用于干燥压缩气体的方法与流程

用于干燥压缩气体的方法
1.本发明涉及一种用于干燥压缩气体的方法。
2.更具体地，本发明意图用于干燥装置，所述干燥装置装配有用于待干燥的压缩气体的入口和用于干燥后的压缩气体的出口，其中干燥装置包括填充有可再生干燥剂的至少两个容器和将上述入口和出口连接到上述容器的可调节阀系统，其中可调节阀系统被调节为使得至少一个容器将干燥压缩气体，而另一容器相继再生和冷却，其中通过调节阀系统，容器将各自轮流干燥压缩气体。
3.可再生干燥剂是指可以通过吸附从气体中吸收湿气的吸湿剂或干燥剂，并且当被湿气饱和时，可以通过使所谓的再生气体传送穿过该可再生干燥剂来干燥该可再生干燥剂。这个过程也被称为干燥剂的再生。再生气体通常是热气体。
4.尽管这是吸附原理，但是本发明也可以应用于吸收原理。
5.当容器将干燥时，它会从待干燥的压缩气体吸收湿气，从而使干燥剂饱和。
6.这个容器然后进行再生，通常允许暖空气穿其而过。该暖空气将从干燥剂中提取湿气并使其再生。
7.在已知的干燥装置中，基于露点测量来进行容器从干燥到再生的转换，即，确定容器干燥的时间段或吸附周期的长度。
8.在干燥装置的出口处的露点应借助于露点传感器来测量。
9.当露点上升至高于某一阈值时，这意味着对压缩气体进行干燥的相关容器中的干燥剂饱和。
10.在那时，将控制阀系统以允许另一个容器干燥压缩气体，同时将使具有饱和干燥剂的容器再生。
11.因此，此类已知的干燥装置的缺点在于，它们完全依赖于露点传感器的测量来进行干燥装置的正确操作。
12.然而，露点传感器是非常灵敏的传感器，这意味着测量的露点可能很容易出现偏差。
13.此外，这种传感器非常昂贵，因为它非常脆弱，需要定期更换。
14.本发明旨在解决前述和其他缺点中的至少一个，因为本发明提供了一种允许确定容器干燥的时间段或吸附周期的长度而无需露点传感器的方法。
15.本发明的目的是一种用于借助干燥装置来干燥压缩气体的方法，所述干燥装置具有用于待干燥的压缩气体的入口和用于干燥后的压缩气体的出口，所述干燥装置包括填充有可再生干燥剂的至少两个容器和可调节阀系统，所述可调节阀系统由将前述入口、出口分别连接到前述容器的第一阀块和第二阀块组成，其中所述可调节阀系统被调节为使得至少一个容器将干燥压缩气体，而另一容器将相继地再生和冷却，其中通过调节所述阀系统，所述容器将各自轮流干燥压缩气体，其特征在于，所述方法包括基于以下公式来计算容器干燥压缩气体的时间段：
16.t
ads
＝a*b；
17.其中：
[0018]-t
ads
＝容器干燥压缩气体的时间段；
[0019]-a＝预定吸附时间；
[0020]-b＝以下因子中的一者或多者的乘积：
[0021]
○cδp
＝干燥装置上的平均压降与干燥装置上的参考压降相比较的校正因子；
[0022]
○cp
＝平均入口压力与参考入口压力相比较的校正因子；
[0023]
○ct
＝平均入口温度与参考入口温度相比较的校正因子；
[0024]
○
c＝固定的校正因子；
[0025]
其中参考压降、参考入口压力和参考入口温度是当在参考条件下操作时在干燥装置中测量或确定的值。
[0026]
前述参考条件取决于干燥装置并且通常是设计干燥装置的设计参数。
[0027]
参考条件是例如某一压力和温度以及待干燥的压缩气体的全流量。然后在这些条件下，确定参考压降、入口压力和温度。
[0028]
这些值必须仅被确定一次。优点在于，所述方法将允许计算容器干燥压缩气体的时间段，即，计算这个容器必须停止干燥并且另一容器必须被用于干燥压缩气体的时间。
[0029]
这消除了需要露点传感器来确定何时容器应停止干燥并且另一容器应被用于干燥。
[0030]
将只需要温度传感器和压力传感器，它们是更可靠且更便宜的传感器。
[0031]
为了更好地示出本发明的特征，参考附图作为没有任何限制性特征的示例，在下文中描述基于本发明的用于干燥压缩气体的方法的多个优选实施例，其中：
