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柯赞尼无级气量调节系统FluxtoFlow

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-06-19  浏览次数:759
核心提示:  1. 性能和适应性往复式压缩机的操作非常依赖于气缸组件和系统气阀及附件。灵活性高和维修简便、费用低廉的解决方案,主要与
   1.     性能和适应性

往复式压缩机的操作非常依赖于气缸组件和系统气阀及附件。灵活性高和维修简便、费用低廉的解决方案,主要与前期设计时采用的技术有关,如果革新的基础是源于技术支持,就可以满足世界范围内客户的需求。

进气和出气的压力变化、改变压缩机的流量的需求,正是越来越灵活地使用机器的原因。在实际应用中有很多种改变压缩机流量的方式,通常有进气压力节流,卸载一个或者多个作用,保持进气阀开启和增加余隙腔。

通常还可以通过变速的燃气发动机改变压缩机转速,偶尔也通过汽轮机来实现。当然还可以通过改变并联安装的机器数量来进行流量控制,但是要实现连续的流量控制并节约大量的能量,要优先选择控制进气阀的系统,这一点对大机组来说尤其重要。

电子技术的进步能实现更先进的控制方法,它可以降低设计和气阀控制的复杂性,当然也提高了压缩机和装置的稳定性以及可维护性。除了实现压力、温度和功率可能的变化,也适用于往复式压缩机流量的临界变化,同样也为进气阀操作系统的革新找到了方法。

        

2. FluxtoFlow™无级流量控制系统

FluxtoFlow™系统由柯赞尼公司开发并拥有专利,它安装容易,维修方便,由电磁驱动,拥有极其灵活的特性和精密的控制来满足工艺要求。这样,就实现了基于反向流量原理的流量的灵活控制(图1)。

通过将进气阀保持在下死点以下开启,气体反向流回进气阀腔。当进气阀关闭的时候开始压缩气体,气体的量严格依赖于所需气量,这样该系统与常规的系统相比实现了节能。在每个循环应用反向流动原理,通过高效的无级控制快速地根据工艺要求改变压缩机的气量,这个控制精密而具有可重复性。

FluxtoFlow™是一种先进的电子控制系统,它使用特殊的电子机械执行器来控制进气阀的阀片在每个压缩循环里面的位置。由于只有电源接入,通过电磁产生的磁通量来定位执行器,直接作用于气阀的阀片(图2)。

FluxtoFlow™正是由它的这个特性来命名的,始于一个磁性的“流出”,驱动压缩机的流量控制。

这个系统的主要部件是电子机械执行器,安装在进气阀的阀盖外侧,电控板上装有电子单元,它们控制执行器和计量控制所需参数的感应器。

这个系统能够同时分析从控制室和压缩机上传来的信号,同时向各个执行器传递正确的控制参数,以保持为了降低流量所需的进气阀打开相应的时间。

由于本系统无操作台、无液压泵和电机,它减小了安装空间和系统的设计费用。

新系统的监视可能通过直接连接的就地控制盘或者连接到远程的控制盘来实现。

FluxtoFlow™具有如下特点:

•宽的流量控制范围(10-100%),大幅节约能量势;

•在每个压缩循环高性能地控制压缩机气阀阀片;

•单独控制每个气阀,容易适应工艺变化;

•仅需电气连接,安装维修方便;

•对温度变化不敏感;

•可以安装在已有的压缩机上面,可选装远程监控系统;

电子机械执行器的构成,以两块磁铁和一个金属片两端的两个弹簧为特征(图2),系统的反应时间非常短,可以适用于转速高达1200rpm以内的所有压缩机。

作用于气阀的所需的力与电磁铁的大小成函数关系,相对于市面上的气动执行器,电子机械执行器的力可达6000N。

由于力与位移的非线性关系,当金属零件与电磁铁接触时,磁力可达一个非常高的数值,但能耗非常低。

安装在执行器内部的位置传感器向系统实时传达精确的动部件位置信息,确保了准确和可重复性。

可以满足分类区域的不同安全性要求,满足ATEX 94/9/EC: II 2G EEx 和 c II T4 和 EMC 2004/108/EC,全面覆盖了往复式压缩机市场的需求。

 

3. 一种高密度聚乙烯压缩机的升级

在很多装置中,流量控制通过传统的方式实现,但结果不总是令人满意。旁路卸荷方法效率低,这意味高能耗。分级控制提高了效率,但效率并未达到无级控制那么高。压缩机调转速控制使用的电机体积大、造价高,而且下限最多只能调到50%的额定流量。

采用增加余隙腔的方式,可以增加有限的流量控制手段。由于手动操作,这种方法不能及时响应流量需求变化。

像FluxtoFlow™这类的无级控制系统的潜在优势非常大,而且安装在已有的压缩机上非常简单。下面是一个用在高密度聚乙烯压缩机的例子。

安装组件如下:

•适用高频动作的进气阀,配有电子机械执行器;

•安装在曲轴上的位置传感器的位于压缩机附近的控制盘;

•执行器到控制盘的连接用电缆,到DCS的4-20mA信号。

不改变压缩机的结构,改装仅需要阀盖和电子机械执行器的连接法兰、最终到电控盘的连接。现实是,仅用电来控制执行器非常重要,这是一个很大的优势,它使安装、维修简便。实际上大型机器上的其它系统的液压系统(操作台和油泵)的定期清理需要一天或者多天。起动时的电机连接更为复杂。

FluxtoFlow™系统可以在有油或者无油压缩机上运行,并且适用于有H2S存在的工况。FluxtoFlow™系统在英利士意大利工厂从2012年下半年开始在空气压缩机上使用,并安装在意大利Rosignano Solvay (LI)石油化工厂的一台从60年代开始运行的三级乙烯压缩机上,以保持进气压力恒定。

这台压缩机在转速为460rpm时流量为900 m3/h,压力达到2.8MPa,为双作用气缸:一级双气缸,二级、三级为单气缸。

电子机械执行器取代其它的安装在进气阀上面的系统,以适应高频动作,电控盘已经安装在压缩机附近,DCS与控制板已经用电缆连接好。

电子机械执行器体积小,与阀盖之间为标准连接,使系统安装简单,维修方便,允许压缩机在不增大体积、不需要昂贵的改装费用时升级。所有安装和改造活动仅在两天内完成。 系统每天24小时保证装置稳定运行,节能并减少排放。

在安装FluxtoFlow™系统后,压缩机使用压力和温度变送器的运行工况发生变化(图4),对应地流量发生变化,测量的排气温度变化不明显。

另外,在整个工作范围内,已经获得的数据证实了降低流量和节能的关系,证明了本控制系统的优势。

4. 结论

在初设时选择FluxtoFlow™系统控制的级数,可以使不同工况下的控制变得容易,优化能耗,使其容易维修。在压缩机生产商建议下对已有压缩机进行升级改造时使用本系统,效果好、方便、安全,提高压缩机性能和稳定性,进一步来说可以节省整个装置的操作及维修费用。

 
 
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