專利名稱：離心式與活塞式串聯(lián)的空氣壓縮機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于動(dòng)力機(jī)械工程壓縮機(jī)專業(yè)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種離心式與活塞式壓縮機(jī)串聯(lián)組成的中高壓空氣壓縮機(jī)組。
背景技術(shù)：
空氣壓縮機(jī)是用來(lái)提高氣體壓力和輸送氣體的機(jī)械，它是將原動(dòng)機(jī)(通常是電動(dòng)機(jī))的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成氣體壓力能的裝置，是壓縮空氣的氣壓發(fā)生裝置?，F(xiàn)有活塞式壓縮機(jī)能達(dá)到較高的壓比，具有較高的熱效率、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)；但是當(dāng)流量較大時(shí)，活塞式壓縮機(jī)低壓氣缸過(guò)于龐大，導(dǎo)致機(jī)器體積大而笨重，使廠房基礎(chǔ)建設(shè)、壓縮機(jī)運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用急劇增加，因而活塞式壓縮機(jī)不適用于較大流量的場(chǎng)合。離心式壓縮機(jī)具有轉(zhuǎn)速高、體積小、重量輕、效率高等特點(diǎn)；但是當(dāng)壓縮機(jī)壓比較高時(shí)，由于氣體體積流量很小，需采用多級(jí)和微小型離心葉輪，制造費(fèi)用高，壓縮機(jī)也將顯著下降，因而離心式壓縮機(jī)僅適用于低壓、大流量的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種離心式壓縮機(jī)和活塞式壓縮機(jī)串聯(lián)的空氣壓縮機(jī)組，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的低壓段由離心式壓縮機(jī)來(lái)壓縮、而中高壓段采用活塞式壓縮機(jī)的離心和活塞壓縮串聯(lián)的壓縮方式，能提高壓縮機(jī)的性能和降低生產(chǎn)維護(hù)成本。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的離心式與活塞式串聯(lián)的空氣壓縮機(jī)組，包括離心式壓縮機(jī)，同軸連接一增速器，該增速器連接第一電機(jī)；活塞式壓縮機(jī)，該活塞式壓縮機(jī)連接第二電動(dòng)機(jī)；所述離心式壓縮機(jī)出口管道連接活塞式壓縮機(jī)進(jìn)口 ；第一電機(jī)通過(guò)增速器帶動(dòng)離心式壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的壓縮空氣進(jìn)入活塞式壓縮機(jī)， 由第二電機(jī)帶動(dòng)活塞式壓縮機(jī)將氣體增壓到所需壓力。所述離心式與活塞式串聯(lián)的空氣壓縮機(jī)組，其中，離心式壓縮機(jī)出口和活塞式壓縮機(jī)進(jìn)口之間管道連接有冷卻器和緩沖罐。所述離心式與活塞式串聯(lián)的空氣壓縮機(jī)組，其中，離心式壓縮機(jī)為多級(jí)串聯(lián)，前一級(jí)離心式壓縮機(jī)出口連接下一級(jí)離心式壓縮機(jī)進(jìn)口 ；活塞式壓縮機(jī)為多級(jí)串聯(lián)，前一級(jí)活塞式壓縮機(jī)出口連接下一級(jí)活塞式壓縮機(jī)進(jìn)口 ；每一級(jí)離心式壓縮機(jī)之間和每一級(jí)活塞式壓縮機(jī)之間連接有級(jí)間冷卻器。所述離心式與活塞式串聯(lián)的空氣壓縮機(jī)組，其中，最后一級(jí)離心式壓縮機(jī)出口和第一級(jí)活塞式壓縮機(jī)進(jìn)口之間管道連接有冷卻器和緩沖罐。所述離心式與活塞式串聯(lián)的空氣壓縮機(jī)組，其中，離心式壓縮機(jī)出口與活塞式壓縮機(jī)進(jìn)口之間的級(jí)間冷卻器和緩沖罐的管道采用法蘭、高壓接頭或焊接連接。所述離心式與活塞式串聯(lián)的空氣壓縮機(jī)組，其中，級(jí)間冷卻器和冷卻器為板翅式、 列管式或盤(pán)管式。
