隨著石油化工工藝的不斷變化和能源的日益緊張，要求壓縮機能夠在更大的范圍內(nèi)實現(xiàn)排氣量連續(xù)調(diào)節(jié)。大功率的壓縮機通常用旁通回流調(diào)節(jié)的方式，雖然能滿足下游工藝生產(chǎn)的需要，但造成了能源的巨大浪費。此外，旁通調(diào)節(jié)方式在控制方面也存在一些問題，于是人們開始研究將壓縮機的流量控制改為氣量無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，投用后取得了成功。現(xiàn)將有關(guān)研究應(yīng)用的情況介紹如下。西安交通大學(xué)研制的BYH-6/10噴油滑片空氣壓縮機采用了獨特的滑片卸荷軸承結(jié)構(gòu)和密封端板結(jié)構(gòu)，先進的設(shè)計方法，建立多種物理數(shù)學(xué)模型，運用計算機進行理論計算，確定壓縮機熱力參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)，使之具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、排氣量大、排氣壓力高、排氣量可隨負(fù)荷變化無級自動調(diào)節(jié)，排氣量基本不受壓力變化影響等特點。樣機經(jīng)505小時的測試試驗和1979小時的現(xiàn)場工業(yè)性試驗表明，該機運行平穩(wěn)、可靠性高、噪音低、易損件少、便于維護，可用于各型深井和中深井鉆機，也可作為其它場合的壓縮空氣動力源使用。已在四川省石油局投入小批量生產(chǎn)。
西安交通大學(xué)發(fā)明了CN200710018568.6一種往復(fù)活塞壓縮機排氣量無級調(diào)節(jié)方法，該方法由壓縮機的滿負(fù)荷運行的最大排氣量和實際所需排氣量確定占空比，通過一個控制系統(tǒng)和一個或多個能夠壓開吸氣閥的執(zhí)行機構(gòu)，控制壓縮機吸氣閥的強制壓開或自由開閉，使壓縮機加載循環(huán)與空載循環(huán)間隔分布并符合占空比，從而均勻的提供所需排氣量。該發(fā)明具有可實現(xiàn)排氣量0～100％連續(xù)調(diào)節(jié)、壓力波動小、節(jié)能降噪、簡單可靠的調(diào)節(jié)效果。
武漢理工大學(xué)發(fā)明了CN200820066897.8活塞往復(fù)式壓縮機余隙無級調(diào)節(jié)裝置，它包括余隙容積缸(3)、設(shè)置在余隙容積缸(3)內(nèi)的余隙容積缸活塞(301)、用于驅(qū)動余隙容積缸活塞(301)的動力系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)；余隙容積缸(3)的一端與壓縮機氣缸(1)缸頭外側(cè)氣缸(101)聯(lián)通。該實用新型裝置優(yōu)點：壓縮機可根據(jù)需要，通過動力系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)余隙容積缸活塞在余隙容積缸內(nèi)的位置，從而調(diào)節(jié)壓縮機氣缸的余隙容積，使得壓縮機輸出氣量能在較大的范圍內(nèi)進行無級調(diào)節(jié)，節(jié)能效果好，操控簡單，能連續(xù)自動地調(diào)整壓縮機余隙容積的大小，保持輸出氣量的壓力穩(wěn)定。
上海交通大學(xué)發(fā)明了CN200610148229.5壓比無級可調(diào)的小排量壓氣裝置，屬于機械工程領(lǐng)域內(nèi)的壓縮機技術(shù)。包括：低壓筒、壓氣機、高壓單元、控制器、送氣閥、來氣閥、進氣閥、排氣閥。其中，高壓單元包括：四個高壓筒、三個電動蝶閥、壓力傳感器、輸入氣閥、輸出氣閥。壓氣機將低壓筒中的氣體壓縮后送入高壓單元，控制器在接收到壓力傳感器的壓力信號后控制各電動蝶閥動作，通過各高壓筒的作用，使氣體達到指定壓力并輸出。該發(fā)明提供的壓氣裝置小巧、輕便，結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝，既可以達到很高的壓比，也可以連續(xù)無級改變壓比，是一種航空、航海、水下作業(yè)等特殊工作場合所需要的壓氣裝置。
