高效两级空气压缩机及其控制方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910248055.7 (22)申请日 2019.03.29 (71)申请人 重庆奇螺流体设备有限公司 地址 401120 重庆市渝北区金开大道西段 210号3楼3号附18-08-000104号 (72)发明人 王汝强彭代君 (74)专利代理机构 重庆双马智翔专利代理事务 所(普通合伙) 50241 代理人 方洪 (51)Int.Cl. F04C 23/00(2006.01) F04C 29/02(2006.01) F04C 29/04(2006.01) F04C 28/0。

2、2(2006.01) F04C 28/06(2006.01) F04C 28/08(2006.01) F04C 28/24(2006.01) (54)发明名称 高效两级空气压缩机及其控制方法 (57)摘要 本发明涉及空气压缩机领域， 公开了一种高 效两级空气压缩机， 包括两个或三个一级压缩主 机， 以及一个二级压缩主机。 一级压缩主机数量 为三个时， 两个一级压缩主机由一个一级电机驱 动， 另一个一级压缩主机和二级压缩主机由变频 的二级电机驱动。 启动该空气压缩机时， 先启动 二级电机， 然后使二级电机在低频率运行， 再启 动一级电机， 一级电机启动后二级电机的频率调 整到工作运转频率， 使得。

3、该空气压缩机的启动电 流小。 设两个或三个一级压缩主机， 其最大排量 也为现有技术的两倍或三倍； 且使得该空气压缩 机的排气量调整范围宽。 权利要求书2页 说明书9页 附图4页 CN 109812416 A 2019.05.28 CN 109812416 A 1.高效两级空气压缩机， 包括进气系统、 一级压缩主机、 二级压缩主机、 一级电机和二 级电机， 一级压缩主机排出的一级压缩空气进入二级压缩主机内进行二次压缩成为二级压 缩空气； 所述进气系统为所述一级压缩主机供气， 包括空气滤清器和进气阀； 其特征在于， 所述二级压缩主机由二级电机驱动， 所述二级电机为变频电机， 二级电机的运转频率 F。

4、2由一级压缩空气的压力P1决定； 所述一级压缩主机包括两个或三个一级压缩主机； 所述一级压缩主机的数量为两个时， 其中一个一级压缩主机与所述一级电机连接由之 驱动， 另一个一级压缩主机由所述一级电机驱动或由所述二级电机驱动； 所述一级压缩主机的数量为三个时， 其中两个一级压缩主机由一级电机驱动， 另一个 一级压缩主机由二级电机驱动。 2.根据权利要求1所述的高效两级空气压缩机， 其特征在于： 所述一级压缩主机和二级 压缩主机均为螺杆式压缩机； 所述一级电机的一个输出轴通过联轴器或皮带传动机构与一 个一级压缩主机可拆卸连接。 3.根据权利要求1或2所述的高效两级空气压缩机， 其特征在于， 还包括。

5、二级油气分离 系统和二级油冷却系统； 所述二级油气分离系统的入口与所述二级压缩主机出口连接， 二级油气分离系统的出 气口排出的二级压缩气体经压力维持阀后输送至压缩空气管网中； 所述二级油气分离系统的出液口与所述二级油冷却系统的入口连接， 二级油冷却系统 的出口与二级压缩主机连接， 为之降温。 4.根据权利要求3所述的高效两级空气压缩机， 其特征在于， 还包括一级油气分离系统 和一级油冷却系统； 所述一级油气分离系统的入口与所述一级压缩主机出口连接， 一级油气分离系统的出 气口与二级压缩主机的进气口连通； 所述一级油气分离系统的出液口与所述一级油冷却系统的入口连接， 一级油冷却系统 的出口与一级。

6、压缩主机连接， 为之降温。 5.根据权利要求4所述的高效两级空气压缩机， 其特征在于， 所述二级油冷却系统与所 述一级油冷却系统连通， 二级油冷却系统与一级油冷却系统之间设有流量调节阀。 6.根据权利要求4所述的高效两级空气压缩机， 其特征在于， 与所述一级电机可拆卸连 接的一级压缩主机与所述一级油气分离系统之间设有第一截止阀， 该一级压缩主机与所述 一级冷却系统之间设有第二截止阀， 第一截止阀与所述一级压缩主机之间还设有安全阀。 7.根据权利要求4所述的高效两级空气压缩机， 其特征在于， 所述一级油气分离系统包 括油气分离器， 该油气分离器与所述二级压缩主机之间连接有一级空气冷却系统； 所述。

