CN113710348A - 压缩空气站 - Google Patents

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Abstract

一种压缩空气站，其包括：至少两个产生废热的压缩空气部件，其中相应的压缩空气部件被设计成压缩机或者被设计为冷冻式干燥机，其中在排气道(13)上连接有至少一个所述压缩空气部件，即冷冻式干燥机(12)，并且其中在同一排气道(13)上连接有另外的压缩空气部件，其中在冷冻式干燥机(12)内预设有压缩空气/制冷剂热交换器(23)，在其中，通过在制冷流体回路(24)中引导的制冷流体来冷却压缩空气，其中制冷流体回路(24)包括制冷流体压缩机(25)、冷凝器(26)、膨胀阀(27)和压缩空气/制冷剂热交换器(23)，其中压缩空气站还包括干燥机排气道(15)，其被预设用于排出被引导穿过冷冻式干燥机(12)的冷却空气流，并且将冷冻式干燥机(12)的冷却空气出口(19)与排气道(13)上的冷冻式干燥机接口(16)相连，其中冷冻式干燥机(12)具有风扇(20)，其包括转速可调的风扇马达(21)，并且风扇(20)被设计用于传送冷却空气流，甚至逆着目前在排气道(13)中占主导的背压，其中冷冻式干燥机(12)具有用于采集各个当前的冷却空气体积流值Vact的流量传感器(30)，并且其中冷冻式干燥机(12)具有控制装置(22)或者与控制装置(22)共同作用，该控制装置被设置和设计用于采集并处理流量传感器(30)的数据并且操控风扇(20)的风扇马达(21)，使得不依赖于排气道(13)内的当前背压，各个当前的冷却空气体积流Vact遵循冷却空气体积流额定值Vsoll。

Description

压缩空气站
技术领域
本发明涉及一种压缩空气站，其包括：至少两个产生废热的压缩空气部件，其中相应的压缩空气部件被设计成压缩机，特别地被设计为螺杆压缩机，或者被设计为冷冻式干燥机；以及至少一个用于将废热排到空间外的排气道。
背景技术
在冷冻式干燥机内预设有压缩空气/制冷剂热交换器，在其中，通过在制冷流体回路中引导的制冷流体来冷却压缩空气，其中制冷流体回路包括制冷流体压缩机、冷凝器、膨胀阀和压缩空气/制冷剂热交换器。通常，已经通过一个或更多个排气道，从其中安装了压缩空气部件的工作间内排出由一个或更多个压缩机生成的废热。对于与存在于压缩空气站内的压缩机相比大多生成更少量废热的冷冻式干燥机而言，废热通常被引入到工作间内或者通过布置在冷冻式干燥机上方的抽吸罩得到排放。然而，特别是在将一个或更多个冷冻式干燥机的废热排出到工作间内时或者甚至在通过布置在冷冻式干燥机上方的抽吸罩仅不完全地排放时，会出现以下问题，即工作间内的环境空气变暖并且压缩机(特别是螺杆压缩机)和冷冻式干燥机的效率都降低。
发明内容
与此相对，本发明的目的在于，提出一种压缩空气站或者说一种对应的方法，在该方法中，从工作间内改善地排放甚至是存在于压缩空气站内的冷冻式干燥机的废热成为可能。
在装置技术方面，该目的通过一种具有权利要求1的特征的压缩空气站得以实现，而在方法技术方面，该目的通过一种根据权利要求12的特征的、用于操控冷冻式干燥机的风扇的风扇马达的方法得以实现。在从属权利要求中给出有利的改进方案。
在装置技术方面，压缩空气站的特征在于，其还包括干燥机排气道，该干燥机排气道被预设用于排出被引导穿过冷冻式干燥机的冷却空气流，并且将冷冻式干燥机的冷却空气出口与排气道上的冷冻式干燥机接口相连，其中冷冻式干燥机具有风扇，该风扇包括转速可调的风扇马达，并且风扇被设计用于传送冷却空气流，甚至逆着目前在排气道中占主导的背压，其中冷冻式干燥机具有用于采集各个当前的冷却空气体积流值Vact的流量传感器，并且其中冷冻式干燥机具有控制装置或者与控制装置共同作用，该控制装置被设置和设计用于采集并处理流量传感器的数据并且操控风扇的风扇马达，使得不依赖于排气道内的当前背压，各个当前的冷却空气体积流Vact遵循冷却空气体积流额定值Vsoll。
在方法技术方面提出了，操控压缩空气站内的冷冻式干燥机的风扇，以便也补偿排气道内的波动的背压，其也由至少一个另外的压缩空气部件供料，其中以如下方式配置该方法：
一种用于操控压缩空气站内的冷冻式干燥机的风扇的风扇马达的方法，其中压缩空气站包括：至少两个产生废热的压缩空气部件，其中相应的压缩空气部件被设计成压缩机，特别地被设计为螺杆压缩机，或者被设计为冷冻式干燥机；以及至少一个用于将废热排到空间外的排气道，其中在排气道上连接有至少一个所述压缩空气部件，即冷冻式干燥机，并且其中在同一排气道上连接有另外的压缩空气部件，
其中在冷冻式干燥机内预设有压缩空气/制冷剂热交换器，在其中，通过在制冷流体回路中引导的制冷流体来冷却压缩空气，其中制冷流体回路包括制冷流体压缩机、冷凝器、膨胀阀和压缩空气/制冷剂热交换器，
