【導(dǎo)讀】備，目前，國(guó)內(nèi)外可燃?xì)饣厥昭b置一般采用單吸非平衡式雙螺桿壓縮機(jī)。影響軸承的使用壽命，甚至有斷軸的危險(xiǎn)，另外出口處的機(jī)封受出口壓力的影響，使用壽命也大大縮短，這樣嚴(yán)重影響壓縮機(jī)長(zhǎng)周期運(yùn)行。的不足，提出了“雙吸平衡式雙螺桿壓縮機(jī)”的構(gòu)想。個(gè)工作腔出氣的出氣口。兩端的軸向力相互抵消，軸承受力較小，大大提高了軸承的使用壽命。的同類壓縮機(jī)相比，其結(jié)構(gòu)尺寸有極為突出的優(yōu)勢(shì)，原材料消耗及制造成本減少，無故障運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，根據(jù)已知的設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)壓縮機(jī)的熱。力學(xué)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)和零部件選用提供技術(shù)參數(shù)。著重于對(duì)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。文章最后闡述了壓縮機(jī)的噪聲控制方法和監(jiān)測(cè)原。Keyword:screw；pressor；systemdesign；naturalgas；

　　

【正文】 下部 )。 (2) 主電路中電源電路繪水平線；受電的動(dòng)力設(shè)備（如電動(dòng)機(jī)等）及其它保護(hù)電器支路，應(yīng)垂直于電源電路繪制。 (3) 控制 電路應(yīng)垂直地繪于兩條水平電源線之間，耗能元件 應(yīng)直接連接在接地 或下方的水平電源線上，各種控制觸頭連接在上方水平線與耗能元件之間。 (4) 在電路圖中各個(gè)電器并不按照它實(shí)際的布置情況繪制，而是采用同一電器的各部件分別繪在它們完成作用的地方。 (5) 無論主電路還是控制電路，各元件一般按照動(dòng)作順序自上而下、從左到右依次排列。 (6) 為區(qū)別控制線路中各電器的類型和作用，每個(gè)電器及它們的部件用規(guī)定的圖形符號(hào)表示，且每個(gè)電器有一個(gè)文字符號(hào)，屬于同一個(gè)電器的各個(gè)部件都用同一個(gè)文字符號(hào)表示。而作用相同的電器用規(guī)定的文字符號(hào)加數(shù)字序號(hào)表示。 (7) 因?yàn)楦鱾€(gè) 電器在不同的工作階段分別作不同的動(dòng)作，觸點(diǎn)時(shí)閉時(shí)開，而在電路圖內(nèi)只能表示一種情況。因此，規(guī)定所有電器的觸點(diǎn)均表示成在（線圈）沒有通電或機(jī)械外力作用時(shí)的位置。對(duì)于接觸器和電磁式繼電器為電磁鐵未吸合的位置，對(duì)于行程開關(guān)、按鈕等則為未壓合的位置。 (8)在電路圖中兩條以上導(dǎo)線的電氣連接處要打一圓點(diǎn)，且每個(gè)接點(diǎn)要標(biāo)一個(gè)編號(hào)，編號(hào)的原則是：靠近左邊電源線的用單數(shù)標(biāo)注，靠近右邊電源線的用雙數(shù)標(biāo)注，通常都是以電器的線圈或電阻作為單、雙數(shù)的分界線，故電器的線圈或電阻應(yīng)盡量放在各行的 — 邊（左邊或右邊）。 (9)對(duì) 具有循環(huán)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，應(yīng)給出工作循環(huán)圖，萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)和行程開關(guān)應(yīng)繪出動(dòng)作程序和動(dòng)作位置。 孫城江：雙吸平衡式雙螺桿壓縮機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 (10)電路圖應(yīng)標(biāo)各電源電路的電壓值，極性或頻率及相數(shù) ； 某些元器件的特性；不常用的電器的操作方法和功能。 按照電氣原理圖的繪制原則，根據(jù)電氣控制要求繪制壓縮機(jī)的電氣控制系統(tǒng)原理圖，所繪原理圖如附圖 1 所示。 PLC 控制系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) 與傳統(tǒng)的繼電 器控制系統(tǒng)相比， PLC 控制系統(tǒng) 除了能做普通邏輯處理外，還具有浮點(diǎn)運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、模擬量控制等功能。繼電器控制是通過觸點(diǎn)與觸點(diǎn)間的機(jī)械動(dòng)作來完成邏輯控制，而 PLC 集成電子 邏輯，響應(yīng)速度和控制精度是傳統(tǒng)繼電器無法比擬的；繼電器控制通過機(jī)械式接觸會(huì)因?yàn)橛|頭的損壞或者老化等原因，壽命普遍抗不過 PLC， PLC 早已是工業(yè)界公 認(rèn)的無故障控制器； PLC 控制 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 （ 1） 最大限度地滿足工藝流程和控制要求。 （ 2） 監(jiān)控參數(shù)、精度要求以滿足實(shí)際需要為準(zhǔn)，不宜過多、過高，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，使用及維修方便，并降低系統(tǒng)的復(fù)雜性和開發(fā)成本。 （ 3） 保證控制系統(tǒng)的運(yùn)行安全、穩(wěn)定、可靠。 （ 4） 考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇 PLC 容量時(shí)，應(yīng) 適當(dāng)留有余量。 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 步驟 （ 1） 首先，根據(jù)系統(tǒng)需完成的控制任務(wù)，對(duì)被控對(duì)象的工藝過程、工作特點(diǎn)、控制系統(tǒng)的控制過程、控制規(guī)律、功能和特性進(jìn)行詳細(xì)分析，歸納出工作循環(huán)圖或狀態(tài)流程圖。 然后，明確其控制要求和設(shè)計(jì)要求，明確劃分控制的各個(gè)階段及各階段的特點(diǎn)，階段之間的轉(zhuǎn)換條件，最后歸納出各執(zhí)行元件的動(dòng)作順序表。 （ 2） 根據(jù)控制要求確定所需的用戶輸入設(shè)備（按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等）、輸出設(shè)備（繼電器、接觸器、信號(hào)燈等執(zhí)行元件）以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象（電動(dòng)機(jī)、電磁閥等），確 定 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)。 （ 3） 選型。 PLC 是控制系統(tǒng)的核心部件，選型一方面是選擇多大容量的 PLC，另一方面是選擇什么公司的 PLC 和外設(shè)。 （ 4） 進(jìn)行合理的 PLC 變量規(guī)劃（ I/O 點(diǎn)以及所用到的內(nèi)部元件定義），繪制電氣原理圖。這一步是非常重要的一步。開關(guān)量，變量規(guī)劃實(shí)際上是把 PLC 的I/O 分配給實(shí)際的元器件，給實(shí)際的元器件賦予一定的 PLC 地址。 模擬量，輸入華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 輸出的路數(shù)與實(shí)際電路也是一一對(duì)應(yīng)的。 在 PLC 控制系統(tǒng)中， 電氣原理圖中應(yīng)增加 PLC 的 I/O 連接圖。此外，還有一部分 “軟件程序 ”，即梯形圖。 （ 5） PLC 控制 程序設(shè)計(jì) 。 控制系統(tǒng)的 動(dòng)作順序 （ 1）按下 SB2KM1 線圈得電 KA7 線圈得電； KT1 開始計(jì)時(shí)； KM2 線圈得電 主電機(jī) M1， Y 形接線啟動(dòng)。 （ 2） KT1 計(jì)時(shí)到十秒 KM1 線圈失電 KM3 線圈得電 主電機(jī) M1，△形接線運(yùn)行。 （ 3）按下 SB3KM4 得電，風(fēng)扇運(yùn)行；按下 SB4KM4 失電 風(fēng)扇停止 （ 4）排氣溫 度超過 80℃ DT 觸點(diǎn)閉合 KA2 線圈得電 工藝故障報(bào)警， KA6 線圈得電 主電機(jī)失電。 （ 5）排氣壓力超過 SP2 觸點(diǎn)斷開 KM4 線圈失電 KA5 線圈得電 KA6 線圈得電 主電機(jī)失電。 （ 6） 排氣壓力超過 SP1 斷開 減荷裝置動(dòng)作實(shí)現(xiàn)減荷。 PLC 控制系統(tǒng)的 I/O 接線圖 圖 41 PLC 控制系統(tǒng)的 I/O 接線圖 孫城江：雙吸平衡式雙螺桿壓縮機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 根據(jù) 控制系統(tǒng) 元器件 的動(dòng)作順序 和控制系統(tǒng)的控制要求，可得 PLC 控制系統(tǒng)的 I/O 接線圖 如圖 41 所示。 選用三菱的 PLC，型號(hào)為 FX2N16MS. PLC 編程軟件簡(jiǎn)介 GX Developer 是三菱 PLC的編程 軟件 。適用 于 Q、 QnU、 QS、 QnA、 AnS、AnA、 FX 等全系列 可編程控制器 。支持梯形圖、指令表、 SFC、 ST及 FB、Label語言程序設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定，可進(jìn)行程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào)試，具有異地讀寫 PLC 程序功能。 GX Developer 的特點(diǎn)： 1. 軟件的共 通化 GX Developer 能夠制作 Q 系列， QnA 系列， A 系列（包括運(yùn)動(dòng)控制 （ SCPU）） ,FX 系列的數(shù)據(jù) ,能夠轉(zhuǎn)換成 GPPQ,GPPA 格式的文檔。 此外，選擇 FX 系列的情況下，還能變換成 FXGP(DOS),FXGP(WIN)格式的文檔。 2. 利用 Windows 的優(yōu)越性，使操作性飛躍上升能夠?qū)?Excel,Word 等作成的說明數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制，粘貼，并有效利用。 3. 程序的標(biāo)準(zhǔn)化 (1) 標(biāo)號(hào)編程 用標(biāo)號(hào)編程制作可編程控制器程序的話，就不需要認(rèn)識(shí)軟元件的號(hào)碼而能夠根據(jù)標(biāo)示制作成標(biāo)準(zhǔn)程序。 