CN223215386U - 隔膜压缩机膜片应力突变保护系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种隔膜压缩机膜片应力突变保护系统，包括充装主管、连通充装主管的多个充装支管和控制模块，充装主管的首端连通隔膜压缩机的排气阀出口，充装主管中设置有排气压力变送器和流量调节阀。各充装支管的末端分别连通有对应压力等级的储气罐，且各充装支管中分别设置有切断阀和充装压力变送器。控制模块用于根据排气压力变送器和充装压力变送器的压力值对应控制流量调节阀的开度。本申请提供的隔膜压缩机膜片应力突变保护系统，能够避免膜片应力突变发生破裂的情况，起到保护膜片的作用。

Description

隔膜压缩机膜片应力突变保护系统

技术领域

本申请涉及隔膜压缩机技术领域，具体涉及一种隔膜压缩机膜片应力突变保护系统。

背景技术

隔膜式压缩机包括缸体、位于缸体内的腔体以及将腔体分隔为气腔和油腔的膜片，工作时液压油带动膜片往复运动，实现气腔中气体的压缩循环。隔膜式压缩机由于膜片的分隔作用，油腔内的液压油不会进入气腔内，可得到纯度较高的纯净气体。因此，隔膜式压缩机应用较为广泛，例如用于氢气的充装过程中。

在氢气充装时，隔膜式压缩机连接有多个不同压力等级的储氢罐，一个储氢罐完成充装后，切换至另一个储氢罐充装，直至所有的储氢罐全部完成充装。然而，在切换不同压力等级的储氢罐时，与储氢罐连通的气腔的压力会发生突变，导致膜片两侧的压差突变，进而导致膜片与排气口接触的地方发生应力突变，容易导致膜片破裂。而膜片破裂会使油腔内的液压油进入气腔内，使气腔内的氢气受到污染，造成巨大损失。因此，亟需一种能够保护膜片、防止膜片因应力突变发生破裂的装置以解决上述问题。

公开于该背景技术部分的信息仅用于加深对本公开的背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

鉴于上述问题，提供一种隔膜压缩机膜片应力突变保护系统，该系统能够避免膜片应力突变发生破裂的情况，起到保护膜片的作用。

具体地，本申请提供了一种隔膜压缩机膜片应力突变保护系统，包括充装主管、连通所述充装主管的多个充装支管和控制模块，所述充装主管的首端连通隔膜压缩机的排气阀出口，所述充装主管中设置有排气压力变送器和流量调节阀；各所述充装支管的末端分别连通有对应压力等级的储气罐，且各所述充装支管中分别设置有切断阀和充装压力变送器；所述控制模块用于根据所述排气压力变送器和所述充装压力变送器的压力值对应控制所述流量调节阀的开度。

可选地，所述隔膜压缩机膜片应力突变保护系统还包括泄漏压力变送器，所述泄漏压力变送器用于检测所述隔膜压缩机的膜片两侧的气体和/或液压油的泄漏压力。

可选地，所述膜片包括中间膜片、位于所述中间膜片两侧的气侧膜片和油侧膜片；所述泄漏压力变送器通过引压管路与所述中间膜片的泄压槽对应连通，且所述泄漏压力变送器与所述引压管路通过卡套连接。

可选地，多个所述充装支管包括高压充装支管，中压充装支管和低压充装支管；所述高压充装支管的末端连通有高压储气罐，所述中压充装支管的末端连通有中压储气罐，所述低压充装支管的末端连通有低压储气罐；所述高压充装支管中对应设置有高压切断阀和高压充装压力变送器，所述中压充装支管中对应设置有中压切断阀和中压充装压力变送器，所述低压充装支管中对应设置有低压切断阀和低压充装压力变送器。

可选地，所述流量调节阀为气动流量调节阀或电动流量调节阀，所述切断阀为气动切断阀或电动切断阀。

本申请的隔膜压缩机膜片应力突变保护系统设有流量调节阀、排气压力变送器和充装压力变送器，通过对排气压力变送器和充装压力变送器检测的压力值进行分析，对应调节流量调节阀的开度，使压力平缓变化，由此避免压力突变造成的膜片应力突变，避免膜片破裂的风险，起到保护膜片的作用。