其中压缩空气站还包括干燥机排气道，其被预设用于排出被引导穿过冷冻式干燥机的冷却空气流，并且将冷冻式干燥机的冷却空气出口与排气道上的冷冻式干燥机接口相连，
其中冷冻式干燥机具有风扇，该风扇包括转速可调的风扇马达，并且风扇被设计用于传送排出空气，甚至逆着目前在排气道中占主导的背压，
其中该方法包括以下步骤：
-预先确定冷却空气体积流额定值Vsoll，
-采集各个当前的冷却空气体积流值Vact，并且
-操控风扇(20)的风扇马达(21)，使得各个当前的冷却空气体积流Vact遵循分别预先确定的冷却空气体积流额定值Vsoll。
本发明的核心考虑在于，进行冷冻式干燥机中的风扇的风扇马达的调节，使得冷冻式干燥机的排出空气流的剩余压强适应于与至少一个螺杆压缩机共同使用的排气道系统的压力水平。就这点而言，改变风扇的风扇马达的转速，使得单位时间的冷冻式干燥机的排出空气量，即冷冻式干燥机的冷却空气体积流不依赖于排气道内的当前背压而保持不变。
就这点而言，冷冻式干燥机的凝结气压和制冷功率都不依赖于当前背压而保持在相同的水平，其中根据其它标准，仍有可能改变凝结气压或者说制冷功率，但是仍保持排气道内或者说排气道系统内的当前给定的背压，而不会影响冷冻式干燥机的凝结气压或者说制冷功率。在此，当前给定的剩余压强理解为当前给定的风扇压力储备，其用于克服例如排气道的额外流动阻力。当能够克服得自与其它部件(例如所连接的螺杆压缩机以及尤其在常见长度的排气道中出现的额外流动阻力)的相互作用的背压时，用在冷冻式干燥机中的风扇的最大可实现的剩余压强被视为充分的。
虽然关于制冷流体回路，一方面要谈及冷凝器，而另一方面要谈及膨胀阀，但要阐明的是，制冷流体回路并非必然必须以气液/液气的相变而进行操纵，而是在特定的制冷剂下，还通过跨临界的过程进行工作，诸如在CO2(R-744)下。由此，不存在液化，更确切地说，热量被传递到制冷流体回路的高压侧上并且保持气相。气体冷却器出口温度由此被视为与凝结温度等效的数值。
本发明意义上的转速可调的风扇马达理解为，可以特别地通过变频或者说通过相位控制调整其转速的风扇马达。
在本申请中，“被引导穿过冷冻式干燥机的冷却空气流”指的是冷却空气流本身。如果论及冷却空气体积流，那么指的应该是例如以m3/s为单位表述的体积流的数值，即每个时间间隔内由冷却空气流传输的冷却空气体积。
在本发明的一种优选的设计方案中，流量传感器被设计为压差传感器。
在本文提出的压缩空气站的一种优选的设计方案中，冷冻式干燥机的风扇由此也被设计为径流式风扇。不可否认，通常使用的轴流式风扇在标称点处具有更低的功率消耗，并且由此，在能量方面最初看起来更有益。然而，这特别地适用于通常使用的冷冻式干燥机，其直接将其废热吹到安装其的工作间内。径流式风扇看起来更适合直接连接至排气道或者说排气道系统，因为其可以确保更高的剩余压强。
在一种更优选的设计方案中预设了，螺杆压缩机和冷冻式干燥机通过压缩空气管线相互连接，并且压缩空气管线被设计用于，为了干燥的目的，将由螺杆压缩机输出的压缩空气转运至冷冻式干燥机，其中螺杆压缩机的冷却空气出口通过压缩机接口，连接至排气道，而冷冻式干燥机也被连接至该排气道。在该可能的设计方案中，螺杆压缩机和冷冻式干燥机通过对应的冷却空气出口，将其废热传送至同一排气道。与此同时，出于干燥的目的，由螺杆压缩机释放的压缩空气被转运至冷冻式干燥机。然而，也可以考虑，虽然由螺杆压缩机制造的压缩空气被转运至冷冻式干燥机，但螺杆压缩机和冷冻式干燥机将其废热释放至不同的排气道。
在此处提出的压缩空气站中，可以使用一个或更多个喷油式螺杆压缩机和/或一个或更多个无油压缩机。
在本文提出的压缩空气站的一种优选的设计方案中，控制装置与环境空气传感器共同作用，优选地与温度传感器共同作用，以采集代表送风状态的数值，特别是代表送风温度的数值，并且将其转发至控制装置。
在本发明的一种可能的设计方案中，在共同的排气道上连接有两个或更多个螺杆压缩机和/或两个或更多个冷冻式干燥机。在所使用的这种共同的排气道中，会出现特别大的压力波动或者说压差，使得如在本发明的框架内所提出的，冷冻式干燥机的风扇的风扇马达的调节特别有意义。
在一种优选的设计方案中，按照下式：
Vsoll＝Vnenn*FHub/KMK*FT，
根据冷却空气体积流设计值Vnenn得出冷却空气体积流额定值Vsoll，该冷却空气体积流设计值对于包括给定的制冷流体压缩机的给定的制冷流体回路是特异性的，
其中因子FHub/KMK和FT是校正因子，这些校正因子能够分别交替地被设为1或者被设为0到1之间的数值。
在本文提出的压缩空气站的一种优选的设计方案中，控制装置与环境空气传感器共同作用，优选地与温度传感器共同作用，以采集代表送风状态的数值，特别是代表送风温度的数值，并且将其转发至控制装置。