用標(biāo)號(hào)編程做成的程序能夠依據(jù)匯編從而作為實(shí)際的程序來使用。 (2) 功能塊（以下，略稱作 FB） FB是以提高順序程 序的開發(fā)效率為目的而開發(fā)的一種功能。把開發(fā)順序程序時(shí)反復(fù)使用的順序程序回路塊零件化，使得順序程序的開發(fā)變得容易。 (3)宏只要在任意的回路模式上加上名字（宏定義名）登錄（宏登錄）到文檔，然后輸入簡(jiǎn)單的命令就能夠讀出登錄過的回路模式，變更軟元件就能夠靈活利用了。 4. 能夠簡(jiǎn)單設(shè)定和其他站點(diǎn)的鏈接 由于連接對(duì)象的指定被圖形化而構(gòu)筑成復(fù)雜的系統(tǒng)的情況下也能夠簡(jiǎn)單的設(shè)定。 5. 能夠用各種方法和可編程控制器 CPU 連接 (1)經(jīng)由串行通訊口 (2)經(jīng)由 USB (3)經(jīng)由 MELSECNET/10(H)計(jì)算機(jī)插板 (4)經(jīng) 由 MELSECNET(Ⅱ )計(jì)算機(jī)插板 (5) 經(jīng)由 CCLink 計(jì)算機(jī)插板 (6) 經(jīng)由 Ether 計(jì)算機(jī)插板 (7)經(jīng)由CPU 計(jì)算機(jī)插板 (8)經(jīng)由 AF 計(jì)算機(jī)插板 6. 豐富的調(diào)試功能 (1) 由于運(yùn)用了梯形圖邏輯測(cè)試功能，能夠更加簡(jiǎn)單的進(jìn)行調(diào)試作業(yè) (2) 在幫助中有 CPU 錯(cuò)誤，特殊繼電器 /特殊寄存器的說明，所以對(duì)于在線中發(fā)生錯(cuò)誤，或者是程序制作中想知道特殊繼電器 /特殊寄存器的內(nèi)容的情況下提供非常大的便利 。 (3) 數(shù)據(jù)制作中發(fā)生錯(cuò)誤況時(shí)，華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 會(huì)顯示是什么原因或是顯示消息，所以數(shù)據(jù)制作的時(shí)間能夠大幅度縮短。 PLC 控制系統(tǒng)的梯形圖 利用 GX Developer 生成的 PLC 控制系統(tǒng)的梯形圖如下圖 42 所示。 孫城江：雙吸平衡式雙螺桿壓縮機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 圖 42 PLC 控制系統(tǒng)的 梯形 圖 PLC 控制系統(tǒng)的指令表 利用 GX Developer 生成的 PLC控制系統(tǒng)的 程序如下 所示 ： 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 孫城江：雙吸平衡式雙螺桿壓縮機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 第五章 雙螺桿壓縮機(jī)的噪聲控制及其監(jiān)測(cè) 噪聲及控制 當(dāng)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子經(jīng)過進(jìn)排氣口時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲。由于在壓縮腔中有大量的油存在，能對(duì)噪聲起到很大的衰減作 用。圖 51 顯示了噴油螺桿壓縮機(jī)的噪聲的典型頻譜，其基頻為轉(zhuǎn)子齒的嚙合頻率。 圖 51 噴油螺桿壓縮機(jī)的噪聲的典型頻譜 [2] 在噴油機(jī)器中諧波的幅值總是遠(yuǎn)低于其基頻的幅值。 由于在氣體中含有大量的油，并且噪聲幅度相對(duì)較低，在噴油螺桿壓縮機(jī)中，一般設(shè)計(jì)有一消聲罩。但壓縮介質(zhì)天然氣為易燃易爆物質(zhì)，不能讓其在消聲罩內(nèi)積累，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)耐L(fēng)設(shè)施。 振動(dòng)及其監(jiān)測(cè) 由于螺桿壓縮機(jī)依靠轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)氣體的壓縮，轉(zhuǎn)子理論上處于動(dòng)平衡狀態(tài)，因此震動(dòng)很小。所以螺桿壓縮機(jī)組不需要固定在特定的基礎(chǔ)上。 振動(dòng)測(cè)量是評(píng)估 壓縮機(jī)工作狀況和判定壓縮機(jī)與驅(qū)動(dòng)機(jī)之間連接對(duì)中性的有效方法。振動(dòng)測(cè)量 一般在壓縮機(jī)機(jī)殼上的三個(gè)平面上進(jìn)行，即垂直方向、水平方向和軸向，并且這三個(gè)平面要盡量靠近兩轉(zhuǎn)子的進(jìn)氣和排氣端軸承。振動(dòng)的讀數(shù)最好是速度而不是加速度，以免頻率過高時(shí)，加速度讀數(shù)產(chǎn)生較大誤差。通過比較同一臺(tái)壓縮機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間前后的振動(dòng)讀數(shù)，就可以判定是否有異常情況發(fā)生。常規(guī)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)可以作為判斷是否需要對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行維修的依據(jù)。 