專利名稱:用于液壓活塞式壓縮機的管路控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于液壓活塞式壓縮機的管路及控制系統(tǒng)，包括上位機、控制器、執(zhí)行單元和檢測單元；執(zhí)行單元和檢測單元均安裝在輸氣管路上；控制器的輸入端與檢測單元連接；控制器的輸出端與執(zhí)行單元連接；控制器與上位機雙向連接。本實用新型在上位機中可觀察輸氣管道中各執(zhí)行元件，直觀方便。減少了單個元件累計工作時間，降低故障率；減少耗能元件工作時間，降低設備平均能耗，提高壓縮機效率；綜合提高設備整機性能，降低用戶生產(chǎn)成本和維護成本。
【專利說明】用于液壓活塞式壓縮機的管路控制系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于天然氣應用【技術領域】，特別是一種用于天然氣加氣站用液壓活塞式壓縮機的管路控制系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]隨著天然氣作為汽車燃料的廣泛應用，各種形式的天然加氣站用壓縮機相繼被研發(fā)出來。天然氣壓縮機的效率、整體穩(wěn)定性、整機壽命成為壓縮機廠家關注的技術熱點。多數(shù)壓縮機廠家通過對壓縮機的機械結(jié)構，主要工藝元件以及輔助系統(tǒng)等硬件的優(yōu)化來提高設備的整體性能，然而資源的不合理分配造成不必要的能耗和個別元件的提前老化，降低了整機的穩(wěn)定性和效率。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型要解決的是整機資源分配不合理造成的能源消耗高、個別元件的提前老化、整機的穩(wěn)定性不好、效率不高和整機壽命短等技術問題。
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案如下:
[0005]一種用于液壓活塞式壓縮機的管路控制系統(tǒng)，包括上位機、控制器、執(zhí)行單元和檢測單元；執(zhí)行單元和檢測單元均安裝在輸氣管路上；控制器的輸入端與檢測單元連接；控制器的輸出端與執(zhí)行單元連接；控制器與上位機雙向連接；所述執(zhí)行單元包括壓縮機構、冷卻機構；所述壓縮機構包括安裝在輸氣管道上的壓縮機組、雙向電磁閥組、油泵組和閥門組；所述冷卻機構包括安裝在輸氣管道上的換熱器組、風冷器、水泵和閥門組；所述檢測單元包括安裝在輸氣管道上的壓力變送器和溫度傳感器，限位開關安裝在壓縮機組。檢測單元將檢測信號傳遞給控制器，控制器將信號處理后發(fā)送控制命令給執(zhí)行單元，執(zhí)行單元動作執(zhí)行相應的指令。
[0006]所述壓縮機組由一級壓縮機和二級壓縮機構成；所述換熱器組由一級換熱器和二級換熱器構成；所述泵組由一級油泵、二級油泵和水泵構成。
[0007]所述輸氣管道為包括進氣端，進氣端與進氣閥門的一端連接，進氣閥門的另一端通過氣管道與一級壓縮機的進氣口連接，一級壓縮機的出氣口與一級換熱器的進氣口連接，一級換熱器的出氣口與二級壓縮機的進氣口連接，二級壓縮機的出氣口與二級換熱器的進氣口連接，二級換熱器的出氣口通過氣管道經(jīng)高壓充氣閥門與高壓儲氣罐連接，二級換熱器的出氣口通過氣管道經(jīng)中壓充氣閥門與中壓儲氣罐連接；
