專利名稱：壓縮機的排氣溫度控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種排氣溫度控制系統(tǒng)，特別是指一種可適時調(diào)控壓縮機排氣溫度而有效節(jié)省能源的壓縮機的排氣溫度控制系統(tǒng)。
(2)背景技術(shù)壓縮機在壓縮過程中，由于壓力提高，使得被壓縮氣體中的水蒸氣的分壓也相對提高，而當(dāng)水蒸氣的分壓高于其飽和壓力時，水蒸氣即會凝結(jié)。在大氣狀態(tài)下，水蒸氣的凝結(jié)溫度稱為″大氣露點″，而在壓力狀態(tài)下的水蒸氣凝結(jié)溫度則稱為″壓力露點″。又因為在壓力狀態(tài)下水蒸氣的分壓會提高，所以氣體在壓縮后的露點(壓力露點)一定比在壓縮前的露點(大氣露點)為高。一般壓縮機的排氣溫度通常高達一百多度甚至超過兩百度，在此排氣溫度下，高溫氣體中的水蒸氣尚不會凝結(jié)，但是，當(dāng)此高溫氣體經(jīng)過冷卻器冷卻之后，其中的水蒸氣即有凝結(jié)成水的可能，因為高溫氣體經(jīng)過冷卻器之后，其氣體溫度可能已低于其內(nèi)所含水蒸氣的壓力露點。
此外，一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)界的噴油螺旋式壓縮機，其主要原理是在以螺旋式進行壓縮時，在壓縮室內(nèi)噴入潤滑油，此潤滑油不但可潤滑壓縮室內(nèi)的公轉(zhuǎn)子與母轉(zhuǎn)子，而且還可帶走大量壓縮熱并降低排氣溫度，使壓縮機的壓縮過程接近于等溫壓縮而提高壓縮效率。但是，因為氣體在壓縮過程中，其中水蒸氣的分壓亦會相對提高，因此，壓縮機的出口溫度必須控制在一定的度數(shù)以上，以免因為排氣溫度過低而使水蒸氣產(chǎn)生凝結(jié)。否則凝結(jié)在壓縮系統(tǒng)內(nèi)的水份將造成機件銹蝕，并使?jié)櫥腿榛?。但是如果排氣溫度過高，則又會影響機件之間的間隙，并縮短潤滑油的使用壽命。
因此，為解決上述問題，習(xí)知一種溫度控制閥被廣泛使用在噴油螺旋式壓縮機中，該溫度控制閥借由控制進入油冷卻器的潤滑油流量來達到控制排氣溫度的目的。舉例來說，當(dāng)壓縮機剛起動時，油溫仍低，低溫油使溫度控制閥內(nèi)的閥芯導(dǎo)引潤滑油不經(jīng)過油冷卻器，而使油溫迅速升高，待油溫達到一定程度后，再開始將油部分或全部導(dǎo)經(jīng)油冷卻器，借著控制油溫的方式來控制排氣溫度，而非實際由排氣溫度來控制溫度控制閥的作動。但是因為溫度控制閥的作動只能固定在某一溫度范圍，以致排氣溫度受限。因此，若要改變排氣溫度就必須以手動調(diào)整溫度控制閥，否則溫度控制閥將會使排氣溫度固定，不管環(huán)境溫度如何變化。換句話說，在夏天高溫高濕時，為預(yù)防壓縮機排放氣體內(nèi)的水蒸氣凝結(jié)，故將壓縮機排氣溫度設(shè)定在85℃，則到了秋冬季時，排氣溫度也將一直維持在85℃。但事實上，在秋冬季環(huán)境溫度及濕度降低時，壓縮氣體內(nèi)的壓力露點亦將隨之降低，在此情況下，如果能適當(dāng)降低排氣溫度，則可在避免水份凝結(jié)的情況下，同時讓壓縮機的壓縮作用更接近于等溫壓縮，增加壓縮機的壓縮效率，并延長潤滑油的使用壽命，而且對于其他相關(guān)機件及過濾系統(tǒng)等亦屬有益。
(3)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種可隨環(huán)境溫、濕度適時調(diào)控壓縮機的排氣溫度以達到節(jié)省能源并延長壓縮機使用壽命的壓縮機的排氣溫度控制系統(tǒng)。
于是，本發(fā)明壓縮機的排氣溫度控制系統(tǒng)，包含有一取樣單元、一控制單元及一排氣溫度調(diào)整單元。該取樣單元用以獲取該壓縮機周圍環(huán)境的一溫度值及濕度值。該控制單元與該壓縮機及該取樣單元連接，用以取得該壓縮機的排氣溫度，并根據(jù)該溫度值及濕度值產(chǎn)生一溫度基準(zhǔn)值與該排氣溫度比較以對應(yīng)產(chǎn)生一控制信號。該排氣溫度調(diào)整單元與該控制單元連接，以根據(jù)該控制信號適時調(diào)控該壓縮機的排氣溫度。借此，適時調(diào)控壓縮機的排氣溫度以達到節(jié)省能源并延長壓縮機使用壽命等功效。
