CN206753662U - 一种膨胀机主密封气的温度控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种膨胀机主密封气的温度控制系统，包括：换热装置；冷气出口与所述换热装置的冷气进口相连的主密封气气源装置；冷气进口与所述换热装置的热气出口相连的加热装置，所述加热装置的冷气进口与主密封气气源装置的冷气出口相连；热气出口与所述换热装置的热气进口相连的干气气源装置；进气口与所述换热装置的冷气出口相连的干气提纯装置，所述干气提纯装置进气口与所述干气气源装置的热气出口相连。本实用新型提供的温度控制系统能够得到满足温度要求的主密封气；且该系统投用后无需停止加热装置，对设备改造小，能够实现双保险温度控制，即使加热装置损坏也不影响主密封气的温度控制，而换热装置检修维护也能保证机组平稳运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及能源化工技术领域，更具体地说，是涉及一种膨胀机主密封气的温度控制系统。
背景技术
膨胀机是利用压缩气体膨胀降压时向外输出机械功使气体温度降低的原理以获得能量的机械，常用于深低温设备中。膨胀机按运动形式和结构分为活塞膨胀机和透平膨胀机两类。其中，透平膨胀机与活塞膨胀机相比，具有流量大、结构简单、体积小、效率高和运转周期长等特点，适用于大中型深低温设备。
由于透平膨胀机通常工作在低温状况下，而其轴承机身又处在常温环境之中，为了减少高压低温气体泄漏而降低冷量损失，防止轴承润滑油冻结造成整个机组失效，在机组中采用常温的密封气体通入密封中段，以阻止低温气体向轴承泄漏，保证机组的安全。
目前，膨胀机主密封气气源均来自膨胀机后路的低温分离装置，产生的气体温度较低，一般在-20℃以下；而能够作为主密封气进行干气密封的气体温度应达到20℃以上。现有技术通常采用电加热器进行加热，得到满足温度要求的主密封气。但是，一方面电加热器会消耗大量电能，大大增加成本，另一方面电加热器在运行过程中根据主密封气温度的设定值频繁启动和停止，不但影响主密封气温度的稳定性，还容易造成电加热器损坏，导致整个膨胀机组停止运行。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种膨胀机主密封气的温度控制系统，采用本实用新型提供的温度控制系统电能消耗小且运行稳定性高。
本实用新型提供了一种膨胀机主密封气的温度控制系统，包括：
换热装置；
冷气出口与所述换热装置的冷气进口相连的主密封气气源装置；
冷气进口与所述换热装置的热气出口相连的加热装置，所述加热装置的冷气进口与主密封气气源装置的冷气出口相连；
热气出口与所述换热装置的热气进口相连的干气气源装置；
进气口与所述换热装置的冷气出口相连的干气提纯装置，所述干气提纯装置进气口与所述干气气源装置的热气出口相连。
优选的，所述换热装置的冷气进口、热气出口、热气进口和冷气出口分别设有节流装置。
优选的，所述换热装置为立式气体换热器，所述冷气进口设置在立式气体换热器顶端，所述热气出口设置在立式气体换热器底端，所述热气进口设置在立式气体换热器侧壁下部，所述冷气出口设置在立式气体换热器侧壁上部。
优选的，所述加热装置的冷气进口与主密封气气源装置的冷气出口通过第一进气管路相连，所述第一进气管路设有第一切断阀。
优选的，所述换热装置的冷气进口与主密封气气源装置的冷气出口通过第二进气管路相连，所述第二进气管路设有第二切断阀；
所述换热装置的热气出口与加热装置的冷气进口通过第三进气管路相连，所述第三进气管路设有第三切断阀。
优选的，所述干气提纯装置的进气口与干气气源装置的热气出口通过第四进气管路相连，所述第四进气管路设有第四切断阀。
优选的，所述换热装置的热气进口与干气气源装置的热气出口通过第五进气管路相连，所述第五进气管路设有第五切断阀；
所述换热装置的冷气出口与干气提纯装置的进气口通过第六进气管路相连，所述第六进气管路设有第六切断阀。
优选的，所述干气气源装置为脱氢装置，所述干气提纯装置为氢气提纯装置。
优选的，还包括：
与所述加热装置热气出口相连的主密封气适用机组。
本实用新型提供了一种膨胀机主密封气的温度控制系统，包括：换热装置；冷气出口与所述换热装置的冷气进口相连的主密封气气源装置；冷气进口与所述换热装置的热气出口相连的加热装置，所述加热装置的冷气进口与主密封气气源装置的冷气出口相连；热气出口与所述换热装置的热气进口相连的干气气源装置；进气口与所述换热装置的冷气出口相连的干气提纯装置，所述干气提纯装置进气口与所述干气气源装置的热气出口相连。与现有技术相比，本实用新型提供的温度控制系统能够利用干气气源装置产生的高温干气与主密封气气源装置产生的低温密封气进行换热，得到满足温度要求的主密封气；并且，该系统投用后无需停止加热装置，对设备改造小，能够实现双保险温度控制，即使加热装置损坏也不影响主密封气的温度控制，而换热装置检修维护也能保证机组平稳运行。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的膨胀机主密封气的温度控制系统的结构示意图；
