专利名称：压缩机智能监控与软测量增效技术的制作方法
技术领域：
《压缩机智能监控与软测量增效技术》是属于压缩机自动控制范畴内的科学技术。 往复压缩机是高校、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、二气化碳压缩机等的气体的制压和输送机械；也是具有L型、M型、 Z型、H型、M-H型不同结构形式的气体输送和制压机械。而本专利申请的《压缩机智能监控与软测量增效技术》是依靠申请者已经研制或 正在研制的各种类型压缩机热力和动力优化计算程序；多级压缩机第一级入口压力自动调 节装置；嵌入式“压缩机黑匣子”技术；压缩机意外极端载荷测控技术；压缩机气缸疲劳裂 纹扩展防爆测控技术；并外购集散控制系统JX — 300X和嵌入式电气设备PLC设备以及各 类压力、温度、流量传感器、功率因数等电测量传感器，组成一整套完整性的技术方案和技 术方法，从而构成和实现降低运行阻力矩，减小机器振动，提高机械效率，降低功耗，促进安 全生产以及节能增效完整的压缩机智能运行系统。
背景技术：
空压机、制氧机、氢氮气往复式压缩机是石油、化工行业运行颇为广泛的通用机 械。石化行业是当地的用电大户，其加压和输送物量的压缩机通常都是在厂房内日日夜夜 运行被称为高危机器，其用电量往往是该企业用电量的50-88%。因此对它运行的安全性、 可靠性的研究十分重要。80年代浙江某化肥厂因循环机活塞杆断裂引发氢氮气在厂房内爆炸，造成人员伤 亡。事隔几年后，浙江两家氮肥厂的H12压缩机活塞杆、曲轴多次断裂引发机体破坏造成经 济严重损失。90和20年代，温州化工总厂和福建清流某化肥厂L3. 3-17/320压缩机连杆、 活塞杆、曲轴箱发生20多次断裂引起10多台320千瓦电机烧毁与机体破坏等严重事故。96 年山东某集团公司6M压缩机发生活塞杆6次断裂，造成多次停车事故。2005年国内某一特 大型集团公司，从美国引进7700千瓦每台价值达3000万元的BDC型往复式压缩机因六级 气缸发生70毫米的疲劳裂纹，由于无自主技术产权，不得不停产拆卸进行被动测绘，仅一 个多月停产就已给企业造成1500多万元的直接经济损失。另有一厂，由中美合资(美国技 术)压缩机公司制造的7700千瓦8个气缸的8HHE型压缩机，其曲轴、连杆、轴瓦分别是从 美国、英国、意大利进口，运行中多次发生振动事故，造成八拐曲轴扭曲，使装配八列气缸的 曲轴箱变形报废，仅一年多的长期停产造成直接经济损失已达一亿八千多万元。此外，大量 的压缩机事故是申请者至今难以统计的损失。国内绝大多数石油、化工和化肥企业目前压缩机运行都还停留在手工操作水平 上；大多数压缩机制造厂也都还不制造带有数控或智能装置的各类型压缩机。现行生产运 行的1000多家大中小化肥企业中，浙江镇海炼化集团当年从美国引进第一套往复式4缸自 控压缩机，但是该机还只有对气体压力、温度、润滑油温度、压力等参数的检测功能，却没有4自动控制的操作功能。国内浙江大学近年来曾在空压机上成功开发带有自控功能的装置； 莱钢的8#氧气压缩机也已开发成功自动控制系统；西南石油学院对国外引进的多级压缩 机成功地开发和配备了自动检测和控制系统。但由于研究开发的业务范围不同，所以都还 没有考虑将检测数据做详细的热力学和动力学在线优化计算、分析和数控的功能。特别是， 对于本专利申请中的上述对多级压缩机疲劳穿透裂纹防爆监控等多项的智能化数控技术 等科学技术问题，国内外仍然还未填补这个空白。多级往复式压缩机具有排出高达32至IOOMI5a压力是其他类型压缩机所不能取代 的优点，但是压缩机运行中的电耗高、操作强度大、事故时有发生之缺点是科学界众所周知 的问题。因此从发展趋向看，降低往复式压缩机运行中的比功率，降低劳动强度，提高它运 行的可靠性，安全性，这是国内外压缩机科技界所共同追求的目标。