压缩机***1。

此外，根据本发明，不排除本发明不涉及喷油压缩机***1和/或不涉及螺杆压缩机***1。

换句话说：本发明涉及各种各样的压缩机***1。

在这种情况下，尽管不是必须的，但其涉及移动式压缩机***1。

压缩机元件2设置有用于吸入待压缩气体的入口3和用于压缩气体的出口4。

入口3连接到入口管线5，其中设置有装置6以节流压缩机元件的入口3，在这种情况下，以入口节流阀7的形式。

压缩机***1设置有用于驱动压缩机元件2的驱动器8。

该驱动器8可以是柴油发动机、燃气发动机或汽油发动机，但其也可以是电马达、永磁马达、涡轮机或类似装置。

用于节流入口3以及在驱动器8具有可变旋转速度s的情况下用于节流驱动器8的装置6与控制单元9连接。根据本发明，该控制单元9配置成致动装置6，并且在驱动器8具有可变旋转速度s的情况下，配置成控制驱动器8的旋转速度。

在这个示例中，压缩机元件2的出口4经由出口管线10与压力罐11连接。

压力管线12从压力罐11通向用户网络13。

在这种情况下，用户网络13包括压缩气体的三个用户14。

明显的是，用户网络13可以采取许多不同的形式，并且范围可以从直接连接到压力管线12的单个用户14到具有在管线15的复杂网络中并联和串联的几十个用户14的非常复杂的网络。

此外，在本示例中，还设置了油路16以使得能够将油注入压缩机元件2中。

为了这些目的，油分离器17放置在前述压力罐11内。它也被称为“油分离器元件”。

其中，分离的油从压缩空气中分离出来，并收集在压力罐11的底部。

油管18离开压力罐11，使得能够将油注入到压缩机元件2中以用于润滑和/或冷却压缩机元件。

不排除油也用于润滑和/或冷却驱动器8。

在该油管18中包括热交换器19以使得能够冷却油，并且包括三通阀20以使得能够至少部分地旁通热交换器19。

显然地，该热交换器19和三通阀20对于本发明来说不是必需的，并且也可以放置在压缩机***1中的其它位置和/或可以以另一种替代方式实现。

最后，在这种情况下，压缩机***1的特征在于压力传感器21能够确定或测量压力罐11或压力管线12中的运行压力，从而产生测量的运行压力p_w的值。

根据本发明的方法，致动压缩机***1非常容易，并且如图2所示。

在压缩机***1的运行期间，压缩机元件2将由驱动器8驱动，并且其将压缩吸入的气体。

压缩气体经由出口管线10和压力管线12供应到用户网络13。

用户网络13要求供应的压缩气体具有期望的压力。该压力也被称为期望的运行压力p_set。

根据用户网络13中的用户14要求的流量Q，压缩机元件2必须提供更高或更低的流量，以便将测量的运行压力p_w设定为期望的运行压力p_set。

为了这些目的，控制单元9采用下面的控制方法，如图2示意性所示。

首先，确定从测量的运行压力p_w和期望的运行压力p_set中选择的运行压力p是否低于或高于没有装置6时压缩机***1可获得的最大运行压力p_w,max。

由压缩机***1的用户选择期望的运行压力p_set，并且可以例如由用户输入到控制单元9中。

如果采用将测量的运行压力p_w设定为期望的运行压力p_set的传统控制方法，其中装置6未将入口3节流大于零的至少一特定百分比x，则由压缩机***1可以供应给用户网络13的最大运行压力确定上述可获得的最大运行压力p_w,max。

只要运行压力p等于或低于上述可获得的最大运行压力p_w,max，就将采用已知的传统控制方法。

这意味着，只要要求的流量Q下降，就首先降低驱动器8的旋转速度s，以便将测量的运行压力p_w设定为期望的运行压力p_set，并且只有当驱动器8达到最小旋转速度s_min并且要求的流量Q继续下降时，才通过装置6节流入口3，以便将测量的运行压力p_w设定为期望的运行压力p_set。如果驱动器的旋转速度是不可变的，则驱动器8的旋转速度s等于已经开始控制时的最小旋转速度s_min，其结果是装置6对入口3进行节流，以便在不首先降低驱动器8的旋转速度s的情况下将测量的运行压力p_w设定为期望的运行压力p_set。

优选地，由各种条件确定驱动器8的最小旋转速度s_min。第一条件是驱动器8必须能够提供足够的功率和扭矩以避免驱动器8的停止。此外，必须从驱动器和压缩机元件之间的联接器的临界旋转速度(其中联接器由于过度加热而失效)充分(例如以因子1.4)去除旋转速度s。