图2为本实用新型实施例1提供的膨胀机主密封气的温度控制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型提供了一种膨胀机主密封气的温度控制系统，包括：
换热装置；
冷气出口与所述换热装置的冷气进口相连的主密封气气源装置；
冷气进口与所述换热装置的热气出口相连的加热装置，所述加热装置的冷气进口与主密封气气源装置的冷气出口相连；
热气出口与所述换热装置的热气进口相连的干气气源装置；
进气口与所述换热装置的冷气出口相连的干气提纯装置，所述干气提纯装置进气口与所述干气气源装置的热气出口相连。
请参阅图1，图1为本实用新型实施例提供的膨胀机主密封气的温度控制系统的结构示意图，其中，1为换热装置，2为主密封气气源装置的冷气出口，3为换热装置的冷气进口，4为主密封气气源装置，5为加热装置的冷气进口，6为换热装置的热气出口，7为加热装置，8为干气气源装置的热气出口，9为换热装置的热气进口，10为干气气源装置，11为干气提纯装置的进气口，12为换热装置的冷气出口，13为干气提纯装置。
在本实用新型中，所述膨胀机主密封气的温度控制系统包括换热装置(1)、主密封气气源装置(4)、加热装置(7)、干气气源装置(10)和干气提纯装置(13)。
在本实用新型中，所述换热装置(1)用于将主密封气气源装置(4)产生的低温密封气与干气气源装置(10)产生的高温干气进行换热，得到满足温度要求的主密封气。在本实用新型中，所述换热装置(1)设有冷气进口(3)、热气出口(6)、热气进口(9)和冷气出口(12)。其中，所述换热装置(1)的冷气进口(3)与主密封气气源装置(4)的冷气出口(2)相连，所述换热装置(1)的热气出口(6)与加热装置(7)的冷气进口(5)相连，所述换热装置(1)的热气进口(9)与干气气源装置(10)的热气出口(8)相连，所述换热装置(1)的冷气出口(12)与干气提纯装置(13)的进料口(11)相连。
在本实用新型中，所述加热装置(7)的冷气进口(5)与主密封气气源装置(4)的冷气出口(2)相连，从而保持原有设备对膨胀机主密封气的温度控制功能；所述干气提纯装置(13)进气口(11)与所述干气气源装置(10)的热气出口(8)相连，从而保持原有设备对干气的分离与提纯功能。
在本实用新型中，所述换热装置(1)的冷气进口(3)、热气出口(6)、热气进口(9)和冷气出口(12)优选分别设有节流装置。在本实用新型中，所述节流装置的作用是控制用于进行换热的气体流量，从而更加精准的实现主密封气的温度控制。在本实用新型中，所述节流装置优选为节流阀。
在本实用新型中，所述换热装置(1)优选为立式气体换热器。在本实用新型中，所述冷气进口(3)设置在立式气体换热器顶端，所述热气出口(6)设置在立式气体换热器底端，所述热气进口(9)设置在立式气体换热器侧壁下部，所述冷气出口(12)设置在立式气体换热器侧壁上部。本实用新型采用上述结构的换热装置有利于通过冷气自上而下、热气自下而上的换热过程，达到更好的换热效果。
在本实用新型中，所述加热装置(7)能够对主密封气进行加热，同样具有控制主密封气温度的作用。在本实用新型中，所述加热装置(7)优选为电加热器。在本实用新型中，所述主密封气气源装置(4)能够产生主密封气，采用本领域技术人员熟知的低温分离装置即可。
在本实用新型中，所述加热装置(7)的冷气进口(5)与主密封气气源装置(4)的冷气出口(2)通过第一进气管路相连，所述第一进气管路设有第一切断阀；同时，所述换热装置(1)的冷气进口(3)与主密封气气源装置(4)的冷气出口(2)通过第二进气管路相连，所述第二进气管路设有第二切断阀；所述换热装置(1)的热气出口(6)与加热装置(7)的冷气进口(5)通过第三进气管路相连，所述第三进气管路设有第三切断阀。本实用新型采用上述结构及连接关系，一方面使本实用新型提供的温度控制系统投用后无需停止加热装置，对原设备改造小；另一方面能够实现双保险温度控制，即使加热装置损坏也不影响主密封气的温度控制，而换热装置检修维护也能保证机组平稳运行。
在本实用新型中，所述干气气源装置(10)优选为脱氢装置，能够产生温度在40℃以上的干气，所述干气成分95％左右为氢气。在本实用新型中，所述干气提纯装置(13)优选为氢气提纯装置，用于进行氢气的分离与提纯。
