CN216111283U - 一种空气压缩机用水冷却循环系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空气压缩机用水冷却循环系统，属于水冷却设备技术领域，主要解决现有循环式冷却系统在对空气压缩机组进行冷却时，受气温影响较大，冷却效果不稳定的问题。本实用新型整个水冷系统管路完全密闭状态，冷水机组制冷系统冷量可调节，冷媒水与冷却水通过PLC编程控制器进行变频控制其流速，以上两者结合，使得冷却循环系统能够根据气温的高低和空气压缩机组的需要进行冷量的自动调节，可以保障单台或并联多台空气压缩机组开机运行的冷却效果。

Description

一种空气压缩机用水冷却循环系统

技术领域

本实用新型涉及水冷却设备领域，特别是涉及一种空气压缩机用水冷却循环系统。

背景技术

随着现代技术的发展，气动自动化技术运用广泛，中、大型空气压缩机组使用场景也越来越丰富，对其使用的安全稳定性要求也越来越高。空气压缩机组的冷却方式有自来水直排式、循环式等方法。其中直排式冷却系统通常由自来水对空压机组进行降温冷却，使用后直接排放到下水道，会导致水资源的大量浪费。而现有技术中的循环式冷却系统存在以下几点问题：

①一般采用室外冷却塔、储水罐或蓄水池与管路相连，以循环泵作为动力，在夏季，天气较热，置于室外高温环境下的冷却塔降温效果就会比较差，或当多台空压机同时运行时，冷却塔中的水温过高，来不及冷却，导致空压机组保护停机的现象发生；

②直排式冷却系统排水口需要设置小管径或手动关小排水阀门进行憋压，水压水流不稳定，水压水流低导致的空压机组冷却效果差保护停机；

③现有技术中的循环式冷却系统不是完全密闭的系统，其中的冷却塔、储水罐、蓄水池等部件暴露在大气中，不利于系统稳定、参数调节。

以W-3/350型空压机组循环式冷却系统为例，要求一至五级进气温度≤45℃，一至五级排气温度≤180℃，润滑油温度≤70℃，经过夏季23℃、10m³/h的自来水冷却后，阶段性实测一至五级进气温度分别为27℃、24℃、29℃、31℃、30℃，一至五级排气温度分别为132℃、162℃、125℃、136℃、92℃，润滑油温度45℃；在夏季较热或两套以上空压机组同时运行时，一至五级进气温度、一至五级排气温度和润滑油温度会随之升高，甚至不能两套空压机组同时开机运行，暴露大气中的冷却塔受气温影响较大，暴露在大气中的储水罐或蓄水池水质随着长时间使用，杂质越来越多严重影响冷却塔与大气热交换，严重影响空压机组冷却水流量、压力及换热效果。

实用新型内容

有鉴于此，本使用新型提供的一种空气压缩机用水冷却循环系统，能够同时为多套空气压缩机提供定压、定温、定流量的循环冷却水，达到稳定的控温效果。

解决上述技术问题的技术方案是：一种空气压缩机用水冷却循环系统，包括：软化水系统1，用于对自来水进行软化处理，并输出软化水；冷媒水系统2，管路中为冷媒水，所述冷媒水用于对空气压缩机组降温；所述冷媒水系统2与软化水系统1连接，用于使用软化水对所述冷媒水进行补充；所述冷媒水通过变频冷媒水泵206提供动力在管路中流动；冷却水系统3，管路中为冷却水；所述冷却水系统3与软化水系统1连接，用于使用软化水对所述冷却水进行补充；所述冷却水通过冷却水泵303提供动力在管路中流动；所述冷水机组制冷系统4，由螺杆式冷水机组组成，所述冷却水用于对所述冷水机组制冷系统4补充冷量，所述冷媒水通过冷水机组制冷系统4获取冷量；空压机组水冷管路5，与所述冷媒水系统2通过管路连接，所述冷媒水从所述冷媒水系统2管路流入所述空压机组水冷管路5，对所述空气压缩机组的气缸、润滑油、空气冷却器进行降温，再流入所述冷媒水系统2管路。

优选方案是：所述变频冷媒水泵206由变频器和水泵组成，所述变频冷媒水泵206变频器通过输出频率控制所述变频冷媒水泵206的水泵所泵的冷媒水的流速；所述变频冷媒水泵206的变频器连接PLC编程控制器6，所述PLC编程控制器6采集所述空压机组水冷管路5的出水温度传感器511的测量信号，转换为所述变频器的输出频率。