(4)


下面通過最佳實施例及附圖對本發(fā)明壓縮機的排氣溫度控制系統(tǒng)進行詳細說明，附圖中圖1是本發(fā)明壓縮機的排氣溫度控制系統(tǒng)的一實施例的電路方塊圖。
圖2是本實施例應(yīng)用于空氣壓縮機的一實施態(tài)樣。
圖3是本實施例應(yīng)用于多級壓縮機或氣體壓縮機的另一實施態(tài)樣。
(5)具體實施方式
本發(fā)明的前述以及其他技術(shù)內(nèi)容、特點與功效，在以下配合參考附圖的一實施例的詳細說明中，將可清楚地明白。
參閱圖1，是本發(fā)明壓縮機的排氣溫度控制系統(tǒng)1的一實施例，其包含一取樣單元10、一控制單元11及一排氣溫度調(diào)整單元12。
取樣單元10包括一溫度傳感器13及一濕度傳感器14，其用以檢測壓縮機周圍環(huán)境的溫度及濕度，且當(dāng)本發(fā)明是應(yīng)用在例如圖2所示的空氣壓縮機時，取樣單元10是取樣大氣的溫度及濕度，而當(dāng)本發(fā)明是使用在如圖3所示的多級(圖式中為兩級)壓縮機或氣體壓縮機時，取樣單元10則自壓縮機的吸氣管路取樣，借此獲得一環(huán)境溫度值及濕度值。
控制單元11與取樣單元10、壓縮機2及排氣溫度控制單元12連接，控制單元11中包括一中央處理器(CPU)，用以根據(jù)取樣單元10輸入的溫度值及濕度值計算出一壓力露點(即在壓力狀態(tài)下水蒸氣的凝結(jié)溫度)，并將該壓力露點加上一數(shù)值以作為一排氣溫度基準(zhǔn)值，且該數(shù)值可以視需要被手動調(diào)整更改。此外，本發(fā)明還在壓縮機2上設(shè)有一排氣溫度傳感器15，用以檢測壓縮機2的排氣溫度，且排氣溫度傳感器15的設(shè)置位置會隨著壓縮機型態(tài)不同而改變，例如圖2所示，當(dāng)本發(fā)明是應(yīng)用在一噴油螺旋式壓縮機4時，排氣溫度傳感器15是設(shè)在壓縮機4的排氣管路41處。而如圖3所示，當(dāng)本發(fā)明是應(yīng)用在一多級壓縮機或氣體壓縮機5上時，排氣溫度傳感器15則是設(shè)在壓縮機5的第一壓縮段51及第二壓縮段52之間的第二段吸氣管路(吸氣側(cè))53處。因此，由排氣溫度傳感器15檢測壓縮機2而獲得的排氣溫度被輸入控制單元11中與排氣溫度基準(zhǔn)值進行比較，而由控制單元11根據(jù)比較結(jié)果對應(yīng)產(chǎn)生一控制信號給排氣溫度控制單元12。
在本實施例中，排氣溫度控制單元12可以是一可受控制信號(以電動或氣動方式)驅(qū)動的控制閥(下稱控制閥12)，且如圖2所示，當(dāng)壓縮機4是一噴油螺旋式壓縮機時，控制閥12可設(shè)在壓縮機4的油路42上，或設(shè)在其冷卻水(或冷卻介質(zhì))管路43上。又如圖3所示，當(dāng)本發(fā)明是應(yīng)用在兩級(或多級)壓縮機5上時，控制閥12則裝設(shè)在兩級壓縮機5的第一壓縮段51與第二壓縮段52之間的冷卻水(或冷卻介質(zhì))管路54上。這樣，當(dāng)控制閥12受到控制信號驅(qū)動時，即對應(yīng)控制信號控制流至油路42的潤滑油量，或分流至冷卻管路43、54的水(或冷卻介質(zhì))流量，借而防止氣體在壓縮及冷卻過程中不致使水蒸氣產(chǎn)生凝結(jié)。
當(dāng)然，在氣冷式壓縮機不使用冷卻水而使用鰭片式散熱器及冷卻風(fēng)扇時，本發(fā)明的排氣溫度調(diào)整單元12亦可以是一可受控制信號控制或驅(qū)動的風(fēng)門或風(fēng)扇變頻器，以隨環(huán)境溫度調(diào)控氣冷式壓縮機經(jīng)過冷卻器后的排氣溫度。所以，借由上述說明可知，本發(fā)明根據(jù)環(huán)境溫度適時控制壓縮機4、5的排氣溫度，使壓縮機4、5可在不致使水份凝結(jié)的情況下，讓壓縮更接近于等溫壓縮而增加壓縮效率、節(jié)省壓縮馬力并延長潤滑油以及其他相關(guān)機件的使用壽命，以下將以一計算實例說明本發(fā)明確實具有上述提升壓縮效率及節(jié)省能源的功效。
