CN114165411B 压缩机装置和用于控制这种压缩机装置的方法 （阿特拉斯·科普柯空气动力股份有限公司）

(12)发明专利有限公司有限公司11038专利代理师姜雁琪CN216278335U,2022.04.12审查员郑海凤压缩机装置和用于控制这种压缩机装置的方法压缩机元件(2),压缩机元件的出口(4)通过出口管线(8)连接到油分离器(9),油分离器(9)经由注入管线(10)连接到压缩机元件(2),设置有用于油的可控制的冷却装置(15),压缩机装置(1)设置有控制单元(21)和与其相连的测量装置离器(9)的下游的温度(T_uit_afsch),测量装置包括用于确定出口(4)处的温度(T_uit)的装置(22a)和用于确定油分离器(9)的下游的温度的温度传感器(22b),控制单元(21)包括控制器(25),用来基于来自所述测量装置的信21.一种压缩机装置，所述压缩机装置包括喷油的压缩机元件(2),所述压缩机元件具有用于待压缩气体的入口(3)和用于压缩气体的出口(4),其中出口(4)经由出口管线(8)连接到油分离器(9),所述油分离器(9)通过注入管线(10)连接到所述压缩机元件(2)以用于注用于确定出口(4)处的压缩气体的温度(T_uit)的装置(22a)和用于确定油分离器(9)的下游的压缩气体的温度(T_uit_afsch)的温度传感器(22b),所述控制单元(21)包括控制器(25)以用于基于来自用于确定出口处的压缩气体的温度的所述装置(22a)和温度传感器(22b)的信号以及基于压缩气体的露点来控制冷却装置(15),并且其中所述控制单元(21)-前馈控制器(27)和附加控制器(28),所述前馈控制器将基于压缩气体的温度(T_uit)和露点计算校正的温度设定点(T_set_corr),所述附加控制器(28)使用所述校正的温度设定点来基于校正的温度设定点(T_set_corr)和油分离器(9)的下游的压缩气体的温度(T_uit_afsch)之间的差值来控制冷却装置(15),使得油分离器(9)的下游的压缩气体的温度-主控制器(29)和从属控制器(30),其中所述主控制器(29)基于露点和油分离器(9)的下游的压缩气体的温度(T_uit_afsch)确定用于从属控制器(30)的校正的温度设定点(T_set_corr),所述从属控制器将基于该校正的温度设定点(T_set_corr)和出口(4)处的压缩气体的温度(T_uit)控制冷却装置(15),使得油分离器(9)的下游的压缩气体的温度(T_器(16),所述冷却器能够借助于旁路管线(17)被绕过，所述冷却装置(15)由受控的混合阀-输入(19)和两个输出(20a、20b),混合阀(18)在所述冷却器(16)的上游被结合在注入管线(10)中，使得所述输入(19)和所述两个输出中的一个输出(20a)连接到注入管线(10)并且另一个输出(20b)连接到旁路管线(17);使得所述两个输入中的一个输入和所述输出连接到注入管线(10)并且另一个输入连接到所述两个输出中的一个输出连接到注入管线(10)并且另一个输出连接到旁路管线(17)。7.根据权利要求1所述的压缩机装置，其特征在于，所述压缩机装置(1)还设置有入口3状态传感器(23a)和压力传感器(23b),所述入口状态传感器连接到所述控制单元(21),所述压力传感器连接到控制单元(21)并且确定油分离器(9)中的压力(p_werk),其中所述控制单元(21)能够基于来自入口状态传感器(23a)和压力传感器(23b)的信号确定出口(4)处的露点。8.根据权利要求1所述的压缩机装置，其特征在于，所述油分离器(9)和在所述油分离器(9)的下游的任何油过滤器(12)布置在密封的隔绝外壳(26)中。9.根据权利要求1所述的压缩机装置，其特征在于，用于确定出口(4)处的压缩气体的温度(T_uit)的装置(22a)包括温度传感器或能够确定出口(4)处的压力的压力传感器。