CN114562459A - 直通式多级液环压缩机系统及其工作液的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于液环压缩机技术领域，具体涉及一种直通式多级液环压缩机系统及其工作液的控制方法。所述系统包括汽水分离器、换热器以及以串联的方式、由前到后依次设置的N台液环压缩机，2≤N≤6；位于前端的液环压缩机的排气口与位于其后端的液环压缩机的进气口连通；位于最前端的液环压缩机的进气口与系统外部的进气管路连通，位于最末端的液环压缩机的排气口与汽水分离器的进气口连通；汽水分离器的排水口与换热器的进水口连通，换热器的出水口分别与每一台液环压缩机的供水口连通；汽水分离器上还设有排气口和液位计。本发明系统结构紧凑、占地空间较小、制造成本、使用成本和维护成本较低，性能可靠、节能环保。

Description

直通式多级液环压缩机系统及其工作液的控制方法

技术领域

本发明属于液环压缩机技术领域，具体涉及一种直通式多级液环压缩机系统及其工作液的控制方法。

背景技术

为了提高液环压缩机的输送能力，现有技术主要采用了下述两类技术方案：

其一，采用单泵多级叶轮的液环压缩机。单泵多级叶轮的液环压缩机具有共轴多级叶轮结构，在一定程度上有助于提高液环压缩机的输送能力。然而，单泵多级叶轮的液环压缩机也存在较为明显的缺陷，主要是：(1)主轴需同时支撑多级叶轮的受力，强度难以保证，最高排压难以做大；(2)多级叶轮置于同一台泵中，叶轮直径和水力模型受到泵的整体结构限制只能基本相同，难以满足不同工况和配比的变化，整体性能较差。

其二，采用由至少两台独立的液环压缩机机组(包括液环压缩机、汽水分离器和换热器)串联而成的液环压缩机系统——也称为多级液环压缩机系统。多级液环压缩机系统可以有效解决主轴受力问题，而且可以采用多台不同的水力模型的压缩机串联使用，并能最大限度的满足两级压缩不同工况和配比的需求，整体效率较高。然而，现有的多级液环压缩机系统也存在一定的缺陷，主要是构成多级液环压缩机系统的每一台液环压缩机机组都配备有汽水分离器和换热器来实现工作液和气体的分离以及工作液的循环使用。由于配备的设备较多，整个系统的生产成本、使用成本、维护成本和占地空间均较大。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有的多级液环压缩机系统所存在的配备的设备较多，生产成本、使用成本、维护成本和占地空间均较大的技术缺陷。该目的是通过下述技术方案实现的：

一种直通式多级液环压缩机系统，包括汽水分离器、换热器以及以串联的方式、由前到后依次设置的N台液环压缩机，2≤N≤6；位于前端的液环压缩机的排气口与位于其后端的液环压缩机的进气口连通；位于最前端的液环压缩机的进气口与系统外部的进气管路连通，位于最末端的液环压缩机的排气口与汽水分离器的进气口连通；汽水分离器的排水口与换热器的进水口连通，换热器的出水口分别与每一台液环压缩机的供水口连通；汽水分离器上还设有排气口和液位计。

在上述技术方案的基础上，本发明可采用下述技术手段，以便更好地实现本发明的目的：

将所述换热器设置在位于最前端和次前端的两个液环压缩机的供水口之间。

以上述直通式多级液环压缩机系统为物质技术手段，本发明还进一步提供了一种直通式多级液环压缩机系统的工作液的控制方法，包括下述步骤：

步骤一，将N台液环压缩机的安装高度设置为泵的中心线与汽水分离器的中心线平齐；

步骤二，启动N台液环压缩机，在前后相邻的液环压缩机的进、排气口之间形成压力差；被抽送的含水气体中的大部分水分通过N台液环压缩机和汽水分离器、换热器后，作为工作液回到最前端的液环压缩机中，被抽送的含水气体中的气体在汽水分离器中与水分分离后，从汽水分离器的排气口排到系统之外；