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)是近年來才在我國(guó)發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建立之前，應(yīng)對(duì)被監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行全面分析，并根據(jù)設(shè)備的 造價(jià)、配置傳感器的孫城江：雙吸平衡式雙螺桿壓縮機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 難易程度及其在整個(gè)生產(chǎn)過程中的重要程度等因素確定監(jiān)測(cè)方式和要求。天然氣壓縮機(jī)是油氣田生產(chǎn)過程中重負(fù)荷、連續(xù)工作的關(guān)鍵設(shè)備， 現(xiàn)場(chǎng) 采用在線監(jiān)測(cè)方式，可以長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)設(shè)備每時(shí)每刻的工作狀態(tài)，記錄下運(yùn)行過程中的各種數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)備狀態(tài)隨時(shí)作出分析。在操作上對(duì)在線監(jiān)測(cè)方式應(yīng)盡量提高系統(tǒng)運(yùn)行的自動(dòng)化程度，在硬件組成上，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要求各監(jiān)測(cè)部件（傳感器、變送器、信號(hào)調(diào)理、采集板及計(jì)算機(jī)等）工作穩(wěn)定可靠，傳感器信號(hào)直接進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析。壓縮機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件組成框圖如圖 52所示。 圖 52 監(jiān)控系統(tǒng)示 意圖 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 第六章 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)， 了解了我國(guó)螺桿壓縮機(jī)目前的發(fā)展歷程、發(fā)展?fàn)顩r及發(fā)展趨勢(shì) 。對(duì)壓縮機(jī)尤其是雙螺桿壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)組成和工作原理有了深入的理解和認(rèn)識(shí)，初步掌握了雙螺桿壓縮機(jī)系統(tǒng)的有關(guān)知識(shí)。 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)并彌補(bǔ)了自己許多的知識(shí)漏點(diǎn)，同時(shí)也溫習(xí)了之前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，提高了 自己對(duì) 知識(shí) 的綜合運(yùn)用能力。 同時(shí)，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也提升了自己思考問題和獨(dú)立解決問題的能力，拓寬了自己的思路。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中曾多次遇到困難，但最終都得到了很好的解決，這使我建 立起了“只要肯努力，問題都會(huì)解決”的信念。 我想這種信念要比學(xué)到多少知識(shí)更加重要，相信對(duì)我以后的工作和學(xué)習(xí)會(huì)頗有益處。 孫城江：雙吸平衡式雙螺桿壓縮機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 32 參考文獻(xiàn) [1] 喻志強(qiáng) 林子良 于 洋 , 國(guó)內(nèi)螺桿壓縮機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 ，壓縮機(jī)技術(shù)刊中刊，2021， 08： 1820 [2] 邢子文，螺桿壓縮機(jī)理論設(shè)計(jì)及應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社出版， 20210801 [3] 周巍 欒慎勇 董素霞， 天然氣螺桿壓縮機(jī)組的設(shè)計(jì)計(jì)算， FLUID MACHINERY， 2021， 10： 4446 [4] 吳寶志， 螺桿式制 冷壓縮機(jī) ，機(jī)械工業(yè)出版社出版 [5] 郁永章， 容積式壓縮機(jī)技術(shù)手冊(cè) ，機(jī)械工業(yè)出版社出版， 20211101 [6] 高慎琴 ,化工機(jī)器 ，化學(xué)工業(yè)出版社出版， 19951003 [7] [美 ]PAULC,HANLON 著，郝點(diǎn) 等譯， 壓縮機(jī)手冊(cè) ，中國(guó)石化出版社出版 [8] 李建興 ,可編程序控制器及應(yīng)用技術(shù) ，機(jī)械工業(yè)出版社出版 20210101 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33