在一种优选的设计方案中，在干燥机排气道中布置有排气风门，该排气风门被设计和设置用于，在制冷流体压缩机的停机状态下，封闭干燥机排气道。由此防止排出空气回流到安装了冷冻式干燥机的工作间内。
在这种情况下，在一种优选的设计方案中，排气风门可以被设计为通过重力致动的排气风门，其中如果风扇将排出空气传送通过干燥机排气道，则排气风门开启，而如果风扇停止，则排气风门关闭。
在一种替代可能的设计方案中，排气风门可以与驱动马达共同作用，其中驱动马达由控制装置操控，从而根据风扇的运行状态，开启或者关闭排气风门。特别地，在风扇的运行过程中，排气风门被开启或者说是开启的。在风扇停止时，排气风门特别地被关闭或者说是关闭的。
在所提出的方法的一种具体的改进方案中，通过压差测量，采集各个当前的冷却空气体积流值Vact。压差测量是一种相对简单且同时可靠的测量方式，以便以充足的安全性，测定当前的冷却空气体积流值Vact。
在一种优选的设计方案中，直接在冷却空气流流入风扇中之前，进行优选的压差测量。这就是说，采集直接位于空气流流入风扇中之前的区域内的压力并且将其与基准压力相比较。这种基准压力可以例如预设在冷凝器与风扇之间。如已经进一步在上文中阐明的，这代表冷却空气流走向内一种特别有益于进行压差测量的位置。
在一种可能的设计方案中，可以根据制冷压缩机的负载状态和/或根据环境温度，调整冷却空气体积流额定值。在根据制冷流体压缩机的负载状态调整冷却空气体积流时，在只有一个制冷流体压缩机时，要考虑到例如可能调频驱动的制冷流体压缩机的负荷状态。当在设备中，相互平行地运行多个制冷流体回路时，例如也可以进入负荷状态，制冷流体压缩机的哪一部分负荷的程度。
在该方法的一种优选的设计方案中，根据为制冷流体回路和构建于其中的制冷流体压缩机预先确定的冷却空气体积流设计值Vnenn，得出冷却空气体积流额定值Vsoll。
在一种更优选的实施方案中，考虑到一个或更多个校正因子F，根据为制冷流体回路和构建于其上的制冷流体压缩机预先确定的冷却空气体积流设计值Vnenn，得出冷却空气体积流额定值Vsoll。
在该方法的一种具体优选的设计方案中，按照下式：Vsoll＝Vnenn*FHub/KMK*FT，根据基于设计的冷却空气体积流标称值Vnenn，得出冷却空气体积流额定值Vsoll，其中FHub/KMK是考虑到分别给定的制冷流体回路中的当前冲程容积的校正因子，而FT是考虑到冷却空气流的送风中的温度波动的校正因子，其中适用下式：0≤FHub/KMK≤1并且0≤FT≤1。因此，就这点而言，直接根据Vnenn得出Vsoll，其中在特定的运行情形下或者说在特定的条件下，使用一种或更多种校正因子，其确保相对于Vnenn降低Vsoll。就这点而言，Vsoll可以是Vnenn的0与100％之间的一定百分比。
在一种更优选的设计方案中，校正因子FT考虑到当前的送风温度值，其中在送风的温度高于极限温度T0,amb时，数值FT被设为1，并且只对于冷却空气进气温度值T<T0,amb的情况适用下式：0≤FT<1。在一种格外具体优选的设计方案中，对于低于极限温度T0,amb的范围内的送风温度(冷却空气进气温度)T，可以按照如下方式计算校正因子FT：
Figure BDA0003284459700000071
其中ΔT表示以℃为单位的干燥机特异性的增补(Aufschlag)，T0,amb表示固定的极限温度，而Tamb,act表示当前的送风温度。
在一种更优选的设计方案中，可以按照下式
Figure BDA0003284459700000072
根据制冷流体回路中的当前冲程容积与最大冲程容积的比值，形成校正因子FHub/KMK。因此，通过校正因子FHub/KMK，可以考虑到相对于制冷容积回路被设计的最大冲程容积KMK降低了当前冲程容积KMK的运行情形。这可以例如以如下方式实现，即在使用多个制冷流体压缩机时，例如配置一个或更多个冷却流体压缩机，或者在使用其传送功率可调的制冷流体压缩机时，目前降低制冷流体压缩机的传送功率。
在根据本发明的方法的一种具体优选的设计方案中，为了操控风扇的风扇马达以使当前冷却空气流Vact接近冷却空气体积流额定值Vsoll，可以使用PIG调节器、PI调节器、死区调节装置或者三点式调节装置，其中根据Vsoll-Vact，得出调节偏差e，并且其中Vsoll表示冷却空气体积流额定值，而Vact表示当前冷却空气体积流。
附图说明
在下文中，还关于其它特征和优点，根据实施方案的说明并且参考下文中的附图，详细地阐述本发明。在附图中：
图1以概略图示出了根据本发明的压缩空气站的一种实施方案；
图2以概略图示出了根据本发明的压缩空气站的一种相对于根据图1的实施方案有所修改的实施方案；
图3以概略图示出了压缩空气站的一种相对于根据图1和图2再次修改的实施方案；
图4以概略图示出了压缩空气站的一种相对于根据图1至图3再次修改的实施方案；