步骤三，工作液回到第一液环压缩机后再次成为压缩机液环的补充水工作，进入下一个循环。

本发明的主要有益效果如下：

1、用一台汽水分离器、换热器对应多台液环压缩机，不仅节省了液环压缩机机组中的汽水分离设备、换热设备和相应的管路，使得整个系统占地空间较小、制造成本、使用成本和维护成本较低，而且足以保证整个系统在工作的过程中对气水分离和工作液换热冷却的需求。

2、本发明完全保留了现有的多级液环压缩机系统所具有的承压和配比优势，与单泵多级叶轮液环压缩机相比，不仅功能更强，性能更加可靠，而且节能。

3、系统中的液环压缩机的工作液可以闭式循环使用，节能环保，如果工作液含有污染环境的物质，可以避免排放；

4、工作液能自动平衡，保证系统中的液环压缩机启动前和工作中有足够的工作液，同时能自动排出多余的工作液。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构与工作原理示意图；

图2为本发明实施例2的结构与工作原理示意图；

图中：

1——第一液环压缩机； 2——第二液环压缩机；

3——汽水分离器； 4——换热器；

5——液位计。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，以下结合附图描述本发明的两个实施例。

实施例1

如图1所示，一种直通式多级液环压缩机系统，包括汽水分离器3、换热器4以及以串联的方式、由前到后依次设置的第一液环压缩机1(也称为一级液环压缩机)和第二液环压缩机2(也称为二级液环压缩机)；第一液环压缩机1的排气口与第二液环压缩机2的进气口连通；第一液环压缩机1的进气口与系统外部的进气管路连通，第二液环压缩机2的排气口与汽水分离器3的进气口连通；汽水分离器3的排水口与换热器4的进水口连通，换热器4的出水口分别与第一液环压缩机1和第二液环压缩机2的供水口连通；汽水分离器3上还设有排气口和液位计5。

本实施例工作时，工作场所的含水气体由系统外部的进气管路进入第一液环压缩机1的进气口，在第一液环压缩机1内压缩增压后直接通入到第二液环压缩机2的进气口中，在此过程中，第一液环压缩机1排出的水会变成第二液环压缩机2的补充工作液。含水气体经第二液环压缩机2压缩增压后挟带泵内的一些工作液排出到汽水分离器3中，在汽水分离器3分离后，气体经汽水分离器3的排气口排出到系统外，水分经换热器4冷却后作为工作液回流到两台压缩机的供水管内。由于第一液环压缩机1的工作压力较低，因此工作液会自动流向第一液环压缩机1给它补充工作所需的水，而第二液环压缩机2运行起来后吸入第一液环压缩机1的排出水作为工作液也可以满足工作的需求。

实施例2

本实施例的基本结构和工作原理与实施例1相同，所不同的是，如图2所示，在本实施例中，换热器4设置在第一液环压缩机1和第二液环压缩机2的供水口之间。而在实施例1中，换热器4设置在汽水分离器3的排水口和第二液环压缩机2的供水口之间。采用本实施例的技术方案，可以保证所有回流的工作液都经过换热器3冷却后才回到第一液环压缩机的供水口处。

以上，以包括两台液环压缩机的液环压缩机系统为例，描述了本发明的两个实施例的结构特征及其工作原理，需要说明的是，在实际实施本发明的过程中，可以根据需要，在液环压缩机系统中串联设置更多的液环压缩机，例如3台液环压缩机，最多可设置6台液环压缩机。通过采用串联两台或以上的液环压缩机，本发明不仅可以大幅度提高液环压缩机系统的抽气量，而且可以大幅度提高其压缩比。

以下，仍以包括两台液环压缩机的液环压缩机系统为例，介绍本发明直通式多级液环压缩机系统的工作液的控制方法：

步骤一，将第一液环压缩机、第二液环压缩机的安装高度设置为泵的中心线与汽水分离器的中心线平齐；由于联通器的原理，只要工作前给汽水分离器注水至中心线的液位，那么第一液环压缩机与第二液环压缩机的初始液位均是达到泵中心线的位置，这个液位刚好可以满足泵作为启动工作液使用。

