] 圖3是本發(fā)明在400r/min空壓機(jī)上實(shí)現(xiàn)的相鄰周期單一變時(shí)長(zhǎng)控制原理示意 圖；
[0033] 圖4是本發(fā)明在500r/min空壓機(jī)上實(shí)現(xiàn)的變時(shí)長(zhǎng)和定時(shí)長(zhǎng)復(fù)合控制方式下基準(zhǔn) 時(shí)間控制原理示意圖；
[0034] 圖5是本發(fā)明在500r/min空壓機(jī)上實(shí)現(xiàn)的變時(shí)長(zhǎng)和定時(shí)長(zhǎng)復(fù)合控制方式下50% 氣量的控制原理示意圖；
[0035] 圖6是本發(fā)明在500r/min空壓機(jī)上實(shí)現(xiàn)的變時(shí)長(zhǎng)和定時(shí)長(zhǎng)復(fù)合控制方式下20% 氣量的控制原理示意圖；
[0036] 圖7是本發(fā)明在500r/min空壓機(jī)上實(shí)現(xiàn)的單一定時(shí)長(zhǎng)控制方式下基準(zhǔn)時(shí)間控制 原理示意圖；
[0037] 圖8是本發(fā)明在500r/min空壓機(jī)上實(shí)現(xiàn)的單一定時(shí)長(zhǎng)控制方式下50%氣量的控 制原理不意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0038] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和實(shí)施方式詳細(xì)加以描述。
[0039] 實(shí)施本發(fā)明需要一套自行設(shè)計(jì)的頂開進(jìn)氣閥的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)和一個(gè)控制液壓執(zhí) 行機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)，該液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括液壓油站、液壓換向閥、油路、液壓缸、卸荷器等， 控制系統(tǒng)由西門子S7-300可編程邏輯控制器、固態(tài)繼電器和外圍電路組成，液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu) 和控制系統(tǒng)的響應(yīng)參數(shù)如下：
[0040] 頂出控制信號(hào)輸出到液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成頂出動(dòng)作時(shí)間T1= 45ms ;
[0041] 液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)頂出動(dòng)作時(shí)間T2= 16ms ;
[0042] 撤回控制信號(hào)輸出到液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成撤回時(shí)間T3= 35ms ;
[0043] 液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)撤回動(dòng)作時(shí)間T4= 16ms ;
[0044] 液壓換向閥的最短給電時(shí)間T5 = 45ms ;
[0045] 液壓換向閥的最短斷電時(shí)間T6 = 30ms ;
[0046] PLC延時(shí)時(shí)間精度t = Ims ;
[0047] (1)實(shí)施例 1 :
[0048] 以一臺(tái)工作轉(zhuǎn)速為300r/min，吸氣壓力為0· IMPa，排氣壓力為0· 3MPa的2D型往 復(fù)壓縮機(jī)為例。
[0049] 壓縮機(jī)工作轉(zhuǎn)速為n = 300r/min工作周期時(shí)長(zhǎng)T = 200ms，T升=12ms，Τ/2- (T2+T3) =49ms>0,執(zhí)行機(jī)構(gòu)頂出-保持-撤回動(dòng)作能夠在一個(gè)周期中壓縮過程開始前完成，執(zhí)行 機(jī)構(gòu)能夠滿足該工作轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)氣量調(diào)節(jié)；測(cè)試得到執(zhí)行機(jī)構(gòu)和油路對(duì)于給電時(shí)長(zhǎng)變化 不敏感，T 6-T升=30ms_12ms = 18ms，Τ/2_Τ5= 100ms_45ms = 55ms，故 T6-T升 < Τ/2_Τ5， 采用單一變時(shí)長(zhǎng)控制方法能夠?qū)崿F(xiàn)氣量〇?100%全量程調(diào)節(jié)，給出控制信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)T 7 =[(T6-T3-T升），（T/2-T3-T5)] = [-17ms，20ms]，T7取為 0,每個(gè)周期的控制信號(hào)時(shí)長(zhǎng) T8 = T/2-WT 延。
