CN217300820U - 节能型水蒸汽压缩机试验装置 - Google Patents

Abstract

一种节能型水蒸汽压缩机试验装置，该试验装置包括进气管路、排气管路、空气吸气管路、供水管路、旁路减压阀、蒸汽排放阀、排水阀、热功动力转换设备和驱动机。排气管路的气体入口与水蒸汽压缩机的排气口连通，气体出口分别与旁路减压阀的进口和热功动力转换设备入口阀的进口连通。旁路减压阀、热功动力转换设备和空气吸气管路的出口分别与进气管路的气体入口连通，进气管路的气体出口和供水管路的出水口分别与水蒸汽压缩机的进气口连通。蒸汽排放阀和排水阀的入口分别与排气管路连通；驱动机用于驱动水蒸汽压缩机；热功动力转换设备用于直接驱动水蒸汽压缩机或是为驱动机提供动力。本实用新型结构紧凑，操作节能，对外排放的蒸汽能量少。

Description

节能型水蒸汽压缩机试验装置

技术领域

本实用新型涉及水蒸汽压缩机技术，尤其涉及水蒸汽压缩机的试验技术。

背景技术

水蒸汽压缩机试验装置可用于测试水蒸汽压缩机的性能。申请号为201711035807.9、发明名称为“水蒸汽压缩机试验装置及其试验方法”的专利申请中公开了一种水蒸汽压缩机试验装置，其能够自产蒸汽并循环利用，通过参数调节达到所需的测试工况，因而避免了试验阶段额外配套锅炉系统。但该装置还存在以下三方面的局限性：

1、压缩机的进口侧和出口侧分别设置了低压的稳压罐和高压的分离罐，质量和体积较大，温升慢，导致试验前加热的准备时间较长；

2、循环的高压蒸汽直接用旁路减压阀减压，导致正常试验时能量损耗较大，能量最终转换为蒸汽排放量，引起现场蒸汽排放过多；

3、在对大功率机组进行试验时，需要配套较大的驱动机。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种水蒸汽压缩机试验装置，其结构紧凑，操作节能，对外排放的蒸汽能量少。

本实用新型实施例提供了一种节能型水蒸汽压缩机试验装置，包括进气管路、排气管路、空气吸气管路、供水管路、旁路减压阀、蒸汽排放阀、排水阀、热功动力转换设备和驱动机；进气管路上设有进气压力测量装置和进气温度测量装置；排气管路上设有排气压力测量装置和排气温度测量装置；空气吸气管上设有空气吸气阀，热功动力转换设备的入口处设有入口阀；排气管路的气体入口用于与待试验的水蒸汽压缩机的排气口连通，排气管路的气体出口分别与旁路减压阀的进口和热功动力转换设备的入口阀的进口连通，旁路减压阀的出口、热功动力转换设备的出口和空气吸气管路的空气出口分别与进气管路的气体入口连通，进气管路的气体出口和供水管路的出水口分别与待试验的水蒸汽压缩机的进气口连通；蒸汽排放阀的入口和排水阀的入口分别与排气管路连通，蒸汽排放阀的出口用于对外界排放蒸汽，排水阀的出口用于对外界排水；驱动机用于驱动待试验的水蒸汽压缩机；热功动力转换设备用于直接驱动待试验的水蒸汽压缩机或者是用于驱动发电机发电，以为驱动机提供动力。

本实用新型包括以下优点和特点：

1、与现有技术相比，本实施例的水蒸汽压缩机试验装置取消了分离罐和稳压罐，使试验装置的体积和重量都得以减少，并且大幅降低了金属升温所需的能量，能缩短试验装置的预热时间；

2、本实施例采用热功动力转换设备回收了水蒸汽压缩机从排气至进气的压力能，降低了系统能耗，同时减少了电能转换为蒸汽的排放量；

3、本实施例在采用直接驱动方式回收能量时，可补充驱动机的驱动功率，从而减少驱动机的所需额定功率，降低驱动机的初期投入成本，因此特别适用于大功率水蒸汽压缩机组的试验。