10.一种用于控制压缩机装置(1)的方法，所述压缩机装置包括喷油的压缩机元件(2),所述压缩机元件具有用于待压缩气体的入口(3)和用于压缩气体的出口(4),其中所述出口(4)经由出口管线(8)连接到油分离器(9),所述油分离器借助于注入管线(10)连接到所述压缩机元件(2)以用于油的注入，其中设置有用于油的可控制的冷却装置(15),其特征在A-确定或测量出口(4)处的压缩气体的温度(T_uit)和油分离器(9)的下游的压缩气体B-确定压缩气体的露点；C-基于出口(4)处的压缩气体的温度(T_uit)、油分离器(9)的下游的压缩气体的温度(T_uit_afsch)、和露点来控制所述冷却装置(15),D-基于出口(4)处的压缩气体的温度(T_uit)和压缩气体的露点计算校正的温度设定点(T_set_corr),其中所述方法随后包括基于校正的温度设定点(T_set_corr)与油分离器(9)的下游的压缩气体的温度(T_uit_afsch)之间的差值来控制冷却装置(15)使得油分离器(9)的下游的压缩气体的温度(T_uit_afsch)高于所述露点的步骤；或者基于露点和油分离器(9)的下游的压缩气体的温度(T_uit_afsch)确定校正的温度设定点(T_set_corr),所述方法随后包括基于该校正的温度设定点(T_set_corr)和出口(4)处的压缩气体的温度(T_uit)控制冷却装置(15)使得油分离器(9)的下游的压缩气体的温度(T_uit_afsch)高于所述露点的步骤。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，对于所述冷却装置(15)使用受控的混合阀(18),所述混合阀设置有-输入(19)和两个输出(20a、20b),混合阀(18)在冷却器(16)的上游被结合在注入管线(10)中，所述冷却器(16)结合在所述注入管线(10)中并且能够借助于旁路管线(17)被绕过，使得所述输入(19)和所述两个输出中的一个输出(20a)连接到注入管线(10)并且另一个输出(20b)连接到旁路管线(17);-或者输出和两个输入，混合阀(18)在所述冷却器(16)的下游被结合在注入管线(10)中，使得所述两个输入中的一个输入和所述输出连接到注入管线(10),并且另一个输入连接到旁路管线(17)。12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，对于所述冷却装置(15)使用布置在所述注入管线(10)中的可控制的冷却器。4技术领域[0001]本发明涉及一种压缩机装置，所述压缩机装置包括喷油的压缩机元件，所述喷油的压缩机元件具有待压缩气体的入口和用于压缩气体的出口，其中出口连接到油分离器，所述油分离器借助于注入管线连接到所述压缩机元件以用于油的注入，所述注入管线包括可以借助于旁路管线被绕过的冷却器，其中设置有具有入口和两个出口的受控的混合阀，混合阀的出口中的一个出口和其入口连接到注入管线，并且另一个出口连接到旁路管线，所述压缩机装置还设置有用于控制混合阀的控制单元。背景技术[0002]从US2009/252632中已知如下装置，在所述装置中控制单元将通过控制被注入的油的温度控制混合阀来防止在压缩气体中形成冷凝。[0003]就此而言，控制单元将基于环境参数(例如温度、压力和湿度)并且基于出口处的压力来确定压缩机元件的出口处的露点。[0004]混合阀然后将由控制单元控制，使得出口处的温度位于该露点之上。[0005]通常以高于露点几度的温度作为用于出口处的温度的控制温度。[0006]这种方法的缺点是油分离器之后的气体的温度将会下降，使得气体的温度将低于露点，因此在油分离器的下游的压缩气体中可能会出现冷凝，而且也会出现在随后的过滤器的上游，所述过滤器将从压缩气体中分离最后的油。