CN113217392A - 一种空压机余热回收利用自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空压机余热回收利用自动控制系统，它应用于空压机的余热回收利用领域，其包括换热器、与所述换热器的放热单元连接的空压机和与所述换热器的吸热单元连接的高温水箱、低温水箱，所述吸热单元通过进水管与低温水箱连接，通过出水管与高温水箱连接，所述换热器、空压机、高温水箱和低温水箱均与控制器连接；本发明通过吸收空压机产生的余热加热循环水供洗浴使用，不仅实现了空压机余热自动回收制取洗浴热水，而且实现了多台空压机余热系统之间的自动切换，系统实现了自主运行，空压机余热的充分回收利用，减弱了温室效应，同时能源利用率大大提高，其工作过程完全自动控制，节能显著，经济效果明显。

Description

一种空压机余热回收利用自动控制系统

技术领域

本发明 涉及空压机的余热回收利用领域，具体的说是一种空压机余热回收利用自动控制系统。

背景技术

在煤炭生产中，空压机为煤矿中的风动机械或风动工具供给压风,且常为多台联合运行，是煤矿生产中的主要动力源之一，其工作具有持续性、长期性、高耗能的特点。

空压机工作过程中将电能转换为机械能和热能，产生高温高压气体和高温润滑油，其中蕴藏着大量的热能，这部份热能排放于周围环境内，产生温室效应，污染环境。据统计，空压机在运行过程中所消耗的电能仅有15%转化为空气势能用于生产，而剩下的85%均以热能形式散失掉，不仅造成能源的白白浪费，而且环境温度居高不下。

现有空压机余热回收利用过程存在以下问题：空压机冷却多采用风冷或水冷系统进行冷却降温，热量被排放到空气中，热能浪费严重；现有空压机余热回收利用系统存在系统造价高，热回收效率低的弊端；现有空压机余热回收利用系统多针对单台空压机余热回收，缺少对空压机组群余热进行控制回收的方案；现有空压机余热利用系统集成度较低，缺乏灵活性，系统运行常需要人员进行调控，不能实现无人值守。

发明内容

本发明 需要解决的技术问题是提供一种空压机余热回收利用自动控制系统，不仅能自行将单台或多台空压机工作过程产生的余热有效回收用于加热洗浴用水，而且多台空压机工作时余热回收系统可实现自动切换，其工作过程完全实现自动控制，热量回收利用率高，节能显著，效果明显。

为解决上述技术问题，本发明 所采用的技术方案是：

本发明 包括换热器、与所述换热器的放热单元连接的空压机和与所述换热器的吸热单元连接的高温水箱、低温水箱，所述吸热单元通过进水管与低温水箱连接，通过出水管与高温水箱连接，所述换热器、空压机、高温水箱和低温水箱均与控制器连接。

本发明 的进一步改进在于：所述放热单元包括高温高压气体流和高温循环润滑油，所述高温高压气体流通过设有进气阀的进气管与空压机连接，通过设有出气阀的出气管与储气罐连接，所述进气管与出气管之间设有气路旁通阀；所述高温循环润滑油通过设有进油阀的进油管与空压机的出油端连接，通过设有出油阀的出油管与空压机的进油端连接，所述进油管与出油管之间设有油路旁通阀，所述油路旁通阀与控制器的输出端电连接。

本发明 的进一步改进在于：所述空压机为两台以上，所述空压机包括第一空压机和第二空压机，所述换热器包括第一换热器和第二换热器，所述第一空压机与第一换热器连接，所述第二空压机与第二换热器连接，所述进气阀包括第一进气阀和第二进气阀，所述出气阀包括第一出气阀和第二出气阀，所述第一出气阀通过第一电动出气阀与储气罐连接，所述第二出气阀通过第二电动出气阀与储气罐连接，所述气路旁通阀包括第一气路旁通阀和第二气路旁通阀，所述进油阀包括第一进油阀和第二进油阀，所述出油阀包括第一出油阀和第二出油阀，所述油路旁通阀包括第一油路旁通阀和第二油路旁通阀。

本发明 的进一步改进在于：所述第一空压机上设有第一启停传感器，所述第二空压机上设有第二启停传感器，所述第一启停传感器和第二启停传感器均与控制器的输入端电连接，所述控制器的输出端分别与第一进水电动阀、第二进水电动阀、第一电动出气阀、第二电动出气阀电连接。