根据下文结合附图对本申请具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

图1为本申请实施例中隔膜压缩机膜片应力突变保护系统的示意性结构图。

图2为本申请实施例中隔膜压缩机的示意性结构图。

图3为本申请实施例中隔膜压缩机膜片应力突变保护系统的逻辑控制流程图。

图4为本申请实施例中PLC控制系统的示意性结构图。

以上各图中，100为隔膜压缩机膜片应力突变保护系统，111为充装主管，112为高压充装支管，113为中压充装支管，114为低压充装支管，121为泄露压力变送器，122为排气压力变送器，123为高压充装压力变送器，124为中压充装压力变送器，125为低压充装压力变送器，126为流量调节阀，127为高压切断阀，128为中压切断阀，129为低压切断阀，200为隔膜压缩机，211为缸体，212为缸盖，213为膜片，214为气腔，215为油腔，216为油孔，217为进气阀，218为排气阀，221为曲轴，222为连杆，223为活塞，231为曲轴箱，310为高压储气罐，320为中压储气罐，330为低压储气罐。

具体实施方式

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。而本申请所涉及“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。

图1为本申请实施例中隔膜压缩机膜片应力突变保护系统的示意性结构图，如图1所示，并参考图2，本申请实施例提供了一种隔膜压缩机膜片应力突变保护系统100，包括充装主管111、连通充装主管111的多个充装支管和控制模块，充装主管111的首端连通隔膜压缩机200的排气阀218出口，充装主管111中设置有排气压力变送器122和流量调节阀126。各充装支管的末端分别连通有对应压力等级的储气罐，且各充装支管中分别设置有切断阀和充装压力变送器。控制模块用于根据排气压力变送器122和充装压力变送器的压力值对应控制流量调节阀126的开度。

在本申请实施例的隔膜压缩机膜片应力突变保护系统100中，先将充装主管111的首端与隔膜压缩机200的排气阀218的出口连通，然后将多个充装支管的末端分别与对应压力等级的储气罐连通。工作时，一个储气罐充装完成后，自动切换至另一个储气罐并进行充装，排气压力变送器122实时检测排气压力，充装压力变送器实时检测充装压力，控制模块根据排气压力和充装压力，进行分析判断，进而控制流量调节阀126的开度。

本申请的隔膜压缩机膜片应力突变保护系统100，由于设置有流量调节阀126、排气压力变送器122和充装压力变送器，通过对排气压力变送器122和充装压力变送器检测的压力值进行分析，自动调节流量调节阀126的开度，使压力平缓变化，避免压力突变造成的膜片213应力突变，导致膜片213破裂的风险，起到保护膜片213的作用。

在本申请的一些实施例中，如图2所示，隔膜压缩机200包括工作腔部分、传动部分和机身部分，工作腔部分包括缸体211、缸盖212、膜片213、气腔214、油腔215、油孔216、进气阀217和排气阀218，传动部分包括曲轴221、连杆222和活塞223，机身部分包括曲轴箱231、底座和各种管路。隔膜压缩机200工作时，曲轴221转动，带动连杆222运动，进而带动活塞223上下运动，活塞223向下运动时，油腔215内的液压油通过油孔216流出，膜片213向下运动，外部压力大于气腔214内压力，外部气体顶开进气阀217进入气腔214内，活塞223向上运动时，液压油通过油孔216进入油腔215内，膜片213向上运动，使得气腔214内压力增大，气腔214内的气体被压缩，压缩的气体顶开排气阀218并排出。

在本申请的一些实施例中，如图1所示，隔膜压缩机膜片应力突变保护系统100包括泄漏压力变送器121，泄漏压力变送器121用于检测隔膜压缩机200的膜片213两侧的气体和/或液压油的泄漏压力以及用于诊断自身的断路或短路情况。泄漏压力变送器121与控制模块相连，可将泄漏信号传送给控制模块，控制模块控制报警装置报警和/或控制隔膜压缩机200停机和/或控制流量调节阀126关闭，进而避免液压油与气体混合，使得气体发生污染，也可保证隔膜压缩机200的运行安全。例如，在此系统中，设定正常压力为0.1MPa，当泄漏压力变送器121监测到的泄漏压力大于0.1MPa且持续3s时，控制模块便可判定气体和/或液压油发生泄漏，进而进行报警、停机、关阀门，及时进行维修处理。

本实施例中，当膜片213破裂后，膜片213两侧的气体和液压油会发生泄漏，通过设置泄漏压力变送器121，实时监测膜片213两侧的气体和/或液压油的泄漏压力，能够确保及时发现膜片213的破裂情况。