为此，只有研究开发各 种类型往复式压缩机具有离线能做优化改造计算分析，在线能做检测、监控和优化计算分 析为一体的智能控制和增效系统之技术平台才能有大的突破。看来，这是可能的必然的发 展趋势，也是符合我国国情的路子。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年一 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。特别是与本专利申请直接有关的是申请人在温州大学任教和从事科研工作期间， 曾为浙江绍兴化工有限公司在压缩机系统和变换岗位之间，在罗氏风机出口至压缩机入口 管路上提供了一项安装“自动控制装置”的技术方案和技术方法。此技术发明2002年从5 月开始在该厂老厂房和新厂房实际现场运行以来一直取得了明显的效益(见附件绍兴化 工有限公司“关于变换罗氏风机出口至压缩机入口压力自动控制装置使用情况的报告”)。 2004年9月，由本申请人承担和完成的浙江省科技计划项目“活塞式压缩机的计算机监控 增产技术”》，在省科技厅组织专家鉴定的《科学技术成果鉴定证书》浙科鉴字[2004]第88 号文件中也对这项技术做过积极的评价(见证书第5页)。另一方面，本专利申请人2001年 主持浙江省科技厅的科技计划项目(合同号为01110149)，研究、设计、编制和开发了一套 “活塞式压缩机的计算机计算分析测控”软件。该软件同浙江大学中控公司现有的JX-300集 散控制系统，与上述压缩机一级入口压力“自动控制装置”一起，并由本申请人主持的科研 组编制接口程序，构成了检测、调节、控制和计算分析为一体化的新系统。2004年9月四日， 浙江省科技厅组织专家鉴定认为“所开发的软件系统达到了同类软件国内领先水平”(见附 件《科学技术成果鉴定证书》浙科鉴字[2004]第88号“活塞式压缩机的计算机监控增产 技术”第5页)。此后，2004年11月18日，又获国家版权局《计算机软件著作权登记证书》， 编号软著登字第029563号，登记号2004SR11162，软件名称“活塞式压缩机的计算机计算 分析测控软件” VI. 0版，著作权人虞岩贵。2006年，又获国家版权局的新升级版证书，软件名称“活塞式压缩机的计算机计算分析测控软件”V2. 0版，编号软著登字第049543号， 登记号 2006SR01877。在基础理论研究方面，2005年参加了国际压缩机和制冷学术会议，发表了 “Calculating programs ofreciprocating compressors，，(往复Bi缩机白勺计算禾呈序)等 2篇论文。2007年6月14-17日还在“第5届国际一般系统论学术会议”上发表了题为 "THE INCORPORATE SYSTEM USED TO ON-LINE MEASURE, C0NTR0LAND OFF-LINE DESIGN CAIXULATI0N FOR COMPRESSOR” ( “压缩机的在线检测、控制与离线设计计算的一体化系 统”)之论文，还被该会议聘为分会场主席，主持了 6月16日下午的学术会议。1994年 在《机械工程学报》英文版《CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING》发表了题为 “Calculations to its fatigue damage fracture and total life under mamy-stage loading for a crank shaft还应该说明的是本专利申请人以往工作的基础及相关技术背景本专利技术申请人现在所在单位浙江广信机电化工新技术应用研究院是中国机 械工程学会机械设计分会理事单位，也是中华环保联合会能源环境专业委员会理事会常务 理事单位。申请人以往曾完成化肥厂建厂安装工程、完成L3. 