专利名称：可调节能压缩机的制作方法
技术领域：
往复式压缩机是高校、设计研究院所和压缩机制造企业长期研究开发、设计制造 的往复回转机械；是石油、化工、化肥企业、西气东送等压缩机运行企业广泛应用的通用机 械；是制备空气、氧气、氨气、氢氮气、二气化碳等各种气体压力、输送各种气体成分的空压 机、制氧机、氨压缩机、氢氮气压缩机、二气化碳压缩机等其气体的制压和输送机械；也是具 有L型、M型、Z型、H型、M-H型不同结构形式气体压缩机其气体的输送和制压机械。因此 “可调节能压缩机”属于通用机械技术领域。本专利申请的“可调节能压缩机”是依靠于多功能多级往复压缩机的优化设计计 算软件(优化程序)，对各种类型压缩机热力和动力做优化计算结果的数据；依靠可调联轴 器实现各种类型压缩机轴与轴之间相对转角的调整和固定的技术方案和技术方法，从而达 到降低各种类型压缩机的阻力矩，减小机器振动；提高机械效率，降低功耗；投入极少，施 工周期短；促进安全生产，能达到节能增效之目的。
背景技术：
对于设计院所和制造企业而言，当前国内外设计制造某种结构形式的压缩机，都 是按一定的压力、温度、流量等生产工艺参数条件下经过热力学、动力学、结构强度设计计 算后所确定的某种特定的结构形式。因此都只能被使用于一种特定(固定的)工艺生产条 件(一定的压力参数)下运行才能发挥应有的效率。而压缩机上使用的联轴器，是用于连接 压缩机曲轴和驱动机主轴之间的固定连接装置，或者是用于曲轴与曲轴之间的固定连接装 置。因而压缩机安装后，在压缩机主轴旋转方向上，压缩机在曲轴上(或驱动机主轴)由左、 右侧各半联轴器连接而成的整体联轴器其相对位置是固定的，它是按特定设计条件下使其 相对位置固定不变。在这种情况下，即使采用多功能更先进的优化设计软件，对原设计参数 进行优化得出机械效率更高、能耗更低的技术数据，而制造企业往往为维护本企业经济利 益，担心要更换制造模具和制造工艺而增加制造成本。因此，也可能仍然要维持其原压缩机 各级气缸或联轴器等部件固有的组装状态和固定的连接关系，维持原有的较低效率、较高 能耗的条件下制造和生产新产品。特别是对曲轴与曲轴之间的连接关系或曲轴与驱动机主 轴之间的联接关系，通常都是不被作为提高机械效率，降低能耗的有效调节功能而被使用。另一方面，对于一般运行压缩机的生产企业，总是不停地要通过技术改造才能不 断地提高企业的生产效益。但一旦企业进行生产工艺改造，其生产工艺技术参数(例如压 缩机各级间压力指标)发生改变后，必然引起原压缩机运行性能参数的改变，使压缩机各 种作用力失去了原有较平衡的运行状态。多级压缩机是结构复杂、价格高昂、企业改造难度 较大的运动机械设备，因此压缩机运行企业大多数情况下都难以或不轻易对压缩机进行技 术改造。当企业生产工艺技术改造而改变了压缩机运行的压力参数后，轻者引起压缩机机 械效率降低，能耗增加，造成能源的损失；重者容易引发机件过载断裂，甚至引发机械事故。 这是国内外大多数压缩机运行企业常常困惑而难以解决的大问题。本专利权申请者虞岩贵于1970年-1987年在温州化工总厂合成氨厂从事化工机械工程技术工作期间，负责主持当时运行的7级L3. 3-17/320压缩机发生的事故和高电 耗问题的技术改造和创新工作；1987年-2005年在温州大学和浙江科技学院任教并从事 科研工作期间，曾完成浙江绍兴化工有限公司H12压缩机和福建清流氨盛化工有限公司 L3. 3-17/320的技术革新和改造；2005至如今在杭州创办了浙江广信机电化工新技术应用 研究院(法人代表)任院长兼总工程师(教授)期间，曾完成浙江开化县清华化工有限公 司L3. 3-17/320的技术革新和改造。此间还曾对M-H型、红旗压缩机、美国引进的BDC压缩 机和8HHE压缩机等多种类型的压缩机进行优化设计和节能增效研究，取得了较多的研究 和实践创新成果。下面，以同一类型的旧机L3. 