只要运行压力p高于上述可获得的最大运行压力p_w,max，则采用以下控制方法：

·将入口3节流大于零的特定百分比x；

·只要要求的流量Q下降，首先，如果可能的话，就降低驱动器8的旋转速度s，以便将测量的运行压力p_w设定为期望的运行压力p_set，直到达到驱动器的最小旋转速度s_min；

·当达到驱动器8的最小旋转速度s_min时，并且只要要求的流量Q进一步下降，就进一步节流入口3，以便将测量的运行压力p_w设定为期望的运行压力p_set。

其中压缩机元件2的入口3被节流的大于零的至少特定百分比x增加，优选地与运行压力p和前述可获得的最大运行压力p_w,max之间的差值成比例地增加。

这在图3中示意性地示出：运行压力p越高，入口3被装置6节流的大于零的至少特定百分比x越高。

曲线表明了对于不同的运行压力p，根据流量Q对入口3进行节流的程度。如图所示，其中运行压力p₁等于p_w,max，当运行压力高于p₁时，入口将被节流大于零的至少一特定百分比x。在运行压力p₁＝p_w,max时，入口将不会被节流大于零的至少一特定百分比x。只有当要求的流量Q下降得太多时，才会对入口3进行节流。

当运行压力p较高时，通过装置6更多地节流，供应的流量将降低更多，其结果是压缩机元件2将从驱动器8吸取更少的功率。此外，更多的发动机功率将是可用的，因为驱动器8的旋转速度s没有降低。因此，有可能达到更高的测量运行压力。

当压缩机***1需要较高运行压力时，根据本发明的方法因此包括将入口3节流大于零的至少特定百分比x，以便实现更高的运行压力，并且随后应用已知方法的原理，即如果驱动器8的旋转速度s是可变的，则在降低的所需流量Q的情况下首先降低驱动器8的旋转速度s，并且仅随后进一步节流入口3。尽管这涉及到效率的较小损失，但这将使实现这些更高的运行压力成为可能。

在较低的运行压力p下，根据本发明的方法将应用已知的传统控制方法，使得压缩机***1的效率最佳。

根据本发明，附加地但不是必须的，只要要求的流量增加，应用以下控制方法：

-只要运行压力p等于或低于上述可获得的最大运行压力p_w,max，应用以下控制方法：

·只要要求的流量Q增加，首先，减小节流，以便将测量的运行压力p_w设定为期望的运行压力p_set，直到入口3完全打开或再次畅通；

·当入口3完全打开或再次畅通时，并且只要要求的流量Q进一步增加，如果可能的话，驱动器8的旋转速度s增加，以便将测量的运行压力p_w设定为期望的运行压力p_set；

-只要运行压力p高于上述可获得的最大运行压力p_w,max，应用以下控制方法：

·将入口3节流大于零的至少特定百分比x；

·只要要求的流量Q增加，首先，减小入口3的节流，以便将测量的运行压力p_w设定为期望的运行压力p_set，直到入口3被节流上述大于零的特定百分比x；

·当入口3节流上述大于零的特定百分比x时，并且只要要求的流量Q进一步增加，如果可能的话，驱动器8的旋转速度s增加，以便将测量的运行压力p_w设定为期望的运行压力p_set。

这实际上意味着，与其中要求的流量Q下降的情况相比，这些步骤是以相反的顺序有效地进行。

对于等于或低于p_w,max的运行压力p以及对于高于p_w,max的运行压力p，在要求的流量Q增加的情况下，首先，将减小入口3的节流，以便在(如果可能并且如果必要的话)增加驱动器8的旋转速度s以符合增加的要求流量Q之前将测量的运行压力p_w设定为期望的运行压力p_set，差别在于，只要运行压力p等于或低于p_w,max，在驱动器8的旋转速度s增加之前首先完全打开入口3(如果可能的话)，而只要运行压力p高于p_w,max，入口3保持被节流于零的至少大特定百分比x。这意味着，为了达到高于上述可获得的最大运行压力p_w,max的运行压力p，如果驱动器的旋转速度是可变的，则驱动器8的旋转速度s将更早地增加。

本发明绝不限于作为示例描述并在附图中示出的实施例，然而，在不脱离本发明范围的情况下，可以以不同的变型实施此种方法和压缩机***。

Claims (15)

