CN217978341U - 一种基于多级动力式压缩机的变压比储气系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于多级动力式压缩机的变压比储气系统，包括电动机、依次连接的多级压缩机、与各级压缩机一一对应的多个换热器，以及储气装置、储热罐和储冷罐，电动机连接至第一级压缩机，储冷罐分别连接至各换热器的吸热管路的输入端，储热罐分别连接至各换热器的吸热管路的输出端，储气装置上设有压力传感器，相邻压缩机的级之间以及第一级压缩机和电动机之间均设有联轴器，每级压缩机的气体出口连接至对应换热器的放热管路的输入端，气体入口通过第一阀门连接至对应于下一级压缩机的换热器的放热管路的输出端，并通过第二阀门连接至空气，换热器的放热管路的输出端还通过第三阀门连接至储气装置。与现有技术相比，本实用新型具有降低压缩机功耗等优点。

Description

一种基于多级动力式压缩机的变压比储气系统

技术领域

本实用新型涉及压缩气体储能领域，尤其是涉及一种基于多级动力式压缩机的变压比储气系统。

背景技术

对于容积恒定的储气装置，储气过程中储气装置内的压力是变化的，压缩气体量的不断增加会使得储气装置内的气体压力逐渐升高。为了保证气体的顺利存储，要使压缩机出口的气体压力在工作过程中始终大于储气装置内气体的压力。由于在储能的初始阶段储气装置内压力较低，从压缩机出口排出的高压气体进入储气罐后会急剧扩散，浪费了一定的压缩功。也就是说，在储能的初始阶段，可以调节压缩机低压储气，随着储存气体量的增加，升高压缩机的排气压力。

活塞式压缩机的排气压力高但是流量小，动力式压缩机可以实现大流量压缩，但是单级可以实现的压力低，为了达到大容量高压力的需求，可以使用多级动力式压缩机，然而动力式压缩机适用的压力范围较窄，工况不能有大的变动，通过改变转速来调节压力会改变压缩机的运行工况，会降低效率或引起喘振，反而不如恒定排气压力的储能系统效率高。

综上所述，大型压缩空气系统在使用动力式压缩机储气，在初始阶段会浪费部分不必要的压缩耗功。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了提供一种基于多级动力式压缩机的变压比储气系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于多级动力式压缩机的变压比储气系统，包括电动机、依次连接的多级压缩机、与各级压缩机一一对应的多个换热器，以及储气装置、储热罐和储冷罐，所述电动机连接至第一级压缩机，所述储冷罐分别连接至各换热器的吸热管路的输入端，所述储热罐分别连接至各换热器的吸热管路的输出端，所述储气装置上设有压力传感器，相邻压缩机的级之间以及第一级压缩机和电动机之间均设有联轴器，所述每级压缩机的气体出口连接至对应换热器的放热管路的输入端，气体入口通过第一阀门连接至对应于下一级压缩机的换热器的放热管路的输出端，并通过第二阀门连接至空气，所述换热器的放热管路的输出端还通过第三阀门连接至储气装置。

所述储热罐为耦合太阳能加热器的储热罐。

所述压缩机共设有四级。

所述储气装置为储气罐或者地下储气岩洞。

所有阀门均为电磁阀。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：在不改变压缩机的转速和运行工况的情况下，通过阀门调节以及联轴器的联接与断开来改变压缩级组串并联运行方式，多级压缩机并联运行可以增加储气的流量，减少了不必要的压力能、缩减了储气的时长、降低压缩机的耗功，本系统使得储气过程变得灵活、节能。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2(a)为第一种状态下的结构示意图；

图2(b)为第二种状态下的结构示意图；

图2(c)为第三种状态下的结构示意图；

图2(d)为第四种状态下的结构示意图；

其中：1、压缩机，2、联轴器，3、电动机，4、换热器，5、第三阀门，6、储气装置，7、压力传感器，8、管道，9、储热罐，10、储冷罐，11、第一阀门， 12、第二阀门。

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。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

一种基于多级动力式压缩机的变压比储气系统，如图1所示，包括电动机3、依次连接的多级压缩机1、与各级压缩机1一一对应的多个换热器4，以及储气装置6、储热罐9和储冷罐10，电动机3连接至第一级压缩机1，储冷罐10分别连接至各换热器4的吸热管路的输入端，储热罐9分别连接至各换热器4的吸热管路的输出端，储气装置6上设有压力传感器7，相邻压缩机1的级之间以及第一级压缩机1和电动机3之间均设有联轴器2，每级压缩机1的气体出口连接至对应换热器4的放热管路的输入端，气体入口通过第一阀门11连接至对应于下一级压缩机 1的换热器4的放热管路的输出端，并通过第二阀门12连接至空气，换热器4的放热管路的输出端还通过第三阀门5连接至储气装置6。