浙江大學(xué)宋健等人針對活塞式壓縮機開發(fā)了排氣量全量程無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)。從活塞式壓縮機的實際工作循環(huán)入手，分析了全量程氣量無級調(diào)節(jié)的基本原理，建立了全量程氣量無級調(diào)節(jié)熱力計算的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了變工況下的多級壓縮機狀態(tài)參數(shù)與壓開進氣閥時間的數(shù)學(xué)關(guān)系。整個系統(tǒng)由執(zhí)行機構(gòu)和監(jiān)控系統(tǒng)兩部分組成，主要實現(xiàn)液壓分配器和壓縮機的同步運轉(zhuǎn)功能與排氣量、級間壓力的調(diào)節(jié)功能。液壓分配器是執(zhí)行機構(gòu)的核心部件。監(jiān)控系統(tǒng)由上下位機構(gòu)成，伺服電機與控制器構(gòu)成下位機，PC機配以組態(tài)軟件MCGS構(gòu)成上位機。在實驗室搭建無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，應(yīng)用到3L10/8二列二級雙缸作用L型空氣壓縮機。初步實現(xiàn)壓縮機與液壓分配器的同步運轉(zhuǎn)以及排氣量、級間壓力、排氣溫度的調(diào)節(jié)控制。分析不同壓開時間，排氣量、級間壓力和排氣溫度的變化規(guī)律，并與理論計算值比較，得到實驗結(jié)論。
浙江大學(xué)的科研人員還設(shè)計發(fā)明了相關(guān)的進氣閥機構(gòu)。如CN200610155395.8一種基于時間控制頂開活塞壓縮機進氣閥的裝置。此裝置主要由外套筒，內(nèi)套筒和中間旋轉(zhuǎn)軸組成。來自供油系統(tǒng)的連續(xù)壓力油從進油口進入，經(jīng)油壓分配器調(diào)節(jié)后成為壓力脈沖油，并從出油口輸出。通過內(nèi)套筒在軸向的移動，改變出油口對應(yīng)于油壓作用區(qū)的不同位置實現(xiàn)不同的液壓作用時間，改變進氣閥的頂開持續(xù)時間。頂開時間越長，氣缸內(nèi)氣體回流越多，實際被壓縮的氣體量越少，從而達到改變壓縮機排氣量的目的。內(nèi)套筒出油孔對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)軸油壓作用區(qū)的具體位置由壓縮機需要調(diào)節(jié)的排氣量來決定。該裝置使活塞壓縮機排氣量在10～100％范圍內(nèi)實現(xiàn)無級連續(xù)的調(diào)節(jié)。
再如，CN99203764.6一種用于壓縮機的氣閥是在傳統(tǒng)壓縮機氣閥的閥腔內(nèi)設(shè)置包括定位桿、套筒、壓閥筒，具有內(nèi)外彈簧的彈簧座、導(dǎo)板和導(dǎo)向桿的氣量調(diào)節(jié)裝置。定位桿位于閥腔中心，依次穿越升程限制器、閥座、套筒、彈簧座和導(dǎo)板，其中壓閥筒以滑動配合套在套筒外，其壓爪伸入閥座通孔觸及閥片，與定位桿同軸線的加力桿自閥外置入閥腔經(jīng)氣量調(diào)節(jié)部件施力于閥片，利用加力桿改變閥片受力大小即可實現(xiàn)氣量無級調(diào)節(jié)，該閥閥片使用壽命長。
