贺尔碧格无级调量(内部资料)

HydroCOM的设计严
M
格遵守有关的安全规
定，并获得多个认证
证书:
EU: ExII 2G EEx de IIB + H2 T4 (ATEX) （中国适用EU标准）
US-FM: AEx d,e IIB + H2 T4 Class 1, Div.1, Group B, C, D, T4
CSA : Class 1, Div.1, Group A, B, C, D
一 全行程压开进气阀（0，50%，100%） 一 部分行程压开进气阀（可实现连续调节） 特点： – 阶梯形控制； – 压缩功几乎与排气量成正比例地减少，所以还有很高的运行经济性； – 适用于粗调节。
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往复式压缩机气量无级调节系统--HydroCOM
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HOERBIGER气量无级调节系统——HydroCOM
HydroCOM遵循的控制理念：使压缩机仅仅对实际需要的气体进行压 缩，从而能够最大限度地节约能源。
• 最宽广的无级可调的控制范围
HydroCOM通过智能化的液压执行机构，快速、精确地控制压力或流 量等控制变量，理论上可以实现气量0%—100%无级调节。
• 最高的动态特性
HydroCOM系统通过执行机构内置的电磁阀能快速而精确的反应，通 过执行结构的动作，压缩机的负载可以在三个曲轴回转中从0%加载到 100%。
振动增加，润滑不充分等；
– 对于大功率电机驱动的压缩机，需配备变频器，花费昂贵；
– 调节气量连续，功率消耗小;
– 压缩机各级压力比可保持不变，压缩机上不需设专门的调节机构。
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传统气量调节方法——压开进气阀调节（逐级调节）
对于多作用气缸，通过控制压缩机程中进气阀气 缸的关闭时刻，控制返回气量的多少，从而可以实 现气量的连续调节。 分类：（根据进气阀被压过程的长短）
100%
60%
每小时通过旁通阀调节浪费的能源: 2000 * 0.85 * 0.4= 680 kW 每年损失电能: 540万kwh
装备HydroCOM后每年可节省的金 钱约为:270万元
40%
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HydroCOM的优点
• 最大限度地节约能源
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HydroCOM的适用工况
控制范围 最高进气压力 最高进气温度 最高压缩机转速 腐蚀性气体的适用性 无油润滑工况的适用性 理想的阀片（环）材料 适用气体 最多控制级数/进气阀数 防爆证书 欧洲和中国（ATEX） 防爆证书 美国 (FM)
防爆证书 加拿大 (CSA)
2）Cr->Dr：待活塞运动到特定的位置Cr时（对应所要求的气量），执行机构作用在进
气阀片上的强制外力消失，进气阀关闭，气缸内剩余的气体开始被压缩，压缩过程再
从位置Cr到达位置Dr。
p
Dr,50
一
在C – Cr50的压缩过程中，进气阀保持 开启.
p
排气
A
D
50%负荷时 节省的能源
一 能源的消耗=P-V图的面积
GIM--4
CIU-4
IPS
系统维护和调 试用服务设备
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HydroCOM 的液压系统
单向阀
电磁阀
液压油缸
卸荷器 进气阀
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液压油站
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液压油站（HU）
液压油站的特点：
旁通阀
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传统气量调节方法——余隙腔调节
在压缩机的气缸上，除固定余隙容积外，另外设有一 定的空腔，调节时接入气缸工作腔，使余隙容积增大 ，容积系数减小，排气量降低，实现气量调节。
特点： – 需要较多的人工干涉，系统可靠性较差； – 调节响应速度较缓慢； – 易损件多，难于维护，不适用于已有设备改造。
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HydroCOM的心脏——执行机构
阀室 液压油入口
电磁阀 软接触缓冲器
液压油出口 活塞腔
高压活塞
密封室 漏油出口 漏气出口
刮油环 导向环 密封环 温度传感器
电气室 接线盒 包含微处理器、电磁 阀驱动、保险丝和通 讯接口的电路板
卸荷杆
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P
4 43
32
HydroCOM 1st stage 0 bar
燃料气加注
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气量调节方法的要求
最大的 调节范围
最优化的 能量消耗
全自动 集成调节
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传统气量调节方法
旁通回流调节 余隙腔调节 驱动电机转速调节（变频器） 压开进气阀调节（逐级气量调节）
Center Interface Unit (CIU) 中间接口单元
Hydraulic Unit (HU) 液压油站
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HydroCOM 执行机构和进气阀
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执行机构 卸荷杆 卸荷器 进气阀
往复式压缩机气量无级调节系统--HydroCOM
自1997年上市以来，至今全球范围内已经有600多台（套）交付使用，国 内使用量已经达到70多台（套），广泛应用于石油化工，气体储运和燃气 发电等工业领域。
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HydroCOM系统的组成
现场
48 VDC
控制室
DCS控制柜
中控室
HA
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HydroCOM的基本原理
• 在满负荷（进气100%压缩，不进行气量调节）运行工况下，压缩过程沿CD曲线进行；
• 在部分负荷运行工况下,（如下图所示50%工况下）压缩过程为：
1）C->Cr：气缸进气终了时,进气阀阀片在执行机构作用下仍被卸荷器强制地保持在开 启状态，压缩过程先从位置C到达位置Cr，在此过程中原吸入气缸的部分气体经被顶 开的进气阀回流到进气管而不被压缩。
特殊的气阀和系统设计， 使其与50年代的压缩机 技术相匹配
带压阀罩的大尺寸进气阀
840mm
Photo: BASF AG
