CN114645833A - 一种能量回收式压缩机试验系统 - Google Patents

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CN114645833A CN202210307617.2A CN202210307617A CN114645833A CN 114645833 A CN114645833 A CN 114645833A CN 202210307617 A CN202210307617 A CN 202210307617A CN 114645833 A CN114645833 A CN 114645833A
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张宇鑫
左志涛
郭文宾
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Abstract

本发明涉及压缩机试验系统技术领域,提供了一种能量回收式压缩机试验系统,至少包括:压缩机;电动机,电动机的输出轴通过第一离合器与压缩机的输入轴相连,适于驱动压缩机工作;集气室,集气室的进气口与压缩机的出气口对应设置,以存储被压缩后的气体;膨胀机,膨胀机的输出轴通过第二离合器与电动机的输入轴相连;膨胀机的进气口与集气室的出气口对应设置,被压缩后的气体在膨胀机中膨胀做功,迫使电动机转动并间接驱动压缩机工作。该能量回收式压缩机试验系统,实现了压缩机试验过程中的能量回收利用,电能利用率高,减少了能量浪费,系统低碳环保。

Description

一种能量回收式压缩机试验系统
技术领域
本发明涉及压缩机试验系统技术领域,具体涉及一种能量回收式压缩机试验系统。
背景技术
压缩机在工业领域具有重要的应用,同时也是航空发动机,燃气轮机的核心部件,压缩机性能试验是压缩机研发的关键环节。传统的压缩机性能试验台是通过电动机带动压缩机完成启动,试验,停机的全过程,电能作为整个过程的动力源。
但是,压缩机在试验过程中产生的高温高压气体的能量没有被回收利用,导致能量白白浪费,不利于低碳环保。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题在于现有技术中压缩机试验过程中产生的高温高压气体的能量没有被回收利用,导致能量白白浪费,不利于低碳环保,从而提供一种能量回收式压缩机试验系统。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案如下:
一种能量回收式压缩机试验系统,至少包括:压缩机;电动机,所述电动机的输出轴通过第一离合器与所述压缩机的输入轴相连,适于驱动所述压缩机工作;集气室,所述集气室的进气口与所述压缩机的出气口对应设置,以存储被压缩后的气体;膨胀机,所述膨胀机的输出轴通过第二离合器与所述电动机的输入轴相连;所述膨胀机的进气口与所述集气室的出气口对应设置,所述被压缩后的气体在所述膨胀机中膨胀做功,迫使所述电动机转动并间接驱动所述压缩机工作。
进一步地,该能量回收式压缩机试验系统还包括第一换热器,设置在所述压缩机与所述集气室之间,所述被压缩的气体经所述第一换热器放热后进入所述集气室中。
进一步地,该能量回收式压缩机试验系统还包括第一调节阀与第一旁路阀;所述第一调节阀设置在所述压缩机与所述第一换热器的进气口之间的管路上;所述第一旁路阀设置在所述第一调节阀与所述第一换热器的进气口之间的管路上。
进一步地,该能量回收式压缩机试验系统还包括第二换热器,设置在所述膨胀机与所述集气室之间,所述集气室中的气体经所述第二换热器吸热后进入所述膨胀机中。
进一步地,该能量回收式压缩机试验系统还包括第二调节阀与第二旁路阀;所述第二调节阀设置在所述膨胀机与所述第二换热器的出气口之间的管路上;所述第二旁路阀设置在所述第二调节阀与所述第二换热器的出气口之间的管路上。
进一步地,该能量回收式压缩机试验系统还包括第三调节阀与第四调节阀;所述第三调节阀设置在所述第一换热器的出气口与所述集气室之间的管路上;所述第四调节阀设置在所述第二换热器的进气口与所述集气室之间的管路上。
进一步地,所述集气室包括金属储气罐、金属储气方腔以及弹性储气室中的一种或多种。
进一步地,所述膨胀机包括多级,多级所述膨胀机串联连接;所述压缩机包括多级,多级所述压缩机串联连接。
进一步地,该能量回收式压缩机试验系统还包括第五调节阀,设置在与所述压缩机的进气口相连的管路上。
进一步地,该能量回收式压缩机试验系统还包括第六调节阀,设置在与所述膨胀机的出气口相连的管路上。
本发明技术方案,具有如下优点:
