CN114198285B - 一种用于空压机的余热回收系统 - Google Patents

Abstract

本申请属于空压机余热处理的技术领域，尤其涉及一种用于空压机的余热回收系统，包括设在空压机内用于抽取润滑油的油泵、一端与油泵排油口连通的进油管、一侧与进油管的另一端连通的热交换器、设在热交换器内的第一温度传感器、与热交换器的另一侧连通的回油管、与热交换器上靠近回油管的一侧连通的进水管、与热交换器上远离回油管的一侧连通的排水管、设在排水管上的第一电磁阀和与热交换器可拆卸连接的控制器；所述控制器的一信号输入端接口与第一温度传感器连接，所述控制器的一控制信号输出端接口与第一电磁阀电性连接。本申请具有能减少空压机余热被浪费的同时使空压机和余热回收系统更耐用的优点。

Description

一种用于空压机的余热回收系统

技术领域

本申请涉及空压机余热处理的技术领域，尤其是涉及一种用于空压机的余热回收系统。

背景技术

目前，压缩空气是工业领域中应用广泛的动力源之一，由于其具有安全、无公害、调节性能好输送方便等优点，因此在大多数生产型企业中如刀模生产企业均会用到用于压缩空气的空压机。空压机运行时会产生大量的压缩热量并使润滑油油温升高，夏季运行时，油温则可能升高到100℃左右，若有冷却器进行冷却，则油温产生的余热被浪费，因此，相关技术中会用到余热回收装置。

针对上述中的相关技术，发明人认为相关技术中的余热回收装置存在空压机和余热回收装置易损坏的缺陷。

发明内容

为了减少空压机余热被浪费的同时使空压机和余热回收系统更耐用，本申请提供一种用于空压机的余热回收系统。

本申请提供的一种用于空压机的余热回收系统采用如下的技术方案：

一种用于空压机的余热回收系统，包括设在空压机内用于抽取润滑油的油泵、一端与油泵排油口连通的进油管、一侧与进油管的另一端连通的热交换器、设在热交换器内的第一温度传感器、与热交换器的另一侧连通的回油管、与热交换器上靠近回油管的一侧连通的进水管、与热交换器上远离回油管的一侧连通的排水管、设在排水管上的第一电磁阀和与热交换器可拆卸连接的控制器；

所述控制器的一信号输入端接口与第一温度传感器连接，所述控制器的一控制信号输出端接口与第一电磁阀电性连接。

通过采用上述技术方案，油泵将温度升高后的润滑油从空压机经进油管抽出并输送到热交换器中，热交换器中的冷水从进水管进入热交换器中温度升高后，用作生活用水，减少空压机余热被浪费。第一温度传感器能检测水温，当水被加热到合适的温度后，控制器接收到第一温度传感器发出的信号，并控制第一电磁阀开启，将热水排出，当第一温度传感器检测到温度低于空压机回油保护温度时，控制器发出控制信号使第一电磁阀关闭，减少因换热后的润滑油的温度低于空压机回油保护温度而造成空压机的损坏和因空压机损坏而导致余热回收系统中的油泵空转而造成的损坏，从而使空压机和整个余热回收系统更耐用。

可选的，所述热交换器包括换热水箱和设在换热水箱内的换热油管，所述换热油管的两端分别与进油管和回油管连通。

通过采用上述技术方案，换热油管将进油管和回油管连通，供润滑油从换热水箱中穿过进行换热，冷水在换热水箱的一侧进入，经换热油管换热后温度升高，最后从换热水箱的另一侧排出，供生活、生产使用。

可选的，所述换热油管为螺旋状。

通过采用上述技术方案，螺旋状的换热油管使其自身与换热水箱内的冷水接触总面积增大，从而使本申请的换热效果更好，空压机的余热回收量更多。

可选的，所述第一温度传感器设置在换热水箱靠近换热油管和回油管的连接处的位置。

通过采用上述技术方案，第一温度传感器靠近换热油管和回油管的连接处的位置，使第一温度传感器测得的温度值更接近流回到空压机中的润滑油的真实温度，以便控制器能更准确的控制水箱中热水的排出量以保证润滑油的回油温度接近或高于空压机的回油温度，避免对空压机工作过程中因润滑油喷入不及时而造成损坏。

