【壓縮機(jī)網(wǎng)】往復(fù)壓縮機(jī)流量無(wú)級(jí)調(diào)控系統(tǒng)具有很好的節(jié)能特性，其能夠使工藝系統(tǒng)中的壓縮機(jī)具備較好的流量自適應(yīng)調(diào)節(jié)性能，降低工藝系統(tǒng)的運(yùn)行成本。利用氣閥主動(dòng)控制的方法實(shí)現(xiàn)大型往復(fù)壓縮機(jī)的流量調(diào)節(jié)，具有較好的節(jié)能效果。

 

　　一、基于氣閥主動(dòng)控制的流量無(wú)級(jí)調(diào)控原理

　　基于氣閥主動(dòng)控制的流量無(wú)級(jí)調(diào)控具體控制原理是，當(dāng)控制系統(tǒng)以排氣壓力作為控制參數(shù)時(shí)，安裝在排氣管道或級(jí)間緩沖罐上的級(jí)間壓力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)壓縮機(jī)排氣壓力并將信號(hào)反饋至控制系統(tǒng)。排氣壓力高于設(shè)定值時(shí)，表明后續(xù)工藝流程氣體的消耗量較低，壓縮機(jī)排出的高壓氣體聚集在壓縮機(jī)排氣側(cè)，需要降低壓縮機(jī)實(shí)際排氣量?？刂葡到y(tǒng)利用檢測(cè)的實(shí)際壓力值與設(shè)定值計(jì)算系統(tǒng)工況偏離程度，將壓力偏差轉(zhuǎn)換為吸氣閥延遲關(guān)閉時(shí)間，并輸出模擬量控制信號(hào)。電液伺服機(jī)構(gòu)根據(jù)控制信號(hào)執(zhí)行動(dòng)作，強(qiáng)制延遲吸氣閥的關(guān)閉時(shí)刻，使氣缸內(nèi)更多的氣體回流至吸氣管道，降低壓縮機(jī)的排氣量，直至壓力偏差消失。

　　對(duì)于多級(jí)、多列往復(fù)壓縮機(jī)，其流量則根據(jù)排氣壓力和級(jí)間壓力共同控制，既要保證壓縮機(jī)的流量，又要保證壓縮機(jī)各級(jí)間的正常壓比。

　　需要指出，流量調(diào)節(jié)過(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，調(diào)節(jié)過(guò)程中實(shí)際壓力偏差存在動(dòng)態(tài)波動(dòng)，目標(biāo)壓力的穩(wěn)定取決于系統(tǒng)的機(jī)組結(jié)構(gòu)參數(shù)，管道系統(tǒng)特性，調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，控制策略，PID（proportion,integral, derivative）參數(shù)等多種因素。

　　吸氣閥的延遲關(guān)閉是通過(guò)增加強(qiáng)制執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，對(duì)于常規(guī)的往復(fù)壓縮機(jī)，吸氣閥的動(dòng)作取決于氣缸內(nèi)的氣體壓力。當(dāng)吸氣壓力與氣缸內(nèi)氣體壓力差值無(wú)法克服閥片彈簧力時(shí)，吸氣閥將自動(dòng)關(guān)閉，此時(shí)氣缸容積即對(duì)應(yīng)壓縮機(jī)的實(shí)際吸氣量。當(dāng)引入流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)后，吸氣閥被強(qiáng)制頂開(kāi)而無(wú)法自動(dòng)關(guān)閉，氣缸內(nèi)的氣體將伴隨活塞的運(yùn)動(dòng)而從吸氣閥回流至吸氣管道，直至強(qiáng)制力撤銷時(shí)氣缸內(nèi)氣體才開(kāi)始進(jìn)入壓縮過(guò)程，即壓縮過(guò)程因吸氣閥的延遲關(guān)閉而被推遲。流量調(diào)控系統(tǒng)的節(jié)能體現(xiàn)在延遲了壓縮過(guò)程的起點(diǎn)，降低了實(shí)際被壓縮氣體的流量。因此，系統(tǒng)節(jié)能量的大小與壓縮機(jī)實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷有關(guān)，壓縮機(jī)運(yùn)行負(fù)荷越低，流量調(diào)節(jié)幅度越大，減少功耗越多。