附图说明

图1示出了根据本实用新型第一实施例的节能型水蒸汽压缩机试验装置的结构示意图。

图2示出了根据本实用新型第二实施例的节能型水蒸汽压缩机试验装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

图1示出了根据本实用新型第一实施例的节能型水蒸汽压缩机试验装置的结构示意图，请参考图1。根据本实用新型第一实施例的节能型水蒸汽压缩机试验装置100包括进气管路1、排气管路2、空气吸气管路3、供水管路4、旁路减压阀51、蒸汽排放阀52、排水阀53、热功动力转换设备61和驱动机62。

进气管路1上设有进气压力测量装置71和进气温度测量装置72。排气管路2上设有排气压力测量装置73、排气温度测量装置74和排水液位测量装置75。空气吸气管3上设有空气吸气阀54，热功动力转换设备61的入口处设有入口阀55。

排气管路2的气体入口用于与待试验的水蒸汽压缩机9的排气口连通，排气管路2的气体出口分别与旁路减压阀51的进口和热功动力转换设备61的入口阀55的进口连通，旁路减压阀51的出口、热功动力转换设备61的出口和空气吸气管路3的空气出口分别与进气管路1的气体入口连通，进气管路1的气体出口和供水管路4的出水口分别与待试验的水蒸汽压缩机9的进气口连通。蒸汽排放阀52的入口和排水阀53的入口分别与排气管路2连通，蒸汽排放阀52的出口用于对外界排放蒸汽，排水阀53的出口用于对外界排水。

在该第一实施例中，热功动力转换设备61用于直接驱动待试验的水蒸汽压缩机9。其中，热功动力转换设备61的动力输出轴和驱动机62的输出轴分别与齿轮箱63的第一输入端和第二输入端连接，齿轮箱63的输出端用于连接待试验的水蒸汽压缩机9的动力输入轴。热功动力转换设备61和驱动机62通过齿轮箱63共同驱动水蒸汽压缩机9。可选地，热功动力转换设备61为膨胀机，膨胀机可以是容积式膨胀机或动力式膨胀机，驱动机62例如可以采用电机。

进一步地，排气管路2上设有泄压安全阀56，泄压安全阀56的入口与排气管路2连通，泄压安全阀56的出口用于对外界排放蒸汽。在本实施例中，蒸汽排放阀52的出口和泄压安全阀56的出口均连通蒸汽外排口。

进一步地，排气管路2包括垂直管段2a，用于气液分离。排水阀53和排水液位测量装置75分别设置在垂直管段2a的下部，蒸汽排放阀52和泄压安全阀56分别设置在垂直管段2a的上部。

进一步地，供水管路4上设有供水阀57、供水流量检测装置76和供水压力检测装置77。

在本实施例中，进气压力测量装置71和进气温度测量装置72分别为进气压力变送器和进气温度变送器，排气压力测量装置73和排气温度测量装置74分别为排气压力变送器和排气温度变送器，排水液位测量装置为排水液位变送器，供水流量检测装置76和供水压力检测装置77分别为供水流量变送器和供水压力变送器。水蒸汽压缩机试验装置包括控制器(本实施例采用PLC控制器)。进气压力变送器的信号输出端、进气温度变送器的信号输出端、排气压力变送器的信号输出端、排气温度变送器的信号输出端、排水液位变送器的信号输出端、供水流量变送器的信号输出端和供水压力变送器的信号输出端分别与所述控制器的输入端连接，控制器的输出端分别与旁路减压阀的控制输入端、热功动力转换设备的入口阀的控制输入端、蒸汽排放阀的控制输入端、排水阀的控制输入端和供水阀的控制输入端连接。

图2示出了根据本实用新型第二实施例的节能型水蒸汽压缩机试验装置100a的结构示意图，第二实施例与第一实施例的主要区别之处在于，在第二实施例中，热功动力转换设备61不是直接驱动水蒸气压缩机9运行，而是驱动发电机64，水蒸汽压缩机9由驱动机62驱动；发电机64所发的电能供给驱动机62，补充部分电能消耗。