[0008]在進氣端口、高壓儲氣罐的出口處、中壓儲氣罐的出口處均安裝有壓力變送器；在二級換熱器的出氣口出安裝有用于檢測末端排氣溫度的溫度傳感器；一級壓縮機、二級壓縮機的上下兩端分別安裝有限位開關；
[0009]一級換熱器、二級換熱器的進水口均通過水管道與冷卻水泵連接，冷卻水泵與水箱連接；一級換熱器、二級換熱器的出水口均通過水管道與風冷器進水口連接，風冷器出水口與水箱連接；水箱內(nèi)安裝有溫度傳感器；
[0010]一級壓縮機與二級壓縮機的油管道相并聯(lián)，一號油泵的一端與油箱連接，一號油泵的另一端通過油管道與一號換向電磁閥連接，一號換向電磁閥通過一級油管道與一級壓縮機的進出油口連接；一號換向電磁閥通過過油管道與二號換向磁閥連接，二號換向電磁閥通過二級油管道與二級壓縮機的進出油口連接；
[0011]二號油泵的一端與油箱連接，二號油泵的另一端通過油管道與二號換向電磁閥連接，二號換向電磁閥通過二級油管道和二級油管道與二級壓縮機的進出油口連接；二號換向電磁閥經(jīng)過過油管道與一號換向磁閥連接，一號換向電磁閥通過一級油管道與二級壓縮機的進出油口連接；
[0012]一號換向電磁閥和二號換向電磁閥均通過管道與風冷器的進油口連接，風冷器的出油口經(jīng)管道與油箱連接。
[0013]一號換向電磁閥和二號換向電磁閥之間的過油管道上安裝有溢流閥，溢流閥的輸出端與油箱連接。在啟動油泵時，可先將一級壓縮機和二級壓縮機內(nèi)殘留的液壓油通過溢流閥輸送至油箱，便于油泵啟動。
[0014]在風冷器的進油口與出油口之間安裝有管道。在不啟動風冷器時，液壓油可通過風冷器進油口與出油口之間并聯(lián)的管道直接輸送至油箱。
[0015]在進氣閥門之后的氣管道上設有中壓取氣閥門，中壓取氣閥門經(jīng)管道與中壓儲氣罐連接。
[0016]所述風冷器內(nèi)安裝有兩臺風機，兩臺風機為雙作用風機，在設備需要冷卻時，兩臺風機作為冷卻風機使用，當設備不需要冷卻時隨機選擇一臺風機作為排風使用，以避免其中一臺風機長時間運行。
[0017]所述控制器為PLC控制器。
[0018]本實用新型中高壓儲氣罐出口處、中壓儲氣罐出口處和進氣端口上安裝的壓力變送器將各自檢測的信號傳送至控制器PLC中，控制器將高壓儲氣罐壓力、中壓儲氣罐壓力和進氣端壓力進行計算分析獲得啟機條件。當高壓儲氣罐壓力或中壓儲氣罐壓力低于設定的啟機壓力時，開啟高壓充氣閥門或中壓充氣閥門和進氣閥門，在這個條件下，高壓儲氣罐壓力(中壓儲氣罐壓力)_低壓儲氣壓力=PQ，當PO大于設定值PH時只打開進氣閥門和高壓充氣閥門或中壓充氣閥門，僅通過進氣壓力對高壓儲氣罐或中壓儲氣罐平衡卸氣；當PO小于設定值PL時啟動油泵電機、壓縮氣缸組；安裝在壓縮氣缸組上設置的限位開關將檢測信號傳送至控制器，控制器控制雙向電磁閥動作選擇壓縮機的進出油管道。
[0019]在啟動油泵電機和壓縮氣缸組的前提下，安裝在二級換熱器的出氣口處的溫度傳感器和安裝在水箱內(nèi)的溫度傳感器將各自的檢測信號傳送給控制器，控制器將末端排氣溫度及冷卻水溫度與溫度設定值進行比較分析獲得啟動冷卻系統(tǒng)的啟機條件。當末級排氣溫度高于啟動溫度設定值時啟動一臺軸流風機和冷卻水泵。當冷卻水溫度低于停止溫度設定值時停止冷卻水泵并隨機停止一臺軸流風機；當冷卻水溫度高于停止溫度設定值時，冷卻水泵以及風機繼續(xù)工作，直至冷卻水溫度低于停止溫度設定值或者達到設定運行時間停止冷卻水泵和一臺軸流風機。
