气量调节系统的研究与使用

HydroCOM 是英文“Hydraulically actuated Computerized controlled valves”的缩写定义，是贺尔碧格公司专门为往复式压缩机开发的液压式气量无级调节系统。它的主要工作原理是计算机即时处理压缩机运行过程中的状态数据，并将信号反馈至执行机构内电子模块，通过液压执行器来实时控制进气阀的开启与关闭时间，使多余氢气的直接从入口返回，实现压缩机排气量 0 ～ 100%全行程范围无级调节。

随着活塞在压缩机气缸中的往复运动，每个气缸侧的一个正常工作循环包括：a） 余隙容积中残留高压气体的膨胀过程，如图示 A-B 曲线；b）进气过程，如 BC 曲线，此时进气阀在气缸内外压差的作用下开启，至 C 点进气阀关闭；c） C-D 为压缩曲线；d） D-A 为排气过程，排气阀打开，被压缩的气体经过排气阀进入下一级。

如果在进气过程到达 C 后，进气阀在执行机构作用下仍被强制地保持开启状态，那么压缩过程并不能沿原压缩曲线由位置 C 到位置 D，而是先由位置 C 到达位置 Cr，此时原吸入气缸中的部分气体通过被顶开的进气阀回流到进气管而不被压缩；待活塞运动到特定的位置Cr（对应所要求的气量）时，执行机构使顶开进气阀片的强制外力消失，进气阀片回落到阀座上而关闭，气缸内剩余的气体开始被压缩，压缩过程开始沿着位置 Cr 到达位置 Dr.气体达到额定排气压力后从排气阀排出，容积流量减少。

这种调节方法的优点是压缩机的指示功消耗与实际容积流量成正比，是一种简单高效的压缩机流量调节方式。

2 系统应用情况和效益

2.1 压缩机的原控制方案

加装HydroCOM调节系统之前主要是通过压缩机出口旁通阀进行气量调节的。 PV12701 为低选器，它将接受的信号作比较低选输出给出口返回线，来控制进入装置的气量。

2.2 HydroCOM 调节系统控制方案及原理

这套 HydroCOM 调节系统仍以低选器 PV12701 的输出信号为设定值来控制压缩机的负荷。此 HydroCOM 调节系统和原返回线属于分成控制，正常运行中，低选器PV12701 的输出信号取送到 PHC12701A，再通过 CIU 实现一级气缸负荷的控制。原旁通返回线则在信号输出命令下处于关闭状态。若生产系统需求氢气量大幅降低或HydroCOM 调节系统出现故障，则原返回线又将逐渐打开投入使用。二级、三级负荷调节则采用级间压力设定值为控制变量，根据压缩机各级压缩比和负荷需求情况，对各级负荷自行分配调节，*终达到平衡稳定状态。

在 HydroCOM 系统在的控制下，压缩机的每一个进气阀不再是依靠压差工作的自动阀，而是一个由外置动力驱动的强制阀。通过进气阀的延迟关闭，使多余部分气体未经压缩而重新返回到进气总管，压缩循环中只压缩了需要压缩的气量。这正是运用了上述的“回流省功”原理。

2.3 应用情况及效益

2009 年 11 月 12 日顺利完成了该系统的*终调试，投入使用，各项指标均达到预期要求。

HydroCOM 系统投用后，不仅解决了原机组操作上存在的问题，而且节能效果特别显著。机组启动后可以缓慢升压，避免了对机组的过大冲击，而且压力调节简便，*终出口压力的波动小于 0.1Mpa.自投用以来，装置压力控制系统运行稳定。这说明，HydroCOM 不仅节能性是非常可观的，而且对各级压力的稳定也是十分可靠的。

按照目前的生产情况，K-102A在 80%负荷左右即可满足供氢量。K-102A 采用 HydroCOM 调节时对应的工作电流为190 安培左右；如果采用原调节方式，运行时对应的工作电流为 238 安培，正常消耗功率 2300KW；电机的工作电压为 6000伏，取功率因素 cos 为 0.9，可估算出节约的功率 450 千瓦。

这意味着一小时节电 450 度！即电费按照 0.68 元/千瓦时（度）计算，一年 8400 小时可节约人民币 257 万元以上，直接投资回报率相当高。如果我们需要进一步提高加工量，改成两台压缩机运转，K-101 的负荷在 50%左右，年节约人民币可达到500 万元以上，效益相当可观。

3 结束语

HydroCOM系统的应用，通过进气阀延迟关闭，使多余部分气体未经压缩而重新返回到进气总管，节省了压缩机外回流所做的无用功，有效降低了装置能耗。而且新的控制系统操作更简单更方便，改善了机组的运行状况，同时降低了开机时对工艺系统的影响。是一项值得推广的成熟技术。