一种喷油螺杆空气压缩机的恒湿度控制系统及其控制方法与流程

本发明涉及喷油螺杆压缩机技术领域，具体为一种喷油螺杆空气压缩机的恒湿度控制系统及其控制方法。

背景技术：

喷油螺杆空气压缩机是一种常见容积式压缩机，空气被压缩的过程遵循热力学定律，压缩过程越是接近等温过程越是节能，而低温润滑油与空气混合压缩是实现等温压缩的关键。

喷油螺杆空气压缩机的工作流程如图1所示，空气通过过滤器后，在进气阀01的控制下进入压缩机03，压缩机03内的一对转子被电动机02驱动相互啮合，啮合过程中将空气和润滑油混合，并被压缩。油气混合物经过止回阀04进入高压容积油气分离器07内，油气混合物在油气分离器07内被分离。空气通过油气分离器07内的过滤器净化后，通过最小压力阀08进入到气冷却器10，最后经过气液分离器11后供用户使用。

油气分离器07内的润滑油在系统压差的作用下，到达恒温阀06，恒温阀06通过感温原件，以恒定排气温度为目的，调节部分热油进入油冷却器09冷却，最终冷热油混合后，经过油过滤器05，进入压缩机03，循环使用。

传统压缩机的排温控制为恒温控制，其核心部件为恒温阀06。恒温阀06内部还有一个热敏机构，恒温阀被制造在一个固定的热油温度ti值工作，一般在85~90℃。当油气分离器中热油的温度to与ti有差异时，恒温阀内部热敏机构将驱动冷/热油分配执行阀工作，使得去油冷却器的油流量发生变化，具体为当to＞ti时，则进入冷却器的油多，反之则减少去冷却器的油。冷热油混合后进入到压缩机中工作并温度升高到to，恒温阀单元将持续工作直至ti与to近似相等。工作过程逻辑图如图2所述。

为了确保热气中的水蒸气一年四季不会有水析出，ti会按照100%进气湿度工况设定，以确保热气温度始终高于其露点温度。这样的结果是压缩机一年之中大部分时间里是运行在温度偏高的区域，因为当实际进气湿度较低时，热气露点温度会随之降低，很容易出现水汽冷凝析出的情况，能耗较高。

技术实现要素：

为了解决现有喷油螺杆空气压缩机运行时容易造成热气中水汽冷凝，能耗高的问题，本发明提供了一种喷油螺杆空气压缩机的恒湿度控制系统，其能够规避热气中水汽冷凝的风险，实现节能，同时，本发明提供了对应的控制方法。

其技术方案是这样的：一种喷油螺杆空气压缩机的恒湿度控制系统，其包括连接进气阀的压缩机，所述压缩机内安装有连接电动机的一对转子，所述压缩机通过止回阀连接油气分离器，所述油气分离器的空气出口通过最小压力阀连接气冷却器、油出口连接调节阀的进口，所述调节阀的一个出口连接油冷却器的进口，所述油冷却器的出口与所述调节阀的另一个出口连接油过滤器的进口，所述油过滤器的出口连接所述压缩机，其特征在于，所述进气阀与所述压缩机之间设置有进气温度传感器、进气湿度传感器、进气压力传感器，所述止回阀与所述油气分离器之间设置有热气温度传感器和热气压力传感器，所述调节阀为恒湿度调节阀，所述恒湿度调节阀包括阀体，所述阀体内安装有阀芯，所述阀芯包括油腔部和丝杆部，所述丝杆部连接固定于所述阀体的丝杠电机，所述油腔部上开设有进油口和至少两个出油口，所述阀体上开设有与所述进油口配合的热油口、与其中两个所述出油口配合的旁路油口和冷却器油口，所述丝杠电机驱动所述阀芯移动实现所述恒湿度调节阀以下三种工作状态：其中两个所述出油口同时分别与旁路油口和冷却器油口导通、其中一个所述出油口与所述旁路油口导通且另一个所述出油口与所述冷却器油口阻断、其中一个所述出油口与所述冷却器油口导通且另一个所述出油口与所述旁路油口阻断。

一种喷油螺杆空气压缩机的恒湿度控制方法，其特征在于，检测进气阀送入的气体的进气温度t1、进气湿度d1、进气压力p1，检测压缩机送出的热气的热气温度t2、热气压力p2，计算出实际热气湿度值d，将实际热气湿度值d与设定的湿度工作值d2进行比较，当d＜d2时，恒湿度调节阀工作，增加去冷却器的油流量以降低排气温度t2；当d＞d2时，减少去油冷却器的油流量以提高排气温度t2。