[0020]本實用新型在上位機中可觀察輸氣管道中各執(zhí)行元件，直觀方便。減少了單個元件累計工作時間，降低故障率；減少耗能元件工作時間，降低設備平均能耗，提高壓縮機效率；綜合提高設備整機性能，降低用戶生產(chǎn)成本和維護成本。

【附圖說明】

[0021]圖1為本實用新型的控制原理框圖。
[0022]圖2為本實用新型的輸氣管路的結(jié)構示意圖。
[0023]圖3為本實用新型的平衡卸氣的控制流程圖。
[0024]圖4為本實用新型的冷卻系統(tǒng)的控制流程圖。
[0025]圖5為本實用新型的油泵電機的控制流程圖。

【具體實施方式】
[0026]實施例:如圖1-5所示，一種用于液壓活塞式壓縮機的管路控制系統(tǒng)，包括上位機1、控制器2、執(zhí)行單元3和檢測單元4 ;執(zhí)行單元3和檢測單元4均安裝在輸氣管路上。執(zhí)行單元3包括壓縮機構、冷卻機構；壓縮機構包括安裝在輸氣管道上的壓縮機組、雙向電磁閥組、油泵組和閥門組；冷卻機構包括安裝在輸氣管道上的換熱器組、風冷器、水泵和閥門組。檢測單元4包括安裝在輸氣管道上的壓力變送器和溫度傳感器，限位開關安裝在壓縮機組?？刂破?為PLC控制器，控制器的輸入端與檢測單元4連接；控制器2的輸出端與執(zhí)行單元3連接；控制器2與上位機I雙向連接。檢測單元4將檢測信號傳遞給控制器2，控制器2將信號處理后發(fā)送給上位機I用于顯示輸氣管道上的各設備的狀態(tài)，控制器2發(fā)送控制命令給執(zhí)行單元3，執(zhí)行單元3動作執(zhí)行相應的指令。
[0027]所述輸氣管道為包括進氣端5，進氣端5與進氣閥門301的一端連接，進氣閥門301的另一端通過氣管道與一級壓縮機I I的進氣口連接，一級壓縮機I I的出氣口與一級換熱器I 10的進氣口連接，一級換熱器I 10的出氣口與二級壓縮機II 2的進氣口連接，二級壓縮機II 2的出氣口與二級換熱器II 20的進氣口連接，二級換熱器II 20的出氣口通過氣管道經(jīng)高壓充氣閥門302與高壓儲氣罐6連接，二級換熱器II 20的出氣口通過氣管道經(jīng)中壓充氣閥門303與中壓儲氣罐7連接。
[0028]在進氣端5端口、高壓儲氣罐6的出口處、中壓儲氣罐7的出口處均安裝有壓力變送器8 ;在二級換熱器II 20的出氣口出安裝有用于檢測末端排氣溫度的溫度傳感器9 ;一級壓縮機I I的上、下兩端均安裝有限位開關10。二級壓縮機II 2的上下兩端均安裝有限位開關10。
[0029]—級換熱器I 10、二級換熱器II 20的進水口均通過水管道與冷卻水泵11連接，冷卻水泵11與水箱12連接；一級換熱器I 10、二級換熱器II 20的出水口均通過水管道與風冷器13進水口連接，風冷器13出水口與水箱12連接；水箱12內(nèi)安裝有溫度傳感器9。
[0030]一級壓縮機I I與二級壓縮機II 2的油管道相并聯(lián)，一號油泵401的一端與油箱403連接，一號油泵401的另一端通過油管道與一號換向電磁閥501連接，一號換向電磁閥501通過一級油管道與一級壓縮機I I的進出油口連接；一號換向電磁閥501通過過油管道與二號換向磁閥502連接，二號換向電磁閥502通過二級油管道與二級壓縮機II 2的進出油口連接。
[0031]二號油泵402的一端與油箱403連接，二號油泵402的另一端通過油管道與二號換向電磁閥502連接，二號換向電磁閥502通過二級油管道與二級壓縮機II 2的進出油口連接；二號換向電磁閥502經(jīng)過過油管道與一號換向磁閥501連接，一號換向電磁閥501通過一級油管道與一級壓縮機I I的進出油口連接。