[0050] 參照附圖2左側(cè)的單個(gè)壓縮機(jī)周期，采用這種方式基準(zhǔn)給電時(shí)間（Ts=O)為 65ms，此時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠在壓縮過程開始前完成頂出-保持-撤回動(dòng)作，沒有氣體回流氣量 依然是100%，在此基礎(chǔ)上T s變化時(shí)控制信號(hào)時(shí)長(zhǎng)1~8增加則會(huì)有部分氣體被壓回到進(jìn)氣腔 中使得排氣量會(huì)相應(yīng)減少。
[0051] 以50%氣量為例，采用部分行程頂開進(jìn)氣閥的調(diào)節(jié)方法及同周期變時(shí)間步長(zhǎng)的控 制方法進(jìn)行調(diào)節(jié)。氣量百分比K = 50%= 0.5,根據(jù)公式
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種往復(fù)壓縮機(jī)無級(jí)氣量調(diào)節(jié)方法，其特征在于，應(yīng)用于以下系統(tǒng)： 該系統(tǒng)包括液壓動(dòng)力系統(tǒng)、液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)、氣閥卸荷裝置、氣量調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)、信號(hào)測(cè) 量系統(tǒng)與配套密封機(jī)構(gòu)； 液壓動(dòng)力系統(tǒng)包括儲(chǔ)油箱、電機(jī)、液壓油泵、蓄能器、壓力表、液位計(jì)、壓力控制繼電器、 安全閥、卸荷閥和壓力管線；液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)為液壓油缸，油缸內(nèi)包括柱塞和密封元件；氣閥 卸荷裝置由吸氣閥自帶卸荷器組成，卸荷器頂桿與油缸柱塞接觸；控制系統(tǒng)包括電磁換向 閥、可編程邏輯控制器、固態(tài)繼電器和相關(guān)信號(hào)線纜；信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)包括電渦流傳感器與鍵 相米集系統(tǒng)； 該方法包括如下步驟： 氣量調(diào)節(jié)設(shè)定參數(shù)為K，K = 0?1，代表現(xiàn)場(chǎng)往復(fù)壓縮機(jī)實(shí)際需求排氣量占額定排氣 量的比例； 確定液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的響應(yīng)時(shí)間參數(shù)，包括：電磁換向閥開啟控制信號(hào)輸出到液壓執(zhí)行 機(jī)構(gòu)完成頂出動(dòng)作的時(shí)間，液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)頂出動(dòng)作時(shí)間T2，電磁換向閥換向控制信號(hào)輸 出到液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成撤回的時(shí)間T 3，液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)撤回動(dòng)作時(shí)間T4，電磁換向閥的最短 給電時(shí)間T5，電磁換向閥的最短斷電時(shí)間T 6;輸出電磁換向閥開啟控制信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)與本 次調(diào)節(jié)工作循環(huán)鍵相信號(hào)的時(shí)間間隔為T7, T7> 0為相對(duì)本次調(diào)節(jié)工作循環(huán)鍵相信號(hào)延遲 輸出電磁換向閥開啟控制信號(hào)，T7〈0為相對(duì)本次調(diào)節(jié)工作循環(huán)鍵相信號(hào)提前輸出電磁換向 閥開啟控制信號(hào)，提前量為1~ 7絕對(duì)值；電磁換向閥開啟控制信號(hào)輸出到換向控制信號(hào)輸出 的間隔時(shí)間T8;以上時(shí)間單位均為秒； 