一种节能高效智能多级气体压缩系统的制作方法

1.本发明涉及一种储气设备，具体说是一种节能高效智能多级气体压缩系统。


背景技术：

2.空气压缩储能系统中，每次从储气罐中放出气体发电，就是一个从高压约十几兆帕到零点几兆帕的放气过程，当再次充气时需要经过气体压缩机将储气罐的气压从零点几兆帕加压到十几兆帕，这个过程也叫气体压缩储能过程。为了达到这么高的压力，需要气体多级压缩装置才能实现，而实际过程中目前主要是采用大功率多级活塞压缩机来实现，一级压缩机出气口与二级压缩机进气口串联、二级压缩机出气口与三级压缩机进气口串联、三级压缩机出气口与四级压缩机进气口串联，直至最后一级出气口联接储气罐，且多级压缩机经同一主轴由同一电机驱动。例如一台国内一台成熟的吸气量1.5m
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/min出气15兆帕的多级高压压缩机为例，主电机为30kw，一级出气压力0.2-0.3兆帕、二级出气压力1.2-1.3兆帕、三级出气压力4.5-6兆帕、四级出气压力15兆帕，四级串联。存在的问题是所有进入储气罐内的气体都要依次经过多级压缩做功才能进入，而当储气罐内压力小时整个多级压缩过程就是做了很多无用功，浪费了很多能量，最后是在最后一级出气口放了一个响炮，即无论储气罐内气压多低，多级压缩内各级压缩都在依次做无用功，在压缩环节损失了很多能量。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种结构紧凑，能有效降低气体压缩能耗的多级气体压缩系统。
4.本发明采用的技术方案是：一种节能高效智能多级气体压缩系统，包括大储气罐、多级气体压缩组、电箱，多级气体压缩组接电箱，其特征在于：所述多级气体压缩组的出气分别经各级对应的冷却热交换器接各级对应的缓冲储气室，各级对应的缓冲储气室均经气路阀门接大储气罐，第一级气体压缩组进气接大气，前一级对应的缓冲储气室经气路开关接下一级对应的气体压缩组的进气；所述冷却热交换器接于蓄热系统中。
5.进一步地，所述气体压缩组包括封闭耐压壳体、电机、压缩机，带电机的压缩机置于封闭耐压壳体内，封闭耐压壳体内腔与压缩机进气联通，电机接电箱。
6.进一步地，各级对应的缓冲储气室上均设置联接电箱的传感器，传感器为压力传感器和/或温度传感器。
7.进一步地，所述气体压缩组、缓冲储气室、大储气罐以及相互连接的管道周围设有热交换器管路。
8.进一步地，所述蓄热系统包括蓄热箱、蓄热管路、热交换器、循环泵、蓄热温度传感器，循环泵和蓄热温度传感器联接电箱，热交换器经带循环泵的蓄热管路接蓄热箱后再接回热交换器，热交换器或与热交换器相连的管路上带有蓄热温度传感器。
9.进一步地，所述冷却热交换器接于蓄热系统中的蓄热箱，或冷却热交换器采用散热片风冷结构或接于具有吸热蒸发功能的热循环系统。
10.进一步地，所述气路开关、气路阀门采用机械开关阀门或由电箱控制的电动开关阀门。
11.进一步地，所述大储气罐上设置联接电箱的传感器，传感器为压力传感器和/或温度传感器。
12.进一步地，所述缓冲储气室设计为罐状或通长管状，或借用冷却热交换器与大储气罐连接的一段气管结构。
13.本发明将多级压缩分开由电箱控制各级独立电机驱动各级压缩机，且每级压缩机压缩过的空气经冷却换热后送缓冲储气室，缓冲储气室可以经气路阀门直接至大储气罐，由电箱根据大储气罐内的压力状态控制电机及气路阀门和气路开关，进而控制相应需要开启的多级压缩机的数量，在需要开启后续一级以上压缩机时缓冲储气室可以经气路开关送后续一级压缩机进气，同时本发明将后一级压缩机的基础环境封闭耐压壳体压力提升至前一级的出气压力一致，减少了压缩机腔内和外的压力差，可大大降低在空气压缩储能系统里压缩环节的能耗，进而有效提高整体空气压缩储能系统的进电和出电的效率；另外，在各级压缩气体储气、以及压缩机等设备作业时，通过换热器结构将其热能进行送蓄热箱收集，进一步提高节能降耗效果。
附图说明
14.图1为本发明一实施例结构示意图。