[0032]—號換向電磁閥501和二號換向電磁閥502均通過管道與風冷器13的進油口連接，風冷器13的出油口經(jīng)管道與油箱403連接。
[0033]一號換向電磁閥501和二號換向電磁閥502之間的過油管道上安裝有溢流閥503，溢流閥503的輸出端與油箱403連接。在啟動油泵時，可先將一級壓縮機I I和二級壓縮機II 2內(nèi)殘留的液壓油通過溢流閥503輸送至油箱403，便于油泵啟動。
[0034]在風冷器13的進油口與出油口之間安裝有管道，管道上安裝有閥門14。在不啟動風冷器時，液壓油可通過風冷器進油口與出油口之間并聯(lián)的管道直接輸送至油箱。
[0035]在進氣閥門301之后的氣管道上設有中壓取氣閥門304，中壓取氣閥門304經(jīng)管道與中壓儲氣罐7連接。
[0036]所述風冷器13內(nèi)安裝有兩臺風機15，兩臺風機為雙作用風機，在設備需要冷卻時，兩臺風機作為冷卻風機使用，當設備不需要冷卻時隨機選擇一臺風機作為排風使用，以避免其中一臺風機長時間運行。
[0037]工作過程:高壓儲氣罐6出口處的壓力變送器8、中壓儲氣罐7出口處的壓力變送器8和進氣端5端口處的壓力變送器8將檢測的壓力信號傳送至控制器2，控制器將檢測信號計算分析，設定值PH、設定值PL分別為啟動油泵、壓縮機組的上下限值，令高壓儲氣罐壓力(中壓儲氣罐壓力)_低壓儲氣壓力=PO，當PO大于設定值PH時，只打開進氣閥門301和高壓充氣閥門302或中壓充氣閥門303，僅通過進氣壓力對高壓儲氣罐或中壓儲氣罐平衡卸氣。并時刻判斷PO是否小于設定值PL，若PO不小于設定值PL，則繼續(xù)平衡卸氣；若PO小于設定值PL時進入打壓儲氣階段。
[0038]當PO不大于設定值PH時，進入打壓儲氣階段。
[0039]進入打壓儲氣階段時，控制器2將接收到的高壓儲氣罐6出口處的壓力變送器8、中壓儲氣罐7出口處的壓力變送器8和進氣端5端口的壓力變送器8傳送的檢測信號分別與各自的壓力設定值進行比較；當進氣端端端口壓力大于進氣端啟動設定值且高壓儲氣罐出口處壓力值小于高壓啟動設定值或進氣端端口壓力大于進氣端啟動設定值且中壓儲氣罐出口處壓力值小于中壓啟動設定值則準備啟動油泵，根據(jù)標志值判斷否為首次啟機，若是則啟動并標志一號油泵電機401，將進氣端端口壓力值與進氣端設定值比較，若進氣端端口壓力值小于進氣端設定值，則啟動二號油泵。
[0040]若不是首次啟機，則判斷是否標志了一號油泵401，若沒有則啟動并標記一號油泵401，再判斷進氣端端口壓力是否小于進氣端設定值，若進氣端端口壓力值小于進氣端設定值，則啟動二號油泵402。
[0041]若已經(jīng)標志一號油泵則啟動并標志二號油泵，再將進氣端端口壓力值與進氣端設定值進行比較，若進氣端端口壓力值小于進氣端設定值，則啟動一號油泵。
[0042]當進氣端壓力值小于進氣端停止設定值或高壓儲氣罐出口處的壓力值大于高壓停止設定值或中壓儲氣罐出口處的壓力值大于中壓停止設定值，則停止兩臺油泵。
[0043]當啟動一號油泵時，一號雙向電磁閥501左側(cè)管道通，液壓油從一級油管道的下端管道為一級壓縮機I I的進油管道，一級油管道的上端管道為一級壓縮機的出油管道；一號雙向電磁閥501通過過油管道與二號雙向電磁閥502連通，二號雙向電磁閥左側(cè)管道通，二級油管道的下端管道為二級壓縮機II 2的進油管道，二級油管道的上端管道為二級壓縮機的出油管道；一號油泵401將液壓油從油箱403內(nèi)輸送至一級壓縮機和二級壓縮機。