本发明 的进一步改进在于：所述第一进水电动阀和第二进水电动阀均设置在进水管上，所述第一电动出气阀和第二电动出气阀均设置在出气管上且与储气罐连接。

本发明 的进一步改进在于：所述第一空压机进油端的出油管上设有第一油温传感器，所述第二空压机进油端的出油管上设有第二油温传感器，所述第一油温传感器、第二油温传感器均与控制器的输入端电连接，所述控制器的输出端分别与第一油路旁通阀、第二油路旁通阀电连接。

本发明 的进一步改进在于： 所述高温水箱通过设有连通电控阀的连通管与低温水箱连接，所述高温水箱依次通过洗浴电控阀、洗浴供水泵与洗浴水箱连接，所述低温水箱进水端通过补水电控阀与自来水连接，低温水箱的出水端通过加热循环泵与进水管上设置的进水阀连接，所述进水阀与换热器之间设有过滤器，所述出水管上设有出水阀和泄水阀。

本发明 的进一步改进在于：所述进水阀包括与第一换热器连接的第一进水阀和与第二换热器连接的第二进水阀，所述过滤器包括第一过滤器和第二过滤器，所述出水阀包括与第一换热器连接的第一出水阀和与第二换热器连接的第二出水阀，所述第一出水阀和第二出水阀均通过出水总阀与高温水箱的进水端连接。

本发明 的进一步改进在于： 所述高温水箱内设有水温传感器和第一液位传感器，所述低温水箱内设有第二液位传感器，所述水温传感器、第一液位传感器和第二液位传感器分别与控制器的输入端电连接，所述控制器的输出端分别与补水电动阀、加热循环泵、洗浴电控阀、洗浴供水泵电连接。

本发明 的进一步改进在于： 所述低温水箱通过硅磷晶罐与自来水连接，低温水箱通过进水总阀与加热循环泵连接。

由于采用了上述技术方案，本发明 取得的有益效果是：

本发明 设计新颖、结构合理，是一款新型高效的余热利用设备，能将空压机工作过程产生高温润滑油和高温高压气体的余热有效的回收用于加热循环水，其节能显著，经济效果明显。循环水吸收空压机的余热温度升高用于洗浴，减弱了温室效应，改善了周围环境，能源利用率大大提高，还免去了洗浴水加热的能源消耗，可谓一举两得，有大力推广的必要。

本发明 自动控制效果明显，适用于单台或多台空压机的余热回收和切换。不仅实现了空压机余热自动回收制取洗浴热水的功能，而且多台空压机余热系统工作首次实现了自动切换、自主运行。为本领域的健康发展指明了方向。其通过启停传感器顺利实现了两台以上空压机组群余热回收系统之间的自动切换以及通过温度传感器、电控阀门实现空压机余热回收利用系统的自动调节，真正实现了无人值守，提高了系统的集成度和可靠度。

附图说明

图1是本发明 的结构示意图；

图2是本发明 自动控制原理结构示意图。

其中，1、洗浴供水泵；2、洗浴电控阀；3、水温传感器；4、高温水箱；5、出水总阀；6、第一液位传感器；7、连通管；8、连通电控阀；9、低温水箱；10、第二液位传感器；11、控制器；12、补水电动阀；13、硅磷晶罐；14、进水总阀；15、加热循环泵；16、进水管；17、泄水阀；18、出水管；19、第一气路旁通阀；20、出气管；21、第一进水电动阀；22、第一进气阀；23、第一出气阀；24、第一进水阀；25、第一出水阀；26、第一过滤器；27、第一换热器；28、第一进油阀；29、第一出油阀；30、第一油温传感器；31、第一油路旁通阀；32、第一空压机；33、第一启停传感器；34、第一电动出气阀；35、第二进水电动阀；36、第二进水阀；37、第二出水阀；38、第二过滤器；39、第二气路旁通阀；40、第二电动出气阀；41、第二出气阀；42、第二换热器；43、第二进油阀；44、第二出油阀；45、第二油温传感器；46、第二油路旁路阀；47、第二启停传感器；48、第二空压机；49、储气罐；50、第二进气阀。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明 做进一步详细说明：

一种空压机余热回收利用自动控制系统，如图1和图2所示，其包括换热器、与换热器的放热单元连接的空压机和与换热器的吸热单元连接的高温水箱4、低温水箱9，空压机的余热通过放热单元在换热器内被释放 ，吸热单元在换热器内吸收放热单元释放的热量温度升高。