3型、H12型等各种类型压缩 机技术改造、化肥机械系统的设计等重大和重点工程项目8项；完成“压缩机的计算机优化 节能技术”、“活塞式压缩机的计算机检测监控增产技术”等省部级科研项目8项，获省、市科 技进步奖5项；经浙江省科技厅组织专家鉴定其中达到国际先进水平1项(见附件科学 技术成果鉴定证书)，国内领先水平2项，国内先进水平3项；获省、部、市级科技进步奖10 多项；研究、编制并已获国家版权局计算机软件著作权的大型《压缩机优化设计软件》VI. 0 版、《压缩机智能监控软件》V1.0版2套，升级版V2两套。在《航空学报》(英文版)、《机械 工程学报》(英文版)以及《PERGAM0N》、《TRANS TECH PUBLICATIONS》出版的国内外刊物发 表有关压缩机的优化设计、计算、检测、控制，机械结构和材料的疲劳、损伤、断裂的理论计 算以及结构现代强度理论、失效计算分析等论文88篇，其中以英文论文在国内外英文期刊 发表的论文观多篇，获省市一、二、三等优秀论文奖10项。申请人:二十年来一直从事压缩机的理论研究、设计计算及其软件开发，机械结构 关键零部件的现代疲劳、损伤、断裂的交叉关系及其工程应用和程序计算的研究开发，化肥 生产全过程工艺技术的实践与设计，经历过多学科、多专业的机械设计、教学和科学研究的 工作过程；曾16次分别赴美国、日本、瑞典、加拿大等国内外参加《压缩机和制冷》、《过程技 术和集成设计》、《一般系统论》、《结构强度》、《结构完整性》、《疲劳》、《损伤》、《断裂》、《应用 力学》等多学科、多专业的国际学术会议；曾分别被“第三届国际固体强度和断裂会议”、“第 五届一般系统论国际会议”聘为分会场主席，被第四届国际固体强度和断裂学术会议聘为 会议论文审稿专家。多年来获得的研究成果主要有1) 1981-1983年温州化工总厂4台L3. 3-17/320压缩机发生多起连杆、活塞杆、曲 轴箱断裂和7台320KW电机烧毁经本项目负责人用计算器进行计算和改造设计取得安全运 行和节电降耗8%的成功结果。2) 1998年绍兴化工有限公司2台H120压缩机发生多次活塞杆、曲轴箱断裂经本项 目负责人用FOXPRO编制计算程序进行改造设计取得安全和成功运行，经浙江省节能测试中心测试每吨氨节电50度。；3)2003年福建氨盛有限公司8台L3. 3-17/320压缩机发生多次活塞杆断裂和 320KW电机烧毁经本项目组用C++Bulder6. 0和SQL Server7. 0编制设计计算程序进行改造 设计，取得安全运行和节电降耗5%的成功结果。4) 2010年3月本省开化化肥厂的5台L3. 3-17/320压缩机运行电耗过高经本项目 组用C++Bulder6. 0和SQL Server2000编制设计计算程序进行改造设计，取得安全运行和 节电降耗6%的成功结果。近年来申请人以科研项目总负责人主持并完成与本项目有关的浙江省科技计划 项目如下1).浙江省科技厅项目“压缩机的计算机优化节能技术”。2004年9月四日由浙 江省科技厅组织专家鉴定通过。2).浙江省科技厅项目“活塞式压缩机的计算机检测监控增产技术”，2004年9月 29日由浙江省科技厅组织专家鉴定通过(与上项目同时鉴定)。3).浙江省科委重点项目“压缩机节能增产研究”，1998年9月23日由省科委组 织专家通过鉴定。4).浙江省科委项目“活塞式压缩机的计算机设计计算和技术经济程序”，1994 年12月30日由浙江省科委组织专家鉴定通过。5). “浙江省科委项目“合成氨厂压缩机匹配1. 4MPa加压流程增产节能研究”， 1994年12月30日由浙江省科委组织专家进行鉴定通过。6).浙江省自然科学基金项目“用钢材性能常数计算结构材料在裂纹形成阶段 的损伤和寿命”。7).浙江省自然科学基金项目“往复运转机械主要和复杂机件强度的断裂力学 研究”。8).