图5以概略图示出了压缩空气站的一种相对于根据图1至图4再次修改的实施方案；
图6示出了用于阐述根据本发明的冷冻式干燥机的工作原理的概略图；
图7示出了用于阐述根据本发明的方法的一种实施方案的流程图；并且
图8示出了一种用于根据冷却空气流的送风Tamb的校正因子FT的可能走向的实施方案。
具体实施方式
在图1中显示了根据本发明的压缩空气站的一种实施方案，其中作为压缩空气部件，螺杆压缩机11和冷冻式干燥机12被连接至共同的排气道13。螺杆压缩机11通过压缩空气管线14，将压缩空气供应至冷冻式干燥机12。在冷冻式干燥机12中干燥的压缩空气通过另外的压缩空气管线43提供给负载44。代替一个负载，多个负载(特别是大量负载)也可以通过压缩空气网，由另外的压缩空气管线43供给压缩空气。
螺杆压缩机11和冷冻式干燥机12生成废热，根据本发明，通过对应的冷却空气流，经由共同的排气道13排放废热。螺杆压缩机排气道45形成共同的排气道13的第一部分，而冷冻式干燥机12还通过干燥机排气道15，在更下游处连接至该共同的排气道。具体地，螺杆压缩机11具有冷却空气出口18，在其上直接连接有螺杆压缩机排气道45。冷冻式干燥机12同样具有冷却空气出口19，而干燥机排气道15被直接连接于其上，更确切地说，优选地使得只排放冷冻式干燥机12的冷却空气或者说废热，并且没有与未通过冷冻式干燥机12引导的环境空气混合。
在已经提及的冷冻式干燥机接口16上，干燥机排气道15被连接至共同的排气道13。在冷冻式干燥机12与排气道13上的冷冻式干燥机接口16之间，特别地在干燥机排气道15内，还布置有排气风门29，可以借助于其封闭干燥机排气道15。
而且，在螺杆压缩机11(即在螺杆压缩机11的冷却空气出口18)与冷冻式干燥机接口16之间，特别地在螺杆压缩机排气道45内，还可以布置有另外的排气风门46。作为无源回流风门，冷冻式干燥机的排气风门29和/或螺杆压缩机的排气风门46可以通过利用传送方向上的充分流动而开启或者说依赖重力而关闭。然而，也有可能(参见图6中的显示)借助于驱动马达39开启或者说关闭排气风门29。当然，也可以借助于驱动马达(未示出)开启或者说关闭螺杆压缩机的排气风门46。
在图2中显示了根据本发明的压缩空气站的一种相对于根据图1的实施方案有改变的实施方案，其中作为压缩空气部件，螺杆压缩机11和第一冷冻式干燥机12以及另外的冷冻式干燥机12’被连接至共同的排气道13。在此，由螺杆压缩机输送至压缩控制管线14的压缩空气在分支点47处被分成第一子管线48和第二子管线49。
在第一子管线48中布置有第一冷冻式干燥机12，而在第二子管线49中布置有第二冷冻式干燥机12’。干燥压缩空气通过第三子管线50离开第一冷冻式干燥机12。通过第二子管线49流入到第二冷冻式干燥机12’中并且在此被干燥的干燥压缩空气通过第四子管线51离开冷冻式干燥机12’。第三子管线50和第四子管线51在汇接点52处合并并且转变成压缩空气管线43，而该压缩空气管线将压缩空气引导至至少一个负载44。
螺杆压缩机11、冷冻式干燥机12以及冷冻式干燥机12’分别将其冷却空气流引入到共同的排气道13中。为此，螺杆压缩机11以本身已经根据按照图1的实施方案描述的方式连接至排气道13。如已经根据按照图1的实施方案描述地，第一冷冻式干燥机12也连接至共同的排气道13，以输送从冷却空气出口19中释放的冷却空气或者说废热。在配属于第一冷冻式干燥机12的冷冻式干燥机接口16的下游，在排气道13上预设有第二冷冻式干燥机接口53，第二冷冻式干燥机12’的冷却空气也在该冷冻式干燥机接口处顺流而下地引入到排气道13中。为此，第二冷冻式干燥机的冷却空气出口54连接至干燥机排气道55，其将第二冷冻式干燥机12’的冷却空气出口54与排气道13上的冷冻式干燥机接口53相连，使得在没有未通过第二冷冻式干燥机12’引导的环境空气的情况下，也排放了第二冷冻式干燥机的冷却空气。在该配属于第二冷冻式干燥机12’的干燥机排气道中，也预设有排气风门64，以便特别地在第二冷冻式干燥机12’停止时能够封闭排气道55。
在图3中显示了压缩空气站的一种相对于根据图1或者说图2的实施方案再次修改的实施方案，其中作为压缩空气部件，第一螺杆压缩机11、第二螺杆压缩机11’、第一冷冻式干燥机12以及第二冷冻式干燥机12’被连接至共同的排气道13。对于在图3中图解的压缩空气站的实施方案而言，预设有两个螺杆压缩机，即第一螺杆压缩机11和第二螺杆压缩机11’，其在压缩空气制造方面相互平行地工作，即螺杆压缩机11将压缩空气输出至第一输出管线56，而螺杆压缩机11’将压缩空气输出至第二输出管线57。第一输出管线56和第二输出管线57在汇接点58处接合成共同的压缩空气管线14。从压缩空气管线14开始，压缩空气在分支点47中被引导至第一子管线48和第二子管线49，在其中分别连接有冷冻式干燥机12或者说12’。就这点而言，压缩空气被两个冷冻式干燥机12、12’平行地干燥，使得两个冷冻式干燥机的布置精确地对应于根据按照图2的实施方案的两个冷冻式干燥机的布置。也精确地如根据图2的布置，实现通过干燥机排气道15或者说干燥机排气道55进行的冷却空气或者说废热的排放。