所述離心式與活塞式串聯(lián)的空氣壓縮機(jī)組，其中，緩沖罐為圓筒形或球形，布置形式為立式或臣卜式。所述離心式與活塞式串聯(lián)的空氣壓縮機(jī)組，其中，離心式壓縮機(jī)進(jìn)口設(shè)有可調(diào)導(dǎo)葉，離心式壓縮機(jī)出口設(shè)有旁通回流閥和旁通閥。所述離心式與活塞式串聯(lián)的空氣壓縮機(jī)組，其中，通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)導(dǎo)葉和旁通回流閥實(shí)現(xiàn)對(duì)離心式壓縮機(jī)運(yùn)行工況的調(diào)節(jié)。本發(fā)明在低壓段時(shí)采用離心式壓縮機(jī)，高壓段時(shí)采用活塞式壓縮機(jī)，可以綜合兩種壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。離心式壓縮機(jī)工作在低壓、大體積流量的高效率區(qū)；經(jīng)離心式壓縮機(jī)后， 空氣體積減小，再由活塞式壓縮機(jī)增壓，使活塞式壓縮機(jī)工作在體積流量相對(duì)較小的中 、高壓高效率區(qū)。這樣可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)壓縮機(jī)組在低、中、高壓區(qū)整個(gè)壓力范圍的高效運(yùn)行，減小機(jī)組體積和重量，減少?gòu)S房建設(shè)和壓縮機(jī)生產(chǎn)成本，同時(shí)提高機(jī)組的效率和可靠性，降低機(jī)組運(yùn)行和維護(hù)成本。


圖1是本發(fā)明的離心式與活塞式串聯(lián)的空氣壓縮機(jī)組結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中標(biāo)記符號(hào)說(shuō)明1001驅(qū)動(dòng)離心式壓縮機(jī)的第一電機(jī)；1002 增速器；1003離心式壓縮機(jī)；1004 冷卻器；1005 緩沖罐；1006活塞式壓縮機(jī)；1007驅(qū)動(dòng)活塞式壓縮機(jī)的第二電機(jī)；1008離心式壓縮機(jī)旁通閥；1009離心式壓縮機(jī)旁通回流閥。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的離心和活塞串聯(lián)式空氣壓縮機(jī)包括離心式壓縮機(jī)，活塞式壓縮機(jī)，電動(dòng)機(jī)，增速器，冷卻器，離心壓縮機(jī)旁通回流閥、離心壓縮機(jī)旁通閥及緩沖罐。驅(qū)動(dòng)離心式壓縮機(jī)的第一電機(jī)連接有增速器(如公知的齒輪增速器)，增速器與同軸的離心式壓縮機(jī)相連，從而帶動(dòng)離心式壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)壓縮空氣；經(jīng)離心式壓縮機(jī)壓縮后的空氣進(jìn)入冷卻器冷卻后進(jìn)入緩沖罐，再進(jìn)入活塞式壓縮機(jī)，由第二電機(jī)帶動(dòng)活塞式壓縮機(jī)將氣體增壓到用戶所需壓力，最后提供給用戶使用。本發(fā)明的其他一些特點(diǎn)是離心式壓縮機(jī)出口和活塞式壓縮機(jī)進(jìn)口之間有緩沖罐 (如公知的儲(chǔ)氣罐)，離心式壓縮機(jī)出口設(shè)有旁通閥。緩沖罐可以消除下游活塞式壓縮機(jī)的氣流脈動(dòng)對(duì)離心式壓縮機(jī)出口氣壓的波動(dòng)影響，使離心式壓縮機(jī)出口背壓穩(wěn)定，保證離心式壓縮機(jī)能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行；離心壓縮機(jī)旁通閥則可以在離心式壓縮機(jī)出口壓力超過(guò)警戒壓力時(shí)旁通放氣，避免壓縮機(jī)超載。