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应用实例 — 德国炼油企业
用 户: BASF Aktiengesellschaft 地 点: Ludwigshafen, 德国 压缩机: “Einheitskompressor” 1952 model 型 式: 4 (6) 级, 卧式, 有油润滑 控 制: 一级排气压力控制 运 行： 1999年3月完成调试，投入运行
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HydroCOM的优点
• 完全的自动化控制
HydroCOM系统可通过压缩机接口部件CIU轻松与DCS或PLC联接，可做到 完全的自动控制。从而能实现压缩机的平稳加载、无扰动切换及停机，使 得各项状态参数更稳定。
• 实践证实的成熟系统
往复式压缩机气量无级调节系统 —— HydroCOM
Tomy 贺尔碧格(上海)有限公司
气量调控的需求
压缩机作为工业领域中的重要装置,在许多特定的领域中,都需要气量调 节和灵活控制：
工艺流程
气体输送
后续流程需求变动，提供所需气量的要求
前道工艺波动供气，维持稳定运行的要求
节省能量金钱消耗，最佳经济运行的要求
图示为两台位于波兰的12 列、单机功率达5000KW 的压缩机
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应用实例 — 德国天然气输送
装备了HydroCOM 的Halberstadt 压缩机
用 户: Erdgas Gommern 地 点: Salzwedel, 德国 压缩机: Halberstadt SRM 5506 型 式: 5缸, 1级, 卧式, 无油 控 制: 进气压力控制 运 行： 1997年8月正式投运
余隙腔
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传统气量调节方法——驱动机转速调节
通过改变压缩机的转速来改变单位时间内压缩气缸的 压缩次数从而达到调节排气量的目的。
特点：
M
– 用于驱动机为内燃机或汽轮机的压缩机或驱动电
机功率很小的压缩机；
– 低转速时，对压缩机工作产生不良影响，如气阀颤动、部件磨损大
Hydraulically actuated Computerized controlled valves
HydroCOM
• 液压驱动、计算机控制的气阀 • 仅压缩实际需要的气量 • 最大限度的节约能源，投资回报快 • (0% )10%-100%范围无级可调 • 高度集成的自动化系统
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• 结构紧凑 • 最大油压: 200 bar • 连续循环供油 • 油位显示 • 油温变送器 • 油位开关 • 油压变送器 • 压力调节装置 • 防爆设计
NG120
NG63
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防爆认证
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许多压缩机运行在有 易燃易爆气体存在的 环境中！
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TDC
4...20 mA
RS485
Binary signals
PT TT LS
HU
EPS
(48VDC)
CIU
HydroCOM控制柜
往复式压缩机气量无级调节系统--HydroCOM
RS232 HSS
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HydroCOM系统的关键部件
Hydraulic Actuator (HA) 液压执行机构
Class I, Div.1, Gr. A, B, C, D
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HydroCOM 执行机构实例
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往复式压缩机气量无级调节系统--Hydro
自1996起，越来越多的 压缩机安装使用了贺尔 碧格先进的HydroCOM 气量无级调节系统
Erdgas Gommern, Salzwedel - BRD
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应用实例 — 德国炼油企业
“Einheitskompressor”, 1952 model BASF - Ludwigshafen
Photo: BASF AG
Photo: BASF AG
Cr,50
C
p 进气
B
V
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HydroCOM的工作原理
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往复式压缩机气量无级调节系统--HydroCOM
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HydroCOM最突出的贡献——节能
典型的旁通阀调节的应用:
• 2000 kW压缩机
• 60%平均负载 • 按平均0.5元/度计算
(0...) 10 ... 100% 160 bar 120°C 1200 rpm 是 是
PEEK, MT 所有气体，除O2+C2H2
6 / 48 ExII 2G EEx de IIB + H2 T4 Class I, Div.1, Gr. B, C, D, T4 ATEx d,e IIB + H2 T4
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传统气量调节方法——旁通回流调节
排气管经由旁通管路和旁通阀门与进气管相 连接，调节时只要开启旁通阀，部分排气便 又回到进气管路中。
特点： - 调节灵活，方便易行，配自动控制系统后精度高； - 多余气体全部压缩，能源浪费，运行经济性差； - 适用于偶尔调节或调节幅度小的场合。
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HydroCOM中间接口单元（CIU）
CIU 是一个接口设备，它接收来自DCS或其它控制器的开关信号、 HydroCOM激活“Enable”信号和“4-20mA”的模拟控制信号
级接口模块（SIM）
HOERBIGER HOERBIGER HOERBIGER
Code Scroll/ Clear
Code Scroll/ Clear
CCoodede
Scroll/ Clear
SIM-4
SIM-4
SIM-4
总接口模块（GIM） 内部电源（IPS）
RS 232
HOERBIGEHROERBIGERHOERBIGER
CIU on
TDC
5V
Enable
Simulation
Warning
15V
Error
Phyd low
HSS HydroCOM