但是，不同于根据图2的布置，在根据图3的实施方案中，不止两个冷冻式干燥机12、12’连接至共同的排气道13，已经提及的两个螺杆压缩机11、11’也连接至共同的排气道。如已经根据图1或者说图2描述地，第一螺杆压缩机11连接至共同的排气道13，并且代表了相关于排气道13的流动方向大多布置在上游的产生废热的部件。因此，螺杆压缩机11是共同的排气道13内的定位在最上游的废热供应件。
已经提及的第二螺杆压缩机11’具有冷却空气出口59，其通过该冷却空气出口连接至干燥机排气道60。螺杆压缩机排气道60将第二螺杆压缩机11’的冷却空气出口59与压缩机接口61相连，而干燥机排气道60在该压缩机接口处连接至共同的排气道13，更确切地说，连接至第一螺杆压缩机11的压缩机接口17与第一冷冻式干燥机12的冷冻式干燥机接口16或者说冷冻式干燥机12’的第二冷冻式干燥机接口53之间的部段。
在图4中图解了一种再次改变的实施方案，其中作为压缩空气部件，第一冷冻式干燥机12和第二冷冻式干燥机12’连接在共同的排气道13上。因此，共同的排气道13在此并非由冷冻式干燥机12和螺杆压缩机11供料，而是由两个冷冻式干燥机12、12’供料。冷冻式干燥机12、12’的接口对应于根据图3的实施方案的布置中的冷冻式干燥机12、12’的接口，其中唯一的例外在于，在共同的排气道13上冷冻式干燥机12、12’的接口位置上游没有引入螺杆压缩机11、11’的冷却空气或者说废热。
在图5中图解了一种再次改变的实施方案，其中作为压缩空气部件，第一螺杆压缩机11通过螺杆压缩机排气道45，将废热排放到第一排气道13中。螺杆压缩机11通过压缩空气管线14，将压缩空气供应给第一冷冻式干燥机12。在冷冻式干燥机12中干燥的压缩空气通过第一输出管线66引导至汇接点68，在第二冷冻式干燥机12’中干燥的压缩空气也通过第二输出管线67引导至该汇接点。从汇接点68开始，合并的干燥压缩空气被供给至负载44。
第二螺杆压缩机11’制造压缩空气并通过压缩空气管线14’，将该压缩空气输送至已经提及的第二的冷冻式干燥机12’。第二冷冻式干燥机11’的废热通过螺杆压缩机排气道60，供给至与排气道13分隔的第二排气道13’。第一冷冻式干燥机12的废热也通过干燥机排气道15，排放到该第二排气道13’中。相反，压缩空气技术上与第二螺杆压缩机11’相连的第二冷冻式干燥机12’通过干燥机排气道55，将其排出空气传送至排气道13，该排气道也由第一螺杆压缩机11供料。就这点而言，在此，分别依次接入的螺杆压缩机对和冷冻式干燥机对交叠地连接至两个不同的排气道13、13’。
在下文中，参考图6，详细地阐述根据本发明的冷冻式干燥机12、12’的基础构造和基本工作原理。冷冻式干燥机首先具有压缩空气入口62和压缩空气出口63。通过压缩空气入口62流入到冷冻式干燥机12、12’中的压缩空气在压缩空气/制冷剂热交换器23处由制冷流体冷却，并且通过压缩空气出口63，离开冷冻式干燥机。在大多情况下，如对于本领域技术人员而言充分已知的，在流入到压缩空气/制冷剂热交换器23中之前，在预热交换器中预先冷却压缩空气，更确切地说，由已经流经压缩空气/制冷剂热交换器23的压缩空气对其进行预先冷却，该压缩空气由此在从压缩空气出口63中流出之前被再次加热。然而，目前并未显示先前描述的预热交换器。
为了提供压缩空气/制冷剂热交换器23处必需的制冷功率，在制冷流体从压缩空气/制冷剂热交换器23开始到制冷流体压缩机25的流动方向上观察，形成本身已知的压缩制冷机的制冷流体回路24的该组成部分因此包括连接于其上的冷凝器26和其下游的膨胀阀27。在流经膨胀阀27后膨胀的气体通过膨胀过程得以冷却，并且将压缩空气/制冷剂热交换器23中的寒冷释放给压缩空气。制冷流体压缩机25压缩制冷流体。在此产生的热量在冷凝器26中被释放到送风中。为了该目的，冷却空气流65被引导穿过冷冻式干燥机12、12’，其中送风一般是环境空气并且在送风入口41中被吸入到冷冻式干燥机12、12’中，更确切地说，在由风扇马达21驱动的风扇20的作用下被吸入。
冷却空气流65在冷凝器26中吸收热量，使得制冷流体在冷凝器26中得以冷却。根据本发明，这样产生的废热应通过干燥机排气道15，引入到排气道13上，而在该排气道中也对其它制造压缩空气的或者处理压缩空气的部件的废热进行引导。为了该目的，干燥机排气道15直接连接至冷冻式干燥机12、12’的冷却空气出口19。可以通过驱动马达39对排气风门29进行调整，特别地从打开位置调整到关闭位置或者说反之亦然，而该排气风门与控制装置22共同作用，其操控排气风门29并且如果需要就关闭或者说开启排气风门。
