CN218624687U - 一种压缩气体储能离心压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及压缩气体储能技术领域，具体公开了一种压缩气体储能离心压缩机，包括缸体、进口可调导叶、开式叶轮组件、回流器、闭式叶轮组件和隔板组件，所述缸体包括依次设置的进气室、压缩腔和排气蜗壳，所述进口可调导叶连接在进气室内，所述开式叶轮组件和闭式叶轮组件依次转动连接在压缩腔内，且开式叶轮组件的输入端与进气室的输出端连接，闭式叶轮组件的输出端连接在排气蜗壳的输入端，所述开式叶轮组件的输出端通过回流器连接在闭式叶轮组件的输入端，所述隔板组件连接缸体与闭式叶轮组件之间。可用于大功率等级压缩气体储能用离心压缩机，能获得较高压缩热，级间无冷却，压缩效果好，系统配置简单。

Description

一种压缩气体储能离心压缩机

技术领域

本实用新型涉及压缩气体储能技术领域，具体是一种压缩气体储能离心压缩机。

背景技术

压缩气体储能过程是通过压缩机将低温低压的气体压缩为高温高压气体，通过冷却器将压缩热储能起来，冷却后的高压气体存储于高压储罐。释能过程是将储罐内高压气体通过加热器加热后，利用高压高温气体推动透平做功发电。压缩气体功率等级百MW等级，需要配套大压比，大功率等级，温度相对较高的压缩机，离心压缩机单级压比高，变工况运行范围宽，适用于压缩气体储能。

传统的大功率等级离心压缩机组如空分机组，广泛使用单轴多级离心压缩机，空分压缩机为了降低耗功，增大压比，使用分段冷却，是近似等温压缩过程，其结构复杂，压缩热没有得到利用。而用于大功率等级压缩气体储能用离心压缩机，需要较高温度，级间无冷却，应该尽量达到近似等熵压缩过程。基于此背景设计一款高效的压缩气体储能离心压缩机。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种压缩气体储能离心压缩机，可用于大功率等级压缩气体储能用离心压缩机，能获得较高压缩热，级间无冷却，压缩效果好，系统配置简单。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：

一种压缩气体储能离心压缩机，包括缸体、进口可调导叶、开式叶轮组件、回流器、闭式叶轮组件和隔板组件，所述缸体包括依次设置的进气室、压缩腔和排气蜗壳，所述进口可调导叶连接在进气室内，所述开式叶轮组件和闭式叶轮组件依次转动连接在压缩腔内，且开式叶轮组件的输入端与进气室的输出端连接，闭式叶轮组件的输出端连接在排气蜗壳的输入端，所述开式叶轮组件的输出端通过回流器连接在闭式叶轮组件的输入端，所述隔板组件连接缸体与闭式叶轮组件之间。

进一步的方案中，所述闭式叶轮组件包括轮轴和多级闭式叶轮，多级所述闭式叶轮依次连接在轮轴的中部，所述轮轴的一端通过推力支持联合轴承支撑在缸体内，另一端穿过缸体，且与缸体间通过密封件连接。

进一步的方案中，所述开式叶轮组件包括连接轴和开式叶轮，所述开式叶轮连接在连接轴上，所述连接轴连接在轮轴上。

进一步的方案中，所述开式叶轮为悬臂开式三元叶轮。

进一步的方案中，所述多级闭式叶轮包括至少三级闭式叶轮。

进一步的方案中，相邻的两级闭式叶轮输入端和输出端通过隔板组件连接，所述隔板组件与缸体之间形成有导气弯道。

进一步的方案中，所述闭式叶轮为闭式三元叶轮。

进一步的方案中，还包括轴承箱，所述轴承箱设置在缸体靠近排气蜗壳端的一侧，所述轮轴的另一端通过支持轴承支撑在轴承箱内。

进一步的方案中，所述进气室的输入端呈喇叭形腔。

进一步的方案中，所述进气室的轴线与闭式叶轮组件和开式叶轮组件的转动轴线重合。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型通过首先使用开式叶轮，开式叶轮较闭式叶轮允许更高的圆周速度，可获得更高的压比，一级开式叶轮可代替两级闭式叶轮，这样可以减少叶轮级次，在相同叶轮外径下，可压缩更大流量的气体，再采用闭式叶轮，闭式叶轮圆周速度较低，叶轮外径较小，叶轮流量系数较大，连续压缩，以获得较高的压缩热，用于储热，以便释能过程中高压气体获得较高的温度，提高循环效率。

2、本实用新型开式叶轮和闭式叶轮均采用三元叶轮，相对于二元叶轮来说，可提高了压缩机气体循环效率。

3、开式叶轮组件采用悬臂式布置，可节省支撑件的布置，同时便于开式叶轮的进气。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例中一种压缩气体储能离心压缩机半剖的示意图。