離心式壓縮機(jī)和活塞式壓縮機(jī)還可以根據(jù)用戶需求采用多級(jí)壓縮的方式并進(jìn)行級(jí)間冷卻，使其盡量接近等溫壓縮，降低壓縮機(jī)功耗。即，將多個(gè)離心式壓縮機(jī)(活塞式壓縮機(jī))串聯(lián)使用，前一級(jí)離心式壓縮機(jī)(活塞式壓縮機(jī))出口連接后一級(jí)離心式壓縮機(jī)(活塞式壓縮機(jī))進(jìn)口，最后一級(jí)的離心式壓縮機(jī)出口連接第一級(jí)活塞式壓縮機(jī)進(jìn)口。在每一級(jí)離心式壓縮機(jī)(活塞式壓縮機(jī))之間設(shè)有級(jí)間冷卻器。離心式壓縮機(jī)進(jìn)口設(shè)有可調(diào)導(dǎo)葉，實(shí)現(xiàn)對(duì)離心式壓縮機(jī)運(yùn)行工況的較大量調(diào)節(jié)， 調(diào)節(jié)范圍可以達(dá)到設(shè)計(jì)工況點(diǎn)的60-120% ；通過(guò)調(diào)節(jié)離心式壓縮機(jī)出口的旁通回流閥，則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)離心式壓縮機(jī)運(yùn)行工況的微量調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍約為5%。通過(guò)對(duì)離心式壓縮機(jī)的運(yùn)行工況的調(diào)節(jié)，能方便實(shí)現(xiàn)與之串聯(lián)的活塞式壓縮機(jī)的工況，從而靈活簡(jiǎn)易地實(shí)現(xiàn)對(duì)整臺(tái)壓縮機(jī)組的工況調(diào)節(jié)。有關(guān)利用旁通回流閥對(duì)離心式壓縮機(jī)運(yùn)行工況進(jìn)行調(diào)節(jié)是一公知技術(shù)，因此本發(fā)明不作詳細(xì)描述。 本發(fā)明的離心與活塞串聯(lián)式空氣壓縮機(jī)組，能滿足工業(yè)界對(duì)大流量、中高壓壓縮空氣的需求，與普通活塞式壓縮機(jī)相比，它具有體積相對(duì)較小、重量較輕、投資成本較低的特點(diǎn)，且壓縮機(jī)可靠性提高，運(yùn)行維護(hù)成本降低，具有較好的變工況特性，可用于化工、空分、礦山、儲(chǔ)能等行業(yè)。相對(duì)于目前公知的中大型活塞式壓縮機(jī)的絕熱效率一般為60-75%，而中大型離心式壓縮機(jī)的絕熱效率一般為80-85%，本發(fā)明采用具有更高效率的離心式壓縮機(jī)代替效率相對(duì)較低的活塞式壓縮機(jī)的低壓缸，則可以提高壓縮機(jī)組的效率，降低能耗和減少壓縮機(jī)運(yùn)行成本。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。圖1所示為采用本發(fā)明的離心式與活塞式串聯(lián)的空氣壓縮機(jī)組，包括驅(qū)動(dòng)離心式壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)1001及與之相連的增速器1002，離心式壓縮機(jī)1003與增速器1002相連， 增速器1002帶動(dòng)離心式壓縮機(jī)1003與之同軸旋轉(zhuǎn)壓縮空氣；壓縮空氣經(jīng)冷卻器1004冷卻后進(jìn)入緩沖罐1005并維持恒定壓力，壓縮空氣再進(jìn)入活塞式壓縮機(jī)1006，由電動(dòng)機(jī)1007驅(qū)動(dòng)活塞式壓縮機(jī)對(duì)空氣進(jìn)一步增壓到用戶所需壓力。離心式壓縮機(jī)1003出口設(shè)有旁通閥 1008，并且在離心式壓縮機(jī)1003出口和進(jìn)口之間串接一旁通回流閥1009。