氣量調(diào)節(jié)
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
氣量調(diào)節(jié)的實(shí)例教程
往復(fù)活塞式壓縮機(jī)余隙無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)氣量節(jié)能技術(shù)近年來(lái)得到了較好發(fā)展和應(yīng)用，但是很多領(lǐng)域的設(shè)備管理等技術(shù)或科技人員對(duì)它的認(rèn)識(shí)依然還停留在本世紀(jì)10年代之前，認(rèn)為其結(jié)構(gòu)笨重、調(diào)節(jié)范圍小、調(diào)節(jié)精度低、響應(yīng)速度慢、可靠性較差、易損件多、難以維護(hù)、手動(dòng)調(diào)節(jié)困難且須壓縮機(jī)停機(jī)后才能調(diào)節(jié)等[3-15]。這些十幾年前余隙調(diào)節(jié)技術(shù)的缺陷和不足，在最近幾年的一些科技論文中依然頻繁出現(xiàn)，這些片面甚至錯(cuò)誤的認(rèn)知將嚴(yán)重影響或說(shuō)嚴(yán)重阻礙余隙無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)技術(shù)的進(jìn)步、發(fā)展和應(yīng)用。
現(xiàn)已推廣使用近十余年的余隙無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)氣量技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于安裝，調(diào)節(jié)范圍適宜、實(shí)現(xiàn)了伺服無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，多種操控模式、參數(shù)設(shè)置靈活，調(diào)節(jié)精度高、調(diào)節(jié)響應(yīng)速度適中，易損件少、使用壽命長(zhǎng)、基本免維護(hù)、安全可靠性高，節(jié)能效率高、能最大化地實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的節(jié)能降耗等諸多優(yōu)點(diǎn)[16-25]。
對(duì)往復(fù)活塞式壓縮機(jī)余隙無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)氣量節(jié)能技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行探討和分析，目的就是客觀、公正、詳實(shí)地把余隙調(diào)節(jié)技術(shù)的發(fā)展歷程、發(fā)展現(xiàn)狀、現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用特性等研究結(jié)果呈現(xiàn)給廣大設(shè)備管理等技術(shù)人員和專家學(xué)者，期望共同分享先進(jìn)節(jié)能技術(shù)的最新成果，并能有助于余隙無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)氣量節(jié)能技術(shù)的推廣和應(yīng)用，有助于該技術(shù)進(jìn)一步的發(fā)展和創(chuàng)新，有助于提高往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的能源利用效率，能為我國(guó)降低二氧化碳排放目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)添磚加瓦。
1. 技術(shù)發(fā)展歷史
往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的氣量調(diào)節(jié)方法有很多種，在1974年之前，國(guó)內(nèi)使用的可獨(dú)立進(jìn)行氣量調(diào)節(jié)的裝置就有13種、某兩種獨(dú)立調(diào)節(jié)裝置又可組合成4種綜合調(diào)節(jié)裝置；其中，作用于氣缸腔內(nèi)的5種調(diào)節(jié)裝置中的“固定補(bǔ)助余隙容積調(diào)節(jié)裝置”（如圖1）和“可變補(bǔ)助余隙容積調(diào)節(jié)裝置”（如圖2）均為余隙調(diào)節(jié)裝置，它們?cè)谳^早的時(shí)候就已被采用[26]。
展開(kāi) 一.控制原理
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)行時(shí)，節(jié)氣門處于全關(guān)位置，即進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣量不再由節(jié)氣門進(jìn)
行調(diào)節(jié)。怠速控制的實(shí)質(zhì)就是通過(guò)怠速執(zhí)行器調(diào)節(jié)進(jìn)氣量，同時(shí)配合噴油量及點(diǎn)火提前角
的控制，改變怠速工況燃料消耗所發(fā)出的功率，以穩(wěn)定或改變怠速轉(zhuǎn)速。
二.控制策略
（１）啟動(dòng)控制： 發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，怠速控制系統(tǒng)控制怠速執(zhí)行器使旁通進(jìn)氣量最大，
以利于啟動(dòng)；啟動(dòng)之后，再根據(jù)冷卻水溫度來(lái)確定旁通進(jìn)氣量的大小。