优选方案是：由所述冷媒水系统2、冷水机组制冷系统4、空压机组水冷管路5构成完全密闭冷媒水循环系统，所述冷媒水循环系统通过排空阀排除管路内的空气。

优选方案是：所述PLC编程控制器6可连接n个变频器，1≤n≤5；所述n个变频器分别连接水泵形成n个变频水泵组，所述n个变频水泵组为并联连接。

优选方案是：所述冷却水泵303为变频冷却水泵，由变频器和水泵组成，所述变频冷却水泵的变频器与所述PLC编程控制器6连接，运行中根据所述PLC编程控制器6的传输的电压信号调节频率。

籍由上述技术方案，本实用新型提供的有益效果如下：

(1)冷水机组制冷系统可以实现25％-100％冷量调节，设置一个或多个为变频控制的冷媒水泵，压力、温度、流量在一定范围内可调节，稳定性较高。

(2)由冷媒水系统、冷水机组制冷系统、空压机组水冷管路构成完全密闭冷媒水循环系统中设置多个自动排空阀，整个冷媒水循环系统管路完全密闭状态，有利于系统稳定、能量调节，并且不会造成水资源浪费；

(3)冷媒水和冷却水为自来水通过软化系统软化之后形成的盐水，避免因水垢问题导致的冷却效率低。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1本实用新型实施例提供的一种空气压缩机用水冷却循环系统的示意图；

图1中：

1-软化水系统，101-树脂罐，102-软化水管路，103-冷媒水补水阀门，104-冷媒水补水止回阀，105-冷却水补水阀门；

2-冷媒水系统，201-进水压力表，202-进水温度传感器，203-过滤器，204-水泵进水阀门，205-软连接，206-变频冷媒水泵，207-软连接，208-水泵出水阀门，209-止回阀，210-出水压力表，211-排空阀，212-流量计，213-冷水机组制冷系统冷凝器进水阀门，214-软连接，215-软连接，216-冷水机组制冷系统冷凝器出水阀门，217-出水温度传感器；

3-冷却水系统，301-储水罐；302-冷却水管路；303-冷却水泵；304-冷却塔；

4-冷水机组制冷系统；

5-空压机组水冷管路，501-空压机组进水阀门，502流量计，503-进水压力表，504-进水温度传感器，505-润滑油换热器，506-排空阀，507-四、五级气缸，508-二、三级气缸，509-一级气缸，510-五级空气冷却器，511-出水温度传感器，512-空压机出水阀门，513-四级空气冷却器，514-三级空气冷却器，515-二级空气冷却器，516-排水阀，517-一级空气冷却器。

图2本实用新型实施例提供的由冷媒水系统管路、冷水机组制冷系统、空压机组水冷管路构成完全密闭冷媒水循环系统；

图2中：

2061-第一变频冷媒水泵，2062-第二变频冷媒水泵，2111-排空阀211的自动排空阀，2112-排空阀211的手动阀，218-主管路进水集水器，2191-排空阀219的自动排空阀，2192-排空阀219的手动阀，61-空压机组1，62-空压机组2，63-空压机组3，641-排空阀64的自动排空阀，642-排空阀64的手动阀，219-主管路回水集水器。

图3本实用新型实施例提供的一种空气压缩机用水冷却循环系统中变频控制的示意图；

图3中：

6-PLC编程控制器，20611-第一变频冷媒水泵的变频器，20621-第二变频冷媒水泵的变频器，20612-第一变频冷媒水泵的水泵，20622-第二变频冷媒水泵的水泵。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不仅限于此。

实施例1

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

如图1所示，本实用新型第一实施例中提供了一种空气压缩机用水冷却循环系统，具体为：

使用软化水系统1对自来水进行软化处理，并输出软化水，通过管路对冷媒水系统2中的冷媒水进行补充；冷媒水系统2管路中的冷媒水流入冷水机组制冷系统4，冷水机组制冷系统4中的冷凝器吸收冷媒水中的热量，降低冷媒水的温度；

软化水系统1输出软化水，通过管路对冷却水系统3中的冷却水进行补充，冷却水通过管路流经冷却塔304与空气进行热交换，使得冷却水温度降低，再通过管路流入冷水机组制冷系统4的冷凝器，冷却水吸收冷凝器散发的热量后，再流入冷却塔进行降温，不断的循环流动。

经过冷却以后的冷媒水流入空压机组水冷管路5，对空气压缩机的气缸、润滑油、空气冷却器进行降温后，冷媒水再次通过管道流入冷水机组制冷系统4进行降温，不断的循环流动。

其中在软化水系统1中，盐水流经软化水系统树脂罐101，树脂吸收盐水中的Ca²⁺、Mg²⁺，使水软化，提供给冷却水系统3作为冷却水、冷媒水系统2作为冷媒水使用。

冷水机组制冷系统4，例如可以为60万大卡螺杆式冷水机组，该冷水机组由三台62KW制冷压缩机组成制冷系统，可分别实现25％-100％无极调节，设计出水温度7±1℃，其原理是冷水机组中的制冷压缩机从蒸发器吸入低温低压制冷剂蒸汽，经过压缩使其压力和温度升高后排入冷凝器(温度能达到80℃以上)，在冷凝器中制冷剂蒸汽压力不变，放出热量而被冷却成高压液体，高压液体制冷剂经节流装置，压力和温度同时降低进入蒸发器，低温低压制冷剂气液混合物在蒸发器内压力不变，不断吸热(制冷)，蒸汽再被制冷压缩机吸走，依次循环。可根据实际工作中需要冷却的空压机组的套数来选择冷水机组的配置。