7、二 级油气分离系统包括内置油细分离器的油气分离桶， 所述压力维持阀的出气口连接有二级 空气冷却系统。 8.根据权利要求4所述的高效两级空气压缩机， 其特征在于， 所述一级油气分离系统与 二级压缩主机之间设有一级压力传感器， 所述二级油气分离系统与压缩空气管网之间设有 二级压力传感器。 9.根据权利要求8所述的高效两级空气压缩机， 其特征在于， 还包括控制器， 控制器的 第一输入端与所述一级压力传感器的输出端电连接； 控制器的第二输入端与所述二级压力 权利要求书 1/2 页 2 CN 109812416 A 2 传感器的输出端电连接； 控制器的第一控制端与所述一级电机电连接， 控制一级电机通、 。

8、断 电； 控制器的第二控制端与所述二级电机的变频器电连接， 控制二级电机通、 断电及二级电 机的转速； 所述进气阀由电动执行机构来以及打开、 关闭或流量调节， 控制器的第四控制 端、 第五控制端和第六控制端分别与三个一级压缩主机的进气系统中的进气阀的电动执行 机构电连接， 控制进气阀的打开、 关闭及流量调节。 10.一种权利要求8所述的高效两级空气压缩机的控制方法， 其特征在于， 包括启动过 程和运行过程； 所述启动过程为： 所述控制器控制所述二级电机先启动， 二级电机启动后控制器通过 变频器调整到二级电机的最低频率F1运行， 然后再启动一级电机， 一级电机启动后二级电 机控制器通过变频器调整。

9、二级电机的运转频率为F2； 所述运行过程为： 当二级压缩空气的压力P2超过控制器的设定的最大目标压力P2D时， 控制器发出信号逐步关闭进气阀， 进气阀关闭后进气量减少使一级压缩空气的压力P1小于 设定值P1 S； 由于P1小于P1 S使控制器发出信号给变频器， 变频器根据控制器的信号减小 二级电机的运转频率F2， 使二级压缩空气的流量减少， 使得二级压缩空气的压力P2下降； 当二级压缩空气的压力P2低于控制器的设定的最小目标压力P2X时， 控制器发出信号 逐步打开进气阀， 进气阀打开后进气量增加使一级压缩空气的压力P1大于设定值P1S； 由于 P1大于P1 S使控制器发出信号给变频器， 变频器。

10、根据控制器的信号增加二级电机的运转频 率F2， 使二级压缩空气的流量增加， 使得二级压缩空气的压力P2上升。 权利要求书 2/2 页 3 CN 109812416 A 3 高效两级空气压缩机及其控制方法 技术领域 0001 本发明涉及空气压缩机领域， 具体涉及一种高效两级空气压缩机及其控制方法。 背景技术 0002 两级空气压缩机多为螺杆式， 主要为单主机空压机和双主机空压机两种形式。 0003 双主机空压机， 由一个电机通过联轴器带动的一个大转子压缩主机作为一级压 缩， 另一个电机通过联轴器带动的一个小转子压缩主机作为二级压缩， 一级压缩完成后排 出的油气混合物进行油气分离和冷却后进行二级压。

11、缩， 二级压缩经油气分离后， 经冷却后 流入压缩空气管网。 其主要存在如下问题： 1)采用两个主机、 两个电机， 成本高。 2)因一级压 缩完成后进行了冷却和除油， 满载时能效高； 但相应的， 不满载时能效低， 尤其是实际排气 量低于额定排气量的 80时。 3)系统复杂、 体积大。 0004 单主机空压机， 由一个电机通过联轴器带动一个两级螺杆主机； 空气进入两级螺 杆主机内进行压缩， 压缩完成后将油气混合物排到油气分离桶进行油气分离， 产生压缩空 气和冷却润滑液； 之后将分离出的冷却润滑液流入油冷却系统进行冷却后， 再流入两级螺 杆主机， 而分离出的压缩空气经空气冷却系统冷却后流入压缩空气管。

12、网。 虽然此种结构体 积小， 但还存在如下问题： 1)因两级螺杆主机的机壳内有两对转子的腔体以及冷却腔体， 结 构复杂， 制造要求高， 导致两级螺杆主机导致成本高。 2)因两级螺杆主机由一个电机带动， 电机的额定电流大， 对应的变频器功率也大， 变频器的功率越大， 成本越高。 3)因一个电机 需通过三个齿轮同时带动两对转子， 因此启动扭力大。 4)因电机的额定电流大， 启动电流同 比例增大。 发明内容 0005 为了克服上述现有技术中双主机空压机和单主机空压机存在的缺陷， 本发明的第 一个目的是提供一种高效两级空气压缩机， 本发明的第二个目的是提供一种高效两级空气 压缩机的控制方法。 0006。

13、 为达到上述第一个目的， 本发明采用如下技术方案： 高效两级空气压缩机， 包括进 气系统、 一级压缩主机、 二级压缩主机、 一级电机和二级电机， 一级压缩主机排出的一级压 缩空气进入二级压缩主机内进行二次压缩成为二级压缩空气； 进气系统为一级压缩主机供 气， 包括空气滤清器和进气阀； 其特征在于， 0007 二级压缩主机由二级电机驱动， 二级电机为变频电机， 二级电机的运转频率F2由 一级压缩空气的压力P1决定； 0008 一级压缩主机包括两个或三个一级压缩主机； 0009 一级压缩主机的数量为两个时， 其中一个一级压缩主机与一级电机连接由之驱 动， 另一个一级压缩主机由一级电机驱动或由二级电。