（２）暖機(jī)控制： 暖機(jī)階段， 怠速控制系統(tǒng)根據(jù)冷卻水溫度的變化不斷調(diào)整旁通進(jìn)
氣量的大小，使發(fā)動(dòng)機(jī)在溫度狀態(tài)變化的情況下保持穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速。
（３）怠速反饋控制： 當(dāng)暖機(jī)過(guò)程結(jié)束，或者ECU檢測(cè)到節(jié)氣門全關(guān)信號(hào)，且車速低
于2km/h，則怠速控制系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)行怠速反饋控制。
（４）電器負(fù)載增多時(shí)的怠速控制： 當(dāng)同時(shí)使用的電器增多時(shí)，怠速控制系統(tǒng)也要相
應(yīng)增加旁通進(jìn)氣量，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速。
三.怠速執(zhí)行器
怠速執(zhí)行器的功能就是改變怠速時(shí)的進(jìn)氣量，改變的方式有：改變旁通進(jìn)氣量的方式
和直接操縱節(jié)氣門的方式即節(jié)氣門直動(dòng)式。 按照?qǐng)?zhí)行器驅(qū)動(dòng)方式的不同，旁通進(jìn)氣量調(diào)節(jié)
方式的怠速執(zhí)行器又分為步進(jìn)電機(jī)型、旋轉(zhuǎn)電磁閥型、占空比控制型真空開(kāi)關(guān)閥和開(kāi)關(guān)控
制型真空開(kāi)關(guān)閥。
四.EGR控制
EGR ( Exhaust Gas Recirculation )即廢氣再循環(huán)， 其原理是使一部分廢氣流回進(jìn)
氣側(cè)，用以抑制發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)NOx的生成。
五.EGR控制的類型
EGR可以通過(guò)兩種途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)：內(nèi)部EGR和外部EGR。內(nèi)部EGR是廢氣經(jīng)由發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部流
回到新鮮混和氣中，通常利用氣門重疊來(lái)實(shí)現(xiàn)。外部EGR控制可以通過(guò)機(jī)械控制和電子控制
兩種方式實(shí)現(xiàn)。
展開(kāi) ③其他反應(yīng)器入口溫度控制
渣油加氫反應(yīng)器的設(shè)置一般為反應(yīng)進(jìn)料加熱爐后串聯(lián)4~5臺(tái)高壓加氫反應(yīng)器，除第一加氫反應(yīng)器入口溫度采用加熱爐燃料氣調(diào)節(jié)外，其他幾臺(tái)反應(yīng)器均采用注冷氫調(diào)節(jié)反應(yīng)器入口溫度。入口溫度調(diào)節(jié)回路采用單回路控制，注冷氫控制閥故障位置均為F.O，溫度控制器選用反作用。
03
新氫壓縮機(jī)級(jí)間壓力遞推控制
反應(yīng)系統(tǒng)壓力的基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置在冷高壓分離器上，通過(guò)控制新氫壓縮機(jī)的新氫注入量，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定。根據(jù)渣油加氫裝置特點(diǎn)，新氫壓縮機(jī)采用多級(jí)壓縮式往復(fù)壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)采用逐級(jí)低選遞推式的出口壓力控制方法，通過(guò)逐級(jí)返回控制閥和氣量無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)裝置（HYDRCOM）全程壓開(kāi)進(jìn)氣閥的開(kāi)/關(guān)集合的組合方式來(lái)實(shí)現(xiàn)多級(jí)壓縮式壓縮機(jī)的負(fù)荷控制。反應(yīng)系統(tǒng)壓力控制流程如圖5所示。
HYDRCOM系統(tǒng)是專為往復(fù)式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)的氣量無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)裝置，是一款高度集成的電子控制系統(tǒng)，能夠完全嵌入到工廠現(xiàn)有的DCS中。其主要原理為通過(guò)DCS中的PIC調(diào)節(jié)器根據(jù)實(shí)際負(fù)荷需求輸出4~20mA負(fù)荷控制信號(hào)，并把負(fù)荷控制信號(hào)送給HYDRCOM系統(tǒng)中間接口單元（CIU），CIU把接收的4~20mA的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成專用電子指令輸出至壓縮機(jī)各級(jí)入口進(jìn)氣閥電子液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，電子液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)和進(jìn)氣閥卸荷器根據(jù)負(fù)荷控制信號(hào)延遲進(jìn)氣閥關(guān)閉的時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)每個(gè)活塞行程所壓縮的氣量，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)出口30%~100%負(fù)荷調(diào)節(jié)；當(dāng)負(fù)荷低于30%時(shí)，通過(guò)逐級(jí)返回控制閥的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)氣量調(diào)節(jié)。