其进一步特征在于，设定的湿度工作值d2为95%-98%。

采用本发明后，集成了多种传感器，为监控压缩机运行工况提供了便利，根据湿度来控制恒湿度调节阀工作，实现压缩机最低压缩温度运行，更加接近等温压缩，从而实现节能，压缩机排气湿度一致低于100%，完全杜绝了排气中水蒸气析出的风险。

附图说明

图1为现有的喷油螺杆压缩机工作流程图；

图2为现有恒温度控制逻辑图；

图3为本发明工作流程图；

图4为本发明恒湿度控制逻辑图；

图5为恒湿度调节阀结构示意图；

图6为恒湿度调节阀三种工作状态示意图。

具体实施方式

见图3至图6所示，一种喷油螺杆空气压缩机的恒湿度控制系统，其包括连接进气阀1的压缩机3，压缩机3内安装有连接电动机2的一对转子，压缩机3通过止回阀4连接油气分离器7，油气分离器7的空气出口通过最小压力阀8连接气冷却器10、油出口连接恒湿度调节阀6的进口，恒湿度调节阀6的一个出口连接油冷却器9的进口，油冷却器9的出口与恒湿度调节阀6的另一个出口连接油过滤器5的进口，油过滤器5的出口连接压缩机3，进气阀1与压缩机3之间设置有进气温度传感器11、进气湿度传感器12、进气压力传感器13，止回阀4与油气分离器7之间设置有热气温度传感器14和热气压力传感器15，恒湿度调节阀6包括阀体6-1，阀体6-1内安装有阀芯6-2，阀芯6-2包括油腔部6-3和丝杆部6-4，丝杆部6-4连接固定于阀体6-1的丝杠电机6-5，油腔部6-3上开设有进油口6-6和四个出油口6-7，两边各两个，阀体6-1上开设有与进油口6-6配合的热油口6-8、与右侧两个出油口6-7配合的旁路油口6-9和冷却器油口6-10，丝杠电机6-5驱动阀芯6-2移动实现恒湿度调节阀6以下三种工作状态：右侧两个出油口6-7同时分别与旁路油口6-9和冷却器油口6-10导通、其中一个出油口6-7与旁路油口6-9导通且另一个出油口6-7与冷却器油口6-10阻断、其中一个出油口6-7与冷却器油口6-10导通且另一个出油口6-7与旁路油口6-9阻断，分别对应图6中状态a、状态b、状态c。状态a时阀芯6-2处于中间状态，热油通过热油口6-8进入阀芯6-2，由于旁路油口6-9和冷却器油口6-10此时同时打开，热油部分通过冷却器油口6-10进入冷却器冷却，余下的则直接通过旁路油口6-9进入旁路，最终与冷却后的热油混合一同进入压缩机3参与压缩。具体的进入c口的油量由控制器依据湿度判断决定，湿度越低，则进入冷却器油口6-10的油越多；状态b时热油全部不冷却直接进入压缩机，状态c时热油全部冷却后直接进入压缩机。

一种喷油螺杆空气压缩机的恒湿度控制方法，检测进气阀1送入的气体的进气温度t1、进气湿度d1、进气压力p1，检测压缩机2送出的热气的热气温度t2、热气压力p2，计算出实际热气湿度值d，将实际热气湿度值d与设定的湿度工作值d2进行比较，设定的湿度工作值d2一般在95%-98%这一区间内，当d＜d2时，恒湿度调节阀工作，增加去冷却器的油流量以降低排气温度t2，实现节能压缩；当d＞d2时，减少去油冷却器的油流量以提高排气温度t2，以确保热气中的水蒸气不会析出，保障润滑油不被水污染破坏。

关于湿度计算的逻辑如下：

首先通过传感器获得进气温度t1、进气湿度d1、进气压力p1、热气温度t2、热气压力p2，然后t1范围选取常数a、b、c、d，得到常数e1和e2，选取范围如下：

由e1和e2，计算热气实际湿度d2’，公式如下：

本发明能实现压缩机最低压缩温度运行，更加接近等温压缩，从而实现节能；压缩机排气湿度一致低于100%，完全杜绝了排气中水蒸气析出的风险；通过间接测量热气湿度，大大降低了传感器成本；恒温湿度控制单元所检测物理量，一般也是压缩机常规检测量，可实现检测信息共享，降低压缩机测量成本。