计算机软件“活塞式压缩机的计算机设计和改造计算分析软件"VI. 0版2004 年11月18日获国家版权局计算机软件著作权登记证书，编号软著登字第029564号，登记 号 2004SR11163。9).计算机软件“活塞式压缩机的计算机计算分析测控软件” VI. 0版2004年11 月18日获国家版权局计算机软件著作权登记证书，编号软著登字第029563号，登记号 2004SR11162。10)升级版“活塞式压缩机的计算机设计和改造计算分析软件” V2.0版，登记号 2006SR01800。11)升级版“活塞式压缩机的计算机计算分析测控软件”V2.0版，登记号 2006SR01877。发表与本专利申请有关的论文有1. YU Yangui (虞岩贵)，DING Donghu，XU Feng, LIU Xilin THE INCORPORATE SYSTEM USED TOON-LINE MEASURE, CONTROL AND OFF-LINE DESIGN CALCULATION FOR COMPRESSOR(压缩机的在线检测、控制与离线设计计算的一体化系统)，第5届国际一般系 统论学术会议，2007年6月14-17。2. YU Yangui (虞岩贵)MA Yanghui SUN Yimin, Techniques by softwareaccomplish the optimizationdesign and calculation of reciprocating compressors (用软件技术实现往复压缩机的优化设计和计算)，Integrated Design and Process Technology,IDPT_2005Printed in the United States of America,June,2005 2005Society for Design and Process Scienc.3. Yangui Yu (虞岩贵)，Gang Cen, Yiming Sun, Yanghui Ma, Calculating Programs of ReciprocatingCompressors. Proceedings of the 5th International Conference on Compressor and Refrigeration ICCR 2005，XI，AN JIA0T0NG UNIVERSITY PRESS,190-197.4. YanghuiMa(马杨珲)，Yangui Yu(虞岩贵，TheProgramming and Application of Optimization Procedurein Design and Calculation Software for the Reciprocating Compressor, Proceedings of the 5th IntemationalConference on Compressor and Refrigeration ICCR 2005, XI' AN JIA0T0NG UNIVERSITY PRESS, 111-118.5.虞岩贵，孙奕鸣，马杨珲，用程序计算分析往复压缩机的外力功耗及其节能降 耗，《机械工程学报》，已录用，近期发表。6.虞岩贵，徐枫，孙奕鸣，往复式压缩机用气缸盖端和轴端余隙容积参数的设计计 算和程序分析，机械工程学报，已录用，近期发表。7.虞岩贵，岑岗，孙奕鸣，往复压缩机设计和改造计算软件，工程设计学报，2005 年 11 月，102-106，Vol. 12 增刊。8.虞岩贵，孙奕鸣，马杨珲，用软件技术提高活塞式压缩机的机械效率，机械设计， 2004年第21卷专辑，255-256。9.虞岩贵，李志华，万昌江，用综合技术促进动力机械的安全运行，金属热处理， 2007 年 32 卷增刊 447-450。10.虞岩贵，徐枫，万昌江，牛亚平，用综合的现代设计及控制手段降低动力类机械 的比功率，机械设计2007年M卷增刊207-209。基于上述技术基础和技术背景，本专利技术申请人才提出发明专利“压缩机智能 监控与软测量增效技+术”的技术方案和技术方法。
