CN108035868A - 一种空压站系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空压站系统，该空压站系统包括：冷却塔(2)、储气罐(3)以及一个或多个空气压缩机(1)；其通过对空气压缩机进行结构改进，进而省略了现有空压站系统中冷干机的单独设置，有效降低了空压站系统的占地面积和使用成本，而且本发明中的空压站系统还将压缩机主机的润滑剂冷却和蒸发器的制冷剂冷却均通过一个冷却塔完成，实现设备之间的功能整合，简化结构，降低能耗和故障率。

Description

一种空压站系统

技术领域

本发明公开涉及空气压缩设备的技术领域，尤其涉及一种空压站系统。

背景技术

压缩空气作为方便、环保的动力源，广泛应用于机械、电子、食品、纺织等各行各业，是目前应用最为广泛的动力源之一。空压站系统为用户提供符合要求的压缩空气，是用气单位必备的设备。

现有的空压站系统中主要由空气压缩机、冷却系统、储气罐、冷干机以及过滤器组成，其中，冷却系统用于空气压缩机中压缩机主机的润滑剂冷却，以确保压缩机主机在合适的温度下运行，而冷干机用于将由空气压缩机压缩后的空气进行冷却、干燥，由于冷干机中使用制冷剂(例如；氟利昂)，因此，在冷干机中均需要配置风机和冷凝器。

目前，空压站中的冷却系统主要有两种，分别为：风冷冷却系统和水冷冷却系统。其中，风冷冷却系统由冷却器和风机组成，与空气压缩机的钣金壳体安装在一起，该种冷却方式，需要冷却器的冷却效率足够大，风机的风量足够大，才能有效的降低压缩机主机自身产生的热量。而若想提高冷却器的效率，只能通过增大冷却器的体积，而大体积的冷却器必然会大幅度增加整机的成本，增大整机的外形尺寸，同样，选取大风量的风机同样会大幅度增加整机成本，并且风机运行时的噪音是压缩机运行噪音的最主要来源，有很大的噪音污染。此外，该种风冷却冷却系统在封闭环境中不易散热，长时间使用后冷却器外部容易有灰尘堵塞和内部容易有杂质堵塞，使冷却效率大幅度下降，压缩机主机温度升高，温度越高压缩机主机效率下降越大，导致整机耗能增加；水冷冷却系统由蓄水池、冷却水泵、水冷却器以及管路组成，蓄水池需布置在空气压缩机附近且占地面积大，因为要有足够的循环水进行冷却，水冷却器要足够大，才可保证冷却效率，而且对水源的要求也较高，水中含有的钙、镁等离子，在冷却器高温时产生反应，结成水垢，即使很薄的一层水垢，也将大幅度降低冷却器的冷却效率。进而导致压缩机主机温度升高，压缩机主机效率下降，整机耗能增加。

此外，上述的空压站系统中不仅需要独立设置一台冷干机，增加了整个空压站系统的占地面积，提高土地使用成本，而且冷干机和空气压缩机必须分别独立使用自己冷却装置，导致设备资源浪费，提高设备故障率和维修困难系数。

综上所述，现有的空压站系统存在设备结构复杂、占地面积大、能耗高、成本高等问题，因此，如何研发一种新型的空压站系统以解决上述问题，成为人们亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本发明公开提供了一种空压站系统，以至少解决现有的空压系统存在结构复杂、占地面积大、能耗高以及成本高等问题。