　　壓縮機(jī)流量調(diào)控是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)時(shí)吸氣或排氣壓力與設(shè)定壓力的差值反饋，實(shí)現(xiàn)吸氣閥延遲關(guān)閉的控制?？刂葡到y(tǒng)檢測(cè)到設(shè)定壓力與實(shí)際壓力的偏差，根據(jù)壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)及PID參數(shù)將壓力偏差轉(zhuǎn)換的吸氣閥延遲關(guān)閉的時(shí)間，結(jié)合鍵相傳感器信號(hào)輸出電液伺服機(jī)構(gòu)動(dòng)作信號(hào)，利用液壓系統(tǒng)提供的液壓力完成吸氣閥的延遲關(guān)閉。

 

　　二、系統(tǒng)構(gòu)成

　　基于主動(dòng)控制吸氣閥的大型往復(fù)壓縮機(jī)流量無(wú)級(jí)調(diào)控系統(tǒng)中，原壓縮機(jī)吸氣閥被更換為帶有執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可調(diào)吸氣閥，再配套相應(yīng)系統(tǒng)即可使用，不改變壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸，也可獨(dú)立于壓縮機(jī)原控制裝置執(zhí)行。

　　該系統(tǒng)主要包含有：

　　1.液壓系統(tǒng)

　　液壓系統(tǒng)的功能是為了執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供驅(qū)動(dòng)力，由液壓站、液壓管和附件等部件組成，包括液壓泵、箱體、油冷卻器、油加熱器、油分配器、電磁閥、油過(guò)濾器、傳感器、管路附件等組件。箱體內(nèi)的液壓油由液壓泵增壓后，經(jīng)高壓油過(guò)濾器后進(jìn)入油分配器，并分別由液壓管路輸送至調(diào)節(jié)氣閥上所安裝的液壓伺服機(jī)構(gòu)，用于提供伺服機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)力。從液壓伺服機(jī)構(gòu)回流的低壓油在油分離器內(nèi)匯流，經(jīng)油冷卻器及低壓過(guò)濾器回至箱體內(nèi)。在高壓油管路與低壓管路之間裝有溢流閥，用于將部分高壓油回流至低壓側(cè)以調(diào)節(jié)油分配器內(nèi)液壓油壓力。油分配器的進(jìn)出口裝有泄壓電磁閥，用于啟動(dòng)、停機(jī)及緊急情況下泄壓以確保液壓伺服機(jī)構(gòu)不被損壞。為降低執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作過(guò)程造成的供油壓力被動(dòng)，在油分配器前端裝有壓力傳感器，以保證供油壓力的穩(wěn)定。液壓管路、箱體內(nèi)裝有壓力傳感器及液位傳感器，用以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)液壓系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。

　　2.可調(diào)吸氣閥

　　可調(diào)吸氣閥是在傳統(tǒng)吸氣閥基礎(chǔ)上，增加了執(zhí)行機(jī)構(gòu)和相關(guān)附件，使原吸氣閥具備自動(dòng)閥和強(qiáng)制閥兩種功能。執(zhí)行機(jī)構(gòu)由導(dǎo)桿和壓叉組成，其中導(dǎo)桿與液壓伺服機(jī)構(gòu)的動(dòng)力輸出端連接，壓叉作用于閥片上，兩者利用液壓伺服機(jī)構(gòu)輸出的動(dòng)力頂開(kāi)閥片。復(fù)位彈簧安裝在執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥體之間，用于將下行的執(zhí)行機(jī)構(gòu)復(fù)位。

　　可調(diào)吸氣閥的特殊機(jī)構(gòu)確保了其可在自動(dòng)閥和強(qiáng)制閥兩種狀態(tài)下運(yùn)行，是實(shí)現(xiàn)流量無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)的基本條件，與傳統(tǒng)吸氣閥在結(jié)構(gòu)上存在差異，但并不改變氣閥全體安裝尺寸，即在壓縮機(jī)氣缸結(jié)構(gòu)尺寸、安裝位置、限位尺寸均不需改變的情況下，即可完成可調(diào)吸氣閥對(duì)傳統(tǒng)吸氣閥的更換，特別適用于在設(shè)定壓縮機(jī)組改造。

　　3.電液伺服機(jī)構(gòu)

　　電液伺服機(jī)構(gòu)由殼體、電磁閥、液壓缸、液壓活塞和密封等組件構(gòu)成，其功能是將液壓根據(jù)控制要求轉(zhuǎn)換為執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)力。