[0032]
图1示意性地描绘了用于借助根据本发明的方法来干燥压缩气体的干燥装置。
[0033]
图1中示意性地示出的用于压缩气体的干燥的干燥装置1主要由填充有吸湿剂3的两个容器2组成。
[0034]
这种吸湿剂3也被称为干燥剂。
[0035]
当然可以存在多于两个容器2。
[0036]
干燥装置1还包括阀系统4，所述阀系统由第一阀块5和第二阀块6组成。
[0037]
第一阀块5将容器2连接到用于干燥后的压缩气体的入口7，而第二阀块6将容器2连接到用于干燥后的压缩气体的出口8。
[0038]
前述阀块5、6是不同管和阀的系统，所述系统可以被调节成使得在任何一个时间，至少一个容器2正在被再生，同时另一容器2或其他容器2正在干燥压缩气体，其中通过调节阀系统4，容器2将各自轮流干燥压缩气体。
[0039]
此外，根据本发明，干燥装置1配备有四通阀9、用于吸入环境空气的鼓风机10和用于吹出气体的气体释放端口11，它们被配置为使得在四通阀9的第一位置，鼓风机10经由第一阀块5连接到容器2，如图1所示，并且在四通阀9的第二位置，气体释放端口11经由第一阀块5连接到容器2。
[0040]
如图1所示，干燥装置1使得在四通阀9的第一位置，由鼓风机10吸入的环境空气可以经由四通阀9和第一阀块5进入正在被冷却的容器2。
[0041]
当然，阀块5以适当方式被调节以实现用于气体的正确流动路径。
[0042]
在图1的示例中，但对于本发明不必如此地，干燥装置1配备有冷却管12，所述冷却管将第二阀块6连接到鼓风机10的入口侧13。
[0043]
附图示出当四通阀9处于前述第一位置时，将形成闭合冷却回路14，所述闭合冷却回路依次地由鼓风机10、四通阀9、第一阀块5、容器2、第二阀块6和冷却管12形成。
[0044]
如可以在附图中看出，冷却管12包含冷却器15。例如，这个冷却器15可以是空气对空气冷却器15。
[0045]
前述闭合冷却回路14将被用于冷却容器。
[0046]
另外，干燥装置1配备有再生管16，所述再生管将四通阀9连接到第二阀块6。
[0047]
在四通阀9的第二位置，当四通阀9将气体释放端口11连接到第一阀块5时，四通阀9会将鼓风机10连接到再生管16并且因此连接到第二阀块6。
[0048]
此再生管16配备有加热器17，在这种情况下是电加热器17。
[0049]
因此，在四通阀9的第二位置，形成再生回路18，所述再生回路包括鼓风机10、四通阀9、具有加热器17的再生管16、第二阀块6、正在被再生的容器2、第一阀块5、四通阀9以及气体释放端口11。
[0050]
再生回路18将用于使容器再生。
[0051]
如可以在附图中看出，在这种情况下，再生管16和冷却管12部分地重叠。
[0052]
在这种情况下，只有一个管19将从第二阀块6离开，所述管也包括前述加热20。前述管19分成两个单独的管19a、19b，其中一个管通向鼓风机10的入口侧13，在所述入口侧中包括冷却器15，并且一个管通向四通阀9。
[0053]
当然，除了对阀块5、6和四通阀9适当调节外，当实施闭合冷却回路14和再生回路18时，还适当地控制前述加热17和冷却器15。
[0054]
最终，在这种情况下，但对于本发明并不是必须地，干燥装置1包括用于确定入口温度t
in
的温度传感器20以及分别用于确定入口压力p
in
、出口压力p
out
的两个压力传感器21和22。
[0055]
应显而易见的是，基于压力传感器21和22的测量，可以通过计算入口压力
pin
与出口压力p
out
之间的差值来确定干燥装置1上的压降δp。
[0056]
干燥装置1的操作和根据本发明的用于使用干燥装置1来干燥压缩气体的方法非常简单并且如下。
[0057]
在干燥装置1的操作期间，将有待干燥的压缩气体穿过正在干燥的容器2中的入口7，此容器2在下文将被称为容器2a。