但是，控制装置22也操控风扇20的风扇马达21。
风扇马达21在此是转速可调的。通过流量传感器30采集冷却空气流65内的当前冷却空气体积流值Vact。优选地，这通过将流量传感器30设计为压差传感器并且一方面采集直接布置在风扇20前的入流喷嘴31的范围内的冷却空气流65内的压力，而另一方面采集在流入入流喷嘴31前的较远的冷却空气流上游区域内的压力。根据这两个压力值或者说由此得出的压差，可以重新计算冷却空气流的流动速度，并且由此根据给定的流动横截面，重新计算当前给定的体积流。通过流量传感器30采集的当前冷却空气体积流值Vact被转发至控制装置22，该控制装置随即操控风扇马达21，使得不依赖于排气道13内的当前背压，尽可能精确地保持分别预先确定的冷却空气体积流值Vsoll，即重新调节风扇20，使得当前的冷却空气体积流Vact遵循分别预设的冷却空气体积流额定值Vsoll。
虽然在此提出的压差测量代表了一种特别简单、成本低廉且可靠的测定当前冷却空气体积流Vact的方法，但本发明当然不局限于该特殊的采集冷却空气体积流值的方式。更确切地说，可以考虑各种其它的测量技术或者说方法来采集当前冷却空气体积流值。
在下文中，参考根据图7的流程图，详细地阐述在考虑到各个当前的冷却空气体积流值Vact的条件下的优选调节：
在步骤100中，首先启动冷冻式干燥机12、12’。在步骤101中，测定制冷功率需求，并且通过制冷流体压缩机25的投入运行，启动制冷回路24。在步骤102中，以确定的最低转速启动风扇20。
随后，在步骤103中，通过流量传感器30，测定当前压差Δpact，并且在步骤104中，根据当前压差Δpact计算当前冷却空气体积流Vact。与此同时，确定冷却空气体积流额定值Vsoll。在该实施方案中，这通过首先在步骤105中读入送风温度Tamb的信号得以实现。在步骤106中，在考虑到送风温度Tamb的条件下并且必要时也在考虑到当前冲程容积的条件下，计算冷却空气体积流额定值Vsoll。基于对于包括给定的制冷流体压缩机25的给定的制冷流体回路24特异性的冷却空气体积流设计值Vnenn，顾及到两个校正因子，按照下式，测定冷却空气体积流额定值：
Vsoll＝Vnenn*FHub/KMK*FT，
其中因子FHub/KMK和FT是校正因子。只有在送风温度低于极限温度T0,amb时，才使用校正因子FT，否则，该校正因子被设为1，为此参见图8，该图示出了在此以％表述的校正因子FT的走向的示例，其中极限温度T0,amb在此被设为15℃。如果送风的温度低于极限温度T0,amb，则可以例如以如下方式定义校正因子：
Figure BDA0003284459700000151
可以按照下式进行用于冲程容积的校正因子的计算：
Figure BDA0003284459700000152
在步骤107中，将当前冷却空气体积流Vact与在步骤106中确定的冷却空气体积流额定值相比较，并且在此根据Vsoll和Vact形成差值，其中该差值定义调节偏差e。现在，操控风扇20，使得冷却空气体积流Vact遵循预先确定的冷却空气体积流额定值Vsoll，更确切地说，通过在步骤108中，将当前的转速信号发送至风扇20的风扇马达21。该方法随即以例如100ms的预定采样频率重新开始步骤103或者说105。
附图标记
11、11’ 螺杆压缩机
12、12’ 冷冻式干燥机
13、13’ 排气道
14、14’ 压缩空气管线
15 干燥机排气道
16 冷冻式干燥机接口
17 压缩机接口
18 冷却空气出口(螺杆压缩机)
19 冷却空气出口(冷冻式干燥机)
20 风扇
21 风扇马达
22 控制装置
23 压缩空气/制冷剂热交换器
24 制冷流体回路
25 制冷流体压缩机
26 冷凝器
27 膨胀阀
28 压力传感器
29 排气风门
30 流量传感器
31 入流喷嘴
39 驱动马达
41 送风入口
42 环境空气传感器/温度传感器
43 另外的压缩空气管线
44 负载
45 螺杆压缩机排气道
46 排气风门(螺杆压缩机)
47 分支点
48 第一子管线
49 第二子管线
50 第三子管线
51 第四子管线
52 汇接点
53 另外的冷冻式干燥机接口
54 冷却空气出口
55 干燥机排气道
56 第一输出管线
57 第二输出管线
58 汇接点
59 冷却空气出口
60 螺杆压缩机排气道
61 压缩机接口
62 压缩空气人口
63 压缩空气出口
64 排气风门
65 冷却空气流
66 第一输出管线
67 第二输出管线
68 汇接点
69 排气风门。

Claims (22)