3-17/320压缩机为例，说明本专利技术方法的明显 节能和安全运行之效益。旧压缩机L3. 3-17/320原设计和制造方法是将高压侧曲轴与低压侧曲轴在电机 旋转的方向上超前108度固定。所有这种型号的压缩机，出产后不管到任何工厂或企业，不 管在任何生产工艺参数下运行，不管过去和现在，在该机上的联轴器都与其它往复式压缩 机一样，曲轴上的一半联轴器与另一曲轴上的一半联轴器，都是作为固定联接之用。但是这 一机型在各企业不同生产条件的运行参数下，与原设计条件发生改变后，电动机实际运行 功率与原设计相差甚大，因此必然造成电机功率的损失。1、其一，以温州化工总厂为例(见表1)，该厂L3. 3-17/320压缩机因级间压力的改 变，产生了各级间(特别是2、3级)压缩比的变化，造成各级活塞力失去了原有的较平衡状 态。在同样的生产现场工艺参数运行条件下，原设计将联轴器作为固定连接方法(108度固 定不变)时，电机运行功率为391. 3KW，因此压缩机耗电量大幅度增加，烧毁320千瓦电动机 7台；同时因机件运行过载，造成连杆断裂，甚至发生曲轴箱破坏等严重事故。可是经本专 利技术申请人将同样的联轴器改为具有可调节功能的技术方法，用计算机软件优化计算得 出的数据，把高压侧曲轴与低压侧曲轴在电机旋转的方向上做超前60度调整后再固定，此 时电机运行功率就降低到355. 7KW，降低了 35. 6KW，降低电耗9. 1% ；而且运行安全、稳定、 可靠。2、其二，以福建清流氨盛公司的L3. 3-17/320压缩机为例(见表1)，2003年4月15 日在该厂生产现场同样的工艺参数运行条件下，原设计将联轴器作为固定连接方法(108 度固定不变)时，电机运行功率为434. 44KW ；可是经本专利技术申请者将弹性圈柱销联轴 器改为可调式齿形联轴器，成为具有细调节功能的技术特征，并用多功能软件优化后，用调 整齿数的技术方法，将高压侧曲轴与低压侧曲轴在电机旋转的方向上做超前325度调整后 再固定，此时电机运行功率就降低到411. 86KW，降低电耗5. 2% (见该公司的证明附件关 于压缩机的计算机节电与增效技术使用情况的证明；该软件技术功能可见附件“科学技 术成果鉴定证书，浙科鉴字[2004]第118号”；软件可查国家版权局“计算机机软件著作权 登记证书049543号，登记号2006SR01877”)。3、其三，以开化县清华化工有限公司6号L3. 3-17/320压缩机为例(见表1)，2010 年3月17日在该厂生产现场同样的工艺参数运行条件下，原设计将联轴器作为固定连接方 法(108度固定不变)时，电机运行功率为437. 86KW ；可是经本专利技术将弹性圈柱销联轴 器改为粗调节功能的技术方法，并用多功能软件优化后(该软件技术功能可见附件“科学 技术成果鉴定证书，浙科鉴字[2004]第118号”;软件可查国家版权局“计算机机软件著作权登记证书049543号，登记号2006SR01877”)，用调整联轴器的插销孔的技术方法，将高 压侧曲轴与低压侧曲轴在电机旋转的方向上做超前216度调整后再固定，此时电机运行功 率就降低到410. 50KW，降低电耗6. 25%%0基于设计院所设计压缩机和制造企业制造压缩机将联轴器作为在特定工艺参数 和特定环境下连接轴与轴之间的固定功能之特征；基于生产企业运行压缩机因企业技术改 造，工艺技术参数改变，造成原压缩机运行效率降低，能耗增高的运行背景。本申请人研究 和发明的这种技术，其核心内容是在往复式多级压缩机原设计运行参数条件下，依靠压缩 机具有多功能优化的设计软件(程序)计算之数据，采用在曲轴或驱动机主轴旋转方向上， 改变、调整再固定多拐曲轴(含双拐曲轴)其各曲拐之间的新的相对角度(夹角位置)，或 者调整并固定压缩机曲轴与驱动机主轴之间新的相对角度，从而达到改善压缩机在原设计 运行参数条件下的机械效率和运行的稳定性，甚至明显地超过原设计的机械效率和稳定运 行指标，达到节能增效的目的。