可选的，所述进水管与换热水箱的连接处距离地面的高度相较于排水管与换热水箱的连接处距离地面的高度低。

通过采用上述技术方案，冷水从低位点进高位点出，这样不仅能使换热用的水将换热水箱充满，减少偏流，还能降低换热水箱中因水温升高产生的水蒸汽导致换热水箱上部形成气阻现象，防止余热回收系统被损坏。另外，冷水低进高处还能使水在换热水箱中停留的时间更长，使换热的更充分的同时还能减小阻力作用，降低能耗。

可选的，所述换热水箱内设有用于供换热油管从中穿过的内换热液箱；

所述内换热液箱中充满纯水、蒸馏水或换热油。

通过采用上述技术方案，内换热液箱中充满纯水、蒸馏水或换热用油，先将空压机使用的润滑油中的热量交换到内换热液箱中纯水、蒸馏水或换热用油中，再将纯水、蒸馏水或换热用油和内换热箱中的将热量换到换热水箱中的水中，这样能减少由于水结垢对换热油管造成的损坏。

可选的，所述换热水箱顶面上设有维护盖板。

通过采用上述技术方案，维护盖板的设置便于维护人员对换热水箱的内表面上的水垢进行清理，使换热水箱更耐用。

可选的，所述回油管上设有过滤器。

通过采用上述技术方案，过滤器的设置能将换热后的润滑油中的杂质过滤掉，避免杂质对空压机或油泵造成损坏。

可选的，还包括与过滤器的进油口连通的旁通管，所述旁通管与进油管之间通过第二电磁阀连通，所述回油管位于过滤器和空压机之间的位置设有第二温度传感器；

所述第二电磁阀和第二温度传感器均与控制器电性连接。

通过采用上述技术方案，当换热后的润滑油的温度低于空压机回油保护温度时，第二温度传感器将采集到的温度数据传递至控制器中，控制器向第二电磁阀发出控制信号，使一部分高温润滑油与换热后的润滑油在过滤器中混合后重新流回空压机参与空压机的工作，使润滑油的回油温度不低于空压机的回油保护温度，避免空压机发生损坏。

可选的，还包括一端与排水管连通的水泵和与水泵另一端连通的水塔；

所述水塔与生活、生产用水管道连通。

通过采用上述技术方案，水塔能储存一部分热水，以备生活、生产用水管道使用，进而使更多的冷水能参与到换热过程中，提高余热回收的热量。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请中的热交换器中的冷水从进水管进入热交换器中温度升高后，用作生活用水，减少空压机余热被浪费。且控制器发出控制信号能使第一电磁阀关闭，减少因换热后的润滑油的温度低于空压机回油保护温度而造成空压机的损坏和因空压机损坏而导致余热回收系统中的油泵空转而造成的损坏，从而使空压机和整个余热回收系统更耐用；

2.本申请中的内换热液箱中充满纯水、蒸馏水或换热用油，先通过将空压机使用的润滑油中的热量交换到内换热液箱中纯水、蒸馏水或换热用油中，再通过纯水、蒸馏水或换热用油和内换热箱中的将热量换到换热水箱中的水中，这样能减少由于水结垢对换热油管造成损坏；

3.本申请中的第二温度传感器能将采集到的温度数据传递至控制器中，控制器向第二电磁阀发出控制信号，使一部分高温润滑油与换热后的润滑油在过滤器中混合后重新流回空压机参与空压机的工作，使润滑油的回油温度不低于空压机的回油保护温度，避免空压机发生损坏。

附图说明

图1是本申请实施例公开的一种用于空压机的余热回收系统的整体结构示意图。

图2是为了展示热交换器内部结构而先拆卸水塔后对热交换水箱进行剖切的结构示意图。

图3是在图2的基础上增加了内换热液箱后进行剖切的结构示意图。

图4是本申请实施例中控制器的示意框图。

附图标记说明：11、油泵；12、进油管；21、热交换器；211、换热水箱；2111、内换热液箱；2112、维护盖板；212、换热油管；22、第一温度传感器；31、回油管；311、过滤器；312、旁通管；313、第二电磁阀；314、第二温度传感器；41、进水管；51、排水管；511、水泵；512、水塔；52、第一电磁阀；61、控制器。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种用于空压机的余热回收系统。参照图1，一种用于空压机的余热回收系统包括油泵11、进油管12、热交换器21、第一温度传感器22、回油管31、进水管41、排水管51、第一电磁阀52和控制器61。

