CN113323841B - 一种分段液位控制的空压机余热回收系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空压机余热回收技术领域，具体是一种分段液位控制的空压机余热回收系统及方法，空压机余热回收系统包括空压机、热回收换热器、储水罐、冷水进水管、热水回收管、热水出水管、循环管、传感器、阀和控制器，传感器连接控制器并能通过控制器控制阀的开关或开度，基于上述空压机余热回收系统的分段液位控制余热回收方法，采用多段式液位控制的方式，储水罐内液位高时以小流量进水从而以提高储水罐温度为目的，液位中等时分多段兼顾温度和液位，液位低时以大流量保证液位和储水罐的安全运行，当热水用量较少时，采用内循环提升储水罐温度，从而能够提高余热回收系统的热回收率，且实现热水的产生和使用进行很好的匹配。

Description

一种分段液位控制的空压机余热回收系统及方法

技术领域

本发明涉及空压机余热回收技术领域，具体是一种分段液位控制的空压机余热回收系统及方法。

背景技术

压缩空气是重要的动力能源和工业气源，其应用范围遍及众多行业。空气压缩机(简称“空压机”)是制取压缩空气的关键设备。一般情况下，压缩空气系统由空压机和干燥机、过滤器、储气罐等一系列设备相结合，为用户提供符合质量要求的压缩空气。空压机在压缩过程中产生大量的热量。很多厂家都开发了空压机余热回收装置，回收空压机的热量以产生热水，既节约能源，又达到给空压机降温的作用。然而，大多数厂家的余热回收系统只针对空压机本身，采取简单的控制策略。例如，在典型的余热回收系统中，厂家只是简单地将利用空压机余热所产生的热水放到储水罐中，导致热水的产生和使用不能很好匹配，容易出现要用热水时没有热水、或者不用热水则余热回收率低的情况。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明任务之一是提供了一种空压机余热回收系统，任务之二是提供一种基于该空压机余热回收系统的分段液位控制余热回收方法，能够利用多段式液位控制的方式，提高余热回收系统的热回收率，且实现热水的产生和使用进行很好的匹配。

本发明任务之一通过下列技术方案来实现：

一种空压机余热回收系统，包括空压机、热回收换热器、储水罐、冷水进水管、热水回收管、热水出水管、循环管、传感器、阀和控制器，热回收换热器与空压机的机油循环管连通，冷水进水管的进口端连通供水管网，出口端连通热回收换热器的进水口，冷水在热回收换热器内与空压机的机油循环管进行换热，热回收换热器的出水口通过热水回收管连通储水罐的上部，热水出水管的进口端连通储水罐的底部，出口端连通用户侧，循环管的两端分别连通冷水进水管和热水出水管，所述传感器包括设在热水出水管上的出水流量计、设在储水罐内的储水温度计和水位计，所述阀包括设在冷水进水管上的进水阀、设在循环管上的循环控制阀，所述传感器能将感应信号发送至控制器并通过控制器控制所述阀的开关或开度；所述出水流量计位于所述热水出水管的出口端与所述循环管之间；所述进水阀位于所述冷水进水管的进口端与所述循环管之间；所述热水出水管上还设有水泵，水泵位于所述热水出水管的进口端与循环管之间，所述控制器连接水泵并能够根据所述传感器的感应信号控制泵的启停或流量；所述传感器还包括设置在所述冷水进水管上的进水温度计和进水流量计、设置在所述热水回收管上的回收温度计、设置在所述机油循环管上的进油温度计和回油温度计，其中进水温度计和进水流量计均位于所述冷水进水管的进口端与所述循环管之间。

