CN116428221A - 一种空压机冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空压机冷却系统，包括：控制系统、共用换热器的水冷回路和冷却液回路；水冷回路中的中冷器连接冷却塔，换热器和流量控制阀并接后形成的入口节点连接中冷器，形成的出口节点连接冷却塔的进水口；冷却塔与中冷器间设有流量计和温度传感器，中冷器与入口节点间设有温度传感器，换热器与出口节点间设有流量计和温度传感器；冷却液回路中的换热器与水箱并接后和水泵连接，水泵与空压机的电机的冷却液进口连接，电机的冷却液出口与换热器连接；控制系统配合温度传感器和流量计联锁控制流量控制阀以及冷却塔。克服现有空压机的冷却系统无法确保电机始终获得良好的冷却，且由于设置两套冷却系统造成空间占用大，不利于现场布置的问题。

Description

一种空压机冷却系统

技术领域

本发明涉及空气压缩机领域，尤其涉及一种空压机冷却系统。

背景技术

空压机也叫空气压缩机，是一种用于压缩气体的设备。能适应湿度大、粉尘多、高温、易燃、易爆等特殊、恶劣环境及冲击性和负荷变化大的场合，具有使用其他动力机械所不具备的许多优点，因此，被矿山、机械、冶金、建材等许多行业所采用。

空压机由电机带动涡轮对空气进行压缩，工作过程中，电机发热升温，需要及时冷却，以避免因高温缩短使用寿命或引发故障，影响空压机的正常使用。当空压机压缩空气时，压缩空气的分子间间隙减小，势能减小，内能增加，导致压缩空气温度升高，由于气体受热膨胀会增加功耗，压气效率降低，同时排出的高温压缩空气中所含油水不能充分冷凝、分离，将影响用气设备或聚积于管线中，因此压缩后的空气也需要进行冷却。压缩空气和空压机电机都需要降温以确保空压机正常使用，现有空压机通常设置水冷和风冷两套冷却系统以分别对压缩空气和空压机的电机分别进行冷却。

风冷系统的冷却效果受环境影响大，当环境温度高时，冷却效果较差，容易造成空压机电机过热，影响使用寿命，当应用于粉尘较多的环境时容易积尘，影响电机散热，同样容易造成电机过热，影响使用寿命，风冷系统无法确保电机始终获得良好的冷却；且空压机与两套独立的冷却系统安装在同一机柜内，造成空压机机柜的占用空间大，不利于空压机机柜的现场布置。

发明内容

本发明提供一种空压机冷却系统，以克服现有空压机通常设置两套系统以分别对压缩空气和空压机的电机进行冷却，冷却电机的风冷系统受环境影响大，无法确保电机始终获得良好的冷却，且空压机与两套独立的冷却系统安装在同一机柜内，造成空压机机柜的占用空间大，不利于空压机机柜的现场布置的问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种空压机冷却系统，包括：控制系统、水冷回路和冷却液回路，所述水冷回路和冷却液回路共用换热器；

所述水冷回路包括中冷器、换热器、流量控制阀和冷却塔，所述中冷器的进水口连接冷却塔的出水口，所述换热器的冷侧介质入口和流量控制阀的进口端并接后形成入口节点，所述入口节点连接中冷器的出水口，所述换热器的冷侧介质出口和流量控制阀的出口端并接后形成出口节点，所述出口节点连接冷却塔的进水口；

所述冷却塔的出水口与中冷器的进水口之间的管路上设有冷却水流量计和进水温度传感器，所述中冷器的出水口与入口节点之间的管路上设有中冷器出水温度传感器，所述换热器的冷侧介质出口与出口节点之间的管路上设有换热器流量计和换热器出水温度传感器；

所述冷却液回路包括换热器、水箱和水泵，所述换热器的热侧介质出口与装有冷却液的水箱的出口并接后和水泵的进口连接，所述水泵的出口与空压机的电机的冷却液进口连接，所述电机的冷却液出口与换热器的热侧介质入口连接；

所述控制系统能够接收各温度传感器和各流量计检测到的数据并输出控制信号联锁控制流量控制阀的开度以及冷却塔的出水温度和出水流量。

进一步的，所述冷却液回路设有电机进水温度传感器和电机出水温度传感器。

进一步的，所述水箱设有液位报警器。

进一步的，所述换热器为板式换热器。

进一步的，还包括自动排水器，所述中冷器与自动排水器连接。

进一步的，所述换热器的冷侧介质出口与出口节点之间的管路上设有单向阀。

进一步的，所述控制系统搭载有显示屏。

本发明的有益效果：

区别于现有设置两套独立冷却系统的空压机，本发明提供的一种空压机冷却系统，通过设置共用换热器的水冷回路和冷却液回路，使得冷却系统能够同时对压缩空气和空压机电机进行冷却，提高了冷却系统的集成度，同时减小了对安装空间的需求；