本发明提供的技术方案，具体为，一种空压站系统，包括：冷却塔2、储气罐3以及一个或多个空气压缩机1；

——每个所述空气压缩机1均包括：压缩机主机11、与所述压缩机主机11传动连接的电机12、制冷压缩机13以及蒸发器14；

所述压缩机主机11设置有出气口、润滑剂进口以及润滑剂出口；

所述制冷压缩机13设置有制冷剂进口以及制冷剂出口；

所述蒸发器14设置有进气口、出气口、制冷剂进口、制冷剂出口以及排水口；

所述压缩机主机11的出气口与所述蒸发器14的进气口连通；

所述蒸发器14的制冷剂出口与所述制冷压缩机13的制冷剂进口连通；

——所述冷却塔2内设置有冷却盘管21和水槽，所述冷却盘管21分别设置有第一进口、第一出口、第二进口以及第二出口四个连接口；

其中，每个所述空气压缩机1中压缩机主机11的润滑剂出口均与所述冷却塔2中冷却盘管21的第一进口连通；

每个所述空气压缩机1中压缩机主机11的润滑剂进口均与所述冷却塔2中冷却盘管21的第一出口连通；

每个所述空气压缩机1中制冷压缩机13的制冷剂出口均与所述冷却塔2中冷却盘管21的第二进口连通；

每个所述空气压缩机1中蒸发器14的制冷剂进口均与所述冷却塔2中冷却盘管21的第二出口连通；

每个所述空气压缩机1中蒸发器14的出气口均与所述储气罐3连通；

所述蒸发器14的排水口与所述冷却塔2中的水槽连通。

优选，所述的空压站系统还包括：过滤器4；

所述过滤器4串联于所述蒸发器14与所述储气罐3之间。

进一步优选，所述空气压缩机1为水润滑空气压缩机。

进一步优选，所述蒸发器14为板式换热器。

进一步优选，所述冷却塔2为闭式冷却塔。

本发明提供的空压站系统，通过对空气压缩机进行结构改进，进而省略了现有空压站系统中冷干机的单独设置，有效降低了空压站系统的占地面积和使用成本，而且本发明的空压站系统还将压缩机主机的润滑剂冷却和蒸发器的制冷剂冷却均通过一个冷却塔完成，实现设备之间的功能整合，简化结构，降低能耗和故障率。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明公开实施例提供的一种空压站系统的结构示意图；

图2为本发明公开实施例提供的一种空压站系统中空气压缩机的结构示意图；

图3为本发明公开实施例提供的一种空压站系统中闭式冷却塔的结构示意图；

图4为本发明公开实施例提供的一种空压站系统中冷却塔盘的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。

参见图1为一种空压站系统，该空压站系统主要由空气压缩机1、冷却塔2以及储气罐3组成；其中，参见图2，空气压缩机1主要由压缩机主机11、与压缩机主机11传动连接的电机12、制冷压缩机13、蒸发器14以及钣金壳体15组成，其中，压缩机主机11、电机12、制冷压缩机13以及蒸发器14均安装于钣金壳体15内，且上述压缩机主机11设置有出气口、润滑剂进口以及润滑剂出口；制冷压缩机13设置有制冷剂进口以及制冷剂出口；蒸发器14设置有进气口、出气口、制冷剂进口、制冷剂出口以及排水口；且压缩机主机11的出气口与蒸发器14的进气口连通，蒸发器14的制冷剂出口与制冷压缩机13的制冷剂进口连通。

冷却塔2内设置有冷却盘管21和水槽，参见图4，该冷却盘管21分别设置有第一进口211、第一出口212、第二进口213以及第二出口214四个连接口。

其中，空气压缩机1中压缩机主机11的润滑剂出口与所述冷却塔2中冷却盘管21的第一进口211连通，空气压缩机1中压缩机主机11的润滑剂进口与冷却塔2中冷却盘管21的第一出口212连通，空气压缩机1中制冷压缩机13的制冷剂出口与冷却塔2中冷却盘管21的第二进口213连通，空气压缩机1中蒸发器14的制冷剂进口与冷却塔2中冷却盘管21的第二出口214连通，空气压缩机1中蒸发器14的出气口与储气罐3连通，蒸发器14的排水口与冷却塔2中的水槽连通。

上述空压站系统具体的工作过程为：压缩机主机由电机进行驱动，产生的压缩空气经压缩机主机的出气口进入到蒸发器的进气口，压缩空气经过蒸发器降温、干燥后通过出气口排出进入到储气罐中，经储气罐出气口送到用气点。该空压站系统运行时，一方面需要对压缩空气进行充分的干燥、冷却后才能使用；另一方面压缩机主机中的润滑剂要进行充分的冷却，才可保证压缩机主机在合适的温度下进行，避免机械故障。

压缩空气的干燥、冷却：蒸发器通过其中的制冷剂与压缩空气进行热交换，吸收压缩空气的热量，致使压缩空气中的水蒸气冷却，凝结成液态水，实现压缩空气的干燥和降温，而在压缩空气的干燥和降温过程中，制冷剂的温度上升，升温后的制冷剂进入到制冷压缩机中进行增温加压，增温加压后制冷剂经过制冷压缩机的制冷剂出口进入到冷却盘管第二进口，在冷却塔中进行充分冷却后经过第二出口进入到蒸发器中再次强制冷却其中的压缩空气。而压缩空气在蒸发器中冷却，凝结成的液态水会从蒸发器的排水口排出，直接进入到冷却塔的水槽中，循环使用，用以补充冷却塔运行中的水分损失，避免了冷凝水随意排放造成的污染和浪费。

润滑剂的冷却：压缩机主机内的润滑剂通过润滑剂出口进入到冷却盘管的第一进口，润滑剂经充分冷却后通过冷却盘管的第一出口进入到压缩机主机的润滑剂进口，回到压缩机主机内部。

根据使用领域以及用户的用气量大小，上述空压站系统中可以设置有一个或多个空气压缩机

作为技术方案的改进，参见图1，在空压站系统中还设置有过滤器4，该过滤器4串联于蒸发器14与储气罐3之间，以实现压缩空气的杂质过滤，提高该空压站系统输出的压缩空气品质。