本发明任务之一通过下列技术方案来实现：

一种基于上述空压机余热回收系统的分段液位控制余热回收方法，所述控制器内预设控制液位值Lc、最高液位值Lmax、最低液位值Lmin、设定流量值F、设定水温值T,其中Lmin＜Lc＜Lmax；当所述水位计实测液位达到Lmax时，所述控制器控制所述进水阀的开度为0，即进水阀全关；当水位计实测液位为Lc时，控制器控制进水阀的开度为Kc，其中0＜Kc＜100％；当水位计实测液位在Lc以上时，控制器控制进水阀的开度在Kc的基础上减小；当水位计实测液位在Lc以下时，控制器控制进水阀开度在Kc的基础上增大；当水位计实测液位在Lmin以下时，控制器控制进水阀开度为100％，即进水阀全开；当所述出水流量计实测流量在F以下且所述储水温度计实测温度在T以下时，控制器控制所述循环控制阀打开，当出水流量计实测流量在F以上和/或储水温度计实测温度在T以上时，控制器控制循环控制阀关闭；所述控制液位值Lc为一个以上，对应不同控制液位值Lc的进水阀开度Kc也不同，Lc越小，Kc越大。

相较于现有技术，本发明一种分段液位控制的空压机余热回收系统及方法，能够采用多段式液位控制的方式，储水罐内液位高时以小流量进水从而以提高储水罐温度为目的，液位中等时分多段兼顾温度和液位，液位低时以大流量保证液位和储水罐的安全运行，当热水用量较少时，采用内循环提升储水罐温度，从而能够提高余热回收系统的热回收率，且实现热水的产生和使用进行很好的匹配。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的效果作进一步说明，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是空压机余热回收系统的结构示意图。

其中：空压机1，机油循环管11，热回收换热器2，储水罐3，冷水进水管41，热水回收管42，热水出水管43，循环管44，进水流量计51，出水流量计52，进水温度计61，回收温度计62，回油温度计63，进油温度计64，储水温度计65，水位计7，进水阀81，循环控制阀82，水泵9。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处说描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“连通”另一个元件，它可以是直接连通到另一个元件或者可能同时存在居中元件，类似表述只是为了说明的目的，并不用于限定本发明。

实施例1：

如图1所示，一种空压机余热回收系统，包括空压机1、热回收换热器2、储水罐3、冷水进水管41、热水回收管42、热水出水管43、循环管44、传感器、阀和控制器(图中未示出)，热回收换热器2与空压机1的机油循环管11连通，冷水进水管41的进口端连通供水管网，出口端连通热回收换热器2的进水口，冷水在热回收换热器2内与空压机1的机油循环管11进行换热，热回收换热器2的出水口通过热水回收管42连通储水罐3的上部，热水出水管43的进口端连通储水罐3的底部，出口端连通用户侧，循环管44的两端分别连通冷水进水管41和热水出水管43，传感器包括设在热水出水管43上的出水流量计52、设在储水罐3内的储水温度计65和水位计7、设置在冷水进水管41上的进水温度计61和进水流量计51、设置在热水回收管42上的回收温度计62、设置在机油循环管11上的进油温度计64和回油温度计63，阀包括设在冷水进水管41上的进水阀81、设在循环管44上的循环控制阀82，其中出水流量计52位于热水出水管43的出口端与循环管44之间，进水阀81、进水温度计61和进水流量计51均位于冷水进水管41的进口端与循环管44之间，热水出水管43上还设有水泵9，水泵9位于热水出水管43的进口端与循环管44之间。控制器连接水泵9并能够根据传感器的感应信号控制泵的启停或流量，传感器能将感应信号发送至控制器并通过控制器控制阀的开关或开度，从而能够利用该余热回收系统，采用多段式液位控制的方式，实现热水的产生和使用进行很好的匹配，提高余热回收系统的热回收率。

实施例2：

一种基于上述空压机余热回收系统的分段液位控制余热回收方法，控制器内预设控制液位值Lc、最高液位值Lmax、最低液位值Lmin、设定流量值F、设定水温值T,其中Lmin＜Lc＜Lmax。

工作时，当水位计7实测液位达到Lmax时，控制器控制进水阀81的开度为0，即进水阀81全关。

当水位计7实测液位为Lc时，控制器控制进水阀81的开度为Kc，其中0＜Kc＜100％，以控制液位值Lc及其对应的进水阀81开度Kc为基准。

当水位计7实测液位在Lc以上时，控制器控制进水阀81的开度在Kc的基础上减小，采用低流量进水，这样可保证余热回收系统的出水温度高，尽量地提高储水罐3的温度。

当水位计7实测液位在Lc以下时，控制器控制进水阀81开度在Kc的基础上增大，采用较高流量进水，此时兼顾余热回收系统的出水温度和流量，在储水罐3温度和液位之间保持一个平衡关系。