图中：1、缸体；101、进气室；102、压缩腔；1021、导气弯道；103、排气蜗壳；2、进口可调导叶；3、开式叶轮组件；31、连接轴；32、开式叶轮；4、回流器；5、闭式叶轮组件；51、轮轴；52、闭式叶轮；6、隔板组件；7、推力支持联合轴承；8、密封件；9、轴承箱；10、支持轴承。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种压缩气体储能离心压缩机，包括缸体1、进口可调导叶2、开式叶轮组件3、回流器4、闭式叶轮组件5和隔板组件6，缸体1包括依次设置的进气室101、压缩腔102和排气蜗壳103，进口可调导叶2连接在进气室 101内，开式叶轮组件3和闭式叶轮组件5依次转动连接在压缩腔102内，且开式叶轮组件3的输入端与进气室101的输出端连接，闭式叶轮组件5的输出端连接在排气蜗壳103的输入端，开式叶轮组件3的输出端通过回流器4连接在闭式叶轮组件5的输入端，隔板组件6连接缸体1与闭式叶轮组件5之间。

其工作原理或使用方法为：

常温常压气体经过开式叶轮组件3和闭式叶轮组件5叶轮的多级连续压缩变成高温高压气体，由排气蜗壳103排出后经过压缩机后经冷却器冷却，压缩热存储于导热油中。为了适应压缩气体储能系统的变工况运行，压缩机入口设置进口可调导叶2即常用的I GV，对气体流量及气流预旋进行调节，同时为提高进气量，在开式叶轮组件3和闭式叶轮组件5叶轮的输入端设置回流器4和隔板组件6。整个过程是近等熵压缩，级间无需冷却设备，因此结构相对简单。

相比于常规单轴多级离心机的闭式叶轮设计，由于闭式叶轮最大圆周速度的限制，单级压比受到限制，需设计较多级次才能满足较大压比需求；同时使得在相同叶轮外径下，入口容积流量受到限制；随着压力逐级增加，容积流量逐级递减，流量系数逐级递减，末级一般使用二元叶轮，整级段压缩机效率降低。

本申请采用开式叶轮和闭式叶轮的组合形式，由于开式叶轮没有轮盖，没有轮盖强度的限制，因此可以在更高的圆周速度下运行，相应的可以获得更大的单级压比。首级使用开式叶轮设计，相同的叶轮外径下，转速更高，能够吸入更大流量气体，实现了大流量设计；后多级压缩使用闭式叶轮，圆周速度相对较小，由于转速的提高，叶轮外径减小，流量系数增加，整级段压缩机效率提高。

这里的回流器4可以是由常见隔板和导流叶片组成，它除了引导汽流进入下一级外，还控制汽流的预旋转度，以保证气体按所需的方向进入下一级，它实际上起着整流作用。回流器是沟通后一级叶轮的通道，是气体实现连续升压的条件。隔板组件6可以采用常用的结构，即由隔板和叶珊片组成。

根据上述工作原理，优选的一些实施结构，如图1所示，其中，闭式叶轮组件5包括轮轴51和多级闭式叶轮52，多级闭式叶轮52依次连接在轮轴51 的中部，轮轴51的一端通过推力支持联合轴承7支撑在缸体1内，另一端穿过缸体1，且与缸体1间通过密封件8连接，这里的密封件8可以是轴端密封圈、气密封或碳环密封圈，为常用标准件便于选择，推力支持联合轴承7也为现有中常使用在工业汽轮机上轴承结构，易于获得，结构简单，成本低。这样布置结构简单，可以实现闭式叶轮52同轴旋转，在压缩工程中支撑和密封均满足要求。

如图1所示，开式叶轮组件3包括连接轴31和开式叶轮32，开式叶轮32 连接在连接轴31上，连接轴31连接在轮轴51上。这样可以使得连接轴31直接连在轮轴51上，形成悬臂式结构，减少支撑件的使用，便于进气。

如图1所示，开式叶轮32为悬臂开式三元叶轮。三元叶轮可提高气体循环效率，从而使得叶轮的压缩效率比二元叶轮更高。

如图1所示，多级闭式叶轮52包括至少三级闭式叶轮52。三级闭式叶轮，可实现连续压缩，以获得较高的压缩热，用于储热。满足释能过程中高压气体获得较高的温度，提高循环效率。

如图1所示，相邻的两级闭式叶轮52输入端和输出端通过隔板组件6连接，隔板组件6与缸体1之间形成有导气弯道1021。导气弯道1021配合隔板组件6 可以对闭式叶轮52的每级叶轮的输入和输出气流进行导向，使得气体能够更好的流入闭式叶轮52的每级叶轮。