步骤二，启动第一、第二液环压缩机，两台液环压缩机的进、排气口会形成压力差。第一液环压缩机的排气压力等于第二液环压缩机的进气压力，汽水分离器中的压力等于第二液环压缩机的排气压力。第一液环压缩机排气时会挟带着工作液排出到第二液环压缩机内，由于第一液环压缩机吸入的气量未经压缩，所以第一液环压缩机的抽气量要大于第二液环压缩机，而液环泵所需的工作液与抽气大约成正比，所以第一液环压缩机排出的工作液大于第二液环压缩机所需的工作液，故完全可以满足第二液环压缩机的工作所需，并且有多余的工作液。对于第二液环压缩机所产生的多余的工作液，分别按两种不同的方式处理：

其一，对于实施例1所记载的技术方案，第二液环压缩机中多余的工作液大部分(具体的比重因压缩机的选型和压缩比而异，通常高于70％)会通过排气口排到汽水分离器中，小部分工作液可以通过供水管倒流到压力较低的第一液环压缩机内；排到汽水分离器中的工作液经汽水分离器的排水口排出后进入到换热器中，经换热器冷却后回到第一液环压缩机内；

其二，对于实施例2所记载的技术方案，第二液环压缩机中多余的工作液全部进入到汽水分离器中，然后经汽水分离器的排水口排出后进入到换热器中，经换热器换热后回到第一液环压缩机内；

步骤三，工作液回到第一液环压缩机后再次成为压缩机液环的补充水工作，进入下一个循环。

总之，实施例1和实施例2的工作步骤是基本相同的,但也存在一定的区别。具体地说，两者的相同之处在于：两级压缩机在启动前初始的补水都来自汽水分离器，启动后第一级压缩机的补水来自汽水分离器和部分第二级压缩机排出的多余的水，第二级压缩机的补水来自第一级压缩机的排水。两者的区别在于：在实施例1所记载的方案中，来自第二级压缩机排出多余的水中，有一部分水没有经过换热器换热，而是直接回到第一级压缩机中；而在实施例2所记载的技术方案中，第二级压缩机排出多余的水，以及汽水分离器分离出来的水，都经过了换热器换热冷却后再回到第一级压缩机内。因此，就技术效果而言，实施例2所记载的技术方案更优，但实施例1所记载的技术方案也是可行的。

Claims (3)

1.一种直通式多级液环压缩机系统，包括汽水分离器、换热器，其特征在于：还包括以串联的方式、由前到后依次设置的N台液环压缩机，2≤N≤6；位于前端的液环压缩机的排气口与位于其后端的液环压缩机的进气口连通；位于最前端的液环压缩机的进气口与系统外部的进气管路连通，位于最末端的液环压缩机的排气口与汽水分离器的进气口连通；汽水分离器的排水口与换热器的进水口连通，换热器的出水口分别与每一台液环压缩机的供水口连通；汽水分离器上还设有排气口和液位计。

2.如权利要求1所述的直通式多级液环压缩机系统，其特征在于：将所述换热器设置在位于最前端和次前端的两个液环压缩机的供水口之间。

3.一种直通式多级液环压缩机系统的工作液的控制方法，包括下述步骤：

步骤一，将N台液环压缩机的安装高度设置为泵的中心线与汽水分离器的中心线平齐；

步骤二，启动N台液环压缩机，在前后相邻的液环压缩机的进、排气口之间形成压力差；被抽送的含水气体中的大部分水分通过N台液环压缩机和汽水分离器、换热器后，作为工作液回到最前端的液环压缩机中，被抽送的含水气体中的气体在汽水分离器中与水分分离后，从汽水分离器的排气口排到系统之外；

步骤三，工作液回到第一液环压缩机后再次成为压缩机液环的补充水工作，进入下一个循环。

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