且本实施例中使用的压力变送器相比于传统的压力开关可实时输出其量程范围内实时压力，相比于压力开关只能判断其所监测压力是否超限，压力变送器的连续模拟输出可为判断膜头状态提供更多有效可靠的信息。本实施例的控制模块采用PLC，通过PLC实现泄漏压力变送器121数据的获取与判断。泄漏压力变送器4-20mA模拟量信号对应PLC采集的数字量数值是5530-27648，则由此通过PLC对应采集到的泄漏压力变送器121的数字量数值判断泄漏压力变送器121的工作状态：PLC对应采集到的数字量为0，则表明泄漏压力变送器121断路；PLC对应采集到的数字量大于27648，则表明泄漏压力变送器121短路。因此，采用泄漏压力变送器121可实现其自诊断，达到对其自身断路、短路或检测的目的，避免因自身工作状态影响监测准确性。

在本申请的一些实施例中，膜片213包括中间膜片、位于中间膜片两侧的气侧膜片和油侧膜片。泄漏压力变送器121通过引压管路与中间膜片的泄压槽连通，且泄漏压力变送器121与引压管路通过卡套连接。

本实施例中，当气侧膜片和/或油侧膜片发生破损后，气侧膜片一侧的气体和油侧膜片一侧的液压油将会漏入气侧膜片和油侧膜片之间的中间膜片处，在隔膜压缩机200的压缩行程时，将使该气体或液压油从中间膜片的泄压槽被压出，再通过引压管路传输给泄漏压力变送器121，从而可产生被检测到的压力信号。

在本申请的一些实施例中，控制模块还用于根据排气压力变送器122检测的气体波动，确定排气阀218的故障情况。

由于排气阀218为易损件，存在一定的故障率，进而有可能影响隔膜压缩机200的工作效率及可靠性。本实施例中，由于在隔膜压缩机200的排气阀218的出口设置了排气压力变送器122，因此可利用压力波动判断排气阀218的故障状态，可实现排气阀218故障的快速定位，极大节省了维修的故障排除时间，极大提高了维修效率。具体地，排气压力变送器122实时监测排气阀218的工作状态，控制模块根据排气压力变送器122所检测的排气压力数据，记录排气压力变送器122单位时间内的最大值及最小值，并计算该最大值与最小值之间的差值作为排气压力波动值，并根据先期试验运行数据测算出的排气阀218正常排气的压力波动值及反向无法密封时的压力波动值的中值作为设定值，然后由控制模块判断实际运行中排气压力波动值是否大于该设定值。本实施例中，为排除误差，设定排气压力波动值连续4次大于该设定值时，控制模块判定排气阀218无法反向密封，存在故障，并由控制模块对应端口输出报警联锁停机信号。当控制模块判断排气压力变送器122的波动值连续4次小于设定值（根据先期试验运行数据，测算出液压油系统故障时排气压力波动值及液压油系统正常时排气压力波动值，选取两波动值的中值作为该设定值）时，则判定隔膜压缩机200的液压油系统故障，无法进行气体压缩，并由控制模块相应端口输出故障报警联锁停机信号。

在本申请的一些实施例中，如图1所示，多个充装支管包括高压充装支管112，中压充装支管113和低压充装支管114。高压充装支管112的末端连通有高压储气罐310，中压充装支管113的末端连通有中压储气罐320，低压充装支管114的末端连通有低压储气罐330。其中，高压储气罐310的压力为45Mpa，中压储气罐320的压力为35Mpa，低压储气罐330的压力为25Mpa。

在本申请的一些实施例中，如图1所示，高压充装支管112上设置有高压切断阀127和高压充装压力变送器123，中压充装支管113上设置有中压切断阀128和中压充装压力变送器124，低压充装支管114上设置有低压切断阀129和低压充装压力变送器125。

在本申请的一些实施例中，流量调节阀126为气动流量调节阀，切断阀为气动切断阀。由于流量调节阀126与切断阀均为气动控制，使得流量调节阀126和切断阀具有体积较小、密封性好、调节灵敏、动作迅速等优点，能够满足该系统的使用需求。

在本申请的一些实施例中，流量调节阀126为电动流量调节阀，切断阀为电动切断阀。由于流量调节阀126与切断阀均为电动控制，使得流量调节阀126和切断阀具有结构简单，切换迅速、流通能力大，零泄漏等优点，能够满足该系统的使用需求。

在本申请的一些实施例中，如图4所示，控制模块采用可编程逻辑控制器（PLC），包括中央处理单元（CPU）、模拟量输入模块（AI）、模拟量输出模块（AO）和电源，中央处理单元（CPU）与高压切断阀（SV01）、中压切断阀（SV02）和低压切断阀（SV03）连接，模拟量输入模块（AI）用于输入泄漏压力（PT01）、排气压力（PT02）、高压充气压力（PT03）、中压充气压力（PT04）和低压充气压力（PT05），模拟量输出模块（AO）与流量调节阀（FV01）连接。