14、机驱动； 0010 一级压缩主机的数量为三个时， 其中两个一级压缩主机由一级电机驱动， 另一个 一级压缩主机由二级电机驱动。 说明书 1/9 页 4 CN 109812416 A 4 0011 上述技术方案中， 一级压缩主机进行吸气压缩后， 将一级压缩空气集中排到二级 压缩主机中进行二级压缩后， 排出的二级压缩空气输送至压缩空气管网中。 二级电机为变 频电机， 使用时先启动二级电机， 然后使二级电机在最低频率运行， 比如5Hz， 再启动一级电 机， 一级电机启动后二级电机的频率调整到工作运转频率， 使得该空气压缩机的启动电流 小。 0012 一级压缩主机的数量为两个或三个， 使得该空气压缩机有。

15、三个或四个压缩主机， 相比现有技术， 其最大排量也为现有技术的两倍或三倍。 且当压缩空气管网要求该空气压 缩机的排气量较长时间低于其中一个或两个一级压缩主机的满载排气量时， 此时可使一个 或两个一级压缩主机停止工作， 从而降低功耗。 因此使得该空气压缩机的排气量调整范围 宽。 0013 其中一个一级压缩主机与二级电机连接时， 该二级电机同时驱动一个二级压缩主 机和一个一级压缩主机转动， 使该一级压缩主机的进气量由进气阀进行调节， 起到了传统 的一级压缩主机用变频器调节进气量的功能。 0014 进一步， 一级压缩主机和二级压缩主机均为螺杆式压缩机； 一级电机的一个输出 轴通过联轴器或皮带传动机构。

16、与一个一级压缩主机可拆卸连接。 需要小排量时， 通过联轴 器或者皮带传动机构使该一级压缩主机与一级电机分离， 使其中一个一级压缩主机停止工 作， 从而降低功耗； 而且与单主机空压机相比， 一级压缩主机的排气压力低， 螺杆受力小， 使 轴承变得轻型化； 且螺杆的受力小， 也使螺杆的齿形简化， 加工难度降低； 因排气压力低， 泄 露较小， 螺杆加工精度要求降低， 加工成本降低； 一级压缩和二级压缩各由一个电机带动， 机壳内只有一对转子的腔体， 结构简单。 0015 进一步， 还包括二级油气分离系统和二级油冷却系统； 0016 二级油气分离系统的入口与二级压缩主机出口连接， 二级油气分离系统的出气口。

17、 排出的二级压缩气体经压力维持阀后输送至压缩空气管网中； 0017 二级油气分离系统的出液口与二级油冷却系统的入口连接， 二级油冷却系统的出 口与二级压缩主机连接， 为之降温。 0018 二级压缩主机出口排出的为二级油气混合物， 二级油气分离系统用于分离二级油 气混合物分离中的二级压缩空气和冷却润滑油， 减少输送至压缩空气管网中的冷却润滑 油， 减少该空气压缩机中冷却润滑油的流失， 流失的冷却润滑油量可以控制在10ppm以下。 二级油冷却系统用于冷却分离出的冷却润滑油。 0019 进一步， 还包括一级油气分离系统和一级油冷却系统； 0020 一级油气分离系统的入口与一级压缩主机出口连接， 一级。

18、油气分离系统的出气口 与二级压缩主机的进气口连通； 0021 一级油气分离系统的出液口与一级油冷却系统的入口连接， 一级油冷却系统的出 口与一级压缩主机连接， 为之降温。 0022 一级压缩主机出口排出的为一级油气混合物， 一级油气分离系统用于分离一级油 气混合物分离中的一级压缩空气和冷却润滑油， 使进入二级压缩主机内的冷却润滑液大幅 减少， 提高了二级压缩的容积效率。 一级油冷却系统用于冷却分离出的冷却润滑油。 0023 进一步， 二级油冷却系统与一级油冷却系统连通， 二级油冷却系统与一级油冷却 系统之间设有流量调节阀。 说明书 2/9 页 5 CN 109812416 A 5 0024 由。

19、此使冷却一级压缩主机和冷却二级压缩主机的冷却润滑液连通， 使一级压缩主 机流入二级压缩主机的少部分冷却液回流到一级油冷却系统； 保持油冷却系统内冷却润滑 液的平衡。 0025 进一步， 与一级电机可拆卸连接的一级压缩主机与一级油气分离系统之间设有第 一截止阀， 该一级压缩主机与一级冷却系统之间设有第二截止阀， 第一截止阀与一级压缩 主机之间还设有安全阀。 0026 该一级压缩机停转时， 第一截止阀阻止一级油气混合物流向该一级压缩机， 第二 截止阀阻止冷却润滑油流向该一级压缩机。 安全阀对第一截止阀与第一一级压缩主机之间 的气体进行泄放， 降低压力， 用于防止第一截止阀关闭时第一一级压缩主机启动。