作为技术方案的进一步改进，上述空压站系统中的空气压缩机1选用水润滑空气压缩机，蒸发器14选用板式换热器，冷却塔2选用闭式冷却塔。

参见图3为闭式冷却塔的结构示意图，该闭式冷却塔主要由，冷却盘管21、水槽22、风机23、喷淋管24、循环水泵25以及壳体26组成，其中，水槽22设置于壳体26内，位于壳体26的底部，冷却盘管21也设置于壳体26内，位于水槽22的上方，循环水泵25的进水端与水槽22连通，出水端与喷淋管24的进水端连通，喷淋管24上间隔设置有喷淋嘴241，且所述喷淋嘴241均位于冷却盘管21的上方，壳体26的上盖设置有安装孔，风机23安装于壳体26的安装孔中，其中，参见图4，冷却盘管21分别设置有第一进口211、第一出口212、第二进口213以及第二出口214四个连接口。

上述闭式冷却塔是全封闭结构，主要是将管式换热器(即冷却盘管)置于塔内，通过风机保证有效的通风，通过与喷淋嘴喷出的喷淋水进行热交换实现对介质的有效降温。由于是闭式循环(所有部件均置于设备内部)，可以保证冷却水不受污染，保证了压缩机的可靠运行，降低故障率，提升了效率。

空气压缩机的循环介质(润滑剂和制冷剂)通过闭式冷却塔的进口进入到冷却盘管内，经过冷却盘管的同时，喷淋水喷到冷却盘管表面，带走循环介质的热量，通过风机将置换出的热量排出，从而实现了压缩机主机运行温度的有效控制和板式换热器中制冷剂温度的有效控制。

该闭式冷却塔具有以下优点：

与背景技术中使用水冷冷却系统的空气压缩机相比：

1、冷却水全封闭使用，无杂质进入，保证水质不受污染；

2、无需使用专门的储水池，减小占地节省空间，压缩机移动，布置方便；

3、使用的是软化循环水，循环管路无水垢、不堵塞、冷却器不堵塞，冷却效率不下降；

4、可根据实际使用情况，实现对介质温度的有效调节控制，保证压缩机始终在合适的温度下工作，压缩机不会高温运行，故障率大幅度降低，延长使用寿命。

与背景技术中使用风冷冷却系统的空气压缩机相比：

1、独立的冷却系统，分体式安装，使压缩机整机体积更小，安装使用更灵活，降低整机成本；

2、无大型的冷却风机，只有噪音非常小的通风用风机，大幅度降低了压缩机运行噪音，提升用户使用感受；

3、可根据实际使用情况，实现对介质温度的有效调节控制，保证压缩机始终在合适的温度下工作，压缩机不会高温运行，故障率大幅度降低，延长使用寿命，降低用户的使用成本；

4、使用的是软化循环水，循环管路无水垢、不堵塞、冷却器不堵塞，冷却效率不下降；

该闭式冷却塔做为整个空压站的冷却系统，整合了空压站内的冷却资源，既冷却压缩机主机中的润滑剂，也冷却蒸发器中的制冷剂，因为这种新型的设计方式，取消了空压站中必须的冷干机，简化了结构，降低了成本，提升了整体性能。

上述实施方案中提供的空压机系统，总体而言有以下几方面的改进创新：

一、原理改进创新：

该空压机系统使用闭式冷却塔作为空压站的冷却系统，整合了压缩机主机的冷却和压缩空气干燥系统的冷却，取消了传统意义上的独立的冷干机和压缩机的冷却方式。其通过原理上的改进创新，带来了使用效果的改变，相比传统的空压占系统，结构简单，维护、保养成本大幅度降低，土地使用面积更小。而且在控制方式上，只需要一套控制系统就可以实现对整个空压站系统的控制。而现有的空压站系统中压缩机和冷干机是需要分别独立的控制系统来控制。

二、结构改进创新：

1、更加系统性的结构设计：取消了单独的冷干机，在空气压缩机上集成了压缩空气、干燥的功能，不需要单独的冷凝器和冷凝器专用风机，实现了空气干燥与压缩的一体化设计，既减小了空压站系统的占地面积，降低了采购成本和土地使用成本，又因零件的减少而降低了故障率，只需要一台空气压缩机配合冷却塔就可以生产出干净、干燥的高质量压缩空气供用户直接使用。

2、冷却方式及冷却结构设计：使用闭式冷却塔做为整个空压站系统的冷却系统，整合了空压站系统内的冷却资源，既冷却压缩机主机中的润滑剂，又冷却蒸发器中的制冷剂，简化了空压占系统的结构，提升了整体性能。

三、节能创新：

空气压缩机的能量消耗主要有两个方面：1、电机带动压缩机主机运行生产出压缩空气，这部分是用户实际需要的，是有用功；2、空气压缩机运行中产生的摩擦热量耗能，是无用功，需要使用冷却系统降低温度，所以冷却系统能耗控制的越低，意味着整个空压站的能耗越低，越节能。