发明内容
1、“压缩机智能监控与软测量增效技术”全系统完整性的技术。“压缩机智能监控与软测量增效技术”全系统完整性的技术方案和技术方法是将 “压缩机的计算机计算分析测控软件”、“压缩机的技术经济分析程序”通过用VB编制的接口 程序与“压缩机入口压力自动调节装置”以及外购的JX-300X系统连接，构成一个完整的在 线检测、监控、计算分析的优化增效系统。在正常运行情况下，它能对各级气缸的进出气体 的开关阀门、旁路调节阀、放空阀等10多个控制和调节阀门按工艺操作需要能智能地做自 动开关或调节操作和控制；能按设置的一定时间间隔，在线实时检测多级压缩机曲轴箱的 油压、油温，电动机系统的电压、电流、用电量和功率因数，以及各级气缸气体的压力、温度、 流量等30多个测量点的运行参数和数据。压缩机入口压力自动调节装置能使入口压力稳 定在最佳状态，保证压缩机运行期间的最佳的生产能力。特别是系统能对检测到各种气体8的压力、温度、流量等参数在线进行热力学、动力学计算和分析，获得各种检测仪器检测不 到的各级气缸行程容积、指示功率、气体作用力、综合活塞力、全机指示功率等大量软测量 数据和曲线在曲轴旋转一周中每一度角，能获得各种检测仪器检测不到的对应的各列气 缸的切向力、全机总切向力、各列阻力矩、全机阻力矩、全机机械效率等大量实时软测量数 据和曲线。另一方面还能在线进行技术经济效益计算和分析，获得各种检测仪器检测不到 的各单机产量和产值、多机产量和产值，单机耗电量、多机耗电量、单位产品耗电量等大量 软测量数据。对于在线运行发生的非正常情况，例如压缩机气缸运行中发生疲劳穿透裂纹扩展 时，或者当气缸内遇到意外的带水载荷引发机件运行超载时，“压缩机黑匣子”能及时记录、 贮存、传输相关的压力、温度、气量、电流等运行数据，计算机和相关报警装置能对相关操作 岗位(操作系统)发出的报警信号，智能系统能及时发出指令，操作系统能或开启或关闭切 断气体，或将阀门开起放空，同时进行安全停车等控制和操作。2、“压缩机智能监控与软测量增效技术”之技术。多级往复压缩机与集散控制系统DCS、嵌入式电气设备以及软件部分组成联机运 行系统并进行检测、监控和在线计算和分析。其中，在多机运行时，对于开关量大于70%以 上的变电所、配电盘等电气系统，采用PLC控制；对于模拟量大于50%，控制点总数100点 以上的多级往复压缩机运行的系统，采用DCS进行控制。系统的控制原理是系统将多级压缩机运行中检测得到的进出口压力、温度，流量 等工艺参数之非电量信号以及将电气设备运行的电量参数(电压、电流、功率因数)由传感 器转换成标准电信号，由单片机进行数据采集和相应的数据转换、处理。诸多的信号通过串 口通信传送给PC机，再由PC机对各级运行设备的各种工艺参数(压力、温度、流量)、电量 参数(电压、电流、功率因数)实行监视，并对相应参数(电流、电压；温度、压力、流量)进 行上、下限自动报警，自动安全处理；计算和分析各种运行设备的技术与经济指标，显示、打 印各种性能参数，绘制各类曲线，实现安全运行和优化运行指标的目的。3、压缩机第一级入口压力自动调节装置。此装置是在压缩机第一级入口管道与风机系统之间，安装一个控制和调节风机出 口流量为目的执行器(自动调节阀)，它可用p. R. C控制和调节，也或用DTL控制和调节； 这套装置安装在与风机手动工操作的旁路阀(或称近路阀)并列的管道上，同时还要在压 缩机一级入口管道上安装一个压力传感器。