如图1所示，所述换热器为油-水-气三流体换热器，换热器内设有吸热单元和放热单元，所述吸热单元为循环水，所述放热单元为高温循环润滑油和高温高压气体流，所述循环水通过进水管16与低温水箱9连接，通过出水管18与高温水箱4连接，低温水箱9内的水经进水管16进入换热器内吸收热量，循环水的温度升高经出水管18被送入高温水箱4内供洗浴使用。一方面空压机的余热被有效回收利用，工作环境温度明显改善，减弱了温室效应；另一方面，无需另外耗费能源即可满足日常洗浴，可谓一举两得。

空压机工作产生的高温高压气体通过设有进气阀的进气管被送入换热器内释放热量给低温的循环水后温度降低，温度降低后高压气体通过设有出气阀的出气管20被送入储气罐49内储存为风压设备提供风压动力，所述进气管与出气管20之间设有气路旁通阀，气管旁通阀的设置在安装换热器时，关闭进气阀和出气阀后，打开气管旁通阀可使得从空压机出来的高压气体在换热器检修或安装期间也能被送入储气罐49内储存为井下风压设备提供风压动力。

空压机工作产生的高温润滑油通过设有进油阀的进油管被送入换热器内释放热量给循环水后温度降低，经设有出油阀的出油管引入空压机内再次循环使用。所述进油管与出油管之间设有油路旁通阀，当从换热器引出的低温润滑油温度低于设定的润滑油温度下限时，控制器11命令打开油路旁通阀，使一部分高温油通过旁通油管进入出油管与从换热器出来的低温润滑油混合，直至润滑油温度高于下限值空压机正常运行为止。设置润滑油温度下限的目的是防止换热后的润滑油温度过低，润滑油粘度增加使润滑油在空压机内部管道的流动阻力增加，降低空压机的运行性能，不利于空压机的正常运行；当从换热器出来的低温润滑油温度高于设定的润滑油温度下限时，则油管旁通电控阀处于关闭状态，系统正常运行。

本系统适用于单台或两台以上空压机运行，在检修期间为不影响正常生产，需启动备用空压机。下面以两台空压机运行为例详细说明，如图1所示，所述空压机包括第一空压机32和第二空压机48，所述换热器包括第一换热器27和第二换热器42，所述第一空压机32与第一换热器27连接，所述第二空压机48与第二换热器42连接。

如图1所示，所述第一空压机32上设置了第一启停传感器33，第二空压机48上设置了第二启停传感器47，第一空压机32停止运行，第二空压机47启动运行时，如图2所示，所述第一启停传感器33和第二启停传感器47均与控制器11的输入端电连接，所述控制器11的输出端分别与第一进水电动阀21、第二进水电动阀35、第一电动出气阀34、第二电动出气阀40电连接。控制器11接到第一启停传感器33的反馈信号自动关闭第一进水电动阀21和第一电动出气阀34，同时，控制器11通过第二启停传感器47的反馈信号自动打开第二进水电动阀35和第二电动出气阀40，即可实现第一空压机32余热利用系统的自动关闭，和第二空压机47余热利用系统的自动开启，顺利实现了两台空压机余热利用系统的自动切换。

所述第一进水电动阀21和第二进水电动阀35均设置在进水管16上，所述第一电动出气阀34和第二电动出气阀40均设置在出气管20上且与储气罐49连接。

如图1所示，所述进气阀包括第一进气阀22和第二进气阀50，所述出气阀包括第一出气阀23和第二出气阀41，所述第一出气阀23通过第一电动出气阀34与储气罐49连接，所述第二出气阀50通过第二电动出气阀40与储气罐49连接，所述气路旁通阀包括第一气路旁通阀19和第二气路旁通阀39，在开启第二电动出气阀40的同时关闭第一电动出气阀34的目的是：从第二换热器42换热出来的低温高压气体全部进入储气罐49，不会造成高压气体从第一空压机32的高压出气管逆行进入处于停止状态的第一空压机32内造成设备损坏。