配置了HYDRCOM系統(tǒng)后，壓縮機(jī)只壓縮實(shí)際需要的氣量，從而能夠最大限度地節(jié)約能源。
展開(kāi) 2、離心式壓縮機(jī)的應(yīng)用
離心壓縮機(jī)制冷能力大，適用于大型中央空調(diào)系統(tǒng)及石化工業(yè)使用，多用于大型建筑空調(diào)調(diào)節(jié)或制冷需求。
3、離心式壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)
(1)離心式壓縮機(jī)的氣量大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，重量輕，機(jī)組尺寸小，占地面積小，相對(duì)于活塞式壓縮機(jī)，在制冷量相同時(shí)，重量較活塞式輕5～8倍。
(2)由于它沒(méi)有汽閥活塞環(huán)等易損部件，又沒(méi)有曲柄連桿機(jī)構(gòu)，運(yùn)轉(zhuǎn)平衡，操作可靠，運(yùn)轉(zhuǎn)率高，摩擦件少，因之備件需用量少，維護(hù)費(fèi)用及人員少。
(3)工作輪和機(jī)殼之間沒(méi)有摩擦，無(wú)需潤(rùn)滑。在化工流程中，離心式壓縮機(jī)對(duì)化工介質(zhì)可以做到絕對(duì)無(wú)油的壓縮過(guò)程。
（4）離心式壓縮機(jī)為一種回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)器，它適宜于工業(yè)汽輪機(jī)或燃汽輪機(jī)直接拖動(dòng)。對(duì)一般大型化工廠，常用副產(chǎn)蒸汽驅(qū)動(dòng)工業(yè)汽輪機(jī)作動(dòng)力，為熱能綜合利用提供了可能。
4、離心式壓縮機(jī)的缺點(diǎn)
(1)離心式壓縮機(jī)目前還不適用于氣量太小及壓比過(guò)高的場(chǎng)合，并且由于適宜采用分子量比較大的制冷劑，故只適用于大制冷量，一般都在25～30萬(wàn)大卡/時(shí)以上。
(2)離心式壓縮機(jī)的穩(wěn)定工況區(qū)較窄，其氣量調(diào)節(jié)雖較方便，但經(jīng)濟(jì)性較差。
展開(kāi) 壓力調(diào)節(jié)器主要有三種形式，即直接作用式、氣動(dòng)薄膜式和自力式。
自力式壓力調(diào)節(jié)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)、操作、維修方便，不需要外來(lái)能源驅(qū)動(dòng)，而是利用輸氣管道內(nèi)天然氣的能量來(lái)驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。
工作原理
調(diào)節(jié)指揮器的絲桿，給定閥后壓力p2（為一定值）。此時(shí)噴嘴與擋板位置處于平衡，噴嘴輸出的壓力一定，調(diào)節(jié)閥膜頭的壓差衡定（膜片上下壓差），閥的開(kāi)度保持不變，閥后的壓力為p2，閥前的壓力為p1:
a.若p2增大，指揮器底部氣室壓力升高，使指揮器下膜片的作用力大于彈簧壓力，促使擋板上移靠近噴嘴，噴嘴噴出氣量減少，調(diào)節(jié)閥上膜腔的壓力上升，膜頭內(nèi)膜片上下壓差降低，調(diào)節(jié)閥關(guān)小，流過(guò)調(diào)節(jié)閥的氣體減少，閥后輸出壓力就逐漸下降直至原始給定壓力值。
b.若p2下降，則指揮器底部氣室壓力下降，使指揮器下膜片的作用力小于彈簧壓力，促使擋板下移離開(kāi)噴嘴，噴嘴噴出氣量增加，調(diào)節(jié)閥上膜腔的壓力下降，膜頭內(nèi)膜片上下壓差增大，調(diào)節(jié)閥開(kāi)大，流過(guò)調(diào)節(jié)閥的氣體增加，閥后輸出壓力就逐漸上升直至原始給定壓力值。
自力式調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)精度不高，但能滿足輸氣工藝要求。因此，輸氣站大量使用自力式壓力調(diào)節(jié)器來(lái)調(diào)節(jié)輸氣壓力。輸氣管線采用的是帶有緊急關(guān)斷、監(jiān)控調(diào)壓、主調(diào)壓三級(jí)功能的自力式調(diào)壓閥。
自力式調(diào)壓閥主要由指揮閥、調(diào)壓閥、節(jié)流針閥、導(dǎo)壓管、緊急關(guān)斷等組成（如圖）
展開(kāi) 
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［３］ 程強(qiáng)，劉洪佳，等．往復(fù)壓縮機(jī)氣量調(diào)節(jié)方式對(duì)壓力脈動(dòng)模擬影
響［Ｊ］．壓縮機(jī)技術(shù)，２０２２，（５）：
４８－５１．
(2)離心式壓縮機(jī)的穩(wěn)定工況區(qū)較窄，其氣量調(diào)節(jié)雖較方便，但經(jīng)濟(jì)性較差。
(3)目前離心式壓縮機(jī)效率一般比活塞式壓縮機(jī)低。