離心式壓縮機(jī)1003含可調(diào)導(dǎo)葉，可以用于離心式壓縮機(jī)大的工況調(diào)節(jié)手段，通過(guò)改變導(dǎo)葉角度從而改變離心式壓縮機(jī)流量及工況，與離心式壓縮機(jī)串聯(lián)的活塞式壓縮機(jī)的工況也隨之發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓縮機(jī)組運(yùn)行工況的調(diào)節(jié)；離心式壓縮機(jī)1003出口的旁通回流閥1009則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)壓縮機(jī)組運(yùn)行工況的微量調(diào)節(jié)。離心式壓縮機(jī)1003與活塞式壓縮機(jī)1006之間的緩沖罐1005，可以消除活塞式壓縮機(jī)壓力脈動(dòng)對(duì)離心式壓縮機(jī)的影響，使離心式壓縮機(jī)出口背壓恒定，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行；當(dāng)離心式壓縮機(jī)出口壓力超過(guò)警戒壓力時(shí)，打開(kāi)離心式壓縮機(jī)出口的旁通閥1008， 防止壓縮機(jī)超載。實(shí)施例1當(dāng)用戶需求空氣流量小于15000Nm3/h時(shí)，離心式壓縮機(jī)是1_3級(jí)帶級(jí)間冷卻器的離心式壓縮機(jī)，將空氣從常壓壓縮到約3-15bar，然后壓縮空氣在冷卻器內(nèi)冷卻降溫，再進(jìn)入穩(wěn)壓罐，穩(wěn)定氣壓減少氣體壓力脈動(dòng)，最后空氣進(jìn)入活塞式壓縮機(jī)進(jìn)一步增壓到用戶所需壓力。當(dāng)用戶需求壓力為60-100bar時(shí)，活塞式壓縮機(jī)為2級(jí)并帶有級(jí)間冷卻器，由活塞式壓縮機(jī)將經(jīng)離心式壓縮機(jī)壓縮的空氣增壓到用戶所需壓力。 當(dāng)用戶需求壓力位100_200bar時(shí)，活塞式壓縮機(jī)為3級(jí)并帶有級(jí)間冷卻器，由活塞式壓縮機(jī)將經(jīng)離心式壓縮機(jī)壓縮的空氣增壓到用戶所需壓力。當(dāng)用戶需求壓力為200bar以上時(shí)，活塞式壓縮機(jī)為4級(jí)以上并帶有級(jí)間冷卻器， 由活塞式壓縮機(jī)將經(jīng)離心式壓縮機(jī)壓縮的空氣增壓到用戶所需壓力。實(shí)施例2當(dāng)用戶需求空氣流量為大于15000Nm3/h時(shí)，離心式壓縮機(jī)是4級(jí)帶級(jí)間冷卻器的離心式壓縮機(jī)，將空氣從常壓壓縮到約15-25bar，然后空氣在冷卻器內(nèi)冷卻降溫后再進(jìn)入穩(wěn)壓罐，穩(wěn)定氣壓減少氣體壓力脈動(dòng)，最后空氣進(jìn)入活塞式壓縮機(jī)進(jìn)一步增壓到用戶所需壓力。當(dāng)用戶需求壓力為60-80bar時(shí)，活塞式壓縮機(jī)為1級(jí)并帶冷卻器，由活塞式壓縮機(jī)將經(jīng)離心式壓縮機(jī)壓縮的空氣增壓到用戶所需壓力。當(dāng)用戶需求壓力為80_230bar時(shí)，活塞式壓縮機(jī)為2級(jí)并帶有級(jí)間冷卻器，由活塞式壓縮機(jī)將經(jīng)離心式壓縮機(jī)壓縮的空氣增壓到用戶所需壓力。當(dāng)用戶需求壓力為230bar以上時(shí)，活塞式壓縮機(jī)為3級(jí)以上并帶有級(jí)間冷卻器， 由活塞式壓縮機(jī)將經(jīng)離心式壓縮機(jī)壓縮的空氣增壓到用戶所需壓力。
權(quán)利要求
1.一種離心式與活塞式串聯(lián)的空氣壓縮機(jī)組，包括離心式壓縮機(jī)，同軸連接一增速器，該增速器連接第一電機(jī)；活塞式壓縮機(jī)，該活塞式壓縮機(jī)連接第二電動(dòng)機(jī)；所述離心式壓縮機(jī)出口管道連接活塞式壓縮機(jī)進(jìn)口；第一電機(jī)通過(guò)增速器帶動(dòng)離心式壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的壓縮空氣進(jìn)入活塞式壓縮機(jī)，由第二電機(jī)帶動(dòng)活塞式壓縮機(jī)將氣體增壓到所需壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述離心式與活塞式串聯(lián)的空氣壓縮機(jī)組，其中，離心式壓縮機(jī)出口和活塞式壓縮機(jī)進(jìn)口之間管道連接有冷卻器和緩沖罐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述離心式與活塞式串聯(lián)的空氣壓縮機(jī)組，其中，離心式壓縮機(jī)為多級(jí)串聯(lián)，前一級(jí)離心式壓縮機(jī)出口連接下一級(jí)離心式壓縮機(jī)進(jìn)口 ；活塞式壓縮機(jī)為多級(jí)串聯(lián)，前一級(jí)活塞式壓縮機(jī)出口連接下一級(jí)活塞式壓縮機(jī)進(jìn)口 ；每一級(jí)離心式壓縮機(jī)之間和每一級(jí)活塞式壓縮機(jī)之間連接有級(jí)間冷卻器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述離心式與活塞式串聯(lián)的空氣壓縮機(jī)組，其中，級(jí)間冷卻器為板翅式、列管式或盤(pán)管式。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述離心式與活塞式串聯(lián)的空氣壓縮機(jī)組，其中，最后一級(jí)離心式壓縮機(jī)出口和第一級(jí)活塞式壓縮機(jī)進(jìn)口之間管道連接有冷卻器和緩沖罐。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或5所述離心式與活塞式串聯(lián)的空氣壓縮機(jī)組，其中，離心式壓縮機(jī)出口與活塞式壓縮機(jī)進(jìn)口之間的冷卻器和緩沖罐的管道采用法蘭、高壓接頭或焊接連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述離心式與活塞式串聯(lián)的空氣壓縮機(jī)組，其中，冷卻器為板翅式、 列管式或盤(pán)管式。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述離心式與活塞式串聯(lián)的空氣壓縮機(jī)組，其中，緩沖罐為圓筒形或球形，布置形式為立式或臥式。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或5所述離心式與活塞式串聯(lián)的空氣壓縮機(jī)組，其中，離心式壓縮機(jī)進(jìn)口設(shè)有可調(diào)導(dǎo)葉，離心式壓縮機(jī)出口設(shè)有旁通閥，且離心式壓縮機(jī)的出口和進(jìn)口之間串接有旁通回流閥。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述離心式與活塞式串聯(lián)的空氣壓縮機(jī)組，其中，通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)導(dǎo)葉和旁通回流閥實(shí)現(xiàn)對(duì)離心式壓縮機(jī)運(yùn)行工況的調(diào)節(jié)。
全文摘要
一種離心式與活塞式串聯(lián)的空氣壓縮機(jī)組，包括離心式壓縮機(jī)，同軸連接一增速器，該增速器連接第一電機(jī)；活塞式壓縮機(jī)，該活塞式壓縮機(jī)連接第二電動(dòng)機(jī)；所述離心式壓縮機(jī)出口管道連接活塞式壓縮機(jī)進(jìn)口；第一電機(jī)通過(guò)增速器帶動(dòng)離心式壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的壓縮空氣進(jìn)入活塞式壓縮機(jī)，由第二電機(jī)帶動(dòng)活塞式壓縮機(jī)將氣體增壓到所需壓力。本發(fā)明的壓縮機(jī)組體積相對(duì)減小、重量減輕，壓縮機(jī)本體及廠房等投資成本降低，壓縮機(jī)效率高，可靠性好，運(yùn)行維護(hù)成本降低。
文檔編號(hào)F04B41/06GK102384074SQ20111039124
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者楊征, 胡良軍, 譚春青, 陳海生 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所