其中，油泵11的进油口与空压机中的油气分离器的底部连通，进油管12的一端与油泵11的排油口连通，热交换器21的一侧与进油管12的另一端相连通，第一温度传感器22安装在热交换器21内，回油管31与热交换器21的另一侧相连通，进水管41与热交换器21上靠近回油管31的一侧连通，排水管51与热交换器21上远离回油管31的一侧连通，第一电磁阀52设置在排水管51上，控制器61与热交换器21的外表面可拆卸连接。

参照图1和图2，油泵11的进油端口可采用法兰连接的方式与空压机内的油气分离器实现固接，在一些可能的实施方式中，油泵11可采用ZYB型渣油泵，ZYB型渣油泵采用自封式润滑，间隙自动调节结构，零部件均由高温耐磨材料制成，因此，ZYB型渣油泵具有结构紧凑、自吸性好、适应性强等特点，在运输的液体中含杂质的情况下，ZYB型泵的工作寿命比一般齿轮泵长3至5倍。

进油管12的一端与油泵11的排油端口可采用法兰连接或螺纹连接的方式实现固接，进油管12的另一端与热交换器21的侧面螺纹连接，在油泵11的抽取下将空压机内的高温润滑油经由进油管12输送到热交换器21中参与热交换。

参照图1和图2，热交换器21包括换热水箱211和设在换热水箱211内的换热油管212，其中换热水箱211可采用不锈钢板制成的矩形箱体，换热水箱211可间隔空压机放置在地面上。换热油管212的一端与进油管12螺纹连接，换热油管212的另一端与回油管31螺纹连接，润滑油从进油管12进入换热油管212中，在换热水箱211中进行换热后经由回油管31流回空压机中。

在一些可能的实施方式中，为使换热油管212与换热水箱211中的液体进行更充分的换热，改善本申请的换热效果。换热油管212制成螺旋状的管道，换热油管212从换热水箱211的一侧沿水平方向向另一侧延伸直至与回油管31连通。

进一步的，参照图3，为减少由于水结垢对换热油管212造成的损坏，在换热水箱211内还安装了一个内换热液箱2111，换热油管212从内换热液箱2111中沿水平方向穿过，内换热液箱2111的内部为封闭的独立的储存换热液的空间，一般在内换热液箱2111内充满纯水、蒸馏水或换热用油。首先，将空压机使用的润滑油中的热量交换到内换热液箱2111中的纯水、蒸馏水或换热用油中，再将纯水、蒸馏水或换热用油中的热量换热至换热水箱211中的水中，这样能减少由于水结垢对换热油管212造成的损坏。

另外，参照图1和图2，为了更方便的维护换热水箱211，对换热水箱211内表面上的水垢进行清理，在换热水箱211的顶面上还设置了维护盖板2112，维护盖板2112与换热水箱211的顶面之间可以是螺栓连接，当然维护盖板2112与换热水箱211的顶面之间应当采用密封垫圈或防水胶等进行密封。

参照图1，第一温度传感器22能感受水的温度并转换成可用输出信号，最终将输出信号传输至控制器61中，在一些可能的实施方式中，第一温度传感器22可采用RTD温度传感器，第一温度传感器22与换热水箱211的连接方式可以是螺纹连接，且第一温度传感器22的一端从换热水箱211的外侧面向内插入至换热水箱211内的水中。

为了使第一温度传感器22测得的温度值更接近流回到空压机中的润滑油的真实温度，第一温度传感器22设置在换热水箱211靠近换热油管212和回油管31的连接处的位置。在一些可能的实施方式中，第一温度传感器22的探头部分与换热油管212的外壁抵接。

参照图1，回油管31的一端与热交换器21中的换热油管212的排油端口螺纹连接，回油管31的另一端与空压机内的压缩机主机的进油端口螺纹连接，回油管31将换热后的润滑油输送至空压机中。

另外，为减少润滑油中的杂质对空压机造成损坏，在过回油管31上还安装了过滤器311，过滤器311由与回油管31螺纹连接的外套筒、安装在外套筒中的滤袋或润滑油了滤芯和设在外套筒上端的盖体组成,，过滤器311与回油管31的连接方式可以是螺纹连接。