冷却水系统3以冷却水泵303作为动力，当冷水机组制冷系统4运行后，制冷剂首先通过冷水机组的冷凝器散热，冷却水吸收冷凝器散发的热量，流经冷却塔304与空气进行热交换，使得冷却水的温度降低，流入储水罐301再次由冷却水泵303抽走给冷凝器降温，依次循环；冷却水系统3以水泵作为动力，变频器控制，冷水机组制冷系统4制取的冷量首先冷却冷媒水，随后冷媒水经冷媒水泵206加压，再通过连接管道输送到空压机组61、62、63的气缸、润滑油、空气冷却器，冷媒水与空压机组61、62、63的气缸、润滑油、空气冷却器热交换，冷媒水的温度会随之升高，当冷媒水再次流进冷水机组制冷系统4的蒸发器时，再次将其冷却，依次循环。

图2为本实用新型实施例提供的一种空气压缩机用水冷却循环系统中变频控制的示意图，如图2所示：

冷水机组制冷系统4控制空压机组水冷管路5中的冷媒水进水温度在7土1℃范围内，以空压机组水冷管路5中冷媒水的出水温度(由出水温度传感器511测量)为依据，由PLC编程控制器6采集冷媒水出水温度传感器511的4～20mA的模拟量信号，模拟量信号转换成浮点数后，显示值为实际温度值，在PLC编程控制器6程序内设置温度值与输出电压的对应关系，冷媒水出水实际温度越高，输出电压信号越大。变频冷媒水泵206的变频器接收到PLC编程控制器6传输的0～10V电压信号，输出运行频率，例如可以设置出水温度分别达到8℃、9℃、10℃、11℃时，对应变频器输出频率则分别为20Hz、30Hz、40Hz、50Hz，随着温度升高，变频冷媒水泵206的变频器输出频率越高，变频冷媒水泵206的水泵运转速度越快，使得冷媒水系统中的冷媒水流量越大，稳定冷却效果。

本实施例技术方案中，由冷媒水系统、冷水机组制冷系统、空压机组水冷管路构成完全密闭冷媒水循环系统，如图3所示：

冷媒水系统管路中的冷媒水以水泵为动力运行，主管路由DN300口径管作为主管路进水集水器218，起到收集、分布、稳压的作用，集水器218高位设排空阀219，包括手动阀2192、自动排空阀2191，排出连接管路中的空气。

冷媒水系统连接空压机组水冷管路5的进出水支线管路可根据需求配备DN50口径管或其他口径的管路；空压机组水冷管路5高位设排空阀64，包括手动阀642、自动排空阀641，排出连接管路中空气。

冷媒水系统连接冷水机组制冷系统5的蒸发器的进出水支线管路配备DN150口径管，其管路高位设排空阀211，包括手动阀2112、自动排空阀2111，排出连接管路中的空气；

以上各主管路、支线管路连接部分采用电焊焊接，阀门采用法兰及螺丝进行连接，连接后的管路经打压试验合格后使用，以保证整个冷媒水循环系统密闭良好。

当软化水不断补充到冷媒水系统2和冷却水系统3时，由于各自动排空阀过气不过水的特性，冷媒水系统2和冷却水系统3管路内的空气会随着水位和水压的上升不断通过排气阀排出，管路内形成正压；水泵运行后，整个管路残留空气依然会陆续排出，直到系统内无空气，以保证整个冷媒水循环系统内冷媒水的水压、流量稳定。

实施例2

本实用新型空气压缩机用水冷却循环系统的第2实施例，与实施例1的区别在于冷媒水系统2中并联有多个变频冷媒水泵：

图2为本实用新型实施例提供的一种空气压缩机用水冷却循环系统中变频控制的示意图，在图2中可见第一变频冷媒水泵2061和第二变频冷媒水泵2062，第一变频冷媒水泵2061由第一变频冷媒水泵的变频器20611和第一变频冷媒水泵的水泵20612；第二变频冷媒水泵2062由第二变频冷媒水泵的变频器20621和第二变频冷媒水泵的水泵20622组成。