假設(shè)在夏天高溫高濕，環(huán)境溫度36℃，相對濕度100％，蒸氣壓力0.06059kg/cm2，壓縮機排氣壓力8k的情況下0.06059*9(絕對壓力＝排氣壓力8k+大氣壓力1k)＝0.5453，據(jù)此，可以求出壓縮機在排氣壓力8k時的壓力露點為83℃，所以將壓縮機的排氣溫度定在85℃尚屬合理。
但在春秋兩季，環(huán)境溫度約15℃，相對濕度70％，蒸氣壓力＝0.01738(飽和蒸氣壓力)*70％＝0.01217kg/cm2，排氣壓力8K的情況下0.01217*9(排氣壓力8k+大氣壓力1k)＝0.1095kg/cm2，據(jù)此，可以求得壓縮機在排氣壓力8k時的壓力露點為47℃，此時，如果排氣溫度仍是定在85℃，則由T2/T1＝(P2/P1)(K-1)/K→(273+85)/(273+15)＝(9(絕對壓力)/1(大氣壓力))(K-1)/K，可得出K＝1.11，故壓縮機在排氣溫度85℃的理論馬力為(P/0.45625)*(K/(K+1))*[(P2/P1)(K-1)/K-1]＝(1/0.45625)*(1.11/0.11)*[(9/1)0.11/1.11-1]＝5.38HP/m3/min而如果排氣溫度定在54℃(比47℃高7℃)時，
(273+54)/(273+15)＝9(K-1)/K→K＝1.062則壓縮機在排氣溫度54℃的理論馬力為(1/0.45625)*(1.062/0.062)*(90.062/1.062-1)＝5.14HP/m3/min另外，在寒冷的冬天，溫度2℃，相對濕度40％，蒸氣壓力＝0.007194(飽和蒸氣壓力)*40％＝0.002878，壓縮機排氣壓力8K的情況下0.002878*9＝0.0259kg/cm2，據(jù)此，可以求得壓縮機在排氣壓力8k時的壓力露點為21℃，所以，如果排氣溫度定在31℃(比21℃高10℃)時，(273+31)/(273+2)＝9(K-1)/K→K＝1.048則壓縮機在排氣溫度31℃的理論馬力為(1/0.45625)*(1.048/0.048)*(90.048/1.048-1)＝5.07HP/m3/min由上面計算結(jié)果可知，在春秋兩季溫度舒適的情況下，裝設(shè)本發(fā)明壓縮機的排氣溫度控制系統(tǒng)，可節(jié)省馬力(5.38-5.14)/5.14＝4.7％而在冬季時更可節(jié)省馬力(5.52-5.07)/5.07＝8.9％且如果再以壓縮效率為75％計算時，在春秋兩季可節(jié)省的馬力可達4.7％/75％＝6.3％而在冬季可節(jié)省的馬力更可高達8.9％/75％＝11.9％因此，由上述利用模擬K值所計算出的大約馬力值可知，本發(fā)明借由檢測環(huán)境溫度產(chǎn)生一溫度基準(zhǔn)值與壓縮機的排氣溫度進行比較，以對應(yīng)環(huán)境溫濕度產(chǎn)生一控制信號控制設(shè)在壓縮機冷卻機制上的排氣溫度調(diào)整單元12，使能夠隨環(huán)境溫度適時調(diào)整壓縮機的排氣溫度，借而在不致產(chǎn)生水蒸氣凝結(jié)的情況下，同時降低壓縮機的能量消耗而達到節(jié)約能源的目的。此外，本發(fā)明還具有如下的優(yōu)點1.可適時降低壓縮機組的運轉(zhuǎn)溫度，延長相關(guān)電路組件，例如電磁閥等的壽命，并可延長其他機械組件的使用壽命。
2.就特殊氣體而言，壓縮機可以較有機會在較低溫度且又不致使水蒸氣產(chǎn)生凝結(jié)的情況下運轉(zhuǎn)，提高壓縮機的安全性。
3.就雙級以上的壓縮機而言，前級壓縮氣體經(jīng)過冷卻器冷卻后不致產(chǎn)生凝結(jié)水份進入下一級，可避免水份的侵蝕，而且又可使后級的進氣溫度維持在較低的情況下，減低機組的熱應(yīng)力。(因為目前現(xiàn)有技術(shù)雖已可控制壓縮后的氣體溫度，以防止凝結(jié)水產(chǎn)生，但是都是以定溫來控制。)本發(fā)明則是以監(jiān)測壓縮機吸氣狀態(tài)的方法來適時改變排氣后或經(jīng)過冷卻器后的壓縮氣體溫度(排氣溫度)。