进一步的，为使润滑油的回油温度不低于空压机的回油保护温度，避免空压机发生损坏。参照图1，在过滤器311的进油口螺纹连接有旁通管312，旁通管312的一端与进油管12之间通过第二电磁阀313连通，且回油管31上位于过滤器311与进油管12之间的位置还安装有第二温度传感器314，当然，第二电磁阀313和第二温度传感器314均与控制器61通过导线实现电性连接。

第二电磁阀313安装在旁通管312上，即第二电磁阀313的两端分别与其两侧的旁通管312螺纹连接，并最终与过滤器311的进油口螺纹连接，用于控制润滑油从旁通管312进入过滤器311中并重新流回空压机中。第二温度传感器314的一端沿径向插入回油管31中，第二温度传感器314与回油管31螺纹连接。

当第二温度传感器314检测到回油管31中的润滑油的温度接近或低于空压机的回油保护温度时，控制器61接收到第二温度传感器314的信号后，发出控制型号以使第二电磁阀313打开，一部分热的润滑油从旁通管312中流入过滤器311和回油管31中润滑油混合后流回空压机中。

参照图1和图2,，进水管41用于为热交换器21提供冷水，进水管41的一端可以与市政给排水管道相连通，进水管41的另一个端与热交换器21中的换热水箱211螺纹连接。

排水管51用于将热交换器21中的热水排出，以供生产、生活用水，排水管51的一端与热交换器21中的换热水箱211螺纹连接，排水管51的另一端可直接与生产、生活用热水管道连通。

在本申请的一些可能的实施方式中，进水管41与换热水箱211的连接处距离地面的高度相较于排水管51与换热水箱211的连接处距离地面的高度低，这样能使冷水从低位点进入换热水箱211中，热水在高位点从换热水箱211中排出。这样设置不仅能使换热用的水将换热水箱211内充满，减少偏流，还能降低换热水箱211中因水温升高产生的水蒸汽导致换热水箱211内的顶部形成气阻现象，防止整个余热回收系统被损坏。另外，冷水低进高处还能使水在换热水箱211中停留的时间更长，使换热的更充分的同时还能减小阻力作用，降低能耗。

可以理解的是，换热水箱211中的水有限，而生产、生活用水需求量量根据使用时间段而不同，热水需求量大的时候换热水箱211中的水量会出现供应不足的情况，为此，在排水管51上安装一个水泵511，水泵511的另一端连接有水塔512，水泵511与排水管51螺纹连接或法兰连接，水塔512可修建在高处，水塔512进水口通过水管与水塔512连通，水塔512的排水口则通过水管与生活、生产用水管道连通。换热水箱211中的热水经由水泵511抽取并送至水塔512内进行存储，水塔512

参照图4，控制器61可采用PLC可编程控制器，PLC可编程控制器用螺钉固定安装在热交换器21中的换热水箱211的顶面上。控制器61由存储器611、CPU612、编程器613和系统总线614组成，其中，存储器611和编程器613与CPU612连接后与系统总线614连接。第一温度传感器22通过外设输入端接口6141和系统总线614连接，第一电磁阀52通过外设输入端接口6142与系统总线614连接，第二电磁阀313通过外设输出端接口6143与系统总线614连接在一起，第二温度传感器314通过外设输入端接口6144与系统总线614连接在一起。

在本申请其他可能实施的方式中，控制器61可采用CJ1W-DRM21型号的欧姆龙PLC可编程控制器。

本申请实施例一种用于空压机的余热回收系统的实施原理为：

当空压机运转时，空压机中的润滑油回到油气分离器中时温度很高，一般为80至100℃，油泵11将温度升高后的润滑油从空压机经进油管12抽出并输送到热交换器21中，热交换器21中的冷水从进水管41进入热交换器21中温度升高后，用作生活、生产用水。第一温度传感器22能检测水温，当水被加热到合适的温度后，控制器61接收到第一温度传感器22发出的信号，并控制第一电磁阀52开启，将热水排出。当第一温度传感器22检测到温度低于空压机回油保护温度时，控制器61发出控制信号使第一电磁阀52关闭。

当第二温度传感器314检测到回油管中的润滑油的温度接近或低于空压机的回油保护温度时，控制器61随即发出控制信号，使第二电磁阀313打开，使一部分高温的润滑油直接流回到过滤器311中与换热后的润滑油混合，最后流回到空压机中，继续参与空压机的工作过程。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于空压机的余热回收系统的实施方法，其特征在于，该余热回收系统包括：