根据计算式VdJpI. Psa)T° ‘Vm ,(m3/min)(1)P0-T式中Vd—换算到吸气状态下的供气量(立方米/分)，Vm-换算到吸气状态下 的排气量(m7min)，ρ—吸气状态下的压力(MPa)，T-—吸气状态下的温度(Κ°、，φ -—吸 气状态下的相对温度，Psa-—吸气温度下的饱和水蒸气压，取0. 0042385 (MPa)，标准状态下 P0 = 0. 1012 (MPa) T0 = 273 (Κ° )。由式(1)按理论计算，以L3. 3-17/320压缩机入口压力每波动0. OlMI^a为例，则影 响压缩机打气量1. 5立方米/每分钟。但对于年产25万吨生产能力的合成氨厂，一年影响 产值3500万元，这是被众多企业管理人员所忽视了的巨大的经济效益。以此依据，研制入口压力自动调节装置，优化、调节和稳定压缩机入口压力P的最佳状态，对增加产产量有着 明显的效益。“压缩机入口压力自动调节装置”除了能与上述整套系统联机运行外，还可以与其 他硬件、软件分离，也可以独立与压缩机入口管道和风机系统管道连接，也能成为自动调节 和稳定压缩机入口压力，同样也具有增加压缩机生产能力，降低能耗的功能。4、嵌入式“压缩机黑匣子”技术。嵌入式“压缩机黑匣子”系统方案由硬件设计和软件设计组成1)硬件设计嵌入式系统由单片机最小系统、FLASH存储芯片、USB接口芯片等组成。为了增加 数据传输速率，提高系统的稳定性，采用USB接口。系统借助于上位机提供的人机界面，接 收上位机的指令进行相关的操作、显示、控制、仿真等功能；通过传感器和电源开关与气体 压缩机建立联系。FLASH存储芯片用来保存嵌入式系统的关键信息，存储上位机计算用的数据，接收 上位机计算结果的中间数据和信息。2)软件设计方案嵌入式系统内部还集成了 USB通信协议、数据传输控制指令及FLASH芯片的操作 程序等。系统采用单片机C语言编程，增加了系统的可读性及可移置性，为系统的开发调试 提供方便。嵌入式系统借助于相应的传感器把采集到相关温度、压力、电压、电流、声音等参 数传送采集器；将其相应的数据、计算公式集成，嵌入于采集器，并进行相关的计算，然后向 上位机返回计算结果；也可以将采集到的危险信号进行紧急智能停机处理，避免人为控制 所带来的延时，从而缩短了控制时间，增加了系统的可靠性。嵌入式系统具有向上位机实时通讯的功能，根据上位机的指令进行相应的操作； 还具有断电保护功能，能够存储断电前的所有关键参数，为故障分析提供重要依据。嵌入式系统还设定通信协议，由此可以增加数据传输，确保系统的保密性；系统还 设计成能实时接收来自各种机械的各种信息，并将收到的信息及时上传上位机并能同时保 存到flash中，以避免数据丢失。5、压缩机意外极端载荷测控技术。本申请人曾赴浙江省几家化肥厂生产现场，针对M-H型、H12型等各种压缩机因各 级气缸内发生活塞环断裂、螺丝堵头松脱等引发严重事故所带来的损失，研究压缩机在运 行中发生气缸带水或气缸内运动机件断裂造成的极端载荷，都作用于活塞或活塞杆上，且 最终都反映在电机运行的瞬时大电流的数值上的规律。在反映压缩机运行电流的导线上研 制和安装一个新型的光纤大电流传感器，根据通电导线周围产生的磁场强度H与电流I成 正比的原理，通过对磁场的测量就可以间接地获得大电流的大小。光纤大电流传感器的原理是利用双路光纤干涉的原理制成。采用激光发生器通过 分束镜产生A和B两束激光束，A束通过由多圈光纤线圈绕成的感测器上；B束作为激光相 位比较的基准。A、B两束光产生干涉，光学相位检波器输出与被检大电流成一定函数关系的 输出电压UA φ，这种干涉型的光纤大电流传感器能检测出10-6微小的相位，灵敏度很高。将磁致伸缩材料涂在光纤表面，并将光纤绕在因压缩机受到极端载荷作用而产生大电流的导线上，于是大电流导线周围就产生磁场，由于磁致伸缩效应，光纤线圈伸缩，导 致两根光纤的光束产生干涉条纹，干涉条纹由光学相位检波器显示出相位差△ Φ与被测 电流有关，此△ Φ就可以确定被测电流的大小。