[0058]
当穿过此容器2a时，干燥剂3将从气体中吸收潮气并且将其从气体中提取出来。
[0059]
干燥后的压缩气体将通过出口8离开干燥装置1。
[0060]
在前一周期期间已经干燥了气体的另一容器2包含湿气并且同时被再生。在下文中，此容器2将被称为容器2b。
[0061]
使用再生周期，所述再生周期包括加热环境空气并使其穿过容器2b并且然后将其吹出。
[0062]
对于此再生周期，使用前述再生回路18。
[0063]
为此目的，将四通阀9置于第二位置并且以实现再生回路18的方式调节阀块5、6。加热17也被接通。
[0064]
鼓风机10将吸入环境空气，所述环境空气沿着气体在该处被加热的加热器17穿过再生管16。
[0065]
经由第二阀块6，被加热的气体将被引导到前述容器2b，其中当穿过此容器2b时，所述被加热的气体将从干燥剂3中提取湿气。
[0066]
经由第一阀块5，热的潮湿气体将通过气体释放端口11离开干燥装置1。
[0067]
在再生周期之后，加热17将被断开。
[0068]
当干燥剂3被再生时，容器2b将被冷却。
[0069]
使用闭合冷却回路14，其中环境空气被输送通过正在被冷却的容器2b。
[0070]
由鼓风机10吸入的环境空气将循环通过闭合冷却回路14，在穿过容器2b之后，所述环境空气将被冷却器15冷却。冷却后的该气体然后将经由鼓风机10再次被输送通过容器2b。
[0071]
在完成容器2b的冷却之后，此容器2b可以被用于干燥压缩气体，同时先前用于干燥的另一容器2a现在可以被再生和冷却。
[0072]
如果容器2b在冷却之后仍对容器2a进行冷却，则容器2b在冷却之后将进入备用状态。这意味着它不干燥、不再生或冷却。
[0073]
通过根据本发明的方法来确定切换的时刻，即，容器2a开始再生的时刻。
[0074]
根据本发明，基于以下公式来计算容器2干燥压缩气体的时间跨度(t
ads
)：
[0075]
t
ads
＝a*b；
[0076]
其中：
[0077]-t
ads
＝容器2干燥压缩气体的时间段；
[0078]-a＝预定吸附时间；
[0079]-b＝以下因子中的一者或多者的乘积：
[0080]
○cδp
＝干燥装置1上的平均压降δp
gem
相比于干燥装置1上的参考压降δp
ref
的校正因子；
[0081]
○cp
＝平均入口压力p
gem
相比于参考入口压力p
ref
的校正因子；
[0082]
○ct
＝平均入口温度t
gem
相比于参考入口温度t
ref
的校正因子；
[0083]
○
c＝固定的校正因子。
[0084]
在下文中，假设b＝c
δp
*c
p
*c
t
*c。但也可能的是b＝c
δp
*c
p
，或b＝c
t
，或这些因子中的1个至4个的任何其他可能的组合。
[0085]
在经过了计算出的时间跨度t
ads
之后，容器2a、2b将切换。这意味着：容器2a将被再生，同时容器2b将干燥气体。
[0086]
上述方法将重复，但容器2a、2b的功能将颠倒。
[0087]
如先前提及，参考压降δp
ref
、参考入口压力p
ref
和参考入口温度t
ref
是当在参考条件下操作时干燥装置1上的压降δp、在干燥装置1中测量或确定的相应的入口压力p
in
和入口温度t
in
的值。
[0088]
这些参考条件是温度的固定值(例如，35℃)、压缩气体的压力的固定值(例如，7巴)，以及待干燥的压缩气体的全流量。
[0089]
当在这些参考条件下操作干燥装置1时，将确定对应于δp
ref
、p
ref
和t
ref
的干燥装置1上的压力差δp、入口压力p
in
和入口温度t
in
。
[0090]
参考压降δp
ref
、参考入口压力p
ref
和参考入口温度t
ref
的这些值是固定值。
[0091]
优选地，来自t
ads
的前述公式的参数a等于当干燥装置1在参考条件下操作时容器2