20、运转， 造成 一级电机过载。 0027 进一步， 一级油气分离系统包括油气分离器， 该油气分离器与二级压缩主机之间 连接有一级空气冷却系统； 二级油气分离系统包括内置油细分离器的油气分离桶， 压力维 持阀的出气口连接有二级空气冷却系统。 0028 一级压缩气体经过一级空气冷却系统进行冷却， 降低二级压缩主机的进气温度， 从而降低二级压缩主机的功耗； 二级压缩气体经过二级空气冷却系统进行冷却， 从而降低 进入压缩空气管网的二级压缩空气的温度。 0029 进一步， 一级油气分离系统与二级压缩主机之间设有一级压力传感器， 二级油气 分离系统与压缩空气管网之间设有二级压力传感器。 0030 一级压力传。

21、感器用以监测一级压缩空气的压力， 二级压力传感器用于监测二级压 缩空气的压力。 0031 进一步， 还包括控制器， 控制器的第一输入端与一级压力传感器的输出端电连接； 控制器的第二输入端与二级压力传感器的输出端电连接； 控制器的第一控制端与一级电机 电连接， 控制一级电机通、 断电； 控制器的第二控制端与二级电机的变频器电连接， 控制二 级电机通、 断电及二级电机的转速； 控制器的第三控制端与泄放电磁阀电连接， 控制泄放电 磁阀的通、 断电； 进气阀由电动执行机构来以及打开、 关闭或流量调节， 控制器的第四控制 端、 第五控制端和第六控制端分别与三个一级压缩主机的进气系统中的进气阀的电动执行 。

22、机构电连接， 控制进气阀的打开、 关闭及流量调节。 0032 设置控制器后， 控制器读取一级压力传感器和二级压力传感器的数值， 并根据该 数值判定该空气压缩机的情况， 从而控制一级电机、 二级电机和进气阀的工作状况， 以调整 该空气压缩机的进气量、 排气量、 一级压缩空气压力和二级压缩空气压力。 0033 为达到上述第二个目的， 本发明采用如下技术方案： 高效两级空气压缩机的控制 方法， 包括启动过程和运行过程； 0034 启动过程为： 控制器控制二级电机先启动， 二级电机启动后控制器通过变频器调 整到二级电机的最低频率F1运行， 然后再启动一级电机， 一级电机启动后二级电机控制器 通过变频器。

23、调整二级电机的运转频率为F2； 0035 运行过程为： 当二级压缩空气的压力P2超过控制器的设定的最大目标压力 P2D 时， 控制器发出信号逐步关闭进气阀， 进气阀关闭后进气量减少使一级压缩空气的压力P1 小于设定值P1S； 由于P1小于P1S使控制器发出信号给变频器， 变频器根据控制器的信号减 小二级电机的运转频率F2， 使二级压缩空气的流量减少， 使得二级压缩空气的压力P2下降； 说明书 3/9 页 6 CN 109812416 A 6 0036 当二级压缩空气的压力P2低于控制器的设定的最小目标压力P2X时， 控制器发出 信号逐步打开进气阀， 进气阀打开后进气量增加使一级压缩空气的压力 。

24、P1大于设定值 P1S； 由于P1大于P1S使控制器发出信号给变频器， 变频器根据控制器的信号增加二级电机 的运转频率F2， 使二级压缩空气的流量增加， 使得二级压缩空气的压力P2上升。 0037 上述技术方案中， 由于二级电机启动完成后调整到最低频率F1运行， 比如 5Hz， 之 后一级电机才启动， 使得启动电流小。 运行过程中， 当P2大于P2D时， 进气阀关闭后进气量减 少使一级压缩空气的压力P1小于设定值P1S， 此时减小二级电机的转动频率F2， 使二级压缩 空气的压力P2下降， 同时使P1保持在设定值P1S附近。 当P2小于P2X时， 进气阀打开后进气量 减增加使一级压缩空气的压力P。

25、1大于设定值P1S， 此时增加二级电机的转动频率F2， 使二级 压缩空气的压力P2上升， 同时使P1保持在设定值P1S附近。 0038 因此该空气压缩机根据一级压缩空气的压力P1调节二级电机的运转频率 F2， 不 仅不影响该空气压缩机对压力调节的响应速度， 还可使一级压缩空气的压力P1保持在设定 值P1S附近， 减小一级压缩空气的压力波动， 使二级压缩的压比稳定， 能效提高。 0039 相比现有技术， 本发明的有益效果如下： 0040 (1)设两个/三个一级压缩主机， 最大排气量为现有技术的两倍/三倍。 0041 (2)设两个/三个一级压缩主机， 使该空气压缩机的排气量调整的范围宽； 0042。