而对于原机各级间压力指标要做改变时，也依靠于软件的优 化数据，改变、调整再固定多拐曲轴(含双拐曲轴)其各曲拐之间的新的相对角度(夹角位 置)，或者调整并固定压缩机曲轴与驱动机主轴之间新的相对角度，从而达到改善压缩机原 设计运行参数条件下的机械效率和运行的稳定性；或者再辅以对个别气缸的位置或尺寸进 行局部较小的改变和调整，达到提高机械效率和运行的稳定性(例如表1温州化工总厂的 L3. 3-17/320)。此类技术投入加工制造的成本极低，施工周期极短，机械振动小，安全可靠， 节能降耗效益明显。故称具有这类技术的压缩机为“可调式节能增效压缩机”，简称“可调 节能压缩机”。因此本发明的技术方案是属于方法发明。表1L3. 3-17/320压缩机技术方法改变后技术经济指标的比较
权利要求
1.关于申请“可调节能压缩机”发明专利的要求国家知识产权局专利局本人研究和发明一整套“可调节能压缩机技术”，该技术的部分技术在L3. 3-17/320压 缩机上成功应用和运行后，有效地调节了两侧曲轴或驱动机主轴与曲轴之间的相对角度， 提高了机械效率，降低了单机电耗。具有运行平稳，安全可靠；投入少、产出多等优点。该技术的特征·1、“可调节能压缩机”的定义特征凡是多级往复式压缩机在原设计参数条件下，或级间压缩改变后造成能耗增高的原运 行条件下，依靠压缩机多功能优化设计计算分析软件，在曲轴或主轴旋转方向上，采用联轴 器调整多拐曲轴(含双拐曲轴)各曲轴之间的相对角度(夹角位置)，或者压缩机曲轴与 驱动机主轴之间的相对角度来改善压缩机运行机械效率，达到节能增效为目的压缩机称为 “可调式节能增效压缩机”，简称为“可调节能压缩机”。·2、“可调节能压缩机”的构成特征1)多级压缩机优化设计多功能计算和分析软件(专利权方提供或其他方面提供)。2)各种类型的多级往复式压缩机(制造企业或使用运行企业自备)。3)驱动机(电动机，或汽轮机，或柴油机，制造企业或使用运行企业自备)。4)可调式联轴器(外购件齿形联轴器，或普通螺栓联接的刚性联轴器，或弹性圈柱销 联轴器)。·3、“可调节能压缩机”的调节技术和方法特征“可调节能压缩机”多拐曲轴各曲拐之间相对角度(夹角位置)的调整，或者压缩机曲 轴与驱动机主轴之间的相对角度的调整，是依靠于旋转普通联轴器的左半联轴器与右半联 轴器插销孔之间的相对位置来实现(相对角度，称为粗调)；或者是依靠于旋转齿形联轴器 之左半联轴器的内齿圈和外齿圈之间相对角度，或者是旋转齿形联轴器右半联轴器的内齿 圈和外齿圈其轮齿之间的相对位置来实现(称为细调)，从而达到提高压缩机机械效率和 降低压缩机运行耗电量之目的。不属于保护范围·1、凡是制造企业自制的各种类型往复压缩机；凡是各种外购件齿形联轴器，或普通螺 栓联接的刚联轴器，或弹性圈柱销联轴器；均不属于请求保护之范围。·2、凡是在往复式压缩机曲轴或主轴之间安装普通螺栓联接的刚性联轴器，或弹性圈柱 销联轴器；或由单拐曲轴组成的多拐曲轴(含双拐曲轴)其各曲拐之间安装普通螺栓联接 的刚性联轴器，或弹性圈柱销联轴器；或者在压缩机曲轴与曲轴(含主轴)之间安装普通螺 栓联接的刚性联轴器，或弹性圈柱销联轴器或者在压缩机曲轴与驱动机主轴之间安装普通 螺栓联接的刚性联轴器，或弹性圈柱销联轴器；上述各种形式联接的联轴器，若都只是用于 固定两轴之间相对位置，都只是具有固定连接(联接)功能之特征，都是不被作为提高机械 效率，降低能耗的有效调节手段而被使用的条件下，都不属于请求保护之范围。请求保护的范围·1、对新机设计制造而言，凡是在往复式压缩机曲轴或主轴之间安装齿形联轴器；或由 单拐曲轴组成的多拐曲轴(含双拐曲轴)各曲轴之间安装齿形联轴器；或者在压缩机曲轴 与曲轴(含主轴)之间安装齿形联轴器；或者在压缩机曲轴与驱动机主轴之间安装齿形联轴器都请求给予保护。