由于绝缘的电阻很高，光纤大电流传感器 十分适用于大电流测量。将这一信号转换、放大、线性化处理和微机处理后，再通过程序的 二次计算就可以计算出压缩机的瞬时极端轴功率、极端阻力矩和对应的极端综合活塞力。 此时压缩机按设定的程序进行自动紧急报警，按相应的停车的步骤进行自动停车，从而避 免了事故的发生和扩大。此外，程序将实时检测的数据和二次计算结果的极端阻力矩等数据在程序数据库 中进行及时记录和储存，以备事后查询、计算、分析，起到了压缩机失事的“黑匣子”作用。6、压缩机气缸疲劳裂纹扩展防爆测控技术。本申请人曾赴生产现场，针对上述从美国引进7700KW的BDC大型压缩机第6级气 缸发生70毫米穿透裂纹造成严重事故所带来的损失，研究了压缩机发生气缸体疲劳裂纹 扩展引发爆炸的预防技术，其方法是采用在气缸体水腔出水口或出水管上安装一套压力传 感器和光纤声压传感器。当气缸裂纹扩展成穿透裂纹时，气缸内的气体立即穿过裂缝进入水腔，水腔内水 压升高，并发出气体漏气的声音，此时压力传感器和光纤声压传感器分别接收压力和声音 变化的信号。特别是在光纤声压传感器内接收气体外漏发出的声波信号而作用于由光纤线 圈组成的声波探测器。计算机程序同时接到两个异常信号后，及时发出数据显示和报警信 号，同时通过DCS程序设置的自动控制和操作，达到气缸裂纹扩展引发爆炸事故的预防和 自动处理的目的。
具体实施例方式1、按照企业对新机设计制造或旧机改造设计的需求与本专利申请人签订技术转 让合同或相关合作协议。需求方提供需要做“智能监控与软测量增效技术”相关类型的往 复压缩机；专利权方按照需求方的需求，既可以进行技术转让，也可以提供技术服务。2、对于压缩机主要检测控制集散控制系统(DCS)JX_300X，需求方可自行向浙大 中控公司购置；对于电气控制系统的PLC，对于各种压力、流量、温度、电量等测量仪器和仪 表、阀门、传感器等外购件，需求方可向相关生产企业或市场购置；也可由专利权方承担购 置，按合同或协议计算相应的投入费用。3、对于“压缩机的计算机计算分析测控软件”，“压缩机的技术经济分析程序”，“压 缩机的计算机计算分析测控软件与JX-300X系统接口程序”，均由本专利权方提供软件技 术，并负责联机调试和全系统试车技术。4、按需求方之需要，专利权方可以提供“多级压缩机的智能监控与软测量增效技 术”全系统完整性的技术；也可以作分离处理，分别提供软件，或“压缩机第一级入口压力自 动调节装置”，或其他部分研制的硬件等部分技术。
权利要求
1.本人研究和发明一整套“压缩机智能监控及其软测量增效技术”之技术方案，该技术的 “入口压力自动调节装置”在压缩机上成功运行和应用后，有效地调节和稳定了压缩机的入 口压力，起到了增效和节能的作用；该技术的软件部分“压缩机的测控计算分析”与外购硬 件集散控制系统JX-300连接后，依靠本发明人研制开发的大量数学模型及其计算程序，能 对自动检测到的压缩机相关参数进行热力学、动力学和技术经济效益的计算分析，实时测 得大量软测量数据，从而优化了压缩机的运行参数，提高了压缩机的生产能力和机械效率， 降低了单机电耗；具有投入少、产出多等优点。技术特征一、结构特征此系统由如下硬件和软件组成(一)硬件(1、集散控制系统和嵌入式电气设备JX-300X或JX-300(向浙大中控公司购置)和PLC 设备(外购)。(2、压缩机各类压力、温度、流量传感器；电动机的电流、电压、功率因数电测量传感器 (外购)。(3、多级压缩机第一级入口压力自动调节装置(申请人发明)。(4、嵌入式“压缩机黑匣子”技术(申请人发明)。(5、压缩机意外极端载荷测控技术(申请人发明)。(6、压缩机气缸疲劳裂纹扩展防爆测控技术(申请人发明)。(二)软件活塞式压缩机的计算机计算分析测控软件VI. 