確定壓縮機(jī)運(yùn)行參數(shù)和控制參數(shù)，運(yùn)行參數(shù)包括：壓縮機(jī)工作轉(zhuǎn)速n，單位：轉(zhuǎn)/分鐘； 壓縮機(jī)工作周期時(shí)長(zhǎng)T ;氣體從進(jìn)氣壓力壓縮到排氣壓力的時(shí)間T# ;控制參數(shù)包括：從壓 縮過程開始后進(jìn)氣閥延遲關(guān)閉的時(shí)間Ts，單位：秒，Ts = T*arCC〇s (2K-1)/2 JT ; 電磁換向閥開啟控制信號(hào)的輸出以往復(fù)壓縮機(jī)鍵相信號(hào)為基準(zhǔn)，采取兩種方式給出控 制信號(hào)，即：同周期給出開啟控制信號(hào)和相鄰周期給出開啟控制信號(hào)；同周期給出開啟控 制信號(hào)指在本次調(diào)節(jié)周期鍵相信號(hào)時(shí)刻給出開啟控制信號(hào)，給出信號(hào)和執(zhí)行動(dòng)作在同一個(gè) 壓縮機(jī)工作循環(huán)內(nèi)完成；相鄰周期給出開啟控制信號(hào)是指在本次調(diào)節(jié)周期的前一個(gè)周期給 出信號(hào)，與執(zhí)行動(dòng)作在兩個(gè)相鄰周期； 時(shí)間控制模式包括單一變時(shí)長(zhǎng)控制、單一定時(shí)長(zhǎng)控制、變時(shí)長(zhǎng)和定時(shí)長(zhǎng)復(fù)合控制方法 三種； 單一變時(shí)長(zhǎng)控制指的是在每個(gè)周期中固定的時(shí)間點(diǎn)輸出電磁換向閥開啟控制信號(hào)，K 變化時(shí)控制信號(hào)時(shí)長(zhǎng)T8相應(yīng)變化； 單一定時(shí)長(zhǎng)控制，每個(gè)周期中的控制信號(hào)時(shí)間長(zhǎng)度固定不變，而改變電磁換向閥開啟 控制信號(hào)發(fā)出時(shí)間點(diǎn)，針對(duì)不同的K計(jì)算確定不同的信號(hào)發(fā)出時(shí)間點(diǎn)； 變時(shí)長(zhǎng)和定時(shí)長(zhǎng)復(fù)合控制，在氣量從滿負(fù)荷開始調(diào)節(jié)時(shí)先采用變時(shí)長(zhǎng)的控制方式，根 據(jù)K變化計(jì)算得到不同的控制信號(hào)持續(xù)時(shí)間，當(dāng)給出電磁換向閥換向控制信號(hào)與下一次給 出電磁換向閥開啟控制信號(hào)的時(shí)間間隔AT = 1. ，切換到定時(shí)長(zhǎng)的控制方式，針對(duì)不 同的K計(jì)算確定不同的電磁換向閥開啟控制信號(hào)發(fā)出時(shí)間點(diǎn)，固定控制信號(hào)持續(xù)時(shí)間； 根據(jù)壓縮機(jī)運(yùn)行參數(shù)，控制參數(shù)和液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的響應(yīng)時(shí)間參數(shù)之間的關(guān)系確定氣量 調(diào)節(jié)的控制方法和控制時(shí)間參數(shù)，具體的步驟包括： 首先，判斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)在工作轉(zhuǎn)速下能否實(shí)現(xiàn)0-100%氣量調(diào)節(jié)：根據(jù)壓縮機(jī)工作轉(zhuǎn)速n 計(jì)算得出壓縮機(jī)的一個(gè)工作周期時(shí)長(zhǎng)T，當(dāng)T/2-(T2+T3)〈0,執(zhí)行機(jī)構(gòu)不能滿足該轉(zhuǎn)速壓縮 機(jī)0-100%氣量調(diào)節(jié)的要求，則不再執(zhí)行以下步驟；當(dāng)T/2-(T 2+T3)彡0,執(zhí)行機(jī)構(gòu)能滿足該 轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)0-100%氣量調(diào)節(jié)的要求； 其次，確定調(diào)節(jié)控制方法： 1) 對(duì)于執(zhí)行機(jī)構(gòu)和管路，給電時(shí)長(zhǎng)為T5所對(duì)應(yīng)的T i與給電時(shí)長(zhǎng)為T-T 6所對(duì)應(yīng)的T :的 差值，或在給電時(shí)長(zhǎng)為T5所對(duì)應(yīng)的T 3與給電時(shí)長(zhǎng)為T-T 6所對(duì)應(yīng)的T 3的差值大于T/20時(shí)， 認(rèn)為該執(zhí)行機(jī)構(gòu)和管路對(duì)于給電時(shí)長(zhǎng)的變化較敏感，只能采用定時(shí)長(zhǎng)控制方法；對(duì)于單一 