CN207761978U - 一种用于vpsa气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组，所述异步高速电动机的输出轴外侧分别设有一级迷宫气体密封和二级迷宫气体密封，所述一级排气蜗壳的外侧连接有一级叶轮罩壳，所述二级排气蜗壳的外侧连接有二级叶轮罩壳。本真空泵机组通过在高速异步电动机转子两端分别布置两台离心式真空泵机，高速异步电动机由控制系统根据真空泵机入口温度和压比确定最佳转速，并通过与之通信变频器驱动高速异步变频电机；与罗茨、水环等容积式真空泵机相比，具有：转子转动惯量小，变转速响应时间快、单机流量大、效率高、噪声低、后期维护简单。

Description

一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组

技术领域

本实用新型涉及真空泵技术领域，具体为一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组。

背景技术

真空变压吸附(Vacuum Pressure Swing Ad-sorption，VPSA)是一种使较难吸附的杂质在负压下强行解析出来的气体分离与提纯技术。它通过吸附剂这个载体依靠工艺介质压力的变化，实现气体的吸附与再生，完成气体的分离与提纯。变压吸附制纯氢技术广泛应用于制氢变换气、炼厂重整氢、各种加氢尾气、乙烯尾气以及丙烯尾气等多种气源制纯氢的领域。真空变压吸附制氢主要为物理吸附，其原理是依靠吸附剂(密度相对较大的多孔固体)与吸附质(密度相对较小的气体或液体)之间的分子力(即范德华力)进行吸附，该吸附的特点包括无化学反应、过程进行极快、各项物质的平衡瞬间完成、完全可逆。

现阶段国内VPSA气体分离系统吸附加压采用罗茨式或者水环是真空泵。在长期使用过程发现罗茨真空泵机存在噪声大，其低频噪声造成处理困难，同时两者效率低的缺点，单台机组的流量小，最大不超过1500m³/min，因此在较大的VPSA系统中不得不采用多台组合的方式运行，造成一次投资提高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组，以解决上述背景技术中提出的在长期使用过程发现罗茨真空泵机存在噪声大，其低频噪声造成处理困难，同时两者效率低的缺点，单台机组的流量小，最大不超过1500m³/min，因此在较大的VPSA系统中不得不采用多台组合的方式运行，造成一次投资提高的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组，包括离心真空泵机头，所述离心真空泵机头包括异步高速电动机，所述异步高速电动机的输出轴分别连接有一级离心开式叶轮和二级离心开式叶轮，所述异步高速电动机的两侧分别设有一级排气蜗壳和二级排气蜗壳，所述一级排气蜗壳和二级排气蜗壳内侧分别设有一级扩压器和二级扩压器，所述异步高速电动机的输出轴外侧分别设有一级迷宫气体密封和二级迷宫气体密封，所述一级排气蜗壳的外侧连接有一级叶轮罩壳，所述二级排气蜗壳的外侧连接有二级叶轮罩壳。

优选的，所述一级离心开式叶轮和二级离心开式叶轮分别安装在异步高速电动机的电机转子两端。

优选的，所述离心真空泵机头的数量不少于两个。

优选的，所述异步高速电动机同时驱动一级离心真空泵和二级离心真空泵。

优选的，所述一级离心真空泵出口通过管路与二级离心真空泵相连接，并在其管路上设有一个冷却器。

优选的，所述异步高速电动机包括一个转速传感器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本真空泵机组通过在高速异步电动机转子两端分别布置两台离心式真空泵机，高速异步电动机由控制系统根据真空泵机入口温度和压比确定最佳转速，并通过与之通信变频器驱动高速异步变频电机；与罗茨、水环等容积式真空泵机相比，具有：转子转动惯量小，变转速响应时间快、单机流量大、效率高、噪声低、后期维护简单。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型主视结构示意图；

图3为本实用新型电路原理关系结构示意图。

图中：1一级叶轮罩壳、2一级离心开式叶轮、3一级排气蜗壳、4一级扩压器、5一级迷宫气体密封、6异步高速电动机、7二级迷宫气体密封、8二级扩压器、9二级排气蜗壳、10二级离心开式叶轮、11二级叶轮罩壳、12离心真空泵机头。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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。

请参阅图1～3，本实用新型提供一种技术方案：一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组，包括离心真空泵机头12，所述离心真空泵机头12包括异步高速电动机6，所述异步高速电动机6的输出轴分别连接有一级离心开式叶轮2和二级离心开式叶轮10，所述异步高速电动机6的两侧分别设有一级排气蜗壳3和二级排气蜗壳9，所述一级排气蜗壳3和二级排气蜗壳9内侧分别设有一级扩压器4和二级扩压器8，所述异步高速电动机6的输出轴外侧分别设有一级迷宫气体密封5和二级迷宫气体密封7，所述一级排气蜗壳3的外侧连接有一级叶轮罩壳1，所述二级排气蜗壳9的外侧连接有二级叶轮罩壳11。