[0007]这是不期望的，因为在所有的油已经从压缩气体中分离出来之前，始终期望避免出现冷凝。[0008]因此，所述控制温度必须被设定得足够高于露点，通常为20℃,然而实际上低得多的设定将是所期望的。[0010]控制油分离器的下游的压缩气体的温度高于露点而不是控制压缩机元件的出口处的温度没有提供解决方案，因为这种控制生效太晚并导致不稳定。发明内容[0011]本发明旨在解决上述和其他缺点中的至少一个。[0012]本发明的目的在于提供一种压缩机装置，所述压缩机装置包括喷油的压缩机元件，所述喷油的压缩机元件具有用于待压缩气体的入口和用于压缩气体的出口，其中所述出口经由出口管线连接到油分离器，所述油分离器通过注入管线连接到所述压缩机元件以用于油的注入，其中设置有用于油的可控制的冷却装置，所述压缩机装置还具有控制单元和与所述控制单元相连的测量装置以用于控制冷却装置以控制油分离器的下游的压缩气体的温度T_uit_afsch,其特征在于，所述测量装置包括用于确定出口处的压缩气体的温度T_uit的装置和用于确定油分离器的下游的压缩气体的温度T_uit_afsch的温度传感器，所述控制单元包括控制器以用于基于来自所述装置和温度传感器的信号以及基于压缩气体5的露点来控制冷却装置。[0013]优点在于通过基于出口处的压缩气体的温度T_uit和油分离器的下游的压缩气体的温度T_uit_afsch两者的控制，控制发生在油分离器的下游的温度T_uit_afsch上并且使用出口处的温度T_uit进行调整，控制将更加稳定。[0015]另一个优点是，通过有效控制油分离器的下游的压缩气体的温度T_uit_afsch,可以将油的温度在没有或只有非常低的安全裕度的情况下保持尽可能低，以避免在该位置处的冷凝。[0016]用于确定出口处的压缩气体的温度T_uit的装置可以例如是温度传感器或测量出口处的压力的压力传感器。毕竟，该温度T_uit也可以基于例如出口处的压力来确定。[0017]在实施例的实际形式中，所述控制单元的控制器包括前馈控制，所述前馈控制将基于压缩气体的温度T_uit和露点计算校正的温度设定点T_set_corr,所述校正的温度设定点被控制器使用以基于校正的温度设定点T_set_corr和油分离器的下游的压缩气体的温度T_uit_afsch之间的差值来控制冷却装置，使得油分离器的下游的压缩气体的温度T_uit_afsch高于所述露点。[0018]前馈的原理是众所周知的，并且是根据系统中事先已知的信息或知识来控制后续时间处的过程。[0019]在实施例的另一实际形式中，控制单元包括主控制器和从属控制器，其中所述主控制器基于露点和油分离器的下游的压缩气体的温度T_uit_afsch确定用于从属控制器的校正的温度设定点T_set_corr,所述主控制器将基于该校正的温度设定点T_set_corr和出口处的压缩气体的温度T_uit控制冷却装置，使得油分离器的下游的压缩气体的温度T_uit_afsch高于所述露点。[0020]主从控制的原理也是众所周知的，并且在这种情况下主控制器将形成大而慢的控制回路，并且从属控制器将对此进行小而快的修正。[0021]借助前馈控制或主从控制，能够通过也将出口处的压缩气体的温度T_uit考虑在内(即在校正时使用所述温度T_uit)来控制油分离器的下游的压缩气体的温度T_uit_[0022]本发明还涉及一种根据本发明的用于控制压缩机装置的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：[0023]A-确定或测量出口处的压缩气体的温度T_uit和油分离器的下游的压缩气体的温[0024]B-确定压缩气体的露点；[0025]C-基于出口处的压缩气体的温度T_uit、油分离器的下游的压缩气体的温度T_uit_afsch和露点来控制所述冷却装置。