1.一种用于致动压缩机***(1)的方法，所述方法用于致动压缩机***(1)以将测量的运行压力(p_w)设定为期望的运行压力(p_set)，所述测量的运行压力用作所述压缩机***(1)以用户网络(14)要求的流量(Q)供应给用户网络(14)的运行压力(P)的度量，所述压缩机***(1)包括具有入口(3)和出口(4)的压缩机元件(2)，并且其中该压缩机元件(2)由驱动器(8)驱动，其中所述压缩机***(1)设置有用于节流所述压缩机元件(2)的入口(3)的装置(6)，所述装置(6)用于控制由压缩机***供应给用户网络的流量，其特征在于

只要从所述测量的运行压力(p_w)和所述期望的运行压力(p_set)中选择的运行压力(p)高于没有所述装置(6)时上述压缩机***(1)可获得的最大运行压力(p_w,max)，所述装置(6)就将所述入口(3)节流大于零的至少一特定百分比(x)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，只要上述运行压力(p)高于没有所述装置(6)时上述压缩机***(1)可获得的最大运行压力(p_w,max)，就通过所述运行压力(p)和上述可获得的最大运行压力(p_w,max)之间的差值来增加所述压缩机元件(2)的入口(3)被节流的所述特定百分比(x)。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，只要上述运行压力(p)高于没有所述装置(6)时上述压缩机***(1)可获得的最大运行压力(p_w,max)，就通过所述运行压力(p)和上述可获得的最大运行压力(p_w,max)之间的差值来成比例地增加所述压缩机元件(2)的入口(3)被节流的所述特定百分比(x)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过为所述装置(6)提供入口节流阀(7)并通过如此控制所述入口节流阀来实现所述压缩机元件(2)的入口(3)的节流。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，只要所述要求的流量(Q)下降，就通过所述装置(6)进一步节流所述入口(3)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，只要所述要求的流量(Q)增加，并且只要上述运行压力(p)高于在没有所述装置(6)的情况下上述压缩机***(1)能够实现的最大运行压力(p_w,max)，就通过所述装置(6)减小所述节流，直到所述入口(3)被所述装置(6)节流上述特定百分比(x)。

7.根据前述权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，控制所述驱动器(8)的旋转速度(s)。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

-只要所述要求的流量(Q)下降，就首先降低所述驱动器(8)的旋转速度(s)，直到达到所述驱动器的最小旋转速度(s_min)；以及

-当达到所述驱动器的最小旋转速度(s_min)时，并且只要所述要求的流量(Q)进一步下降，就通过所述装置(6)进一步节流所述入口(3)。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，只要上述运行压力(p)高于在没有所述装置(6)的情况下上述压缩机***(1)能够实现的最大运行压力(p_w,max)，所述方法还包括以下步骤：

-只要所述要求的流量(Q)增加，就首先通过所述装置(6)减小节流，直到所述入口(3)被所述装置(6)节流上述特定百分比(x)；以及

-当所述入口(3)被节流上述特定百分比(x)时，只要所述要求的流量(Q)进一步增加，就增加所述驱动器(8)的旋转速度(s)。

10.根据前述权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，只要上述运行压力(p)等于或低于在没有所述装置(6)的情况下上述压缩机***(1)能够实现的最大运行压力(p_w,max)，所述方法还包括以下步骤：

-只要所述要求的流量(Q)增加，就首先通过所述装置(6)减小所述节流，直到所述入口(3)完全打开并再次畅通；以及

-当所述入口(3)完全打开并再次畅通时，只要所述要求的流量(Q)进一步增加，就增加所述驱动器(8)的旋转速度(s)。

11.一种压缩机***，其包括具有入口(3)和出口(4)的压缩机元件(2)，所述压缩机元件(2)由驱动器(8)驱动，其中所述压缩机***(1)设置有用于节流所述压缩机元件(2)的入口(3)的装置(6)，其特征在于，所述压缩机***(1)设置有能够致动上述装置(6)的控制单元(9)，其中所述控制单元(9)配置成执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。

12.根据权利要求11所述的压缩机***，其特征在于，所述驱动器(8)的旋转速度(s)能够由所述控制单元(9)控制，其中所述控制单元(9)配置成执行根据前述权利要求7至10中任一项所述的方法。

13.根据权利要求11或12所述的压缩机***，其特征在于，用于节流所述压缩机元件(2)的入口(3)的上述装置(6)包括入口节流阀(7)。

14.根据前述权利要求11至13中任一项所述的压缩机***，其特征在于，所述压缩机***(1)是喷油螺杆压缩机***(1)。

15.根据前述权利要求11至14中任一项所述的压缩机***，其特征在于，所述压缩机***(1)是移动式压缩机***(1)。

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