如图1所示，所述进油阀包括第一进油阀28和第二进油阀43，所述出油阀包括第一出油阀29和第二出油阀44，所述油路旁通阀包括第一油路旁通阀31和第二油路旁通阀46。所述第一空压机32进油端的出油管上设有第一油温传感器30，所述第二空压机48进油端的出油管上设有第二油温传感器45，如图2所示，所述第一油温传感器30、第二油温传感器45均与控制器11的输入端电连接，所述控制器11的输出端分别与第一油路旁通阀31、第二油路旁通阀46电连接。当第一油温传感器30或/和第二油温传感器45测得的油温低于控制器11内设置的油温下限时，控制器11向输出端发出命令开启第一油路旁通阀31或/和第二油路旁通阀46，直至出油管内油温升至油温下限，满足空压机的正常运行。

如图1所示，所述高温水箱4通过设有连通电控阀8的连通管7与低温水箱9连接，所述高温水箱4依次通过洗浴电控阀2、洗浴供水泵1与洗浴水箱连接，所述低温水箱9进水端通过补水电控阀12与自来水连接，低温水箱9的出水端通过加热循环泵15与进水管16上设置的进水阀连接，所述高温水箱4内设有水温传感器3和第一液位传感器6，所述低温水箱9内设有第二液位传感器10，如图2所示，所述水温传感器3、第一液位传感器6和第二液位传感器10分别与控制器11的输入端电连接，所述控制器11的输出端分别与补水电动阀12、加热循环泵15、洗浴电控阀2、洗浴供水泵1、连通电控阀8电连接。

当第二液位传感器10测得的液位低于设定的水位上限时，控制器11发出命令开启补水电动阀12向低温水箱9内补水，低温水由加热循环泵15提供循环动力通过进水管16进入换热器内换热变为高温水，高温水从出水管18进入高温水箱4内储存，当水温传感器3测得的温度值达到洗浴要求时，控制器11发出命令开启洗浴电动阀12和洗浴供水泵1将洗浴水抽向洗浴水箱，当第一液位传感器6测得的液位达到设定下限时，控制器11发出命令关闭洗浴电动阀12和洗浴供水泵1停止洗浴水供给；当水温传感器3测得的水温未达到洗浴要求时，控制器11命令开启连通电控阀8将高温水箱4内温度不达标的高温水送入低温水箱9内循环加热直到高温水箱4内的水温达到洗浴要求为止。

所述低温水箱9通过硅磷晶罐13与自来水连接，自来水在进入低温水箱9之前要硅磷晶罐13进行软化，目的是降低水的硬度，防止水在循环加热过程中在管路及设备内部结垢。

如图1所示，所述进水阀与换热器之间设有过滤器，所述过滤器为Y型过滤器方便过滤水中的杂质，防止水中杂质在换热器内结垢造成堵塞，影响换热效果。所述进水阀包括与第一换热器27连接的第一进水阀24和与第二换热器42连接的第二进水阀36，所述过滤器包括第一过滤器26和第二过滤器38。

所述低温水箱9通过进水总阀14与换热器连接，所述换热器通过出水管18与高温水箱4连接，所述出水管18上设有出水阀和泄水阀17，所述出水阀包括与第一换热器27连接的第一出水阀25和与第二换热器42连接的第二出水阀37，所述第一出水阀25和第二出水阀37均通过出水总阀5与高温水箱4的进水端连接。系统需要检修时，先关闭进水总阀14和出水总阀5，防止高温水箱4和低温水箱9内的储存水进入管路内部，影响维修。关闭进水总阀14和出水总阀5后，开启泄水阀17将循环管路内部的残存水排干净，便于管路及设备检修。

当换热器需要检修或更换时，需关闭进水阀、出水阀、进气阀、出气阀、进油阀、出油阀，并打开油管旁通电控阀和气管旁通阀完成换热器的维修。

Claims (10)

1.一种空压机余热回收利用自动控制系统，其特征在于：包括换热器、与所述换热器的放热单元连接的空压机和与所述换热器的吸热单元连接的高温水箱（4）、低温水箱（9），所述吸热单元通过进水管（16）与低温水箱（9）连接，通过出水管（18）与高温水箱（4）连接，所述换热器、空压机、高温水箱（4）和低温水箱（9）均与控制器（11）连接。

2.根据权利要求1所述的一种空压机余热回收利用自动控制系统，其特征在于：所述放热单元包括高温高压气体流和高温循环润滑油，所述高温高压气体流通过设有进气阀的进气管与空压机连接，通过设有出气阀的出气管（20）与储气罐（49）连接，所述进气管与出气管（20）之间设有气路旁通阀；所述高温循环润滑油通过设有进油阀的进油管与空压机的出油端连接，通过设有出油阀的出油管与空压机的进油端连接，所述进油管与出油管之间设有油路旁通阀，所述油路旁通阀与控制器（11）的输出端电连接。