本实施例的节能型水蒸汽压缩机试验装置试验水蒸汽压缩机的流程包括以下步骤：

提压步骤

使旁路减压阀51和热功动力转换设备的入口阀55处于开启状态，热功动力转换设备的入口阀55的开度设置在能够维持热功动力转换设备运行的最小开度即可，蒸汽排放阀52、排水阀53和供水阀57处于关闭状态，打开空气吸气阀54，启动驱动机62，带动待试验的水蒸汽压缩机9运转，然后打开供水管路上的供水阀57，将水喷入水蒸汽压缩机9的入口中。

在实际操作时，通过关小旁路减压阀51，使进气管路1的进气压力测量值小于大气压，从而使得空气得以不断地经空气吸气阀54进入试验装置。进气管路1的进气压力测量值和排气管路2的排气压力测量值会不断升高。当进气压力测量值接近大气压时，再次关小旁路减压阀51，空气将再次不断进入试验装置。经过多次反复调节后，当水蒸汽压缩机9的进气压力测量值稳定在常压(即标准大气压)、且水蒸汽压缩机9的排气压力测量值与进气压力测量值之比处于设定的压力比范围内，关闭空气吸气阀54，完成系统提压。

排气压力测量值和进气压力测量值分别为排气压力测量装置73和进气压力测量装置71的测量值。当排气压力测量值与进气压力测量值之比处于设定的压力比范围内时，表示水蒸汽压缩机此时已运行稳定，设定的压力比范围由待试验的水蒸气压缩机的类型来决定，在本实施例中，设定的压力比范围为95％*水蒸汽压缩机的内容积比的绝热指数次方～105％*水蒸汽压缩机的内容积比的绝热指数次方；

蒸汽置换步骤

随着水不断进入水蒸汽压缩机9中，驱动机62所做的功逐步转换为系统中的水蒸汽(水气化后形成水蒸汽)，水蒸汽越来越多，进气压力测量值和排气压力测量值将不断升高。调节蒸汽排放阀52的开度，直至水蒸汽压缩机9的排气压力测量值达到排气温度测量值所对应的蒸汽饱和压力的95％以上(包括95％)，此时意味着试验装置中的绝大部分空气已被排出，蒸汽的含量不断增加，从而完成系统的蒸汽置换。

系统产生的凝水将使排水液位测量值升高，当排水液位测量值达到设定的液位阈值时，打开排水阀53，通过排水阀53将凝水排出。排气温度测量值和排水液位测量值分别为排气温度测量装置74的测量值和排水液位测量装置75的测量值。

运行工况模拟步骤

分别调节旁路减压阀51的开度、热功动力转换设备的入口阀55的开度、蒸汽排放阀52的开度、以及水蒸汽压缩机9的转速，直到模拟出试验所需的水蒸汽压缩机的运行工况，此时可以记录该运行工况下的压缩机功耗和吸气流量，达到试验目的。在此过程中，部分压力能通过热功动力转换设备直接驱动压缩机或间接为压缩机提供能量而得到回收。

调节旁路减压阀51的开度和热功动力转换设备的入口阀55的开度可以达到调节水蒸汽压缩机的进气压力的目的，使进气压力测量值达到试验预设值，调节蒸汽排放阀52的开度可以达到调节水蒸汽压缩机的排气背压的目的，使排气压力测量值达到试验预设值，调节供水阀57的开度可以达到调节水蒸汽压缩机的排气温度的目的，使排气温度测量值或供水流量测量值(供水流量检测装置76的测量值)达到试验的预设值，通过调节水蒸汽压缩机9的转速，可以达到调节排气流量的目的。通过驱动机62的功率，结合热功动力转换设备61工况标定的功率，可获得水蒸汽压缩机9试验所需的功率。

在本实施例中，在模拟试验所需的水蒸汽压缩机的运行工况的过程中，减小旁路减压阀51的开度，增大热功动力转换设备61的入口阀55的开度，通过热功动力转换设备61回收水蒸汽压缩机出口高压至入口低压的压力能；回收的能量可直接驱动热功动力转换设备61，也可通过发电机64间接回收能量。