26、 (3)仅二级电机为变频电机， 一级电机为普通电机， 所需变频器的小， 成本低； 0043 (4)由于二级电机启动完成后调整到最低频率运行， 比如5Hz， 之后一级电机才启 动， 使得启动电流小。 0044 (5)两级压缩， 一级压缩主机的排气压力小， 相比单主机空压力， 螺杆受力小， 使螺 杆的齿形简化， 加工精度要求降低， 成本低； 机壳内只有一对转子的腔体， 机壳结构简单， 成 本低， 从而使得整个压缩主机结构简单， 成本低。 0045 (6)一级压缩完成后经一级油气分离系统进行初步油气分离， 将一级压缩主机排 出的大部分冷却润滑液分离排出， 使进入二级压缩主机内的冷却润滑液大幅减少， 。

27、提高了 二级压缩的容积效率。 0046 (7)一级压缩空气经一级空气冷却系统进行冷却， 二级压缩主机的进气温度降低， 降低二级压缩功耗。 附图说明 0047 图1为本申请实施例一中的高效两级空气压缩机的流程示意图。 0048 图2为本申请实施例一中的控制器的控制流程示意图。 0049 图3为本申请实施例二中的高效两级空气压缩机的流程示意图。 0050 图4为本申请实施例二中的控制器的控制流程示意图。 0051 图5为本申请实施例三中的高效两级空气压缩机的流程示意图。 0052 说明书附图中的附图标记包括： 第一一级压缩主机11、 第二一级压缩主机 12、 二 级压缩主机13、 第三一级压缩主机。

28、14、 一级电机2、 第一联轴器21、 第二联轴器22、 二级电机 3、 变频器31、 第三联轴器32、 第四联轴器33、 油气分离器4、 一级油冷却系统41、 一级空气冷 却系统42、 油气分离桶5、 二级油冷却系统51、 二级空气冷却系统52、 第一空气过滤器61、 第 二空气过滤器62、 第三空气过滤器63、 第一进气阀71、 安全阀72、 第一截止阀73、 第二截止阀 说明书 4/9 页 7 CN 109812416 A 7 74、 流量调节阀75、 泄放电磁阀76、 压力维持阀77、 第二进气阀78、 第三进气阀79、 控制器8、 一级压力传感器81、 二级压力传感器82、 管道一9。

29、1、 管道二92、 管道三93、 管道四94、 管道五 95、 管道六96、 压缩空气管网10。 具体实施方式 0053 以下是本发明的具体实施例并结合附图， 对本发明的技术方案作进一步的描述， 但本发明并不限于这些实施例。 0054 实施例一 0055 本实施例基本如图1所示： 高效两级空气压缩机， 包括进气系统、 三个压缩主机、 一 级油气分离系统、 二级油气分离系统、 一级油冷却系统41、 二级油冷却系统51、 一级空气冷 却系统42和二级空气冷却系统52。 0056 压缩主机为两个一级压缩主机和一个二级压缩主机13， 压缩主机均为螺杆式压缩 机， 两个一级压缩主机分别为第一一级压缩主机。

30、11和第二一级压缩主机 12。 第一一级压缩 主机11通过第一联轴器21与一级电机2连接， 第一联轴器 21为分离夹紧型弹性联轴器， 使 第一一级压缩主机11与一级电机2可拆卸连接。 一级电机2为双输出轴的电机， 一级电机2的 另一个输出轴通过第二联轴器22 可拆卸地与第二一级压缩主机12连接， 第二联轴器22为 普通弹性联轴器； 由此， 通过该一级电机2同时驱动第一一级压缩主机11和第二一级压缩主 机12 转动， 以对空气进行一级压缩。 二级压缩主机13通过第三联轴器32与二级电机3连接， 第三联轴器32也为普通弹性联轴器， 二级电机3为带变频器31的变频电机， 二级电机3驱动 二级压缩主机。

31、13转动， 以对一级压缩空气进行二级压缩。 0057 应当指出， 第一一级压缩主机11/第二一级压缩主机12与一级电机2采用第一联轴 器21/第二联轴器22的方式可拆卸连接， 为本实施例的优选实施方式， 实际应用中还可采用 皮带传送机构连接， 使第一一级压缩主机11/第二一级压缩主机12能够与一级电机2分离， 皮带传送机构为现有技术， 其结构在此不赘述。 0058 第一一级压缩主机11和第二一级压缩主机12的进气口均与进气系统连接， 与第一 一级压缩主机11连接的进气系统包括从空气的流动方向依次设置的第一空气过滤器61和 第一进气阀71； 与第二一级压缩主机12连接的进气系统包括从空气的流动方。