本发明提供的能量回收式压缩机试验系统,压缩机试验时,第一离合器闭合,第二离合器断开,电动机通电驱动压缩机工作,由于设置了集气室,因此可以将压缩机试验过程中压缩后的气体存储起来。当一次试验完成,需要再次试验启动压缩机时,第一离合器与第二离合器均闭合,电动机不通电,只起到连接作用,通过集气室中储存的气体推动膨胀机旋转进,而带动压缩机旋转,实现压缩机的启动。之后,断开第二离合器,电动机通电,进行再次试验。如此设置,实现了压缩机试验过程中的能量回收利用,电能利用率高,减少了能量浪费,系统低碳环保。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中的能量回收式压缩机试验系统的示意图。
1、电动机; 2、集气室; 3、压缩机;
4、膨胀机; 5、第一离合器; 6、第二离合器;
7、第一调节阀; 8、第二调节阀; 9、第三调节阀;
10、第四调节阀; 11、第五调节阀; 12、第六调节阀;
13、第一换热器; 14、第二换热器; 15、第一旁路阀;
16、第二旁路阀。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
图1为本发明实施例中的能量回收式压缩机试验系统的示意图,如图1所示,本实施例提供一种能量回收式压缩机试验系统,至少包括:压缩机3;电动机1,电动机1的输出轴通过第一离合器5与压缩机3的输入轴相连,适于驱动压缩机3工作;集气室2,集气室2的进气口与压缩机3的出气口对应设置,以存储被压缩后的气体;膨胀机4,膨胀机4的输出轴通过第二离合器6与电动机1的输入轴相连;膨胀机4的进气口与集气室2的出气口对应设置,被压缩后的气体在膨胀机4中膨胀做功,迫使电动机1转动并间接驱动压缩机3工作。
具体的,压缩机3与膨胀机4均可以只有一个,或者有一个压缩机3对应多个膨胀机4,或者有一个膨胀机4对应多个压缩机3,或者压缩机3与膨胀机4均有多个。当膨胀机4包括多个时,多级膨胀机4串联连接;压缩机3包括多个时,多级压缩机3串联连接。其中,压缩机3可以为旋转式压缩机3,膨胀机4也可以为旋转式膨胀机4。例如,电动机1通过第一离合器5与旋转式压缩机3的传动轴进行齿轮啮合连接,例如,电动机1通过第二离合器6与旋转式膨胀机4的传动轴进行齿轮啮合连接。
其中,集气室2可以为金属储气罐,也可以为金属储气方腔或者其他金属或合金制成的满足要求的密闭容器。其中,集气室2还可以为弹性材料制成的弹性储气室。
本实施例提供的能量回收式压缩机试验系统,压缩机3试验时,第一离合器5闭合,第二离合器6断开,电动机1通电驱动压缩机3工作,由于设置了集气室2,因此可以将压缩机3试验过程中压缩后的气体存储起来。当一次试验完成,需要再次试验启动压缩机3时,第一离合器5与第二离合器6均闭合,电动机1不通电,只起到连接作用,通过集气室2中储存的气体推动膨胀机4旋转进,而带动压缩机3旋转,实现压缩机3的启动。之后,断开第二离合器6,电动机1通电,进行再次试验。如此设置,实现了压缩机3试验过程中的能量回收利用,电能利用率高,减少了能量浪费,系统低碳环保。
其中,该能量回收式压缩机试验系统还包括第一换热器13,设置在压缩机3与集气室2之间,被压缩的气体经第一换热器13放热后进入集气室2中。如此设置,可以将压缩后的高压气体中的热能进行回收利用。
其中,该能量回收式压缩机试验系统还包括第二换热器14,设置在膨胀机4与集气室2之间,集气室2中的气体经第二换热器14吸热后进入膨胀机4中。在高压的气体进入膨胀机4做功之前,可以相对气体进行加热,以提高气体做功的能力。
其中,第一换热器13与第二换热器14均可以与外部系统进行热耦合,实现更高水平的热能的高效综合利用。
其中,该能量回收式压缩机试验系统还包括第一调节阀7与第一旁路阀15;第一调节阀7设置在压缩机3与第一换热器13的进气口之间的管路上;第一旁路阀15设置在第一调节阀7与第一换热器13的进气口之间的管路上。如此设置,可以通过第一调节阀7实现压缩机3试验过程中的出口背压调节。
其中,该能量回收式压缩机试验系统还包括第二调节阀8与第二旁路阀16;第二调节阀8设置在膨胀机4与第二换热器14的出气口之间的管路上;第二旁路阀16设置在第二调节阀8与第二换热器14的出气口之间的管路上。
其中,该能量回收式压缩机试验系统还包括第三调节阀9与第四调节阀10;第三调节阀9设置在第一换热器13的出气口与集气室2之间的管路上;第四调节阀10设置在第二换热器14的进气口与集气室2之间的管路上。
其中,该能量回收式压缩机试验系统还包括第五调节阀11,设置在与压缩机3的进气口相连的管路上。
其中,该能量回收式压缩机试验系统还包括第六调节阀12,设置在与膨胀机4的出气口相连的管路上。
当该能量回收式压缩机试验系统处于试验过程时:
第五调节阀11、第一调节阀7以及第三调节阀9打开,第一旁路阀15与第四调节阀10关闭,外界的空气经过第五调节阀11进入压缩机3中,此时电动机1通电,第一离合器5闭合,第二离合器6断开,电能转化为压缩机3的动能,压缩机3旋转做功将空气进行压缩。通过第一调节阀7进行压缩机3试验过程中的出口背压调节,压缩后的高压空气经过第一换热器13换热对压缩热进行收集和存储,例如,可以设置储热罐与第一换热器13相连,将压缩热暂时存储在储热罐中。换热后的高压空气排入集气室2中完成压缩空气能量的回收。
当该能量回收式压缩机试验系统处于压缩机3启动过程时:
首先第一离合器5与第二离合器6均闭合,电动机1处于不通电状态。第三调节阀9关闭与第二旁路阀16关闭,第一调节阀7、第二调节阀8、第四调节阀10、第六调节阀12以及第一旁路阀15打开,集气室2中的高压空气先进入第二换热器14利用先前回收的压缩热对气体升温,例如,将存储有热能的储热罐与第二换热器14相连,高压的空气流经第二换热器14时吸收储热罐中的能量。之后,高压高温的空气进入膨胀机4,气体在膨胀机4中膨胀做功并带动压缩机3旋转完成压缩机3的启动过程。启动过程完成后断开第二离合器6,推出膨胀机4,关闭第四调节阀10,打开第三调节阀9与第五调节阀11,缓慢调节第一调节阀7,关闭第一旁路阀15,将电动机1通电进行压缩机3试验。试验过程中压缩机3产生的高压空气和压缩热源源不断被回收到集气室2和第一换热器13中以应用于下次压缩机3试验的启动过程。
综上,本申请中的能量回收式压缩机试验系统实现了利用压缩机3试验过程中回收的能量进行压缩机3的启动,压缩机3由回收的空气能和热能,通过气体推动膨胀机4旋转带动压缩机3旋转完成启动过程,节约了启动过程中所需要的电能。实现了压缩机3试验过程中能量的回收和高效综合利用,提高了整个系统的电能利用率,更加低碳环保。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种能量回收式压缩机试验系统,其特征在于,至少包括:
压缩机;
电动机,所述电动机的输出轴通过第一离合器与所述压缩机的输入轴相连,适于驱动所述压缩机工作;
集气室,所述集气室的进气口与所述压缩机的出气口对应设置,以存储被压缩后的气体;
膨胀机,所述膨胀机的输出轴通过第二离合器与所述电动机的输入轴相连;所述膨胀机的进气口与所述集气室的出气口对应设置,所述被压缩后的气体在所述膨胀机中膨胀做功,迫使所述电动机转动并间接驱动所述压缩机工作。
2.根据权利要求1所述的能量回收式压缩机试验系统,其特征在于,
还包括第一换热器,设置在所述压缩机与所述集气室之间,所述被压缩的气体经所述第一换热器放热后进入所述集气室中。
3.根据权利要求2所述的能量回收式压缩机试验系统,其特征在于,
还包括第一调节阀与第一旁路阀;
所述第一调节阀设置在所述压缩机与所述第一换热器的进气口之间的管路上;
所述第一旁路阀设置在所述第一调节阀与所述第一换热器的进气口之间的管路上。
4.根据权利要求2所述的能量回收式压缩机试验系统,其特征在于,
还包括第二换热器,设置在所述膨胀机与所述集气室之间,所述集气室中的气体经所述第二换热器吸热后进入所述膨胀机中。
5.根据权利要求4所述的能量回收式压缩机试验系统,其特征在于,
还包括第二调节阀与第二旁路阀;
所述第二调节阀设置在所述膨胀机与所述第二换热器的出气口之间的管路上;
所述第二旁路阀设置在所述第二调节阀与所述第二换热器的出气口之间的管路上。
6.根据权利要求4所述的能量回收式压缩机试验系统,其特征在于,
还包括第三调节阀与第四调节阀;
所述第三调节阀设置在所述第一换热器的出气口与所述集气室之间的管路上;
所述第四调节阀设置在所述第二换热器的进气口与所述集气室之间的管路上。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的能量回收式压缩机试验系统,其特征在于,
所述集气室包括金属储气罐、金属储气方腔以及弹性储气室中的一种或多种。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的能量回收式压缩机试验系统,其特征在于,
所述膨胀机包括多级,多级所述膨胀机串联连接;
所述压缩机包括多级,多级所述压缩机串联连接。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的能量回收式压缩机试验系统,其特征在于,
还包括第五调节阀,设置在与所述压缩机的进气口相连的管路上。
10.根据权利要求1-6中任一项所述的能量回收式压缩机试验系统,其特征在于,
还包括第六调节阀,设置在与所述膨胀机的出气口相连的管路上。
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