在本实用新型中，所述干气提纯装置(13)的进气口(11)与干气气源装置(10)的热气出口(8)通过第四进气管路相连，所述第四进气管路设有第四切断阀；同时，所述换热装置(1)的热气进口(9)与干气气源装置(10)的热气出口(8)通过第五进气管路相连，所述第五进气管路设有第五切断阀；所述换热装置(1)的冷气出口(12)与干气提纯装置(13)的进气口(11)通过第六进气管路相连，所述第六进气管路设有第六切断阀。本实用新型采用上述结构及连接关系，一方面在不影响原有脱氢装置与氢气提纯装置进行氢气分离与提纯基础上，实现利用热干气进行换热；另一方面保证换热过程中主密封气不会接触液体，从而进一步避免主密封气对适用机组产生损坏；还能够便于进行换热装置的检修维护。
在本实用新型中，所述第一切断阀、第二切断阀、第三切断阀、第四切断阀、第五切断阀和第六切断阀均为本领域技术人员熟知的能够用于连通、切断管路的阀门，本实用新型对此没有特殊限制。
在本实用新型中，所述膨胀机主密封气的温度控制系统优选还包括：
与所述加热装置(7)热气出口相连的主密封气适用机组。在本实用新型中，满足温度要求的主密封气由加热装置(7)热气出口进入主密封气适用机组实现应用。
本实用新型提供的膨胀机主密封气的温度控制系统的工作过程如下：
首先，主密封气气源装置(4)产生的温度较低(-20℃以下)的主密封气由主密封气气源装置(4)的冷气出口(2)经换热装置(1)的冷气进口(3)进入换热装置(1)；同时，干气气源装置(10)产生的温度较高(40℃以上)的干气由干气气源装置(10)的热气出口(8)经换热装置(1)的热气进口(9)进入换热装置(1)；所述温度较低的主密封气与温度较高的干气在换热装置(1)中进行换热。
然后，换热后满足温度要求的主密封气由换热装置(1)的热气出口(6)经加热装置(7)的冷气进口(5)进入加热装置(7)，再由加热装置(7)热气出口排出进行进一步应用；而换热后的干气由换热装置(1)的冷气出口(12)经干气提纯装置(13)的进料口(11)进入干气提纯装置(13)进行分离与提纯。
本实用新型提供了一种膨胀机主密封气的温度控制系统，包括：换热装置；冷气出口与所述换热装置的冷气进口相连的主密封气气源装置；冷气进口与所述换热装置的热气出口相连的加热装置，所述加热装置的冷气进口与主密封气气源装置的冷气出口相连；热气出口与所述换热装置的热气进口相连的干气气源装置；进气口与所述换热装置冷气出口相连的干气提纯装置，所述干气提纯装置进气口与所述干气气源装置的热气出口相连。与现有技术相比，本实用新型提供的温度控制系统能够利用干气气源装置产生的高温干气与主密封气气源装置产生的低温密封气进行换热，得到满足温度要求的主密封气；并且，该系统投用后无需停止加热装置，对设备改造小，能够实现双保险温度控制，即使加热装置损坏也不影响主密封气的温度控制，而换热装置检修维护也能保证机组平稳运行。
为了进一步说明本实用新型，下面通过以下实施例进行详细说明。
实施例1
实施例1提供的膨胀机主密封气的温度控制系统的结构示意图如图2所示，其中，1为立式气体换热器，2为低温分离装置冷气出口，3为立式气体换热器冷气进口，4为低温分离装置，5为电加热器冷气进口，6为立式气体换热器热气出口，7为电加热器，8为脱氢装置热气出口，9为立式气体换热器热气进口，10为脱氢装置，11为氢气提纯装置进气口，12为立式气体换热器冷气出口，13为氢气提纯装置，14～17为节流阀，18为第一进气管路，19为第一切断阀，20为第二进气管路，21为第二切断阀，22为第三进气管路，23为第三切断阀，24为第四进气管路，25为第四切断阀，26为第五进气管路，27为第五切断阀，28为第六进气管路，29为第六切断阀，30为电加热器热气出口。
采用上述膨胀机主密封气的温度控制系统进行主密封气的温度控制，具体工作过程如下：
(1)关闭第一切断阀(19)，打开第二切断阀(21)和第三切断阀(23)；低温分离装置(4)产生温度较低(-20℃以下)的主密封气，从低温分离装置冷气出口(2)排出，由第二进气管路(20)经立式气体换热器冷气进口(3)进入立式气体换热器(1)；
同时，关闭第四切断阀(25)，打开第五切断阀(27)和第六切断阀(29)；脱氢装置(10)产生温度较高(40℃以上)的纯度在95％左右的干燥氢气，从脱氢装置热气出口(8)排出，由第五进气管路(26)经立式气体换热器热气进口(9)进入立式气体换热器(1)。
(2)所述温度较低的主密封气与温度较高的纯度在95％左右的干燥氢气在立式气体换热器(1)进行换热，换热后的主密封气由立式气体换热器热气出口(6)排出，而换热后的纯度在95％左右的干燥氢气由立式气体换热器冷气出口(12)排出；并通过调节节流阀(14)～(17)控制换热后的主密封气满足温度要求。
(3)换热后满足温度要求的主密封气从立式气体换热器冷气出口(12)排出后，由第三进气管路(22)经电加热器冷气进口(5)进入电加热器(7)，此时如温度未达到规定要求，可通过电加热器(7)进行加热，满足温度要求则不必进行加热；最后满足温度要求的主密封气由电加热器热气出口(30)排出，用于主密封气适用机组。
(4)换热后的纯度在95％左右的干燥氢气从立式气体换热器冷气出口(12)排出，由第六进气管路(28)经氢气提纯装置进气口(11)进入氢气提纯装置(13)进行氢气的分离与提纯。