[0026]这种方法的优点与压缩机装置的优点理所当然的相同。[0027]在实际实施例中，所述方法包括基于出口处的压缩气体的温度T_uit和压缩气体的露点计算校正的温度设定点T_set_corr的步骤，其中所述方法随后包括基于校正的温度设定点T_set_corr与油分离器的下游的压缩气体的温度T_uit_afsch之间的差值来控制冷却装置使得油分离器的下游的压缩气体的温度T_uit_afsch高于所述露点的步骤。6[0028]在替代的实际实施例中，所述方法包括基于露点和油分离器的下游的压缩气体的温度T_uit_afsch确定校正的温度设定点T_set_corr的步骤，其中所述方法随后包括基于该校正的温度设定点T_set_corr和出口处的压缩气体的温度T_uit控制冷却装置使得油分离器的下游的压缩气体的温度T_uit_afsch高于所述露点的步骤。[0029]对于所述冷却装置，优选地使用受控的混合阀，所述受控的混合阀设置有[0030]-输入和两个输出，混合阀在冷却器的上游被结合在注入管线中，所述冷却器结合在注入管线中并能够借助于旁路管线被绕过，使得所述输入和所述两个输出中的一个输出连接到注入管线，并且另一个输出连接到旁路管线；[0031]-或者两个输入和输出，混合阀在所述冷却器的下游被结合在注入管线中，使得所述两个输入中的一个输入和所述输出连接到注入管线，并且另一个输入连接到旁路管线。[0032]对于所述冷却装置，优选地使用布置在所述注入管线中的可控制的冷却器。附图说明[0033]为了更好地展示本发明的特征，下面通过没有任何限制性特征的示例并参考附图描述了根据本发明的压缩机装置和方法的若干优选变体，其中：[0034]图1示意性地示出了根据本发明的压缩机装置；[0035]图2和图3示出了两种可能的控制图。具体实施例[0036]图1中示意性示出的压缩机装置1包括喷油的压缩机元件2,所述压缩机元件2具有用于待压缩气体的入口3和用于压缩气体的出口4。[0037]压缩机元件2设置有驱动器5。[0038]入口3设置有具有入口过滤器7的入口管线6。[0039]出口4经由出口管线8连接到油分离器9。[0040]油分离器9继而借助于注入管线10连接到压缩机元件2,以便能够注入分离出的[0041]在所示示例中，该连接是经由驱动器5进行的，所述驱动器5连接到用于将油注入驱动器5的注入管线10。[0042]很明显，注入管线10也可以连接到压缩机元件2本身以提供到油分离器9的直接连[0043]压力管线11也连接到油分离器9以便排出净化的气体。该压力管线11依次包括：油过滤器12,用于分离压缩气体中最后剩余的油，以及冷却器13,用于在压缩气体被输送到压缩气体的用户或压力网络之前对压缩气体进行冷却。[0044]油过滤器12经由油管线14连接到压缩机元件2以能够注入由油过滤器12分离的[0045]此外，压缩机装置1设置有用于油的可控制的冷却装置15。[0047]在所述注入管线10中，设置有冷却器16,可以经由旁路管线17绕过所述冷却器，所述可控制的冷却装置15由设置有输入19和两个输出20a、20b的受控的混合阀18形成，混合7阀18在所述冷却器16的上游结合在注入管线10中，使得输入19和两个输出中的一个输出20a连接到注入管线10并且另一个输出20b连接到旁路管线17。[0048]应该清楚的是，通过控制混合阀18,可以控制经由冷却器16经过的油的量，并且以这种方式可以控制油冷却的程度，或者换言之，可以控制油的温度。[0049]冷却器16可以采用多种形式，例如设置有冷却风扇的油-空气热交换器或者油-水热交换器。[0050]所述可控制的冷却装置15可以替代地由设置有输出和两个输入的受控的混合阀18形成，混合阀18在所述冷却器16的下游结合在注入管线10中，使得两个输入中的一个输入和输出连接到注入管线10并且另一个输入连接到旁路管线17。