32、向依次设置的 第二空气过滤器62和第二进气阀78。 第一进气阀 71和第二进气阀78最好为蝶式进气阀(比 如Hoerbiger的HPKG系列)， 用于调节两个一级压缩主机的进气量。 0059 第一进气阀71和第二进气阀72可以通过电动执行机构来进行打开、 关闭或流量调 节， 根据情况电动执行机构的形式可不同， 比如无需精确控制进气量时， 可通过电磁阀的 通、 断电控制第一进气阀71和第二进气阀72的打开或关闭； 又比如需精确控制进气量时， 电 动执行机构为由电磁阀、 反比例阀、 气缸和连杆组成的比例电磁阀， 由此进行第一进气阀71 和第二进气阀72的打开、 关闭或流量调节； 当然也可通过伺服电。

33、机的旋转角度来进行第一 进气阀71和第二进气阀72的打开、 关闭或流量调节。 电动执行机构的形式可以根据实际情 况进行选择， 本发明不作具体限制。 0060 一级油气分离系统包括油气分离器4， 油气分离器4的进口通过管道一91 分别与 第一一级压缩主机11和第二一级压缩主机12的出口连接， 该管道一91 中输送的为冷却润 滑液和一级压缩空气的混合物(简称一级油气混合物)， 油气分离器4用于将大部分冷却润 说明书 5/9 页 8 CN 109812416 A 8 滑液从一级油气混合物中分离出来。 第一一级压缩主机11与油气分离器4之间的管道一91 上还连接有第一截止阀73， 该第一截止阀73为闸。

34、阀； 第一截止阀73与第一一级压缩主机11 之间还连接有安全阀 72， 该安全阀72为弹簧式安全阀72， 当压力过大时， 该安全阀72打开， 释放压力， 避免一级压缩主机11过载。 0061 油气分离器4的出液口通过管道二92与一级油冷却系统41连接， 一级油冷却系统 41也通过管道二92分别与第一一级压缩主机11和第二一级压缩主机 12连接， 该管道二92 中输送的为冷却润滑液， 该冷却润滑液一方面为两个一级压缩主机降温， 另一方面起润滑 作用， 降低两个一级压缩主机中零部件的磨损。 第一一级压缩主机11与一级油冷却系统41 的管道二92上连接有第二截止阀74， 该第二截止阀74为球阀。 两。

35、个一级压缩主机内的冷却 润滑液与压缩后的一级压缩空气一起排出至管道一91中。 0062 油气分离器4的出气口与二级压缩主机13的进气口通过管道三93连通， 该管道三 93中输送的为一级压缩空气， 一级空气冷却系统42设在该管道三93 上， 将一级压缩空气冷 却后流入至二级压缩主机13中。 二级油气分离系统包括与二级压缩主机13出口通过管道四 94连接的油气分离桶5， 该管道四94中输送的为冷却润滑液和二级压缩空气的混合物(简称 二级油气混合物)。 油气分离桶5内设有油细分离器， 二级压缩空气经过油细分离器过滤后， 二级压缩空气的含油量可降至10ppm以下。 0063 油气分离桶5底部的出液口也。

36、通过管道二92与二级油冷却系统51连接， 二级油冷 却系统51也通过管道二92与二级压缩主机13连接， 为其输送冷却润滑液。 二级油冷却系统 51还通过管道二92与一级油冷却系统41连通， 其连通的管道二92上连接有流量调节阀75， 用于调节二级油冷却系统51到一级油冷却系统41的冷却润滑液流量。 0064 油气分离桶5的出气口通过管道五95与压缩空气管网10连通， 该管道五 95中输送 的为二级压缩空气。 该管道五95上从空气的流动方向依次设有压力维持阀77和二级空气冷 却系统52。 压力维持阀77用于稳定油气分离桶5内的压力， 当二级压缩空气的压力大于压力 维持阀77的开启压力时， 二级压。

37、缩空气才能从油气分离桶5流出。 油气分离桶5的出气口与 压力维持阀77之间的管道五 95上还连通有管道六96， 管道六96的另一端与第二进气阀78 的进气口连通； 该管道六96用于泄放管道五95内的二级压缩空气， 减小管道五95中二级压 缩空气的压力， 管道六96上连接有泄放电磁阀76， 为常开式两位两通电磁阀， 用于连通或者 切断二级压缩空气泄放到第二进气阀78进气口的通道。 0065 在本实施例中， 在管道三93上连接有一级压力传感器81， 在管道五95上连接有二 级压力传感器82。 一级压力传感器81设置在油气分离器4与一级空气冷却系统42之间， 二级 压力传感器82设置在二级空气冷却系。