　　兩位三通電磁閥安裝在液壓缸上方的殼體內(nèi)，利用通斷電控制液壓缸內(nèi)液壓油流動(dòng)方向。液壓缸內(nèi)裝有液壓活塞，并與可調(diào)吸氣閥的導(dǎo)桿相連，以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)向下運(yùn)動(dòng)。液壓缸體、可調(diào)吸氣閥導(dǎo)桿與殼體之間裝有密封裝置，并在殼體上預(yù)留排氣孔口和排液孔口。當(dāng)控制系統(tǒng)要求打開(kāi)吸氣閥時(shí)，電磁閥通電，液壓缸通過(guò)電磁閥與供油管路連通，高壓油進(jìn)入液壓缸并驅(qū)動(dòng)液壓活塞向下移動(dòng)，并推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)下行直至吸氣閥打開(kāi)。當(dāng)控制系統(tǒng)關(guān)閉吸氣閥時(shí)，電磁閥斷電，液壓缸與回油管路連通，復(fù)位彈簧驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)上行，并推動(dòng)液壓活塞向上移動(dòng)，液壓油經(jīng)電磁閥排出液壓缸外。

　　4.控制系統(tǒng)

　　控制系統(tǒng)包含有硬件和軟件系統(tǒng)。

　　硬件主要包括傳感器和控制器。傳感器主要包括壓力傳感器、溫度傳感器、液位傳感器和相位傳感器。它們分別安裝在壓縮機(jī)、電液伺服機(jī)構(gòu)及液壓系統(tǒng)中，用于測(cè)量壓縮機(jī)各級(jí)吸氣壓力、排氣壓力、曲軸相位以及電液伺服機(jī)構(gòu)中閥控溫度，液壓系統(tǒng)中供油壓力、供油溫度、液壓油液位等參數(shù)?？刂破餍枰哂休^高的數(shù)據(jù)輸入，輸出相應(yīng)速度，可采用PLC、單片機(jī)或其他數(shù)據(jù)采集控制硬件。

　　大型往復(fù)壓縮機(jī)往往配置旁通調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其旁通調(diào)節(jié)閥開(kāi)度、壓縮機(jī)吸排氣溫度、吸排氣壓力等數(shù)據(jù)均被DCS采集，壓縮機(jī)氣量無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)可通過(guò)與DCS通信，共享原系統(tǒng)傳感器采集數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)控制、監(jiān)測(cè)等，便于控制系統(tǒng)與原系統(tǒng)的協(xié)同兼容。

　　控制系統(tǒng)軟件包括控制程序和人機(jī)交互界面?？刂瞥绦虬惭b在控制器中，通過(guò)計(jì)算設(shè)定壓力與實(shí)際壓力的偏差計(jì)算吸氣閥延遲關(guān)閉時(shí)間，再轉(zhuǎn)換為電磁閥控制信號(hào)輸出，用于調(diào)節(jié)液壓伺服機(jī)構(gòu)中電磁閥的通斷電時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)流量調(diào)控?？刂瞥绦蚴茄b置調(diào)節(jié)速度、穩(wěn)定性、精確度的關(guān)鍵之一，需考慮液壓系統(tǒng)、電液伺服機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等控制硬件的響應(yīng)時(shí)間，確保不造成控制周期絮亂，且盡量不額外干預(yù)閥片運(yùn)動(dòng)規(guī)律。對(duì)于不同機(jī)構(gòu)形式，不同運(yùn)行參數(shù)的往復(fù)壓縮機(jī)，其控制程序與控制參數(shù)均有所差異，單獨(dú)設(shè)計(jì)和整定。

　　人機(jī)交互界面是針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工程操作人員的用戶交界面，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)。通常具備壓縮機(jī)狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測(cè)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測(cè)、故障報(bào)警、聯(lián)鎖保護(hù)及手動(dòng)參數(shù)輸入等功能。

 

　　三、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析

　　往復(fù)壓縮機(jī)流量無(wú)級(jí)調(diào)控系統(tǒng)利用電液伺服機(jī)構(gòu)改變吸氣閥運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使壓縮機(jī)的壓縮過(guò)程自動(dòng)適應(yīng)系統(tǒng)所需氣量，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)流量的自適應(yīng)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。流量調(diào)節(jié)過(guò)程中控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，并發(fā)送控制命令，調(diào)整吸氣閥動(dòng)作，吸氣閥運(yùn)動(dòng)規(guī)律的改變又反饋至壓縮機(jī)運(yùn)行參數(shù)，最終形成一個(gè)閉環(huán)控制。