本发明提供的一种空压机冷却系统，各温度传感器和各流量计实时检测冷却系统的流量和温度数据，控制系统接收各温度传感器和各流量计检测到的数据并输出控制信号联锁控制流量控制阀的开度以及冷却塔的出水温度和出水流量，确保了压缩空气和空压机电机能够始终获得良好的冷却条件，提高了冷却系统的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明公开的一种空压机冷却系统的结构原理图；

图中：1、中冷器；2、换热器；3、流量控制阀；4、单向阀；5、水箱；51、液位报警器；6、水泵；7、自动排水器；8、冷却塔；T1、进水温度传感器；T2、中冷器出水温度传感器；T3、换热器出水温度传感器；T4、电机进水温度传感器；T5、电机出水温度传感器；L1、冷却水流量计；L2、换热器流量计；A、电机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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作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。

本实施例提供了一种空压机冷却系统，包括控制系统、水冷回路和冷却液回路，所述水冷回路和冷却液回路共用换热器2；

如图1所示，所述水冷回路包括中冷器1、换热器2、流量控制阀3和冷却塔8，所述中冷器1的进水口连接冷却塔8的出水口，所述换热器2的冷侧介质入口和流量控制阀3的进口端并接后形成入口节点，所述入口节点连接中冷器1的出水口，所述换热器2的冷侧介质出口和流量控制阀3的出口端并接后形成出口节点，所述出口节点连接冷却塔8的进水口，通过所述流量控制阀3控制流经换热器2的冷却水流量；

所述冷却塔8的出水口与中冷器1的进水口之间的管路上设有冷却水流量计L1和进水温度传感器T1，冷却前的压缩空气从所述中冷器1的进气口进入，经所述中冷器1冷却后的压缩空气从中冷器1的出气口排出，所述中冷器1的出水口与入口节点之间的管路上设有中冷器出水温度传感器T2，所述换热器2的冷侧介质出口与出口节点之间的管路上设有换热器流量计L2和换热器出水温度传感器T3；

所述冷却液回路包括换热器2、水箱5和水泵6，所述换热器2的热侧介质出口与装有冷却液的水箱5的出口并接后和水泵6的进口连接，所述水泵6的出口与空压机的电机A的冷却液进口连接，所述电机A的冷却液出口与换热器2的热侧介质入口连接，所述冷却液回路的冷量由与水冷回路共用的换热器2提供；

所述控制系统通过中冷器出水温度传感器T2和进水温度传感器T1得到冷却水经过中冷器1的温差并结合冷却水流量计L1检测到的流量计算出中冷器1的换热量，所述控制系统通过换热器出水温度传感器T3和中冷器出水温度传感器T2得到冷却水经过换热器2的温差并结合换热器流量计L2检测到的流量计算出换热器2的换热量，所述控制系统根据各温度传感器(T1至T5)和各流量计(L1和L2)检测到的数据以及计算得到的换热量联锁控制流量控制阀3的开度以及冷却塔8的出水温度和出水流量；

区别于现有设置两套独立冷却系统的空压机，本实施例提供的一种空压机冷却系统，通过设置共用换热器2的水冷回路和冷却液回路，使得冷却系统能够同时对压缩空气和空压机的电机A进行冷却，提高了冷却系统的集成度，同时减小了对安装空间的需求；

本发明提供的一种空压机冷却系统，各温度传感器(T1至T5)和各流量计(L1和L2)检测冷却系统的流量和温度数据，控制系统根据检测到的数据和计算得到的换热量控制流量控制阀3的开度以及冷却塔8的出水温度和出水流量，确保了压缩空气和空压机的电机A能够始终获得良好的冷却条件，提高了冷却系统的可靠性。

在实际操作时，冷却系统通过控制系统进行联锁控制(调节流量控制阀3的开度、降低冷却塔8的出水温度、增大冷却塔8的出水流量)，下面说明控制系统联锁控制的过程；

当进水温度传感器T1检测得到的进水温度t₁高于设定值t₀时，控制系统联锁控制冷却塔8使冷却塔8的出水温度降低，直至进水温度t₁降低至不高于设定值t₀；

中冷器出水温度传感器T2检测得到冷却水经过中冷器1与压缩空气换热后的中冷器出水温度t₂，和进水温度t₁相减得到冷却水经过中冷器1的温差(t₂-t₁)并结合进水流量计L1检测得到的进水流量v₁计算出中冷器1的换热量Q₁(Q₁＝c×v₁×ρ×(t₂-t₁)，式中c为冷却水比热容，ρ为冷却水密度)，当中冷器1的换热量Q₁低于设定值Q₁₀时，控制系统联锁控制冷却塔8使冷却塔8的出水流量增加，从而使进水流量v₁增加，以增大中冷器1的换热量Q₁；