38、统52的出气口处， 即二级空气冷却系统52与压缩空气 管网10之间。 0066 在本实施例中， 该空气压缩机中还设有控制器8， 结合图2所示， 控制器8 内具有比 较器(图中未示出)， 控制器8中比较器的第一输入端与一级压力传感器81的输出端电连接， 比较器的第二输入端与二级压力传感器82的输出端电连接， 比较器的第三输入端连接压力 阈值存储器， 比较器的输出端与控制器8 的控制端连接。 压力阈值存储器中存储管道三93 中一级压缩空气的设定压力为第一阈值P1S， 管道五95中二级压缩空气的最小目标压力为 第二阈值P2X， 二级压缩空气的最大目标压力为第三阈值P2D。 0067 控制器8的第一控。

39、制端与一级电机2电连接， 控制一级电机2通、 断电； 控制器8的第 说明书 6/9 页 9 CN 109812416 A 9 二控制端与二级电机3的变频器31电连接， 控制二级电机3通、 断电及二级电机3的转速； 控 制器8的第三控制端与泄放电磁阀76电连接， 控制泄放电磁阀76的通、 断电； 控制器8的第四 控制端与第一进气阀71的电动执行机构电连接， 控制第一进气阀71的打开、 关闭或流量调 节； 控制器8的第五控制端与第二进气阀78的电动执行机构电连接， 控制第二进气阀78的打 开、 关闭或流量调节。 0068 上述高效两级空气压缩机的控制方法， 具体如下： 控制器8控制二级电机3 得电。

40、而 启动， 同时二级电机3通过第三联轴器32带动二级压缩主机13旋转， 待二级电机3启动完成 后， 调整其在最低频率F1运行， 比如5Hz。 之后控制器 8使一级电机2启动， 一级电机2通过第 一联轴器21和第二联轴器22分别带动第一一级压缩主机11和第二一级压缩主机12旋转。 一 级电机2启动完成后， 控制器8根据一级压力传感器81测的压力值P1和二级压力传感器82测 的压力值P2， 与压力阈值存储器中的一级压缩空气的设定压力P1S、 二级压缩空气的最小目 标压力P2X和二级压缩空气的最大目标压力P2D比较后， 调整二级电机3 的运转频率F2， 后 续详细介绍。 0069 一级电机2启动完成。

41、后， 控制器8发出控制信号使泄放电磁阀76得电关闭； 同时控 制器8也发出控制信号打开第一进气阀71和第二进气阀78的主阀板， 由于第一一级压缩主 机11和第二一级压缩主机12的旋转， 在两个一级压缩主机的进气口均产生负压， 负压的作 用， 使外界空气经第一空气过滤器61后经过第一进气阀71进入第一一级压缩主机11内进行 压缩， 外界空气经第二空气过滤器62后经过第二进气阀78进入第二一级压缩主机12内进行 压缩。 第一一级压缩主机11和第二一级压缩主机12压缩完成后将排出的一级油气混合物经 管道一91输送至油气分离器4中。 0070 油气分离器4将一级油气混合物进行初步的油气分离， 分离出一。

42、级压缩空气和冷 却润滑液； 分离出的冷却润滑液经管道二92流入一级油冷却系统41进行冷却后流入第一一 级压缩主机11和第二一级压缩主机12中； 而分离出的一级压缩空气在管道三93中先流入一 级空气冷却系统42进行冷却后， 再流入二级压缩主机13进行二次压缩。 0071 二级压缩完成后经管道四94将二级油气混合物输送至油气分离桶5中进行油气分 离， 分离出二级压缩空气和冷却润滑液； 分离出的冷却润滑液主要流入二级油冷却系统51 进行冷却后流入二级压缩主机13中， 另一部分冷却润滑液经过流量调节阀75流入一级油冷 却系统41冷却后， 流入第一一级压缩主机11 和第二一级压缩主机12中； 而分离出的。

43、二级压 缩空气经压力维持阀77流入到二级空气冷却系统52冷却后流入压缩空气管网10中； 由于二 级压缩空气经过油细分离器过滤后， 二级压缩空气的含油量可降至10ppm以下。 0072 二级电机3的运转频率F2调节过程如下： 当管道五95中二级压缩空气的压力P2超 过控制器8的压力阈值存储器设定的最大目标压力P2D时， 控制器8 发出信号逐步关闭第一 进气阀71的主阀板， 若关闭第一进气阀71的主阀板仍不能将压力P2降低至P2D以下， 控制器 8发出信号逐步关闭第二进气阀78的主阀板， 甚至完全关闭第一进气阀71和第二进气阀78 的主阀板。 0073 此时， 管道三93中一级压缩空气的流量减少使。

44、其压力P1降低， 为使一级压缩空气 的压力P1保持在设定值P1S附近， 控制器8发出信号给二级电机3的变频器31， 变频器31根据 控制器8的信号减小输出频率； 变频器31的输出频率减小使二级电机3的运转频率F2同步减 小， 使二级电机3的转速减小， 二级压缩主机13的转速随二级电机3同步减小， 排出至管道五 说明书 7/9 页 10 CN 109812416 A 10 95中的二级压缩空气的流量减小， 从而使管道五95中二级压缩空气的压力P2降低。 二级电 机3 转速减小的同时， 进入二级压缩主机13中一级压缩空气的流量减小， 使得管道三93中 一级压缩空气的压力P1增加， 使P1保持在设定。