1.一种压缩空气站，所述压缩空气站包括：至少两个产生废热的压缩空气部件，其中相应的所述压缩空气部件被设计成压缩机，特别地被设计为螺杆压缩机，或者被设计为冷冻式干燥机，
其中在排气道(13)上连接有至少一个所述压缩空气部件，即冷冻式干燥机(12)，并且其中在同一所述排气道(13)上连接有另一压缩空气部件，
其中在所述冷冻式干燥机(12)内预设有压缩空气/制冷剂热交换器(23)，在其中，通过在制冷流体回路(24)中引导的制冷流体来冷却压缩空气，其中所述制冷流体回路(24)包括制冷流体压缩机(25)、冷凝器(26)、膨胀阀(27)和所述压缩空气/制冷剂热交换器(23)，
其中所述压缩空气站还包括干燥机排气道(15)，所述干燥机排气道被预设用于排出被引导穿过所述冷冻式干燥机(12)的冷却空气流，并且将所述冷冻式干燥机(12)的冷却空气出口(19)与所述排气道(13)上的冷冻式干燥机接口(16)相连，
其中所述冷冻式干燥机(12)具有风扇(20)，所述风扇包括转速能调的风扇马达(21)，并且所述风扇(20)被设计用于传送所述冷却空气流，甚至逆着目前在所述排气道(13)中占主导的背压，
其中所述冷冻式干燥机(12)具有用于采集各个当前的冷却空气体积流值Vact的流量传感器(30)，
并且其中所述冷冻式干燥机(12)具有控制装置(22)或者与控制装置(22)共同作用，所述控制装置被设置和设计用于采集并处理所述流量传感器(30)的数据并且操控所述风扇(20)的风扇马达(21)，使得不依赖于所述排气道(13)内的当前背压，各个当前的所述冷却空气体积流Vact遵循冷却空气体积流额定值Vsoll。
2.根据权利要求1所述的压缩空气站，
其特征在于，
所述流量传感器(30)被设计为压差传感器。
3.根据权利要求2所述的压缩空气站，
其特征在于，
被设计为压差传感器的所述流量传感器(30)被归入到配属于所述风扇(20)的入流喷嘴(31)内，并且相较于基准压力采集在此处占主导的压力。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的压缩空气站，
其特征在于，
所述冷冻式干燥机(12)的风扇(20)被设计为径流式风扇。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的压缩空气站，
其特征在于，
螺杆压缩机(11)和所述冷冻式干燥机(12)通过压缩空气管线(14)相互连接，并且所述压缩空气管线(14)被设计用于，为了干燥的目的，将由所述螺杆压缩机(11)输出的压缩空气转运至所述冷冻式干燥机(12)，其中所述螺杆压缩机(11)的冷却空气出口(18)通过压缩机接口(17)，连接至所述排气道(13)，所述冷冻式干燥机(12)也被连接至所述排气道。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的压缩空气站，
其特征在于，
根据所述制冷流体压缩机的负载状态和/或根据环境温度，调整所述冷却空气体积流额定值Vsoll。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的压缩空气站，
其特征在于，
按照下式：
Vsoll＝Vnenn*FHub/KMK*FT，
根据冷却空气体积流设计值Vnenn得出所述冷却空气体积流额定值Vsoll，所述冷却空气体积流设计值对于包括给定的所述制冷流体压缩机(25)的给定的所述制冷流体回路(24)是特异性的，
其中因子FHub/KMK和FT是校正因子，所述校正因子能够分别交替地被设为1或者被设为0到1之间的数值。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的压缩空气站，
其特征在于，
所述控制装置(22)与环境空气传感器共同作用，优选地与温度传感器(42)共同作用，以采集代表送风状态的数值，特别是代表送风温度的数值，并且将其转发至所述控制装置。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的压缩空气站，
其特征在于，
在所述干燥机排气道(15)中布置有排气风门，所述排气风门被设计和设置用于，在所述制冷流体压缩机(25)停机状态下，封闭所述干燥机排气道(15)。
10.根据权利要求9所述的压缩空气站，
其特征在于，
所述排气风门(29)被设计为重力致动的排气风门，其中如果所述风扇(20)将废气传送通过所述干燥机排气道(15)，则所述排气风门开启，而如果所述风扇(20)停止，则所述排气风门关闭。
11.根据权利要求9所述的压缩空气站，
其特征在于，
所述排气风门(29)与驱动马达(39)共同作用，其中所述驱动马达(39)由所述控制装置(22)操控，从而根据所述风扇(20)的运行状态，开启或者关闭所述排气风门(29)。