3.根据权利要求2所述的一种空压机余热回收利用自动控制系统，其特征在于：所述空压机为两台以上，所述空压机包括第一空压机（32）和第二空压机（48），所述换热器包括第一换热器（27）和第二换热器（42），所述第一空压机（32）与第一换热器（27）连接，所述第二空压机（48）与第二换热器（42）连接，所述进气阀包括第一进气阀（22）和第二进气阀（50），所述出气阀包括第一出气阀（23）和第二出气阀（41），所述第一出气阀（23）通过第一电动出气阀（34）与储气罐（49）连接，所述第二出气阀（50）通过第二电动出气阀（40）与储气罐（49）连接，所述气路旁通阀包括第一气路旁通阀（19）和第二气路旁通阀（39），所述进油阀包括第一进油阀（28）和第二进油阀（43），所述出油阀包括第一出油阀（29）和第二出油阀（44），所述油路旁通阀包括第一油路旁通阀（31）和第二油路旁通阀（46）。

4.根据权利要求3所述的一种空压机余热回收利用自动控制系统，其特征在于：所述第一空压机（32）上设有第一启停传感器（33），所述第二空压机（48）上设有第二启停传感器（47），所述第一启停传感器（33）和第二启停传感器（47）均与控制器（11）的输入端电连接，所述控制器（11）的输出端分别与第一进水电动阀（21）、第二进水电动阀（35）、第一电动出气阀（34）、第二电动出气阀（40）电连接。

5.根据权利要求4所述的一种空压机余热回收利用自动控制系统，其特征在于：所述第一进水电动阀（21）和第二进水电动阀（35）均设置在进水管（16）上，所述第一电动出气阀（34）和第二电动出气阀（40）均设置在出气管（20）上且与储气罐（49）连接。

6.根据权利要求4所述的一种空压机余热回收利用自动控制系统，其特征在于：所述第一空压机（32）进油端的出油管上设有第一油温传感器（30），所述第二空压机（48）进油端的出油管上设有第二油温传感器（45），所述第一油温传感器（30）、第二油温传感器（45）均与控制器（11）的输入端电连接，所述控制器（11）的输出端分别与第一油路旁通阀（31）、第二油路旁通阀（46）电连接。

7.根据权利要求1所述的一种空压机余热回收利用自动控制系统，其特征在于： 所述高温水箱（4）通过设有连通电控阀（8）的连通管（7）与低温水箱（9）连接，所述高温水箱（4）依次通过洗浴电控阀（2）、洗浴供水泵（1）与洗浴水箱连接，所述低温水箱（9）进水端通过补水电控阀（12）与自来水连接，低温水箱（9）的出水端通过加热循环泵（15）与进水管（16）上设置的进水阀连接，所述进水阀与换热器之间设有过滤器，所述出水管（18）上设有出水阀和泄水阀（17）。

8.根据权利要求7所述的一种空压机余热回收利用自动控制系统，其特征在于：所述进水阀包括与第一换热器（27）连接的第一进水阀（24）和与第二换热器（42）连接的第二进水阀（36），所述过滤器包括第一过滤器（26）和第二过滤器（38），所述出水阀包括与第一换热器（27）连接的第一出水阀（25）和与第二换热器（42）连接的第二出水阀（37），所述第一出水阀（25）和第二出水阀（37）均通过出水总阀（5）与高温水箱（4）的进水端连接。

9.根据权利要求8所述的一种空压机余热回收利用自动控制系统，其特征在于： 所述高温水箱（4）内设有水温传感器（3）和第一液位传感器（6），所述低温水箱（9）内设有第二液位传感器（10），所述水温传感器（3）、第一液位传感器（6）和第二液位传感器（10）分别与控制器（11）的输入端电连接，所述控制器（11）的输出端分别与补水电动阀（12）、加热循环泵（15）、洗浴电控阀（2）、洗浴供水泵（1）电连接。

10.根据权利要求1-9任一项所述的空压机余热回收利用自动控制系统，其特征在于：所述低温水箱（9）通过硅磷晶罐（13）与自来水连接，低温水箱（9）通过进水总阀（14）与加热循环泵（15）连接。

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