本申请在不改变压缩机的转速和运行工况的情况下，通过阀门调节以及联轴器 2的联接与断开来改变压缩机组串并联运行方式，多级压缩机并联运行可以增加储气的流量，减少了不必要的压力能、缩减了储气的时长、降低压缩机的耗功，本系统使得储气过程变得灵活、节能。

本实施例中，储热罐9为耦合太阳能加热器的储热罐，压缩机1共设有四级，储气装置6为储气罐或者地下储气岩洞，在储气阶段，经过压缩、换热后的气体存储至储气装置中；

本实施例中，所有阀门均为电磁阀，配合控制器可以实现自动控制。

多级压缩机间存在级间换热装置，压缩机1将大气中的空气经过多级压缩、换热后送入储气装置6存储，压缩机1的每级压比固定不变，压缩机1总压比为各级压比之积；压缩后的气体温度升高，同等体积存储的气体少，

在压缩刚开始时，储气装置内气体压力较低，不需要太大的压缩压力，让多级压缩机并联工作；随着储气装置内气体压力升高，压缩机储气能力降低，当压力传感器监测到储气装置内气体压力升高至多级并联压缩机排气压力时，调节控制阀门和联轴器，使两级压缩机串联工作，压缩机排气压力增加，可以继续储气；当储气装置内气体压力再升高至此时压缩机排气压力时，调节控制阀门和联轴器，使3 级压缩机串联运行；逐渐增加压缩机级数，使压比随之改变，直至多级压降全部串联，储气装置储慢，储气结束。

具体的，以4级压缩系统为例，大气压为P_env，4级压缩级压比均为β_c。

(1)在储能的初始时间段，储气装置内气体压力较低，不需要太大的压缩压力，让4级压缩机并联工作，此时储气压力为P_envβ_c，压缩气体是压缩后经过换热器进入储气罐，如图2(a)；

(2)随着储气室内气体的增加，当储气装置内气体压力增加至P_envβ_c时，调节控制阀门，改变压缩机级数的串并联方式，使第1级和第2级压缩机串联、第3 和第4级压缩机串联，然后两者并联运行，此时储气压力为P_envβ_c ²，第2阶段效果示意图如图2(b)所示；

(3)随着储气室内压力接近2级压缩机串联的出口压力值，即P_envβ_c ²时，调节控制阀门和联轴器，使压缩系统结构改变为3级串联，此时压缩压力为P_envβ_c ³，此时结构图如图2(c)；

(4)当储气装置内气体压力升高至3级串联的出口压力值P_envβ_c ³时，调节控制阀门和联轴器使压缩机4级串联工作，此时储气压力为P_envβ_c ⁴，仍可继续储气，此时结构图如图2(d)所示；

(5)当压力变送器显示储气装置内气体压力为P_envβ_c ⁴时，储气过程结束。

Claims (5)

1.一种基于多级动力式压缩机的变压比储气系统，包括电动机(3)、依次连接的多级压缩机(1)、与各级压缩机(1)一一对应的多个换热器(4)，以及储气装置(6)、储热罐(9)和储冷罐(10)，所述电动机(3)连接至第一级压缩机(1)，所述储冷罐(10)分别连接至各换热器(4)的吸热管路的输入端，所述储热罐(9)分别连接至各换热器(4)的吸热管路的输出端，其特征在于，所述储气装置(6)上设有压力传感器(7)，相邻压缩机(1)的级之间以及第一级压缩机(1)和电动机(3)之间均设有联轴器(2)，所述压缩机(1)的气体出口连接至对应换热器(4)的放热管路的输入端，气体入口通过第一阀门(11)连接至对应于下一级压缩机(1)的换热器(4)的放热管路的输出端，并通过第二阀门(12)连接至空气，所述换热器(4)的放热管路的输出端还通过第三阀门(5)连接至储气装置(6)。

2.根据权利要求1所述的一种基于多级动力式压缩机的变压比储气系统，其特征在于，所述储热罐(9)为耦合太阳能加热器的储热罐。

3.根据权利要求1所述的一种基于多级动力式压缩机的变压比储气系统，其特征在于，所述压缩机(1)共设有四级。

4.根据权利要求1所述的一种基于多级动力式压缩机的变压比储气系统，其特征在于，所述储气装置(6)为储气罐或者地下储气岩洞。

5.根据权利要求1所述的一种基于多级动力式压缩机的变压比储气系统，其特征在于，所有阀门均为电磁阀。

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