[0044]一級壓縮機和二級壓縮機的氣缸均向下運動，當碰到各自下端的限位開關10時，控制器2控制一號雙向電磁閥501的左側(cè)管道和二號雙向電磁閥502的左側(cè)管道關閉，一號雙向電磁閥的右側(cè)管道和二號雙向電磁閥的右側(cè)管道通；此時一級油管道的上端管道為一級壓縮機的進油管道，一級油管道的下端管道為一級壓縮機的出油管道。二級油管道的上端管道為二級壓縮機的進油管道，二級油管道的下端管道為二級壓縮機的出油管道。一號油泵將液壓油從油箱內(nèi)輸送至一級壓縮機和二級壓縮機。一級壓縮機和二級壓縮機的氣缸均向上運動，當碰到各自上端的限位開關時，控制器控制一號雙向電磁閥的右側(cè)管道和二號雙向電磁閥的右側(cè)管道關閉，一號雙向電磁閥的左側(cè)管道和二號雙向電磁閥的左側(cè)管道通。
[0045]控制器2在限位開關10的作用下控制雙向電磁閥進而控制一級壓縮機和二級壓縮機的進出油管道，從而控制一級壓縮機和二級壓縮機的運動方向。開啟二號油泵和同時開啟一號油泵、二號油泵的控制方式與開啟一號油泵的控制方式相同。
[0046]一級壓縮機I I和二級壓縮機II 2內(nèi)工作后的液壓油通過管道經(jīng)風冷器13進油口輸送至風冷器內(nèi)進行降溫，降溫后的液壓油經(jīng)管道輸送至油箱內(nèi)。
[0047]控制器2隨機啟動一臺風機，在打壓儲氣過程中，二級換熱器II 20后端管道上安裝的溫度傳感器9和水箱12內(nèi)安裝的溫度傳感器9將各自的檢測信號傳送至控制器，控制器判斷末端排氣溫度T3是否高于啟動風機溫度設定值T0，若末端排氣溫度T3高于啟動風機溫度設定值T0，則啟動另一風機和冷卻水泵11 ;當進氣端壓力值小于進氣端停止設定值或高壓儲氣罐出口處的壓力值大于高壓停止設定值或中壓儲氣罐出口處的壓力值大于中壓停止設定值，控制器判斷冷卻水溫度T4是否大于停機溫度設定值Tl，若冷卻水溫度T4不大于停機溫度設定值Tl，則控制器隨機停止一臺風機和冷卻水泵。當冷卻水溫度大于停機溫度設定值時，在運行時間tl不超過時間設定值to的條件下，風機和冷卻水泵繼續(xù)工作直至冷卻水溫度低于停機溫度設定值或運行時間大于時間設定值，則隨機停止一臺風機和冷卻水泵。
[0048]在啟動冷卻水泵的條件下，冷卻水泵將水箱內(nèi)的冷卻水經(jīng)水管道分別傳送至一級換熱器和二級換熱器內(nèi)對天然氣進行降溫，工作后的冷卻水通過水管道經(jīng)風冷器的進水口輸送至風冷器內(nèi)進行降溫，降溫后的冷卻水經(jīng)風冷器出水口傳送至水箱內(nèi)。
[0049]本實用新型通過PLC控制器通過檢測單元的檢測信號發(fā)送相應的命令給執(zhí)行單元，通過調(diào)整風機、泵組、閥門組等的工作時間和工作順序以及設定啟動條件等來縮短單個設備元件的累計工作時間，從而提高整機壽命，減少故障率，同時降低設備平均能耗。并且在上位機中還可直觀的觀察到輸氣管道中各設備的狀態(tài)變化。
【權利要求】