45、值P1S附近。 0074 如完全关闭第一进气阀71和第二进气阀78的主阀板后， 变频器31的输出频率也减 小至F1， 此时压力P2仍大于P2D， 则控制器8发出信号使泄放电磁阀76失电打开， 连通二级压 缩空气泄放到第二进气阀78进气口的通道。 0075 反之， 当管道五95中二级压缩空气的压力P2低于控制器8的压力阈值存储器设定 的最小目标压力P2X时， 控制器8首先控制泄放电磁阀76得电而关闭， 切断二级压缩空气泄 放到第二进气阀78的进气口的通道。 然后控制器8发出信号逐步打开第二进气阀78的主阀 板， 若完全打开第二进气阀78的主阀板仍不能将管道五95中二级压缩气体的压力P2提高至 最。

46、小目标压力P2X时， 控制器8 继续发出信号逐步打开第一进气阀71的主阀板； 甚至完全打 开第一进气阀71 和第二进气阀78的主阀板。 0076 此时， 管道三93中一级压缩空气的流量增加使其压力P1增加， 为使一级压缩空气 的压力P1保持在设定值P1S附近， 控制器8发出信号给变频器31， 变频器31根据控制器8的信 号增加输出频率， 变频器31的输出频率增加使二级电机3的运转频率F2同步增加， 使二级电 机3的转速增加， 二级压缩主机13 的转速随二级电机3的转速同步增加， 排出至管道五95中 的二级压缩空气的流量增大， 从而使管道五95中二级压缩空气的压力P2上升。 二级电机3转 速增加。

47、的同时， 进入二级压缩主机13中一级压缩空气的流量增加， 使得管道三93 中一级压 缩空气的压力P1减小， 使P1保持在设定值P1S附近。 0077 由上可知， 根据一级压缩空气的压力P1调节二级电机3的运转频率F2,不仅不影响 该空气压缩机对压力调节的响应速度， 还可使一级压缩空气的压力P1 保持在设定值P1S附 近， 减小一级压缩空气的压力波动， 使二级压缩的压比稳定， 能效提高。 二级电机3的运转频 率F2会间接随着二级压缩气体的压力P2 而改变， 实时反馈， 实时调节。 0078 当压缩空气管网10需求的二级压缩空气的流量长期低于第二一级压缩主机 12的 排气量时， 可以将连接一级电机。

48、2与第一一级压缩主机11的第一联轴器 21(或皮带传动机 构)进行分离， 然后关闭第一截止阀73和第二截止阀74。 此时一级电机2只带动第二一级压 缩主机12旋转， 此时该空气压缩机的最大排气量为第二一级压缩主机12的排气量。 0079 实施例二 0080 本实施例与实施例一的不同之处在于:本实施例中共设有三个一级压缩主机， 如 图3所示， 除了设置实施例一中的第一一级压缩主机11和第二一级压缩主机12外， 还设有第 三一级压缩主机14， 本实施例中， 二级电机3为双输出轴的变频电机， 一个输出轴与二级压 缩主机13连接， 另一个输出轴与该第三一级压缩主机14可拆卸连接， 具体可通过第四联轴 。

49、器33或皮带传送机构使第三一级压缩主机14与二级电机3可拆卸连接； 由此二级电机3同时 驱动二级压缩主机13和第三一级压缩主机14转动以压缩空气。 0081 该第三一级压缩主机14的进气口也与进气系统连接， 与第三一级压缩主机 14连 接的进气系统包括从空气的流动方向依次设置的第三空气过滤器63和第三进气阀79， 第三 进气阀79用于调节第三一级压缩主机14的进气量。 该第三一级压缩主机14也通过管道二92 与一级油冷却系统41连接， 使冷却润滑油能够进入该第三一级压缩主机14中； 该第三一级 压缩主机14的出口也通过管道一 91与油气分离器4的进口连接。 说明书 8/9 页 11 CN 10。

50、9812416 A 11 0082 如图4所示， 控制器8的第六控制端与第三进气阀79的电动执行机构电连接， 控制 第三进气阀79的打开、 关闭或流量调节。 0083 本实施例共设有三个一级压缩主机， 使该空气压缩机的排量的调节范围比实施例 一的更大。 当压缩空气管网10要求该空气压缩机的排气量较长时间， 大于第三一级压缩主 机14的满载排气量， 而小于第二一级压缩主机12和第三压缩主机满载排气量时， 此时可如 实施例一一样， 通过第一联轴器21使第一一级压缩主机11与一级电机2分离， 使第一一级压 缩主机11停止工作， 以降低能效。 当压缩空气管网10要求该空气压缩机的排气量较长时间 低于第。