0 ；《计算机软件著作权登记证书》编号 软著登字第029563号，登记号2004SR11162。著作权人虞岩贵。活塞式压缩机的计算机计算分析测控软件V2. 0，《计算机软件著作权登记证书》编号 软著登字第049543号，登记号2006SR01877。著作权人浙江广信机电化工新技术应用研 究(法人代表虞岩贵)。二、功能特征“压缩机智能监控与软测量增效技术”是由硬件和软件组成一体化的系统。在线时， 全系统是一个能实时地融智能检测、监控以及能做热力学、动力学计算和技术经济分析为 一体的完整性系统，又是一个能获得一般检测仪器检测不到的软测量参数的软测量技术系 统。全系统做离线分解时，多级压缩机的计算机计算分析测控软件能为相应的压缩机改造 设计做热力学、动力学的优化计算分析和技术经济分析；压缩机第一级入口压力自动调节 装置，可以独立与压缩机入口和风机系统道连接，能成为自动调节和稳定压缩机入口压力， 同样具有增加压缩机生产能力，降低能耗的功能。请求保护范围(1、由申请人编制的优化计算模型和相应的接口程序，用申请人编制的压缩机的计算机 计算分析测控软件，压缩机技术经济分析程序；用申请人发明的入口压力自动调节装置， “嵌入式压缩机黑匣子技术”，压缩机气缸疲劳裂纹扩展防爆测控技术，压缩机意外极端载 荷测控技术；再采用浙大中控的JX-300X系统和其他企业的PLC设备，由此诸多软件与硬件 构成一个融检测、监控、优化、计算分析为一体化的完整系统。在线时，能对10多个阀门做智能开关或调节；能检测压力、电量等30多个测量点；其第一级入口压力调节装置使压力 稳定最佳状态；特别是对相关参数在线进行热力学、动力学计算，进行技术经济分析，能获 得仪器检测不到的各行程容积、综合活塞力、机指示功率以及曲轴旋转每一度角对应之各 切向力、阻力矩、机械效率以及产量、电耗等大量软测量数据和曲线；当气缸发生穿透裂纹 或意外带水事故时，“黑匣子”及时记录、贮存、传输数据，系统能及时报警并进行安全控制。 离线时，软件能为压缩机做优化改造设计，第一级入口压力自动调节装置，可以独立与压缩 机入口管道和风机系统管道连接，也能成为自动调节和稳定压缩机入口压力，达到全面节 能增效之效益。对此构成多功能一体化的“压缩机智能监控与软测量增效技术”之完整性 的系统技术方案请求给予保护。·2、对申请人发明的多级压缩机第一级入口压力自动调节装置技术方案请求保护。·3、对申请人发明的嵌入式“压缩机黑匣子”技术方案请求保护。·4、对申请人发明的压缩机意外极端载荷测控技术方案请求保护。·5、对申请人发明的压缩机气缸疲劳裂纹扩展防爆测控技术方案请求保护。·6、对申请人发明研制的程序借助于对压缩机压力、温度、流量等相关参数的检测，通过 热力学、动力学、技术经济和优化模型的计算和分析，获得一般检测仪器检测不到的大量的 软测量参数之“压缩机软测量技术”，请求保护。
全文摘要
本发明压缩机智能监控与软测量增效技术属压缩机自动控制领域。它将压缩机计算分析测控软件用接口程序与压力自动调节装置及JX-300x系统连接，构成完整的检测、监控、计算分析一体化的优化系统。在线时对10多个阀门做智能控制调节；检测压力、电量等30多点；压力调节装置使压力稳定最佳状态；系统对相关参数在线进行热力学、动力学计算，获得仪器检测不到的各行程容积、综合活塞力、机指示功率以及曲轴旋转每一度角对应之各切向力、阻力矩、机械效率等大量软测量数据和曲线；能做技术经济分析，获得产量、电耗等数据；当气缸发生裂纹或带水事故时，“黑匣子”及时记录、贮存、传输数据，系统报警并进行安全控制。离线时，软件能为压缩机做优化改造设计，达到全面节能增效之效益。
文档编号F04B49/06GK102042203SQ20101051953
公开日2011年5月4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