1.一種用于液壓活塞式壓縮機的管路控制系統(tǒng)，其特征在于:包括上位機、控制器、執(zhí)行單元和檢測單元；執(zhí)行單元和檢測單元均安裝在輸氣管路上；控制器的輸入端與檢測單元連接；控制器的輸出端與執(zhí)行單元連接；控制器與上位機雙向連接；所述執(zhí)行單元包括壓縮機構、冷卻機構；所述壓縮機構包括安裝在輸氣管道上的壓縮機組、雙向電磁閥組、油泵組和閥門組；所述冷卻機構包括安裝在輸氣管道上的換熱器組、風冷器、水泵和閥門組；所述檢測單元包括安裝在輸氣管道上的壓力變送器和溫度傳感器，限位開關安裝在壓縮機組。2.根據(jù)權利要求1所述的用于液壓活塞式壓縮機的管路控制系統(tǒng)，其特征在于:所述壓縮機組由一級壓縮機和二級壓縮機構成；所述換熱器組由一級換熱器和二級換熱器構成；所述油泵組由一級油泵和二級油泵構成。3.根據(jù)權利要求2所述的用于液壓活塞式壓縮機的管路控制系統(tǒng)，其特征在于:所述輸氣管道為包括進氣端，進氣端與進氣閥門的一端連接，進氣閥門的另一端通過氣管道與一級壓縮機的進氣口連接，一級壓縮機的出氣口與一級換熱器的進氣口連接，一級換熱器的出氣口與二級壓縮機的進氣口連接，二級壓縮機的出氣口與二級換熱器的進氣口連接，二級換熱器的出氣口通過氣管道經(jīng)高壓充氣閥門與高壓儲氣罐連接，二級換熱器的出氣口通過氣管道經(jīng)中壓充氣閥門與中壓儲氣罐連接； 在進氣端口、高壓儲氣罐的出口處、中壓儲氣罐的出口處均安裝有壓力變送器；在二級換熱器的出氣口出安裝有用于檢測末端排氣溫度的溫度傳感器；一級壓縮機、二級壓縮機的上下兩端分別安裝有限位開關； 一級換熱器、二級換熱器的進水口均通過水管道與冷卻水泵連接，冷卻水泵與水箱連接；一級換熱器、二級換熱器的出水口均通過水管道與風冷器進水口連接，風冷器出水口與水箱連接；水箱內(nèi)安裝有溫度傳感器； 一級壓縮機與二級壓縮機的油管道相并聯(lián)，一號油泵的一端與油箱連接，一號油泵的另一端通過油管道與一號換向電磁閥連接，一號換向電磁閥通過一級油管道與一級壓縮機的進出油口連接；一號換向電磁閥通過過油管道與二號換向磁閥連接，二號換向電磁閥通過二級油管道與二級壓縮機的進出油口連接； 二號油泵的一端與油箱連接，二號油泵的另一端通過油管道與二號換向電磁閥連接，二號換向電磁閥通過二級油管道和二級油管道與二級壓縮機的進出油口連接；二號換向電磁閥經(jīng)過過油管道與一號換向磁閥連接，一號換向電磁閥通過一級油管道與二級壓縮機的進出油口連接； 一號換向電磁閥和二號換向電磁閥均通過管道與風冷器的進油口連接，風冷器的出油口經(jīng)管道與油箱連接。4.根據(jù)權利要求3所述的用于液壓活塞式壓縮機的管路控制系統(tǒng)，其特征在于:一號換向電磁閥和二號換向電磁閥之間的過油管道上安裝有溢流閥，溢流閥的輸出端與油箱連接。5.根據(jù)權利要求3所述的用于液壓活塞式壓縮機的管路控制系統(tǒng)，其特征在于:在風冷器的進油口與出油口之間安裝有管道。6.根據(jù)權利要求3所述的用于液壓活塞式壓縮機的管路控制系統(tǒng)，其特征在于:在進氣閥門之后的氣管道上設有中壓取氣閥門，中壓取氣閥門經(jīng)管道與中壓儲氣罐連接。7.根據(jù)權利要求1所述的用于液壓活塞式壓縮機的管路控制系統(tǒng)，其特征在于:所述風冷器內(nèi)安裝有兩臺風機。8.根據(jù)權利要求1所述的用于液壓活塞式壓縮機的管路控制系統(tǒng)，其特征在于:所述控制器為PLC控制器。
【文檔編號】F17C5-06GK204300682SQ201420597962
【發(fā)明者】袁現(xiàn)化, 郭小民, 張俊超 [申請人]鄭州朗潤石油設備有限公司