本实用新型实施例1提供的膨胀机主密封气的温度控制系统在进行立式气体换热器(1)的检修维护时，关闭第二切断阀(21)、第三切断阀(23)、第五切断阀(27)和第六切断阀(29)，同时打开第一切断阀(19)和第四切断阀(25)也能保证机组平稳运行。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种膨胀机主密封气的温度控制系统，包括：
换热装置；
冷气出口与所述换热装置的冷气进口相连的主密封气气源装置；
冷气进口与所述换热装置的热气出口相连的加热装置，所述加热装置的冷气进口与主密封气气源装置的冷气出口相连；
热气出口与所述换热装置的热气进口相连的干气气源装置；
进气口与所述换热装置的冷气出口相连的干气提纯装置，所述干气提纯装置进气口与所述干气气源装置的热气出口相连。
2.根据权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于，所述换热装置的冷气进口、热气出口、热气进口和冷气出口分别设有节流装置。
3.根据权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于，所述换热装置为立式气体换热器，所述冷气进口设置在立式气体换热器顶端，所述热气出口设置在立式气体换热器底端，所述热气进口设置在立式气体换热器侧壁下部，所述冷气出口设置在立式气体换热器侧壁上部。
4.根据权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于，所述加热装置的冷气进口与主密封气气源装置的冷气出口通过第一进气管路相连，所述第一进气管路设有第一切断阀。
5.根据权利要求4所述的温度控制系统，其特征在于，所述换热装置的冷气进口与主密封气气源装置的冷气出口通过第二进气管路相连，所述第二进气管路设有第二切断阀；
所述换热装置的热气出口与加热装置的冷气进口通过第三进气管路相连，所述第三进气管路设有第三切断阀。
6.根据权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于，所述干气提纯装置的进气口与干气气源装置的热气出口通过第四进气管路相连，所述第四进气管路设有第四切断阀。
7.根据权利要求6所述的温度控制系统，其特征在于，所述换热装置的热气进口与干气气源装置的热气出口通过第五进气管路相连，所述第五进气管路设有第五切断阀；
所述换热装置的冷气出口与干气提纯装置的进气口通过第六进气管路相连，所述第六进气管路设有第六切断阀。
8.根据权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于，所述干气气源装置为脱氢装置，所述干气提纯装置为氢气提纯装置。
9.根据权利要求1～8任一项所述的温度控制系统，其特征在于，还包括：
与所述加热装置热气出口相连的主密封气适用机组。
Priority Applications (1)
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| CN201720402564.7U CN206753662U (zh) | 2017-04-17 | 2017-04-17 | 一种膨胀机主密封气的温度控制系统 |
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| CN (1) | CN206753662U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115574899A (zh) * | 2022-09-28 | 2023-01-06 | 中国计量科学研究院 | 一种被动式活塞气体流量标准装置的温度控制系统及方法 |
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2017
- 2017-04-17 CN CN201720402564.7U patent/CN206753662U/zh active Active
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| CN115574899A (zh) * | 2022-09-28 | 2023-01-06 | 中国计量科学研究院 | 一种被动式活塞气体流量标准装置的温度控制系统及方法 |
| CN115574899B (zh) * | 2022-09-28 | 2023-04-04 | 中国计量科学研究院 | 一种被动式活塞气体流量标准装置的温度控制系统及方法 |
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