闭式叶轮52为闭式三元叶轮。后几级使用三元叶轮，比起二元叶轮效率更高。

闭式叶轮和开式叶轮，是属于叶轮的分类中的常见类，因叶轮一般由轮毂、叶片和盖板三部分组成。闭式叶轮叶轮的两侧均有盖板，盖板间连接叶片，闭式叶轮效率较高，适用于输送不含固体颗粒及纤维的清洁液体。开式叶轮叶轮两侧均没有盖板，叶片通过筋板连接在轮毂上，这种叶轮结构简单，制造容易，适用输送含较多固体悬浮物或带纤维的液体，三元叶轮和两元叶轮，其也是行业内根据叶轮叶片对叶轮常见的区分叫法，因此闭式三元叶轮和开始三元叶轮，其形状和组成可以参照现有产品设置，这里就不一一赘述。

如图1所示，该压缩气体储能离心压缩机还包括轴承箱9，轴承箱9设置在缸体1靠近排气蜗壳103端的一侧，轮轴51的另一端通过支持轴承10支撑在轴承箱9内。这样不仅满足对轮轴51的支撑作用，便于其转动，还便于后期对轴承箱9内的轴承件进行维修或注油。

如图1所示，进气室101的输入端呈喇叭形腔，其轴线与闭式叶轮组件5 和开式叶轮组件3的转动轴线重合。这样可以减小进气道的进口尺寸，便于进口可调导叶2的布置，也便于气体的归集。

具体使用时，气体首先从进气室101进入后，经过进口可调导叶2的导流，对气流预旋进行调节后，被旋转的开式叶轮32输入端吸入后，从开式叶轮32 输出端离心甩出，经过回流器4及其与缸体1之间形成的进气弯道导向后，被旋转的初级闭式叶轮52的输入端吸入，从初级闭式叶轮52的输出端甩出，经过隔板组件5的隔板与形成的导气弯道1021及导流叶组成的叶珊片导流作用下，依次经过二级三级闭式叶轮52的压缩后，从排气蜗壳103排出。

需要说明的是，本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

Claims (10)

1.一种压缩气体储能离心压缩机，其特征在于，包括缸体(1)、进口可调导叶(2)、开式叶轮组件(3)、回流器(4)、闭式叶轮组件(5)和隔板组件(6)，所述缸体(1)包括依次设置的进气室(101)、压缩腔(102)和排气蜗壳(103)，所述进口可调导叶(2)连接在进气室(101)内，所述开式叶轮组件(3)和闭式叶轮组件(5)依次转动连接在压缩腔(102)内，且开式叶轮组件(3)的输入端与进气室(101)的输出端连接，闭式叶轮组件(5)的输出端连接在排气蜗壳(103)的输入端，所述开式叶轮组件(3)的输出端通过回流器(4)连接在闭式叶轮组件(5)的输入端，所述隔板组件(6)连接缸体(1)与闭式叶轮组件(5)之间。

2.根据权利要求1所述的一种压缩气体储能离心压缩机，其特征在于，所述闭式叶轮组件(5)包括轮轴(51)和多级闭式叶轮(52)，多级所述闭式叶轮(52)依次连接在轮轴(51)的中部，所述轮轴(51)的一端通过推力支持联合轴承(7)支撑在缸体(1)内，另一端穿过缸体(1)，且与缸体(1)间通过密封件(8)连接。

3.根据权利要求2所述的一种压缩气体储能离心压缩机，其特征在于，所述开式叶轮组件(3)包括连接轴(31)和开式叶轮(32)，所述开式叶轮(32)连接在连接轴(31)上，所述连接轴(31)连接在轮轴(51)上。

4.根据权利要求3所述的一种压缩气体储能离心压缩机，其特征在于，所述开式叶轮(32)为悬臂开式三元叶轮。

5.根据权利要求2所述的一种压缩气体储能离心压缩机，其特征在于，所述多级闭式叶轮(52)包括至少三级闭式叶轮。

6.根据权利要求5所述的一种压缩气体储能离心压缩机，其特征在于，相邻的两级所述闭式叶轮输入端和输出端通过隔板组件(6)连接，所述隔板组件(6)与缸体(1)之间形成有导气弯道(1021)。

7.根据权利要求6所述的一种压缩气体储能离心压缩机，其特征在于，所述闭式叶轮为闭式三元叶轮。

8.根据权利要求2所述的一种压缩气体储能离心压缩机，其特征在于，还包括轴承箱(9)，所述轴承箱(9)设置在缸体(1)靠近排气蜗壳(103)端的一侧，所述轮轴(51)的另一端通过支持轴承(10)支撑在轴承箱(9)内。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种压缩气体储能离心压缩机，其特征在于，所述进气室(101)的输入端呈喇叭形腔。

10.根据权利要求9所述的一种压缩气体储能离心压缩机，其特征在于，所述进气室(101)的轴线与闭式叶轮组件(5)和开式叶轮组件(3)的转动轴线重合。

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