可以吸附的吸附时间。
[0092]
换句话说，以与前述参考值相同的方式确定此参数a，并且所述参数a是固定值。
[0093]
优选地，参数c(即，固定的校正因子)等于大于零且小于或等于一的数。在实践中，c通常将具有0.8至0.9的值。
[0094]
这是限制t
ads
的安全因子，使得容器2从不吸附太长时间，而是容器2将及时地被切换。
[0095]
其他参数c
δp
、c
p
和c
t
不是固定值，而是在每个吸附周期期间重新被计算以便能够计算用于下一吸附周期的t
ads
。
[0096]
优选地，将以下公式用于c
δp
：
[0097][0098]
其中δp
ref
是干燥装置1上的参考压降，并且δp
gem
是在干燥周期上测量的干燥装置1上的平均压降。
[0099]
替代地，还可以使用测量或确定的流量来确定或测量c
δp
。为此目的，例如，可以使用流量传感器。它被称为c
流量
，其中：
[0100]c流量
＝流量
ref
/流量
gem
；
[0101]
其中流量
ref
是流过干燥装置1的参考流量，并且流量gem是在干燥周期期间流过干燥装置1的测量到的流量。
[0102]
另一替代方案是基于与干燥装置连接的压缩机的rpm来确定或计算c
δp
。
[0103]
优选地，将以下公式用于c
p
：
[0104]cp
＝p
gem
/p
ref
；
[0105]
其中p
ref
是参考入口压力，并且p
gem
是在干燥周期中测量的平均入口压力。
[0106]
优选地，将以下公式用于c
t
：
[0107][0108]
其中t
ref
是参考入口温度，并且t
gem
是在干燥周期中测量的平均入口温度。
[0109]
可以从文献中已知的表格或曲线读取在某一温度下的每m3气体的湿气量。
[0110]
可以容易从用于确定入口温度t
in
的温度传感器20以及分别用于确定入口压力p
in
和出口压力p
out
的两个压力传感器21和22的测量结果中确定平均压降δp
gem
、平均入口压力p
gem
和平均入口温度t
gem
。
[0111]
使用前述公式并且基于传感器20、21和22的测量结果，可以在每个吸附周期之后计算用于下一周期的t
ads
。
[0112]
优选地，容器2干燥压缩气体的计算时间跨度t
ads
等于所谓的最小半周期时间。
[0113]
完整周期包括使第一容器2再生和使第二容器2再生。
[0114]
因此，半周期是使一个容器2再生。半周期时间是使一个容器2再生所需的时间。
[0115]
半周期时间(即，至少一个容器2必须被再生的时间)在原理上也等于吸附时间或容器2将干燥气体的时间。
[0116]
计算时间跨度t
ads
等于最小半周期时间，即，容器2的最小吸附时间。
[0117]
这意味着吸附时间必须至少等于计算时间跨度t
ads
。
[0118]
如果存在露点传感器，例如，如果在计算时间跨度t
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到期之后露点仍足够高，则可以让容器2吸附更长时间。
[0119]
尽管上文示出和描述的示例涉及两个容器2，但不排除可以存在多于两个容器2。始终有至少一个容器2将干燥压缩气体。
[0120]
如果同时有两个或更多个容器2在干燥压缩气体，则t
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将对两个容器都有效。
[0121]
如果两个容器2不同时开始干燥压缩气体，则将针对这些容器2中的每一者计算t
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。
[0122]
本发明决不限于通过示例方式且在附图中示出的实施例，而是在不脱离本发明的范围的情况下，可以在不同的变型中执行这种方法。