换热器出水温度传感器T3检测得到冷却水经过换热器2与冷却液回路换热后的换热器出水温度t₃，和中冷器出水温度t₂相减得到冷却水经过换热器2的温差(t₃-t₂)并结合换热器流量计L2测得的流经换热器2的冷却水流量v₂计算出换热器2的换热量Q₂(Q₂＝c×v₂×ρ×(t₃-t₂))，当换热器2的换热量Q₂低于设定值Q₂₀时，控制系统联锁控制流量控制阀3的开度，减小流量控制阀3所在支路中冷却水的流量，从而增大流经换热器2的冷却水流量v₂，以增大换热器2的换热量Q₂。

在具体实施例中，所述冷却液回路设有电机进水温度传感器T4和电机出水温度传感器T5，以检测冷却液流经电机A前后的温度。

在具体实施例中，所述水箱5设有液位报警器51，冷却系统运行过程中，存在冷却液泄露的风险，如果有冷却液泄露，则液位报警器51自动报警，提示操作人员电机A需要停机，对冷却液回路中的管路进行检修，并从水箱的进口向水箱5加注冷却液，以防止电机A因温度过高而损坏。

在具体实施例中，所述换热器2为板式换热器，常用的换热器包括管壳式换热器和板式换热器，管壳式换热器内介质的流动状态为层流，容易引起结垢，而板式换热器内介质的流动状态为湍流，不易引起结垢，且管壳式换热器冷侧介质和热侧介质的流动成90度，不能形成对流，换热效率低，而板式换热器冷侧介质和热侧介质的流动形成180度，形成对流，换热效率高，因此本实施例选用综合性能更好的板式换热器。

在具体实施例中，还包括自动排水器7，所述中冷器1通过管路与自动排水器7连接，自动排水器7用于排出冷凝水，有效避免压缩空气被冷凝水二次污染。

在具体实施例中，所述换热器2的冷侧介质出口与出口节点之间的管路上设有单向阀4，单向阀4起止回作用，防止流经换热器2换热后的高温冷却水返回换热器2。

在具体实施例中，所述控制系统搭载有显示屏，所述显示屏能够显示进水温度传感器T1、中冷器出水温度传感器T2、换热器出水温度传感器T3、电机进水温度传感器T4、电机出水温度传感器T5、冷却水流量计T1和换热器流量计T2检测的数据以及控制系统根据数据计算得到的中冷器1和换热器2的换热量，便于操作人员快速了解冷却系统中的关键数据。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种空压机冷却系统，其特征在于，包括：控制系统、水冷回路和冷却液回路，所述水冷回路和冷却液回路共用换热器(2)；

所述水冷回路包括中冷器(1)、换热器(2)、流量控制阀(3)和冷却塔(8)，所述中冷器(1)的进水口连接冷却塔(8)的出水口，所述换热器(2)的冷侧介质入口和流量控制阀(3)的进口端并接后形成入口节点，所述入口节点连接中冷器(1)的出水口，所述换热器(2)的冷侧介质出口和流量控制阀(3)的出口端并接后形成出口节点，所述出口节点连接冷却塔(8)的进水口；

所述冷却塔(8)的出水口与中冷器(1)的进水口之间的管路上设有冷却水流量计(L1)和进水温度传感器(T1)，所述中冷器(1)的出水口与入口节点之间的管路上设有中冷器出水温度传感器(T2)，所述换热器(2)的冷侧介质出口与出口节点之间的管路上设有换热器流量计(L2)和换热器出水温度传感器(T3)；

所述冷却液回路包括换热器(2)、水箱(5)和水泵(6)，所述换热器(2)的热侧介质出口与装有冷却液的水箱(5)的出口并接后和水泵(6)的进口连接，所述水泵(6)的出口与空压机的电机(A)的冷却液进口连接，所述电机(A)的冷却液出口与换热器(2)的热侧介质入口连接；

所述控制系统能够接收各温度传感器和各流量计检测到的数据并输出控制信号联锁控制流量控制阀(3)的开度以及冷却塔(8)的出水温度和出水流量。

2.根据权利要求1所述的一种空压机冷却系统，其特征在于，所述冷却液回路设有电机进水温度传感器(T4)和电机出水温度传感器(T5)。

3.根据权利要求1所述的一种空压机冷却系统，其特征在于，所述水箱(5)设有液位报警器(51)。

4.根据权利要求1所述的一种空压机冷却系统，其特征在于，所述换热器(2)为板式换热器。

5.根据权利要求1所述的一种空压机冷却系统，其特征在于，还包括自动排水器(7)，所述中冷器(1)与自动排水器(7)连接。

6.根据权利要求1所述的一种空压机冷却系统，其特征在于，所述换热器(2)的冷侧介质出口与出口节点之间的管路上设有单向阀(4)。

7.根据权利要求1或2所述的一种空压机冷却系统，其特征在于，所述控制系统搭载有显示屏。

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