1、本实施方案使用闭式冷却塔冷却压缩机主机，仅需使用原压缩机冷却系统中约50％的功率即可实现冷却效果。

2、闭式冷却塔使用节能。传统空压站系统中独立配置的冷干机，冷干机中制冷剂的冷却必须依靠冷凝器及风机来完成。这样只要空气压缩机是运行的，冷凝器风机就是运行的。而使用闭式冷却塔取代冷却凝器及风机的功能，因为冷却塔的降温能力要远优于冷凝器和风机，且没有冷凝器堵塞的可能，不需要专门吹扫。既有冷却塔自身的节能，又有取消冷凝器及风机带来的节能。

3、水润滑压缩机配合闭式冷却塔冷却系统，有效的控制了压缩机内循环水的温度。对于压缩机，等温压缩是最高效的工作方式。所以本实施方案有效保证了压缩机始终在最合适的温度下工作，基本保证等温压缩条件，保证压缩机获得最佳效率。压缩机长期在最佳效率下运行意味着累积起来的节能费用是非常巨大的。

四、环保创新：

1、空压站系统内使用水润滑空压机，没有了油润滑压缩机的油污染(使用中无漏油，压缩空气中100％不含油)，再不需要更换润滑油。使用水作为润滑介质更加干净，环保，成本低；

2、水润滑压缩机中的水对吸入的空气中的灰尘起到了很好的过滤作用，保证了排出空气的纯净度，且100％无油，所以过滤器选择上可大幅度简化，最多只需配置一个前置粗过滤器即可满足大多数的用气使用要求；

3、压缩空气在降温，除水过程中产生的冷凝水，直接进入到冷却塔的水槽内，参与冷却塔冷却，所以无废水排出。

综上，上述空压机系统主要是系统性的创新，在充分发挥了原空压站系统中各部分功能的基础上，在原理上和结构上进行了全新的创造。对用户而言，只需要使用一台空气压缩机就可以实现以前需要一整套空压站系统才能完成的工作。大幅度降低了购机成本，工厂土地使用成本，并且本实施方案中的空压站系统日常基本无需维护，降低了大量的维护保养成本，而且日常使用中，降低的用电费用更可以给用户带来直接收益。本发明是空压站定义的一次改革，极大的影响了人们对空压机应用的认识，一种全新的空压站定义，全面推广会带来巨大的社会效益和社会价值。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (5)

1.一种空压站系统，其特征在于，包括：冷却塔(2)、储气罐(3)以及一个或多个空气压缩机(1)；

——每个所述空气压缩机(1)均包括：压缩机主机(11)、与所述压缩机主机(11)传动连接的电机(12)、制冷压缩机(13)以及蒸发器(14)；

所述压缩机主机(11)设置有出气口、润滑剂进口以及润滑剂出口；

所述制冷压缩机(13)设置有制冷剂进口以及制冷剂出口；

所述蒸发器(14)设置有进气口、出气口、制冷剂进口、制冷剂出口以及排水口；

所述压缩机主机(11)的出气口与所述蒸发器(14)的进气口连通；

所述蒸发器(14)的制冷剂出口与所述制冷压缩机(13)的制冷剂进口连通；

——所述冷却塔(2)内设置有冷却盘管(21)和水槽，所述冷却盘管(21)分别设置有第一进口、第一出口、第二进口以及第二出口四个连接口；

其中，每个所述空气压缩机(1)中压缩机主机(11)的润滑剂出口均与所述冷却塔(2)中冷却盘管(21)的第一进口连通；

每个所述空气压缩机(1)中压缩机主机(11)的润滑剂进口均与所述冷却塔(2)中冷却盘管(21)的第一出口连通；

每个所述空气压缩机(1)中制冷压缩机(13)的制冷剂出口均与所述冷却塔(2)中冷却盘管(21)的第二进口连通；

每个所述空气压缩机(1)中蒸发器(14)的制冷剂进口均与所述冷却塔(2)中冷却盘管(21)的第二出口连通；

每个所述空气压缩机(1)中蒸发器(14)的出气口均与所述储气罐(3)连通；

所述蒸发器(14)的排水口与所述冷却塔(2)中的水槽连通。

2.根据权利要求1所述的空压站系统，其特征在于，还包括：过滤器(4)；

所述过滤器(4)串联于所述蒸发器(14)与所述储气罐(3)之间。

3.根据权利要求1所述的空压站系统，其特征在于，所述空气压缩机(1)为水润滑空气压缩机。

4.根据权利要求1所述的空压站系统，其特征在于，所述蒸发器(14)为板式换热器。

5.根据权利要求1所述的空压站系统，其特征在于，所述冷却塔(2)为闭式冷却塔。