　　往復(fù)壓縮機(jī)流量無(wú)級(jí)調(diào)控裝置通過(guò)精確控制吸氣閥動(dòng)作實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)，必然要求機(jī)械部分、電控部分、液壓部分協(xié)同工作，各部分關(guān)鍵參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能有很大影響。結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)不合理或控制參數(shù)偏高嚴(yán)重，甚至?xí)?dǎo)致調(diào)節(jié)系統(tǒng)失效，因此，合理設(shè)計(jì)液壓伺服機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)，優(yōu)化控制參數(shù)是提高調(diào)節(jié)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。影響調(diào)節(jié)系統(tǒng)性能的參數(shù)主要包括液壓缸直徑、復(fù)位彈簧剛度、供油孔直徑、執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥片間隙，液壓站供油壓力、液壓力作用時(shí)間等。

　　往復(fù)壓縮機(jī)在非調(diào)節(jié)工況下，利用氣閥兩側(cè)的壓差自動(dòng)完成吸氣閥和排氣閥的打開(kāi)與關(guān)閉過(guò)程，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的吸氣—壓縮—排氣過(guò)程。其吸氣閥的打開(kāi)過(guò)程完全依靠吸氣壓力與缸內(nèi)氣體壓力間的差值實(shí)現(xiàn)，打開(kāi)和關(guān)閉速度受結(jié)構(gòu)參數(shù)、運(yùn)行工況等影響。吸氣閥打開(kāi)過(guò)程中，閥片運(yùn)動(dòng)速度逐漸增大，當(dāng)閥片與升程限制器發(fā)生碰撞時(shí)，閥片改變運(yùn)動(dòng)方向，且有部分能量損失，經(jīng)反復(fù)碰撞后閥片完全貼靠在升程限制器上。吸氣閥關(guān)閉時(shí)，閥片同樣在發(fā)生碰撞后落在閥座上。無(wú)論流量無(wú)級(jí)調(diào)控系統(tǒng)是否投入運(yùn)行，壓縮機(jī)排氣閥始終處于自動(dòng)打開(kāi)和自動(dòng)關(guān)閉狀態(tài)，該特性也確保了調(diào)節(jié)吸氣閥改變流量的過(guò)程，并不影響壓縮機(jī)的實(shí)際排氣壓力。

　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥片的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間受結(jié)構(gòu)參數(shù)與運(yùn)行參數(shù)的共同影響。閥片與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的打開(kāi)、關(guān)閉過(guò)程所需要的時(shí)間直接影響系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，進(jìn)而影響系統(tǒng)控制精度。對(duì)于打開(kāi)過(guò)程，閥片以自動(dòng)閥方式打開(kāi)，其響應(yīng)時(shí)間與其自身結(jié)構(gòu)參數(shù)和吸排氣參數(shù)有關(guān)，而執(zhí)行機(jī)構(gòu)打開(kāi)過(guò)程則由液壓力與復(fù)位彈簧力的差值決定，差值越大，打開(kāi)過(guò)程越迅速。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的復(fù)位時(shí)刻是影響系統(tǒng)調(diào)節(jié)性能的關(guān)鍵因素，也是系統(tǒng)調(diào)控的關(guān)鍵參數(shù)；其復(fù)位角度的增大，意味著閥片被延遲關(guān)閉的時(shí)間變長(zhǎng)，流量和功率隨之降低。流量無(wú)級(jí)調(diào)控系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在壓縮工藝流程需要的氣體量，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

 

　　四、系統(tǒng)調(diào)控過(guò)程

　　往復(fù)壓縮機(jī)流量調(diào)節(jié)是以匹配工藝流程實(shí)際需要?dú)饬康淖赃m應(yīng)調(diào)節(jié)過(guò)程，實(shí)際過(guò)程中需要保持壓縮機(jī)的吸氣或排氣壓力不受工藝流程耗氣量的影響。為實(shí)現(xiàn)吸氣或排氣壓力控制，需要利用實(shí)際壓力與設(shè)定壓力間的差值反饋控制信號(hào)，并將該信號(hào)轉(zhuǎn)換為吸氣閥打開(kāi)時(shí)間。在此過(guò)程中，利用PID控制算法，將PID輸出值轉(zhuǎn)換為吸氣閥打開(kāi)時(shí)間，再將該時(shí)間轉(zhuǎn)換為伺服機(jī)構(gòu)中電磁閥的打開(kāi)時(shí)間，進(jìn)而利用高壓油流入、流出液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)吸氣閥的控制過(guò)程。