4.就噴油螺旋式壓縮機而言，本發(fā)明除了提升壓縮機的效率外，尚有下列兩大優(yōu)點(1)油氣分離較佳一般自噴油式壓縮機所排出的氣體內(nèi)含有大量的油份，必須以油氣分離的方法將油截流，否則油霧將隨氣體流送至使用現(xiàn)場。但是潤滑油在越高溫的情況下霧化越嚴(yán)重，因此油氣分離的效果也會變差。應(yīng)用本發(fā)明可將潤滑油的油溫適時降低，使油氣分離效果較佳，送至現(xiàn)場的壓縮氣體也越干凈。而且油分離效果好，可降低潤滑油的消耗量。
(2)延長潤滑油壽命，使?jié)櫥托Ч褔娪吐菪綁嚎s機必須使用大量潤滑油作為潤滑及冷卻用，且潤滑油的壽命和排氣溫度有絕對的關(guān)系，排氣溫度越高，潤滑油劣化的速度越快，且潤滑油的黏度會隨溫度升高而降低，黏度低時，潤滑油效果不良，軸承壽命因而降低，同時在壓縮室內(nèi)的氣封效果也會較差。因此借由本發(fā)明適時降低壓縮機的排氣溫度，可延長潤滑油的使用壽命。
歸納上述，本發(fā)明壓縮機的排氣溫度控制系統(tǒng)，確實能借由隨時監(jiān)測壓縮機周圍環(huán)境的溫、濕度，適時調(diào)整壓縮機的排氣溫度，而在避免水份凝結(jié)的情況下，達到節(jié)省能源并延長壓縮機使用壽命的功效。
權(quán)利要求
1.一種壓縮機的排氣溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，包括一取樣單元，用以獲取該壓縮機周圍環(huán)境的一溫度值及濕度值；一控制單元，與該壓縮機及該取樣單元連接，用以取得該壓縮機的排氣溫度，并根據(jù)該溫度值及濕度值產(chǎn)生一溫度基準(zhǔn)值與該排氣溫度比較以對應(yīng)產(chǎn)生一控制信號；及一排氣溫度調(diào)整單元，與該控制單元連接，以根據(jù)該控制信號適時調(diào)控該壓縮機的排氣溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的壓縮機的排氣溫度控制系統(tǒng)，其特征在于該取樣單元包括一溫度傳感器和一濕度傳感器，當(dāng)該壓縮機是一空氣壓縮機時，該溫度傳感器和濕度傳感器是用以檢測大氣中的溫度和濕度，當(dāng)該壓縮機是一多級壓縮機或氣體壓縮機時，該溫度傳感器和濕度傳感器用以檢測該壓縮機的吸氣管路中的溫度和濕度。
3.如權(quán)利要求1所述的壓縮機的排氣溫度控制系統(tǒng)，其特征在于該控制單元包括一中央處理器，其用以根據(jù)該溫度值及濕度值產(chǎn)生一壓力露點，且該溫度基準(zhǔn)值是該壓力露點加上一可以手動設(shè)定的數(shù)值。
4.如權(quán)利要求1所述壓縮機的排氣溫度控制系統(tǒng)，其特征在于該排氣溫度調(diào)整單元是一可受該控制信號驅(qū)動的控制閥，該控制閥可裝設(shè)在一噴油螺旋式壓縮機的冷卻管路中，或是其他壓縮機的冷卻水或冷卻介質(zhì)管路中。
5.如權(quán)利要求1所述壓縮機的排氣溫度控制系統(tǒng)，其特征在于該排氣溫度調(diào)整單元是一冷卻風(fēng)扇變頻器，其可受該控制信號驅(qū)動而改變風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。
全文摘要
一種壓縮機的排氣溫度控制系統(tǒng)，包括一取樣單元，用以獲取該壓縮機周圍環(huán)境的一溫度值及濕度值，一控制單元，用以取得該壓縮機的排氣溫度，并根據(jù)該溫度值及濕度值產(chǎn)生一溫度基準(zhǔn)值與該排氣溫度比較以對應(yīng)產(chǎn)生一控制信號，一排氣溫度調(diào)整單元，用以根據(jù)該控制信號適時調(diào)控該壓縮機的排氣溫度。借此，在不致使壓縮機產(chǎn)生水蒸氣凝結(jié)的情況下，可降低壓縮機的能源消耗及延長壓縮機使用壽命。
文檔編號G01K13/02GK1542285SQ0312415
公開日2004年11月3日 申請日期2003年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月30日
發(fā)明者呂明德 申請人:德泰機電有限公司