還有，CN200810061576.3應(yīng)用于爆炸性氣體區(qū)域的往復(fù)壓縮機無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，系統(tǒng)組成包括防爆液壓油站、液壓分配器、伺服電機、伺服電機減速箱、卸荷器、防爆控制箱、傳感器和曲軸編碼器等組成。加裝此系統(tǒng)使大型往復(fù)壓縮機排氣量能無級連續(xù)調(diào)節(jié)，同時使壓縮機耗電量隨排氣量減少而減少。在壓縮機運行過程中，分配器始終嚴(yán)格保持1/2 轉(zhuǎn)速與往復(fù)壓縮機同步旋轉(zhuǎn)，從油站輸出的高壓液壓油經(jīng)液壓分配器作用后生成一周期性壓力脈沖波。此壓力脈沖波的周期時長同壓縮機旋轉(zhuǎn)周期相同，每個周期的起點在往復(fù)式壓縮機壓縮行程之前，且壓力作用時間壓力脈沖寬度是可調(diào)的。此調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用了防爆設(shè)計，能夠在爆炸性氣體區(qū)域(防爆等級：EExd II CT4)使用的往復(fù)式壓縮機上應(yīng)用。
無錫五洋賽德壓縮機有限公司發(fā)明了CN200620070226.X進氣控制組合閥，具體地說是一種用于進氣口上的閥。按照該實用新型所提供的技術(shù)方案，在閥體的上端連接閥蓋，其特征是：在閥體的內(nèi)腔內(nèi)有缸體，在缸體內(nèi)有活塞，在活塞下面的缸體上設(shè)置通道，該通道外端的進出口位于閥體的外壁上，在缸體的上端有支座，在活塞的上面與支座間有大彈簧，活塞的活塞桿與支座的內(nèi)腔滑動配合，在活塞桿的上端連接閥門，該閥門可以與設(shè)置于閥體上面或閥蓋下面的閥口貼合。這種閥可以根據(jù)客戶對用氣量的需求，合理提供通斷調(diào)節(jié)與無級調(diào)節(jié)兩只方式，使操作變得更為簡單。
王黎發(fā)明了CN03200181.9滑片轉(zhuǎn)子壓縮機，采用滑片轉(zhuǎn)子在橘圓氣缸內(nèi)旋轉(zhuǎn)，依靠滑片的伸縮完成壓縮。由于采用了垂直伸縮器和橘圓氣缸，使滑片轉(zhuǎn)子壓縮機的可靠性得到提高。具有結(jié)構(gòu)簡單、容易加工、體積小、重量輕、成本低、效率高和無級能量控制的特點。
國外奧地利赫爾比格壓縮機技術(shù)服務(wù)有限公司發(fā)明的活塞式壓縮機及其無級調(diào)整其輸送量方法已申請中國專利CN03158561.2，為了無級調(diào)整活塞式壓縮機的輸送量，一個裝在吸氣閥(1)上的升降爪(2)借助一個可通過控制閥(3)用氣體壓力加載的升降活塞(4)將吸氣閥(1)在壓縮機工作行程的一個可借此控制的部分內(nèi)保持開啟。給升降活塞(4)加載的氣體壓力高于為克服最大可能的回流力所需要的氣體壓力，以及，在每個工作行程的周期內(nèi)通過設(shè)計為快速開關(guān)的控制閥(3)實施升降缸(6)可控制的部分放氣直至吸氣閥(1)關(guān)閉。為部分放氣所要排放的全部氣體容積理論上的放氣時間，優(yōu)選地最多近似等于或小于工作行程持續(xù)時間的兩倍。該公司的HydroCOM往復(fù)式壓縮機氣量無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)在國內(nèi)多家煉油廠交付使用。
西安交通大學(xué)發(fā)明了CN200710018568.6一種往復(fù)活塞壓縮機排氣量無級調(diào)節(jié)方法，該方法由壓縮機的滿負(fù)荷運行的最大排氣量和實際所需排氣量確定占空比，通過一個控制系統(tǒng)和一個或多個能夠壓開吸氣閥的執(zhí)行機構(gòu)，控制壓縮機吸氣閥的強制壓開或自由開閉，使壓縮機加載循環(huán)與空載循環(huán)間隔分布并符合占空比，從而均勻的提供所需排氣量。該發(fā)明具有可實現(xiàn)排氣量0～100％連續(xù)調(diào)節(jié)、壓力波動小、節(jié)能降噪、簡單可靠的調(diào)節(jié)效果。