设在空压机内用于抽取润滑油的油泵（11）、一端与油泵（11）排油口连通的进油管（12）、与热交换器（21）的另一侧连通的回油管（31）；油泵（11）的进油口与空压机中的油气分离器的底部连通；

一侧与进油管（12）的另一端连通的热交换器（21）、设在热交换器（21）内的第一温度传感器（22）；所述热交换器（21）包括换热水箱（211）和设在换热水箱（211）内的换热油管（212），所述换热油管（212）的两端分别与进油管（12）和回油管（31）连通；润滑油从进油管（12）进入换热油管（212）中，在换热水箱（211）中进行换热后经由回油管（31）流回空压机中；

与热交换器（21）上靠近回油管（31）的一侧连通的进水管（41）、与热交换器（21）上远离回油管（31）的一侧连通的排水管（51）；

设在排水管（51）上的第一电磁阀（52）和与热交换器（21）可拆卸连接的控制器（61）；所述控制器（61）的一信号输入端接口与第一温度传感器（22）连接，所述控制器（61）的一控制信号输出端接口与第一电磁阀（52）电性连接，第一温度传感器（22）能检测水温；所述回油管（31）上设有过滤器（311）；

所述余热回收系统还包括与过滤器（311）的进油口连通的旁通管（312），所述旁通管（312）与进油管（12）之间通过第二电磁阀（313）连通，所述回油管（31）位于过滤器（311）和空压机之间的位置设有第二温度传感器（314）；所述第二电磁阀（313）和第二温度传感器（314）均与控制器（61）电性连接；

所述换热油管（212）为螺旋状；所述余热回收系统还包括一端与排水管（51）连通的水泵（511）和与水泵（511）另一端连通的水塔（512）；所述水塔（512）与生活、生产用水管道连通；

控制器（61）由存储器（611）、CPU（612）、编程器（613）和系统总线（614）组成，其中，存储器（611）和编程器（613）与CPU（612）连接后与系统总线（614）连接；第一温度传感器（22）通过外设输入端接口（6141）和系统总线（614）连接，第一电磁阀（52）通过外设输入端接口（6142）与系统总线（614）连接，第二电磁阀（313）通过外设输出端接口（6143）与系统总线（614）连接在一起，第二温度传感器（314）通过外设输入端接口（6144）与系统总线（614）连接在一起；

该实施方法包括：

当空压机运转时，空压机中的润滑油回到油气分离器中时温度为80至100℃，油泵（11）将温度升高后的润滑油从空压机经进油管（12）抽出并输送到热交换器（21）中，热交换器（21）中的冷水从进水管（41）进入热交换器（21）中温度升高后，用作生活、生产用水；

当水被加热到合适的温度后，控制器（61）接收到第一温度传感器（22）发出的信号，并控制第一电磁阀（52）开启，将热水排出，以供生活用水；当第一温度传感器（22）检测到温度低于空压机回油保护温度时，控制器（61）发出控制信号使第一电磁阀（52）关闭；

当第二温度传感器（314）检测到回油管中的润滑油的温度接近或低于所述空压机回油保护温度时，控制器（61）随即发出控制信号，使第二电磁阀（313）打开，使一部分高温的润滑油直接流回到过滤器（311）中与换热后的润滑油混合，最后流回到空压机中，继续参与空压机的工作过程。

2.根据权利要求1所述的余热回收系统的实施方法，其特征在于，所述第一温度传感器（22）设置在换热水箱（211）靠近换热油管（212）和回油管（31）的连接处的位置。

3.根据权利要求1所述的余热回收系统的实施方法，其特征在于，所述进水管（41）与换热水箱（211）的连接处距离地面的高度相较于排水管（51）与换热水箱（211）的连接处距离地面的高度低。

4.根据权利要求1所述的余热回收系统的实施方法，其特征在于，所述换热水箱（211）内设有用于供换热油管（212）从中穿过的内换热液箱（2111）；所述内换热液箱（2111）中充满纯水、蒸馏水或换热油。

5.根据权利要求1所述的余热回收系统的实施方法，其特征在于，所述换热水箱（211）顶面上设有维护盖板（2112）。

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