定時(shí)長(zhǎng)控制方法，每個(gè)周期的控制信號(hào)時(shí)長(zhǎng)^固定不變，取T 8為T ^1-1^+172和T-T6之間 的最小值，取T7= - (T 8+T3-T/2) +TS，1~7隨T s的變化相應(yīng)變化； 2) 給電時(shí)長(zhǎng)為T5所對(duì)應(yīng)的T i與給電時(shí)長(zhǎng)為T-T 6所對(duì)應(yīng)的T i的差值，或在給電時(shí)長(zhǎng)為 T5所對(duì)應(yīng)的T 3與給電時(shí)長(zhǎng)為T-T 6所對(duì)應(yīng)的T 3的差值小于等于T/20時(shí)，認(rèn)為該執(zhí)行機(jī)構(gòu)和 管路對(duì)于給電時(shí)長(zhǎng)的變化不敏感，對(duì)如下情況進(jìn)行討論： a) 當(dāng)T6-T3-h< T/2-T3-T5，即T6-4< T/2-T5時(shí)采用單一變時(shí)長(zhǎng)控制方法能夠?qū)崿F(xiàn)氣 量0?100%全量程調(diào)節(jié)，T7的取值范圍為[(T 6-T3-T# )，（T/2-T3-T5)]，每個(gè)周期的控制信 號(hào)時(shí)長(zhǎng)T8= T/2-T 3-T7+Ts，1~8隨T延的變化相應(yīng)變化； b) 當(dāng)T6-T3-h > T/2-T3-T5，即T6-4 > T/2-T5則只能采用變時(shí)長(zhǎng)和定時(shí)長(zhǎng)結(jié)合的復(fù)合 控制方法實(shí)現(xiàn)氣量0?100%全量程無級(jí)調(diào)節(jié)： A.對(duì)K = 100%負(fù)荷，給出控制信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)T7= T/2-T3-T5，控制信號(hào)時(shí)長(zhǎng)丁8 = T/2-T3-T5;
8.負(fù)荷值1(從100%減小到0的過程中，若1'-1'8>1.21'6，采用變時(shí)長(zhǎng)的控制方式，給 出控制信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)T7= T/2-T 3-T5，控制信號(hào)時(shí)長(zhǎng)T8= T/2-T 3-T5+Ts，1~8隨T延的變化而 變化； (：.負(fù)荷值1(從100%減小到0的過程中，若1'-1'8<1.21' 6，切換到定時(shí)長(zhǎng)的控制方式， 控制信號(hào)時(shí)長(zhǎng)T8= T-l. 2T 6, T7= -T 3-T/2+Ts +1. 2T6, 丁7隨T s的變化相應(yīng)變化。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種采用靈活時(shí)間控制模式的往復(fù)壓縮機(jī)無級(jí)氣量調(diào)節(jié)方法與系統(tǒng)，用于控制往復(fù)壓縮機(jī)排氣量，適應(yīng)企業(yè)不同轉(zhuǎn)速往復(fù)壓縮機(jī)生產(chǎn)需要；該無級(jí)氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括液壓動(dòng)力系統(tǒng)、液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)、氣閥卸荷裝置、氣量調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)、信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)與配套密封機(jī)構(gòu)；具體控制需首先獲得無級(jí)氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)各組成部分時(shí)間參數(shù)，根據(jù)不同參數(shù)確定具體的時(shí)間控制方式與控制信號(hào)輸出方式；本發(fā)明可對(duì)各類不同轉(zhuǎn)速的往復(fù)壓縮機(jī)組排氣量進(jìn)行精確、寬范圍的調(diào)節(jié)，能耗隨排氣量的減少而降低。
【IPC分類】F04B49-06
【公開號(hào)】CN104612951
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510015385
【發(fā)明人】鄧化科, 高暉, 趙大力
【申請(qǐng)人】北京博華信智科技股份有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年1月12日