具体的，所述一级离心开式叶轮2和二级离心开式叶轮10分别安装在异步高速电动机6的电机转子两端，使得异步高速电动机6可以带动一级离心开式叶轮2和二级离心开式叶轮10转动，异步高速电动机6的径向轴承负载整个转子的径向载荷，

具体的，所述离心真空泵机头12的数量不少于两个，使得真空泵机工作效率更高。

具体的，所述异步高速电动机6同时驱动一级离心真空泵和二级离心真空泵，使得一级离心真空泵和二级离心真空泵能够同时工作。

具体的，所述一级离心真空泵出口通过管路与二级离心真空泵相连接，并在其管路上设有一个冷却器，用于冷却散热。

具体的，所述异步高速电动机6包括一个转速传感器，用于检测转速。

一级迷宫气体密封5安装在一级离心开式叶轮2背后，防止一级排气蜗壳3内被增压的气体泄漏，一级叶轮罩壳1安装在一级离心开式叶轮2入口处，保证增压气体高效进入一级离心开式叶轮2；二级迷宫气体密封7安装在二级离心开式叶轮10背后，防止二级排气蜗壳9内被增压的气体泄漏，二级叶轮罩壳11安装在二级离心开式叶轮10入口处，保证增压气体高效进入二级离心开式叶轮10。

控制系统采集双级离心真空泵机入口压力P1和入口温度P1、出口压力P2和出口温度T2，并根据内嵌数学模型确定异步高速电动机6最佳运行转速，并通过变频器使得所述异步高速电动机6驱动离心式真空泵机在指定转速下运行。

工作原理：使用时，至少一个高速异步变频电机6同时驱动一级离心真空泵和二级离心真空泵，以及控制系统，用于接收机组运行的数据信号并且响应于所述状态传输给驱动供给二级离心式真空泵机的高速异步电动机6，使得供给二级离心式真空泵机在指定转速下运行；并且高速异步变频电机6在运行周期内变转速造成离心真空泵机头12在运行期间同时循环抽负压；供给离心式真空泵机的相关联的高速异步变频电机6与相关联的变频器通信，控制系统控制高速异步变频电机6驱动双级离心真空泵/真空机产生压比出口压力/进口压力，控制系统在运行期间通过高速直驱双级离心真空泵入口温度及压比信号反馈确定高速异步变频电机最佳运行转速，控制系统确定的最佳运行转速是离心式真空泵机当前转速的最高效率点。控制系统确定的最佳运行转速在一个周期内至多30s从50％转速加速到100％转速，并在至多30s从100％转速降速到50％转速。一级离心开式叶轮2和二级离心开式叶轮10由五轴联动机床铣削成型。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组，包括离心真空泵机头(12)，其特征在于：所述离心真空泵机头(12)包括异步高速电动机(6)，所述异步高速电动机(6)的输出轴分别连接有一级离心开式叶轮(2)和二级离心开式叶轮(10)，所述异步高速电动机(6)的两侧分别设有一级排气蜗壳(3)和二级排气蜗壳(9)，所述一级排气蜗壳(3)和二级排气蜗壳(9)内侧分别设有一级扩压器(4)和二级扩压器(8)，所述异步高速电动机(6)的输出轴外侧分别设有一级迷宫气体密封(5)和二级迷宫气体密封(7)，所述一级排气蜗壳(3)的外侧连接有一级叶轮罩壳(1)，所述二级排气蜗壳(9)的外侧连接有二级叶轮罩壳(11)。

2.根据权利要求1所述的一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组，其特征在于：所述一级离心开式叶轮(2)和二级离心开式叶轮(10)分别安装在异步高速电动机(6)的电机转子两端。

3.根据权利要求1所述的一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组，其特征在于：所述离心真空泵机头(12)的数量不少于两个。

4.根据权利要求1所述的一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组，其特征在于：所述异步高速电动机(6)同时驱动一级离心真空泵和二级离心真空泵。

5.根据权利要求4所述的一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组，其特征在于：所述一级离心真空泵出口通过管路与二级离心真空泵相连接，并在其管路上设有一个冷却器。

6.根据权利要求1所述的一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组，其特征在于：所述异步高速电动机(6)包括一个转速传感器。