　　考慮到壓縮機(jī)一般均配置排氣緩沖罐以降低排氣壓力脈動(dòng)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)際控制的是排氣緩沖罐內(nèi)的壓力恒定不變。由于壓縮機(jī)的流量與排氣儲(chǔ)罐內(nèi)壓力變化相互關(guān)聯(lián)，利用儲(chǔ)罐內(nèi)氣體壓力間接控制壓縮機(jī)流量具有可行性。當(dāng)流程所需氣量降低時(shí)，排氣罐內(nèi)氣體增多，導(dǎo)致罐內(nèi)壓力增大，反之亦然。調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)儲(chǔ)罐內(nèi)氣體壓力與設(shè)定壓力的差值，利用PID原理輸出控制參數(shù)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)打開(kāi)和復(fù)位時(shí)刻，并通過(guò)壓縮機(jī)實(shí)際排氣量的變化維持儲(chǔ)罐內(nèi)壓力穩(wěn)定?；谥鲃?dòng)控制吸氣閥的往復(fù)壓縮機(jī)的流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)是在壓縮機(jī)的每個(gè)運(yùn)行周期時(shí)吸氣閥片進(jìn)行控制，通過(guò)改變壓縮機(jī)每轉(zhuǎn)排氣量實(shí)現(xiàn)流量的連續(xù)調(diào)節(jié)。

 

　　五、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真

　　往復(fù)壓縮機(jī)流量無(wú)級(jí)調(diào)控系統(tǒng)是一個(gè)集液壓系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)和電控系統(tǒng)為一體的機(jī)—電—液耦合系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)參數(shù)，控制參數(shù)等的合理設(shè)計(jì)有利于提高吸氣閥的控制精度，改善系統(tǒng)調(diào)節(jié)性能。利用成熟的多系統(tǒng)仿真平臺(tái)，可以研究不同部件或系統(tǒng)的穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)性能。

 

　　流量無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)由三部分組成：液壓站、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制模塊。控制模塊根據(jù)吸氣或排氣壓力信號(hào)控制一個(gè)兩位三通的電磁閥的通斷，當(dāng)電磁閥通電時(shí)，高壓油路與液壓缸連通，執(zhí)行機(jī)構(gòu)強(qiáng)制頂開(kāi)氣閥；反之，電磁閥斷電時(shí)，回油路與液壓缸連通，執(zhí)行機(jī)構(gòu)在復(fù)位彈簧的作用下復(fù)位，氣閥在氣體力與閥的彈簧力的作用下迅速關(guān)閉，壓縮機(jī)進(jìn)入壓縮排氣階段。由于壓縮機(jī)處于高速運(yùn)行狀態(tài)，要精確控制氣閥的開(kāi)啟與關(guān)閉，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)包括控制、液壓—機(jī)械部分的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度的要求非常高。

　　在利用仿真平臺(tái)建立流量無(wú)級(jí)調(diào)控系統(tǒng)仿真模型時(shí)，液壓站與液壓缸等元件在液壓庫(kù)中有相應(yīng)的模型元件，可直接調(diào)用，賦予其實(shí)際參數(shù)值。實(shí)際的控制過(guò)程是一個(gè)閉環(huán)控制，根據(jù)吸氣或排氣壓力信號(hào)由PID輸出一個(gè)不斷變化的脈沖信號(hào)，但仿真時(shí)很難模擬壓力的實(shí)際變化，只能利用信號(hào)庫(kù)的信號(hào)發(fā)生器發(fā)出一個(gè)固定的脈沖；用一個(gè)函數(shù)發(fā)生器控制的力源來(lái)近似模擬，函數(shù)值根據(jù)回流過(guò)程氣缸壓力值近似確定。例如：液壓站的工作壓力是系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的重要參數(shù)，通過(guò)改變仿真模型中液壓站溢流閥的溢流壓力值，可模擬調(diào)節(jié)液壓站的工作壓力。

 