·2、对新机设计制造而言，凡是在原型号往复式压缩机将单拐曲轴组成的多拐曲轴(含 双拐曲轴)其各曲拐之间原安装普通螺栓联接的刚性联轴器，或弹性圈柱销联轴器，分别 改造为齿形联轴器；或者在压缩机曲轴与驱动机主轴之间将原安装普通螺栓联接的刚性 联轴器，或弹性圈柱销联轴器分别改造为齿形联轴器的技术方案和技术方法都请求给予保 护。·3、对新机设计制造而言，凡是利用本发明人多功能优化设计软件对已优化调节某种类 型压缩机的数据、技术方案和技术方法，将普通螺栓联接的刚性联轴器，或弹性圈柱销联轴 器或齿形联轴器联接的曲轴与曲轴(主轴)之间的相对角度的数据，用于同一型号新设计 制造的压缩机上来调节两侧曲轴纵截面之间的相对角度的技术方案；或者用发明人对气缸 与气缸之间组装位置的调整方法，气缸直径数据，平衡段连接位置等，用于同一型号新设计 制造的压缩机上，达到提高压缩机机械效率和降低压缩机运行耗电量为目的的技术方法， 都请求给予保护。·4、对旧机设计和改造而言，凡是在原设计参数与现场实际运行参数基本符合的旧往 复压缩机上，将普通螺栓联接的刚性联轴器，或弹性圈柱销联轴器，按优化设计数据，在压 缩机主轴旋转的方向上，旋转两半联轴器连接孔之间的相对夹角，调节两侧曲轴纵截面之 间的相对角度；或者用本发明人依靠多功能优化设计软件的优化数据，在同一类型旧机上 做级间压力改变的改造，用调整和旋转曲轴与曲轴之间或曲轴与驱动机主轴之间各半联轴 器的相对角度，或者辅以对个别气缸的组装位置或气缸直径做小范围内的调整和改变的方 法，用于同一型号压缩机的改造设计上，从而达到提高压缩机机械效率和降低压缩机运行 耗电量为目的的技术方案，都请求给予保护。·5、对旧机设计和改造而言，凡是在往复式压缩机曲轴与曲轴之间将原安装普通螺栓联 接的刚性联轴器，或弹性圈柱销联轴器改造为齿形联轴器；将由单拐曲轴组成的多拐曲轴 (含双拐曲轴)其各曲轴之间原安装普通螺栓联接的刚性联轴器，或弹性圈柱销联轴器改 造为齿形联轴器；或者在压缩机曲轴与驱动机主轴之间原安装普通螺栓联接的刚性联轴 器，或弹性圈柱销联轴器分别改造为齿形联轴器，都请求给予保护。·6、对旧机设计和改造而言，凡是将齿形联轴器用于按优化设计数据需要来作为调节各 种类型压缩机两侧曲轴(或主轴)纵截面之间的相对角度，达到提高压缩机机械效率和降 低压缩机运行耗电量为目的的技术方案和技术方法，请求给予保护。·7、对旧机设计和改造而言，凡是利用本发明人对已优化调节某种类型压缩机的数据、 技术方案和技术方法，将普通螺栓联接的刚性联轴器，或弹性圈柱销联轴器或齿形联轴器 联接的曲轴与曲轴(主轴)之间的相对角度的数据，用于其他同一类型压缩机上来调节两 侧曲轴纵截面之间的相对角度的技术方案上；用发明人对气缸与气缸之间组装位置的调整 方法，气缸直径数据，平衡段连接位置等，用于同一型号压缩机的改造设计上，都请求给予 保护。
全文摘要
本发明名称为“可调节能压缩机”，是机械、石化行业广泛使用的通用机械。多级压缩机只能在特定的压力、流量等工艺条件下运行才能发挥应有的效率。而压缩机上的联轴器原是用于固定这种特定生产条件下运行的驱动机主轴与压缩机曲轴之间的连接结构。本发明借助于压缩机多功能优化设计软件的优化数据，在原设计参数条件下，或级间压力参数改变后造成能耗增高的原运行条件下，依靠齿形联轴器，以旋转左、右各半联轴器其内外齿的齿数来调整轴和轴之间的相对角度(称细调)；依靠普通柱销(螺栓)联轴器，用旋转左半联轴器与右半联轴器插销孔之间的相对位置来实现调整轴和轴之间相对角度(称粗调)。诸方法，投入少，周期短，能达到节能增效之目的。
文档编号F04B49/00GK102102659SQ201010519529
公开日2011年6月22日 申请日期2010年10月18日 优先权日2010年10月18日
发明者不公告发明人 申请人:虞岩贵