本申请还提供了一种隔膜压缩机膜片应力突变保护系统100的控制方法，如图3所示，包括以下步骤。

步骤S1，隔膜压缩机膜片应力突变保护系统100检测到隔膜压缩机200的运行信号后，实时进行膜片213的破裂检测。当泄漏压力PT01>0.1MPa且持续3s时，该系统触发报警，并联锁隔膜压缩机200紧急停机，防止液压油进入储气罐。

步骤S2，隔膜压缩机200运行后，该系统首先打开高压切断阀（SV01）127，开始对高压储气罐310进行充气；当高压充气压力PT03＜排气压力PT02时，流量调节阀（FV01）126控制高压充气压力PT03的压升率为0.5MPa/s，即压升率>0.5MPa/s时减小流量调节阀（FV01）126的开度，压升率<0.5MPa/s时增大流量调节阀（FV01）126的开度，防止膜片213因压力突变而损坏；当高压充气压力PT03≥排气压力PT02时，流量调节阀（FV01）126全开，恢复正常高压充气状态。

步骤S3，当高压充气压力PT03>高压充气压力设定值时，高压充气完成，系统打开中压切断阀（SV02）128进行中压充气，同时关闭高压切断阀（SV01）127；当中压充气压力PT04＜排气压力PT02时，流量调节阀（FV01）126控制中压充气压力PT04的压升率为0.5MPa/s，即压升率>0.5MPa/s时减小流量调节阀（FV01）126的开度，压升率<0.5MPa/s时增大流量调节阀（FV01）126的开度，防止膜片213因压力突变而损坏；当中压充气压力PT04≥排气压力PT02时，流量调节阀（FV01）126全开，恢复正常中压充气状态。

步骤S4，当中压充气压力PT04>中压充气压力设定值时，中压充气完成，系统打开低压切断阀（SV03）129进行低压充气，同时关闭中压切断阀（SV02）128；当低压充气压力PT05＜排气压力PT02时，流量调节阀（FV01）126控制低压充气压力PT05的压升率为0.5MPa/s，即压升率>0.5MPa/s时减小流量调节阀（FV01）126的开度，压升率<0.5MPa/s时增大流量调节阀（FV01）126的开度，防止膜片213因压力突变而损坏；当低压充气压力PT05≥排气压力PT02时，流量调节阀（FV01）126全开，恢复正常低压充气状态。

步骤S5，当低压充气压力PT05>低压充气压力设定值时，低压充气完成，系统关闭低压切断阀（SV03）129，同时联锁隔膜压缩机200自动停机。

尽管已描述了本申请的一些优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离其发明构思之精神和范围。这样，倘若针对本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种隔膜压缩机膜片应力突变保护系统，其特征在于，包括充装主管、连通所述充装主管的多个充装支管和控制模块，所述充装主管的首端连通隔膜压缩机的排气阀出口，所述充装主管中设置有排气压力变送器和流量调节阀；各所述充装支管的末端分别连通有对应压力等级的储气罐，且各所述充装支管中分别设置有切断阀和充装压力变送器；所述控制模块用于根据所述排气压力变送器和所述充装压力变送器的压力值对应控制所述流量调节阀的开度。

2.根据权利要求1所述的隔膜压缩机膜片应力突变保护系统，其特征在于，还包括泄漏压力变送器，所述泄漏压力变送器用于检测所述隔膜压缩机的膜片两侧的气体和/或液压油的泄漏压力。

3.根据权利要求2所述的隔膜压缩机膜片应力突变保护系统，其特征在于，

所述膜片包括中间膜片、位于所述中间膜片两侧的气侧膜片和油侧膜片；所述泄漏压力变送器通过引压管路与所述中间膜片的泄压槽对应连通，且所述泄漏压力变送器与所述引压管路通过卡套连接。

4.根据权利要求1所述的隔膜压缩机膜片应力突变保护系统，其特征在于，

多个所述充装支管包括高压充装支管，中压充装支管和低压充装支管；所述高压充装支管的末端连通有高压储气罐，所述中压充装支管的末端连通有中压储气罐，所述低压充装支管的末端连通有低压储气罐；

所述高压充装支管中对应设置有高压切断阀和高压充装压力变送器，所述中压充装支管中对应设置有中压切断阀和中压充装压力变送器，所述低压充装支管中对应设置有低压切断阀和低压充装压力变送器。

5.根据权利要求1所述的隔膜压缩机膜片应力突变保护系统，其特征在于，所述流量调节阀为气动流量调节阀或电动流量调节阀，所述切断阀为气动切断阀或电动切断阀。