[0051]为了控制这些可控制的冷却装置15,压缩机装置1设置有控制单元21。[0052]控制单元21连接到若干测量装置22a、22b。[0053]根据本发明的这些测量装置22a、22b至少包括：[0054]-装置22a,所述装置布置在出口4处以测量或确定出口4处的压缩气体的温度T_[0055]-温度传感器22b,所述温度传感器用于确定油分离器9的下游的压缩气体的温度[0056]在这种情况下，装置22a是温度传感器，但不排除这些装置22a包括压力传感器。[0057]在这种情况下，第二温度传感器22b布置在油过滤器12的下游。[0058]此外，设置有附加传感器23a、23b,所述附加传感器也连接到控制单元21:[0059]-入口状态传感器23a,所述入口状态传感器在图中由传感器S表示；[0060]-布置在油分离器9中的压力传感器23b,所述压力传感器确定或测量油分离器中的工作压力p_werk。[0061]入口状态传感器23a测量或确定入口3处的压力、温度和湿度。[0062]如稍后将阐明的，入口状态传感器23a和该压力传感器23b用于确定出口4处的露[0063]为了确定露点，控制单元21设置有单独的计算单元24。[0064]“连接到控制单元21”意味着相关的测量装置22a、22b或附加传感器23a、23b将它们的信号，即它们已经记录的温度、压力等传输到控[0066]该控制器25包括一个或多个PID或PD控制器。[0067]当然，不排除控制器25能够包括一个或多个模糊控制器而不是PID或PD控制器。[0068]所述控制器25将基于来自所述装置22a和温度传感器22b的信号以及基于出口4处的露点来控制冷却装置15。[0069]此外，油分离器9和所述油过滤器12布置在密封的隔绝外壳26中。[0070]压缩机装置1的操作和用于控制压缩机装置1的方法非常简单并且如下所述。[0071]在压缩机装置的运行期间，压缩机元件2将压缩经由入口过滤器7吸入的气体。[0072]经由注入管线10和油管线14,油被注入压缩机元件2和驱动器5中以对压缩机元件2和驱动器5进行冷却和润滑。[0073]压缩气体将经由出口4离开压缩机元件2。8[0074]该压缩气体还含有油。[0075]经由出口管线8,该油气混合物将到达油分离器9,在油分离器处油将大部分与压缩气体分离。[0076]此后，压缩气体在被送到压力网络或压缩气体的用户之前还经由油过滤器12并且经过冷却器13通过，在油过滤器处分离最后的油。[0077]在油分离器9中分离的油经由注入管线10和旁路管线17被注入回压缩机元件2,该油在到达压缩机元件2之前首先经由驱动器5通过。[0078]在油过滤器12中分离的油经由油管线14被注入回压缩机元件2中，例如在轴承的高度处。[0079]控制单元21将在压缩机装置1的操作期间控制混合阀18以通过确定有多少油经由冷却器16被冷却来控制喷射的油的温度。[0080]如此做时，将通过这种方式进行控制，即油分离器9的下游的压缩气体的温度(并且在这种情况下以及油过滤器12下游的温度)足够高以避免出现冷凝。实际上，这意味着压缩气体的该温度必须位于露点之上。[0081]这里应用的控制基于来自所述装置22a和温度传感器22b的信号以及基于出口4处的露点。[0082]在所示示例中，露点由控制单元21在计算单元24的帮助下基于来自入口状态传感器23a和压力传感器23b的信号确定。[0083]计算单元24的输出是基于露点的温度设定点T_set。[0084]控制器25然后能够以两种不同的方式实施，所述两种不同的方式在图2和3中示意性地示出。[0085]图2示出了具有前馈原理的控制器25。[0086]控制单元21包含前馈控制器27,所述前馈控制器将基于出口4处的压缩气体的温度T_uit