12.一种用于操控压缩空气站内的冷冻式干燥机(12)的风扇(20)的风扇马达(21)的方法，其中所述压缩空气站包括：至少两个产生废热的压缩空气部件，其中相应的所述压缩空气部件被设计成压缩机，特别地被设计为螺杆压缩机，或者被设计为冷冻式干燥机；以及至少一个用于将废热排到空间外的排气道(13)，其中在所述排气道(13)上连接有至少一个所述压缩空气部件，即冷冻式干燥机(12)，并且其中在同一所述排气道(13)上连接有另一压缩空气部件，
其中在所述冷冻式干燥机(12)内预设有压缩空气/制冷剂热交换器(23)，在其中，通过在制冷流体回路(24)中引导的制冷流体来冷却压缩空气，其中所述制冷流体回路(24)包括制冷流体压缩机(25)、冷凝器(26)、膨胀阀(27)和所述压缩空气/制冷剂热交换器(23)，
其中所述压缩空气站还包括干燥机排气道(15)，所述干燥机排气道被预设用于从所述冷冻式干燥机(12)中排出被引导穿过所述冷冻式干燥机的冷却空气流，并且将所述冷冻式干燥机(12)的冷却空气出口(19)与所述排气道(13)上的冷冻式干燥机接口(16)相连，
其中所述冷冻式干燥机(12)具有风扇(20)，所述风扇包括转速能调的风扇马达(21)，并且所述风扇(20)被设计用于传送所述冷却空气流，甚至逆着目前在所述排气道(13)中占主导的背压，
其中所述方法包括以下步骤：
-预先确定冷却空气体积流额定值Vsoll，
-采集各个当前的冷却空气体积流值Vact，并且
-操控所述风扇(20)的风扇马达(21)，使得各个当前的所述冷却空气体积流Vact遵循分别预先确定的所述冷却空气体积流额定值Vsoll。
13.根据权利要求12所述的方法，
其特征在于，
通过压差测量，采集各个当前的所述冷却空气体积流值Vact。
14.根据权利要求13所述的方法，
其特征在于，
在所述压差测量过程中，相对于基准压力采集直接在所述冷却空气流流入所述风扇(20)中之前的压力。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，
其特征在于，
根据为所述制冷流体回路(24)和构建于其中的所述制冷流体压缩机(25)预先确定的冷却空气体积流设计值Vnenn，得出所述冷却空气体积流额定值Vsoll。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法，
其特征在于，
根据所述制冷流体压缩机的负载状态和/或根据环境温度，调整所述冷却空气体积流额定值Vsoll。
17.根据权利要求12至16中任一项所述的方法，
其特征在于，
考虑到一个或更多个校正因子F，根据为所述制冷流体回路(24)和构建于其上的所述制冷流体压缩机(25)预先确定的冷却空气体积流设计值Vnenn，得出所述冷却空气体积流额定值Vsoll。
18.根据权利要求16或17所述的方法，
其特征在于，
按照下式：
Vsoll＝Vnenn*FHub/KMK*FT，
根据基于设计的冷却空气体积流标称值Vnenn，得出所述冷却空气体积流额定值Vsoll，
其中FHub/KMK是考虑到分别给定的所述制冷流体回路(24)中的当前冲程容积的校正因子，而FT是考虑到所述冷却空气流的送风中的温度波动的校正因子，其中适用下式：
0≤FHub/KMK≤1并且0≤FT≤1。
19.根据权利要求18所述的方法，
其特征在于，
在送风的温度高于极限温度T0,amb时，数值T被设为1，并且只对于冷却空气进气温度值T<T0,amb的情况适用下式：
0≤FT<1。
20.根据权利要求18或19所述的方法，
其特征在于，
对于低于所述极限温度T0,amb的冷却空气进气温度范围内的所述冷却空气进气温度T，以如下方式计算所述校正因子FT：
Figure FDA0003284459690000071
其中ΔT表示以℃为单位的干燥机特异性的增补，T0,amb表示固定的极限温度，而Tamb,act表示当前的送风温度。
21.根据权利要求15至18中任一项所述的方法，
其特征在于，
按照下式
Figure FDA0003284459690000072
根据所述制冷流体回路(24)中的当前冲程容积与最大冲程容积的比值，形成所述校正因子FHub/KMK。
22.根据权利要求12至21中任一项所述的方法，
其特征在于，
为了操控所述风扇(20)的风扇马达(21)以使Vact接近Vsoll，使用了PID调节器、PI调节器、死区调节装置或者三点式调节装置，其中根据Vsoll-Vact，得出调节偏差e，并且其中Vsoll表示所述冷却空气体积流额定值，而Vact表示当前的所述冷却空气体积流。
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