武漢理工大學(xué)發(fā)明了CN200820066897.8活塞往復(fù)式壓縮機余隙無級調(diào)節(jié)裝置，它包括余隙容積缸(3)、設(shè)置在余隙容積缸(3)內(nèi)的余隙容積缸活塞(301)、用于驅(qū)動余隙容積缸活塞(301)的動力系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)；余隙容積缸(3)的一端與壓縮機氣缸(1)缸頭外側(cè)氣缸(101)聯(lián)通。該實用新型裝置優(yōu)點：壓縮機可根據(jù)需要，通過動力系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)余隙容積缸活塞在余隙容積缸內(nèi)的位置，從而調(diào)節(jié)壓縮機氣缸的余隙容積，使得壓縮機輸出氣量能在較大的范圍內(nèi)進行無級調(diào)節(jié)，節(jié)能效果好，操控簡單，能連續(xù)自動地調(diào)整壓縮機余隙容積的大小，保持輸出氣量的壓力穩(wěn)定。
上海交通大學(xué)發(fā)明了CN200610148229.5壓比無級可調(diào)的小排量壓氣裝置，屬于機械工程領(lǐng)域內(nèi)的壓縮機技術(shù)。包括：低壓筒、壓氣機、高壓單元、控制器、送氣閥、來氣閥、進氣閥、排氣閥。其中，高壓單元包括：四個高壓筒、三個電動蝶閥、壓力傳感器、輸入氣閥、輸出氣閥。壓氣機將低壓筒中的氣體壓縮后送入高壓單元，控制器在接收到壓力傳感器的壓力信號后控制各電動蝶閥動作，通過各高壓筒的作用，使氣體達到指定壓力并輸出。該發(fā)明提供的壓氣裝置小巧、輕便，結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝，既可以達到很高的壓比，也可以連續(xù)無級改變壓比，是一種航空、航海、水下作業(yè)等特殊工作場合所需要的壓氣裝置。
浙江大學(xué)宋健等人針對活塞式壓縮機開發(fā)了排氣量全量程無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)。從活塞式壓縮機的實際工作循環(huán)入手，分析了全量程氣量無級調(diào)節(jié)的基本原理，建立了全量程氣量無級調(diào)節(jié)熱力計算的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了變工況下的多級壓縮機狀態(tài)參數(shù)與壓開進氣閥時間的數(shù)學(xué)關(guān)系。整個系統(tǒng)由執(zhí)行機構(gòu)和監(jiān)控系統(tǒng)兩部分組成，主要實現(xiàn)液壓分配器和壓縮機的同步運轉(zhuǎn)功能與排氣量、級間壓力的調(diào)節(jié)功能。液壓分配器是執(zhí)行機構(gòu)的核心部件。監(jiān)控系統(tǒng)由上下位機構(gòu)成，伺服電機與控制器構(gòu)成下位機，PC機配以組態(tài)軟件MCGS構(gòu)成上位機。在實驗室搭建無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，應(yīng)用到3L10/8二列二級雙缸作用L型空氣壓縮機。初步實現(xiàn)壓縮機與液壓分配器的同步運轉(zhuǎn)以及排氣量、級間壓力、排氣溫度的調(diào)節(jié)控制。分析不同壓開時間，排氣量、級間壓力和排氣溫度的變化規(guī)律，并與理論計算值比較，得到實驗結(jié)論。
浙江大學(xué)的科研人員還設(shè)計發(fā)明了相關(guān)的進氣閥機構(gòu)。如CN200610155395.8一種基于時間控制頂開活塞壓縮機進氣閥的裝置。此裝置主要由外套筒，內(nèi)套筒和中間旋轉(zhuǎn)軸組成。來自供油系統(tǒng)的連續(xù)壓力油從進油口進入，經(jīng)油壓分配器調(diào)節(jié)后成為壓力脈沖油，并從出油口輸出。通過內(nèi)套筒在軸向的移動，改變出油口對應(yīng)于油壓作用區(qū)的不同位置實現(xiàn)不同的液壓作用時間，改變進氣閥的頂開持續(xù)時間。頂開時間越長，氣缸內(nèi)氣體回流越多，實際被壓縮的氣體量越少，從而達到改變壓縮機排氣量的目的。內(nèi)套筒出油孔對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)軸油壓作用區(qū)的具體位置由壓縮機需要調(diào)節(jié)的排氣量來決定。該裝置使活塞壓縮機排氣量在10～100％范圍內(nèi)實現(xiàn)無級連續(xù)的調(diào)節(jié)。