余隙無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)氣量節(jié)能技術(shù)的研究與應(yīng)用對(duì)于提高往復(fù)壓縮機(jī)的能源利用效率，對(duì)于國(guó)家降低二氧化碳排放目標(biāo)具有重要意義。作者總結(jié)了余隙無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)氣量節(jié)能技術(shù)在國(guó)內(nèi)近十余年的應(yīng)用現(xiàn)狀，闡述了該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展歷史，分析了在多型號(hào)、多臺(tái)套往復(fù)式壓縮機(jī)上進(jìn)行技術(shù)改造的應(yīng)用情況，根據(jù)實(shí)際改造經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了余隙無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)氣量節(jié)能技術(shù)的所實(shí)現(xiàn)的特性指標(biāo)。
燃?xì)廨啓C(jī)利用壓氣機(jī)進(jìn)氣導(dǎo)葉的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)空氣進(jìn)氣量，調(diào)節(jié)范圍為75%-100%。當(dāng)負(fù)荷小于75%時(shí)，只能通過(guò)控制燃料來(lái)控制燃?xì)廨啓C(jī)的出力。
所以燃?xì)廨啓C(jī)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，效率會(huì)大幅度下降，50%負(fù)荷時(shí)效率下降5%-7%，故燃?xì)廨啓C(jī)不適宜長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行。
可達(dá)到極高的壓力，氣體90Mpa；
（2）流量范圍廣，對(duì)所有型號(hào)泵僅0.1Kg氣壓就能平穩(wěn)工作，此時(shí)獲得最小的流量，調(diào)節(jié)進(jìn)氣量后可得到不同的流量；
（3）易于控制，從簡(jiǎn)單的手動(dòng)控制到完全的自動(dòng)控制均可滿足要求；
（4）自動(dòng)重新啟動(dòng)，無(wú)論何種原因造成保壓回路壓力下降，將自動(dòng)重新啟動(dòng)，補(bǔ)充泄漏壓力，保持回路壓力恒定；
（5）操作安全，采用氣體驅(qū)動(dòng)，無(wú)電弧及火花，可在危險(xiǎn)場(chǎng)合使用；
（6）最大節(jié)能可達(dá)
輸出流量范圍廣：對(duì)所有型號(hào)泵僅需較小驅(qū)動(dòng)氣壓就能平穩(wěn)工作，此時(shí)獲得較小流量，調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣量后可獲得不同流量。
應(yīng)用靈活：選用不同型號(hào)的泵，可獲得不同的壓力區(qū)域。
易于調(diào)節(jié)：在泵的壓力范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥從而調(diào)節(jié)進(jìn)氣壓力，輸出液壓相應(yīng)相應(yīng)得到無(wú)極調(diào)整。
當(dāng)被分離的物料允許與空氣接觸時(shí)，在此控制方案中，蒸汽噴射泵在最大的能力下工作，調(diào)節(jié)閥裝在通大氣的管線上，用調(diào)節(jié)閥開(kāi)度的大小，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的尾氣抽氣量，從而達(dá)到調(diào)節(jié)塔的真空度的目的。
②當(dāng)采用電動(dòng)真空泵抽真空時(shí)，調(diào)節(jié)閥裝在真空泵的回流管線上，用調(diào)節(jié)閥開(kāi)度的大小來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的尾氣抽出量，從而調(diào)節(jié)塔的真空度。
對(duì)于常壓塔的壓力控制，主要有以下三種方法。
b.若p2下降，則指揮器底部氣室壓力下降，使指揮器下膜片的作用力小于彈簧壓力，促使擋板下移離開(kāi)噴嘴，噴嘴噴出氣量增加，調(diào)節(jié)閥上膜腔的壓力下降，膜頭內(nèi)膜片上下壓差增大，調(diào)節(jié)閥開(kāi)大，流過(guò)調(diào)節(jié)閥的氣體增加，閥后輸出壓力就逐漸上升直至原始給定壓力值。
自力式調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)精度不高，但能滿足輸氣工藝要求。因此，輸氣站大量使用自力式壓力調(diào)節(jié)器來(lái)調(diào)節(jié)輸氣壓力。
可達(dá)到極高的壓力，氣體90Mpa
流量范圍廣，對(duì)所有型號(hào)泵僅0.1Kg氣壓就能平穩(wěn)工作，此時(shí)獲得最小的流量，調(diào)節(jié)進(jìn)氣量后可得到不同的流量。
當(dāng)被分離的物料允許與空氣接觸時(shí)，在此控制方案中，蒸汽噴射泵在最大的能力下工作，調(diào)節(jié)閥裝在通大氣的管線上，用調(diào)節(jié)閥開(kāi)度的大小，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的尾氣抽氣量，從而達(dá)到調(diào)節(jié)塔的真空度的目的。
②當(dāng)采用電動(dòng)真空泵抽真空時(shí)，調(diào)節(jié)閥裝在真空泵的回流管線上，用調(diào)節(jié)閥開(kāi)度的大小來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的尾氣抽出量，從而調(diào)節(jié)塔的真空度。