　　六、氣閥力學(xué)性能

　　氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作過(guò)程中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)閥片的強(qiáng)制作用改變了吸氣閥片的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，出現(xiàn)了閥片的沖擊碰撞問(wèn)題。

　　當(dāng)壓縮機(jī)投入氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)后，執(zhí)行機(jī)構(gòu)如果與閥片相互碰撞，則會(huì)在閥片上產(chǎn)生附加應(yīng)力，加速閥片的損壞，縮短其使用壽命。執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥片的作用會(huì)出現(xiàn)：（1）閥片靜止在升程限制器上時(shí)，受到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的撞擊；（2）執(zhí)行機(jī)構(gòu)靜止時(shí)，閥片以一定的速度撞擊執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在分析計(jì)算這兩種情況時(shí)，材料模型的選型是有限元數(shù)值模擬中一個(gè)非常重要的部分，其選用的合適與否對(duì)分析結(jié)果的精度和可靠性有很大影響。對(duì)于往復(fù)壓縮機(jī)的環(huán)狀氣閥，通常閥片在與執(zhí)行機(jī)構(gòu)碰撞時(shí)不會(huì)發(fā)生塑性變形和損壞。

　　首先，執(zhí)行機(jī)構(gòu)碰撞閥片過(guò)程中閥片和執(zhí)行機(jī)構(gòu)上出現(xiàn)最大應(yīng)力的單元上的等效應(yīng)力、位移、速度會(huì)隨時(shí)間變化。當(dāng)閥片與執(zhí)行機(jī)構(gòu)材料及其形狀不發(fā)生改變時(shí)，碰撞應(yīng)力的大小與速度有關(guān)。在氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，不同的液壓系統(tǒng)參數(shù)會(huì)導(dǎo)致執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)氣閥的運(yùn)動(dòng)規(guī)律產(chǎn)生不同的影響，從而影響閥片與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相互碰撞過(guò)程中的動(dòng)態(tài)應(yīng)力。閥片和執(zhí)行機(jī)構(gòu)上碰撞最大應(yīng)力都是隨碰撞速度的增大而增大，在較低速度時(shí)的碰撞都有較高的值。由于碰撞過(guò)程中執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥片接觸面積較小，容易產(chǎn)生較大的彎曲變形，閥片發(fā)生更加劇烈的振顫，形成較大的碰撞應(yīng)力。這種碰撞的發(fā)生，不僅會(huì)加速閥片的損壞，還會(huì)縮短閥片的壽命，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致閥片損壞。

　　其次，閥片對(duì)升程限制器和閥座的碰撞產(chǎn)生的應(yīng)力隨著縮短的增大而增大，有限元法求解得到的最大碰撞應(yīng)力的值基本隨速度變化呈線性關(guān)系。同時(shí)，在速度較低時(shí)，第一次碰撞時(shí)的應(yīng)力為最大應(yīng)力，當(dāng)碰撞速度過(guò)大時(shí)閥片會(huì)與升程限制器及閥座發(fā)生多次碰撞，而最大應(yīng)力一般出現(xiàn)在后續(xù)的最后一次較明顯的接觸碰撞中。因此一般在設(shè)計(jì)氣閥時(shí)要控制其碰撞速度，防止閥片在與升程限制器與閥座接觸碰撞過(guò)程中發(fā)生劇烈的振顫，使得動(dòng)態(tài)應(yīng)力過(guò)高。

　　金屬閥片具有很長(zhǎng)的應(yīng)用歷史，有很多優(yōu)良的性能，但由于其耐腐蝕性較差，易氫脆等都會(huì)影響閥片使用壽命，在有些場(chǎng)合的使用受限。同時(shí)，隨著材料科學(xué)的發(fā)展，特別是改性后PEEK非金屬材料，其抗沖擊，抗疲勞能力要比金屬閥片更加優(yōu)越，具有很高的沖擊韌度，能吸收大量的沖擊動(dòng)能，受到越來(lái)越多的關(guān)注。

　　往復(fù)壓縮機(jī)基于氣閥氣動(dòng)控制的流量無(wú)級(jí)調(diào)控系統(tǒng)具有很好的節(jié)能特性，能夠使工藝系統(tǒng)中的壓縮機(jī)具備較好的流量自適應(yīng)性能，降低工藝系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

 

來(lái)源：本站原創(chuàng)