当冷媒水的出水温达到12℃时，设置PLC编程控制器6自动启动第二台水泵——第二变频冷媒水泵2062，初始冷媒水泵变频器20621按设定的20Hz运行，运行中根据PLC编程控制器6的传输的电压信号调节频率，原理与第一变频冷媒水泵2061的工作原理相同。

按照上述原理，在实际应用中可根据需要并联两台或三台变频水泵以实现变频控制冷媒水的流速，以冷水机组制冷系统输出冷源为支撑，实现变频控制水流量大小、自动调节一台或多台空压机组的冷却效果。

实施例3

本实用新型空气压缩机用水冷却循环系统的第3实施例，与实施例1和实施例2的区别在于冷却水系统3中的冷却水泵303为变频冷却水泵，由变频器和水泵组成，变频器与PLC编程控制器6连接，运行中根据PLC编程控制器6的传输的电压信号调节频率，原理与第一变频冷媒水泵2061的工作原理相同。通过变频控制冷却水泵的频率，从而控制冷却水的流速，使得提供给冷水机组制冷系统的冷量可根据需要来调节，稳定对空压机组的控温效果。

使用场景：

在使用本实施例1和实施例2的空气压缩机用水冷却循环系统工作时：

第一步、启动软化水系统1，给冷却水系统3、冷媒水系统2提供所需软水；

第二步、启动冷却水系统3，通过冷却水系统3给冷水机组制冷系统4的冷凝器做降温准备；

第三步、启动冷水机组制冷系统4的压缩机，在冷凝器释放热量，在蒸发器释放冷量；

第四步、空压机组开机制气，此时冷媒水系统2可持续为空压机组气缸、润滑油、空气冷却器提供7±1℃冷却水。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

可以理解的是，上述方法及装置中的相关特征可以相互参考。另外，上述实施例中的“第一”、“第二”等是用于区分各实施例，而并不代表各实施例的优劣。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本实用新型并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，实用新型方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

Claims (6)

1.一种空气压缩机用水冷却循环系统，其特征在于，包括：

软化水系统(1)，用于对自来水进行软化处理，并输出软化水；

冷媒水系统(2)，管路中为冷媒水，所述冷媒水用于对空气压缩机组降温；所述冷媒水系统(2)与软化水系统(1)连接，用于使用软化水对所述冷媒水进行补充；所述冷媒水通过变频冷媒水泵(206)提供动力在管路中流动；

冷却水系统(3)，管路中为冷却水；所述冷却水系统(3)与软化水系统(1)连接，用于使用软化水对所述冷却水进行补充；所述冷却水通过冷却水泵(303)提供动力在管路中流动；

冷水机组制冷系统(4)，由螺杆式冷水机组组成，所述冷却水用于对所述冷水机组制冷系统(4)补充冷量，所述冷媒水通过冷水机组制冷系统(4)获取冷量；

空压机组水冷管路(5)，与所述冷媒水系统(2)通过管路连接，所述冷媒水从所述冷媒水系统(2)管路流入所述空压机组水冷管路(5)，对所述空气压缩机组的气缸、润滑油、空气冷却器进行降温，再流入所述冷媒水系统(2)管路。

2.根据权利要求1所述的空气压缩机用水冷却循环系统，其特征在于，所述变频冷媒水泵(206)由变频器和水泵组成，所述变频冷媒水泵(206)变频器通过输出频率控制所述变频冷媒水泵(206)的水泵所泵的冷媒水的流速；所述变频冷媒水泵(206)的变频器连接PLC编程控制器(6)，所述PLC编程控制器(6)采集所述空压机组水冷管路(5)的出水温度传感器(511)的测量信号，转换为所述变频器的输出频率。

3.根据权利要求2所述的空气压缩机用水冷却循环系统，其特征在于，由所述冷媒水系统(2)、冷水机组制冷系统(4)、空压机组水冷管路(5)构成完全密闭冷媒水循环系统，所述冷媒水循环系统通过排空阀排除管路内的空气。

4.根据权利要求2所述的空气压缩机用水冷却循环系统，其特征在于，所述PLC编程控制器(6)可连接n个变频器，1≤n≤5；所述n个变频器分别连接水泵形成n个变频水泵组，所述n个变频水泵组为并联连接。

5.根据权利要求3所述的空气压缩机用水冷却循环系统，其特征在于，所述PLC编程控制器(6)可连接n个变频器，1≤n≤5；所述n个变频器分别连接水泵形成n个变频水泵组，所述n个变频水泵组为并联连接。

6.根据权利要求2-5任一项所述的空气压缩机用水冷却循环系统，其特征在于，所述冷却水泵(303)为变频冷却水泵，由变频器和水泵组成，所述变频冷却水泵的变频器与所述PLC编程控制器(6)连接，运行中根据所述PLC编程控制器(6)的传输的电压信号调节频率。

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