本实用新型实施实例的试验装置能够较大幅度地降低试验准备时间。通过利用热功动力转换设备回收水蒸气压缩机出口高压至入口低压的压力能，能够减少驱动机的功率消耗，实现较大程度的节能。同时，采用直接驱动的回收方式，可以有效降低驱动机的功率需求，减少配套投入，使试验装置最终达到快速试验以及节能的目的。

Claims (8)

1.一种节能型水蒸汽压缩机试验装置，其特征在于，包括进气管路、排气管路、空气吸气管路、供水管路、旁路减压阀、蒸汽排放阀、排水阀、热功动力转换设备和驱动机；

所述进气管路上设有进气压力测量装置和进气温度测量装置；所述排气管路上设有排气压力测量装置和排气温度测量装置；所述空气吸气管上设有空气吸气阀，所述热功动力转换设备的入口处设有入口阀；

所述排气管路的气体入口用于与待试验的水蒸汽压缩机的排气口连通，所述排气管路的气体出口分别与所述旁路减压阀的进口和所述热功动力转换设备的入口阀的进口连通，所述旁路减压阀的出口、所述热功动力转换设备的出口和所述空气吸气管路的空气出口分别与所述进气管路的气体入口连通，所述进气管路的气体出口和所述供水管路的出水口分别与待试验的水蒸汽压缩机的进气口连通；所述蒸汽排放阀的入口和所述排水阀的入口分别与所述排气管路连通，所述蒸汽排放阀的出口用于对外界排放蒸汽，所述排水阀的出口用于对外界排水；

所述驱动机用于驱动待试验的水蒸汽压缩机；所述热功动力转换设备用于直接驱动待试验的水蒸汽压缩机或者是用于驱动发电机发电，以为所述驱动机提供动力。

2.根据权利要求1所述的节能型水蒸汽压缩机试验装置，其特征在于，所述排气管路上设有排水液位测量装置。

3.根据权利要求2所述的节能型水蒸汽压缩机试验装置，其特征在于，所述的排气管路上设有泄压安全阀，所述泄压安全阀的入口与所述排气管路连通，所述泄压安全阀的出口用于对外界排放蒸汽；

所述排气管路包括垂直管段；所述排水阀和所述排水液位测量装置分别设置在所述垂直管段的下部，所述蒸汽排放阀和所述泄压安全阀分别设置在所述垂直管段的上部。

4.根据权利要求1所述的节能型水蒸汽压缩机试验装置，其特征在于，所述热功动力转换设备用于直接驱动待试验的水蒸汽压缩机，所述节能型水蒸汽压缩机试验装置包括一齿轮箱；所述热功动力转换设备的动力输出轴和所述驱动机的输出轴分别与所述齿轮箱的第一输入端和第二输入端连接，所述齿轮箱的输出端用于连接待试验的水蒸汽压缩机的动力输入轴。

5.根据权利要求1所述的节能型水蒸汽压缩机试验装置，其特征在于，所述进气压力测量装置和所述进气温度测量装置分别为进气压力变送器和进气温度变送器；

所述排气压力测量装置和所述排气温度测量装置分别为排气压力变送器和排气温度变送器。

6.根据权利要求5所述的节能型水蒸汽压缩机试验装置，其特征在于，节能型水蒸汽压缩机试验装置包括控制器和排水液位测量装置，所述排水液位测量装置为排水液位变送器；

所述进气压力变送器的信号输出端、所述进气温度变送器的信号输出端、所述排气压力变送器的信号输出端、所述排气温度变送器的信号输出端和所述排水液位变送器的信号输出端分别与所述控制器的输入端连接，所述控制器的输出端分别与所述旁路减压阀的控制输入端、所述热功动力转换设备的入口阀的控制输入端、所述蒸汽排放阀的控制输入端和所述排水阀的控制输入端连接。

7.根据权利要求1或4或6所述的节能型水蒸汽压缩机试验装置，其特征在于，所述热功动力转换设备为膨胀机。

8.根据权利要求1所述的节能型水蒸汽压缩机试验装置，其特征在于，所述供水管路上设有供水阀、供水流量检测装置和供水压力检测装置。

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