再如，CN99203764.6一種用于壓縮機的氣閥是在傳統(tǒng)壓縮機氣閥的閥腔內(nèi)設(shè)置包括定位桿、套筒、壓閥筒，具有內(nèi)外彈簧的彈簧座、導(dǎo)板和導(dǎo)向桿的氣量調(diào)節(jié)裝置。定位桿位于閥腔中心，依次穿越升程限制器、閥座、套筒、彈簧座和導(dǎo)板，其中壓閥筒以滑動配合套在套筒外，其壓爪伸入閥座通孔觸及閥片，與定位桿同軸線的加力桿自閥外置入閥腔經(jīng)氣量調(diào)節(jié)部件施力于閥片，利用加力桿改變閥片受力大小即可實現(xiàn)氣量無級調(diào)節(jié)，該閥閥片使用壽命長。
還有，CN200810061576.3應(yīng)用于爆炸性氣體區(qū)域的往復(fù)壓縮機無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，系統(tǒng)組成包括防爆液壓油站、液壓分配器、伺服電機、伺服電機減速箱、卸荷器、防爆控制箱、傳感器和曲軸編碼器等組成。加裝此系統(tǒng)使大型往復(fù)壓縮機排氣量能無級連續(xù)調(diào)節(jié)，同時使壓縮機耗電量隨排氣量減少而減少。在壓縮機運行過程中，分配器始終嚴(yán)格保持1/2 轉(zhuǎn)速與往復(fù)壓縮機同步旋轉(zhuǎn)，從油站輸出的高壓液壓油經(jīng)液壓分配器作用后生成一周期性壓力脈沖波。此壓力脈沖波的周期時長同壓縮機旋轉(zhuǎn)周期相同，每個周期的起點在往復(fù)式壓縮機壓縮行程之前，且壓力作用時間壓力脈沖寬度是可調(diào)的。此調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用了防爆設(shè)計，能夠在爆炸性氣體區(qū)域(防爆等級：EExd II CT4)使用的往復(fù)式壓縮機上應(yīng)用。
無錫五洋賽德壓縮機有限公司發(fā)明了CN200620070226.X進氣控制組合閥，具體地說是一種用于進氣口上的閥。按照該實用新型所提供的技術(shù)方案，在閥體的上端連接閥蓋，其特征是：在閥體的內(nèi)腔內(nèi)有缸體，在缸體內(nèi)有活塞，在活塞下面的缸體上設(shè)置通道，該通道外端的進出口位于閥體的外壁上，在缸體的上端有支座，在活塞的上面與支座間有大彈簧，活塞的活塞桿與支座的內(nèi)腔滑動配合，在活塞桿的上端連接閥門，該閥門可以與設(shè)置于閥體上面或閥蓋下面的閥口貼合。這種閥可以根據(jù)客戶對用氣量的需求，合理提供通斷調(diào)節(jié)與無級調(diào)節(jié)兩只方式，使操作變得更為簡單。
王黎發(fā)明了CN03200181.9滑片轉(zhuǎn)子壓縮機，采用滑片轉(zhuǎn)子在橘圓氣缸內(nèi)旋轉(zhuǎn)，依靠滑片的伸縮完成壓縮。由于采用了垂直伸縮器和橘圓氣缸，使滑片轉(zhuǎn)子壓縮機的可靠性得到提高。具有結(jié)構(gòu)簡單、容易加工、體積小、重量輕、成本低、效率高和無級能量控制的特點。
國外奧地利赫爾比格壓縮機技術(shù)服務(wù)有限公司發(fā)明的活塞式壓縮機及其無級調(diào)整其輸送量方法已申請中國專利CN03158561.2，為了無級調(diào)整活塞式壓縮機的輸送量，一個裝在吸氣閥(1)上的升降爪(2)借助一個可通過控制閥(3)用氣體壓力加載的升降活塞(4)將吸氣閥(1)在壓縮機工作行程的一個可借此控制的部分內(nèi)保持開啟。給升降活塞(4)加載的氣體壓力高于為克服最大可能的回流力所需要的氣體壓力，以及，在每個工作行程的周期內(nèi)通過設(shè)計為快速開關(guān)的控制閥(3)實施升降缸(6)可控制的部分放氣直至吸氣閥(1)關(guān)閉。為部分放氣所要排放的全部氣體容積理論上的放氣時間，優(yōu)選地最多近似等于或小于工作行程持續(xù)時間的兩倍。該公司的HydroCOM往復(fù)式壓縮機氣量無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)在國內(nèi)多家煉油廠交付使用。