控制液位值Lc可以为一个，也可以设定多个，对应不同控制液位值Lc的进水阀81开度Kc也不同，Lc越小，Kc越大，从而使液位控制分为更多段，多段的Lc液位控制更有利于储水罐3温度和液位之间的平衡控制。

当水位计7实测液位在Lmin以下时，控制器控制进水阀81开度为100％，即进水阀81全开，以保证储水罐3拥有足够的水量。

当出水流量计52实测流量在F以下且储水温度计65实测温度在T以下时，控制器控制循环控制阀82打开，将储水罐3中的水进行升温，直到储水罐3中的水温达到设定温度时停止。当出水流量计52实测流量在F以上和/或储水温度计65实测温度在T以上时，控制器控制循环控制阀82关闭。

相较于现有技术，本发明一种分段液位控制的空压机余热回收系统及方法，能够采用多段式液位控制的方式，储水罐3内液位高时以小流量进水从而以提高储水罐温度为目的，液位中等时分多段兼顾温度和液位，液位低时以大流量保证液位和储水罐的安全运行，当热水用量较少时，采用内循环提升储水罐3温度，通过本方法，在系统需要用水时，加大进水流量；在系统用水需求低(即出水罐液位高时)，减少用水流量以提高温度，从而能够提高余热回收系统的热回收率，且实现热水的产生和使用进行很好的匹配。

附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

Claims (2)

1.一种空压机余热回收系统，其特征在于，包括空压机、热回收换热器、储水罐、冷水进水管、热水回收管、热水出水管、循环管、传感器、阀和控制器，热回收换热器与空压机的机油循环管连通，冷水进水管的进口端连通供水管网，出口端连通热回收换热器的进水口，冷水在热回收换热器内与空压机的机油循环管进行换热，热回收换热器的出水口通过热水回收管连通储水罐的上部，热水出水管的进口端连通储水罐的底部，出口端连通用户侧，循环管的两端分别连通冷水进水管和热水出水管，所述传感器包括设在热水出水管上的出水流量计、设在储水罐内的储水温度计和水位计，所述阀包括设在冷水进水管上的进水阀、设在循环管上的循环控制阀，所述传感器能将感应信号发送至控制器并通过控制器控制所述阀的开关或开度；所述出水流量计位于所述热水出水管的出口端与所述循环管之间；所述进水阀位于所述冷水进水管的进口端与所述循环管之间；所述热水出水管上还设有水泵，水泵位于所述热水出水管的进口端与循环管之间，所述控制器连接水泵并能够根据所述传感器的感应信号控制泵的启停或流量；所述传感器还包括设置在所述冷水进水管上的进水温度计和进水流量计、设置在所述热水回收管上的回收温度计、设置在所述机油循环管上的进油温度计和回油温度计，其中进水温度计和进水流量计均位于所述冷水进水管的进口端与所述循环管之间。

2.一种基于权利要求1所述空压机余热回收系统的分段液位控制余热回收方法，其特征在于，所述控制器内预设控制液位值Lc、最高液位值Lmax、最低液位值Lmin、设定流量值F、设定水温值T,其中Lmin＜Lc＜Lmax；

当所述水位计实测液位达到Lmax时，所述控制器控制所述进水阀的开度为0，即进水阀全关；

当水位计实测液位为Lc时，控制器控制进水阀的开度为Kc，其中0＜Kc＜100％；

当水位计实测液位在Lc以上时，控制器控制进水阀的开度在Kc的基础上减小；

当水位计实测液位在Lc以下时，控制器控制进水阀开度在Kc的基础上增大；

当水位计实测液位在Lmin以下时，控制器控制进水阀开度为100％，即进水阀全开；

当所述出水流量计实测流量在F以下且所述储水温度计实测温度在T以下时，控制器控制所述循环控制阀打开，当出水流量计实测流量在F以上和/或储水温度计实测温度在T以上时，控制器控制循环控制阀关闭；所述控制液位值Lc为一个以上，对应不同控制液位值Lc的进水阀开度Kc也不同，Lc越小，Kc越大。

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