15.图中：一级气体压缩组1、一级电机1-1、一级压缩机1-2、一级封闭耐压壳体1-3、一级缓冲储气室c1、一级气路开关k1、一级气路阀门f1、一级传感器y1、一级气体冷却热交换器j1、二级气体压缩组2、二级电机2-1、二级压缩机2-2、二级封闭耐压壳体2-3、二级缓冲储气室c2、二级气路开关k2、二级气路阀门f2、二级传感器y2、二级气体冷却热交换器j2、三级气体压缩组3、三级电机3-1、三级压缩机3-2、三级封闭耐压壳体3-3、三级缓冲储气室c3、三级气路开关k3、三级气路阀门f3、三级传感器y3、三级气体冷却热交换器j3、四级气体压缩组4、四级电机4-1、四级压缩机4-2、四级封闭耐压壳体4-3、四级缓冲储气室c4、四级气路开关k4、四级气路阀门f4、四级传感器y4、四级气体冷却热交换器j4、五级气体压缩组5、五级电机5-1、五级压缩机5-2、五级封闭耐压壳体5-3、五级气路阀门f5、五级传感器y5、五级气体冷却热交换器j5、大储气罐6、电箱7、蓄热箱8、循环泵9、蓄热进管路10、蓄热出管路11、热交换器12、进气口13、蓄热温度传感器14、蓄热系统15。
具体实施方式
16.以下结合附图和实施例作进一步说明。
17.图1所示：一种节能高效智能多级气体压缩系统，本实施例采用五级气体压缩组，其中一级气体压缩组1包括一级电机1-1、一级压缩机1-2、一级封闭耐压壳体1-3，一级电机1-1、一级压缩机1-2设置于一级封闭耐压壳体1-3内，一级电机1-1驱动连接一级压缩机1-2；二级气体压缩组2包括二级电机2-1、二级压缩机2-2、二级封闭耐压壳体2-3，二级电机2-1、二级压缩机2-2设置于二级封闭耐压壳体2-3内，二级电机2-1驱动连接二级压缩机2-2；
三级气体压缩组3包括三级电机3-1、三级压缩机3-2、三级封闭耐压壳体3-3，三级电机3-1、三级压缩机3-2设置于三级封闭耐压壳体3-3内，三级电机3-1驱动连接三级压缩机3-2；四级气体压缩组4包括四级电机4-1、四级压缩机4-2、四级封闭耐压壳体4-3，四级电机4-1、四级压缩机4-2设置于四级封闭耐压壳体4-3内，四级电机4-1驱动连接四级压缩机4-2；五级气体压缩组4包括五级电机5-1、五级压缩机5-2、五级封闭耐压壳体5-3，五级电机5-1、五级压缩机5-2设置于五级封闭耐压壳体5-3内，五级电机5-1驱动连接五级压缩机5-2；一级压缩机1-2接联通大气的进气口13，一级压缩机1-2出气经一级气体冷却热交换器j1接一级缓冲储气室c1，一级缓冲储气室c1带有一级传感器y1，一级缓冲储气室c1分别经一级气路开关k1、一级气路阀门f1接二级压缩机2-2进气、大储气罐6；二级压缩机2-2出气经二级气体冷却热交换器j2接二级缓冲储气室c2，二级缓冲储气室c2带有二级传感器y2，二级缓冲储气室c2分别经二级气路开关k2、二级气路阀门f2接三级压缩机3-2进气、大储气罐6；三级压缩机3-2出气经三级气体冷却热交换器j3接三级缓冲储气室c3，三级缓冲储气室c3带有三级传感器y3，三级缓冲储气室c3分别经三级气路开关k3、三级气路阀门f3接四级压缩机4-2进气、大储气罐6；四级压缩机4-2出气经四级气体冷却热交换器j4接四级缓冲储气室c4，四级缓冲储气室c4带有四级传感器y4，四级缓冲储气室c4分别经四级气路开关k4、四级气路阀门f4接五级压缩机5-2进气、大储气罐6；五级压缩机5-2出气经五级气体冷却热交换器j5、五级气路阀门f5接大储气罐6，大储气罐6带有五级传感器y5。
18.本实施例中蓄热系统15包括蓄热箱8、循环泵9、蓄热进管路10、蓄热出管路11、热交换器12、蓄热温度传感器14。热交换器12设置于气体压缩组、缓冲储气室、大储气罐以及相互连接的管道周围，热交换器12经蓄热进管路10通过循环泵9联接蓄热箱8，，热交换器上带有蓄热温度传感器14，蓄热箱8经蓄热出管路11接回热交换器，循环泵9和蓄热温度传感器14接电箱。
19.上述一级至五级气体冷却热交换器均接于蓄热系统15中。可将一级至五级气体冷却热交换器结构等同于热交换器12设置。
20.在本实施例中的各级气路开关、气路阀门采用机械开关阀门或由电箱控制的电动开关阀门。
21.在本实施例中的传感器包括压力传感器和温度传感器，压力传感器、温度传感器联接电箱。
22.在本实施例基础上，可将各级封闭耐压壳体内腔接通对应级压缩机进气口，使得压力相等，以提高内部压缩机本体压缩的基础环境压力，减少了压缩机压腔内外压力差，减少压缩能耗。
23.在本实施例中，缓冲储气室可以使一定型腔的罐、管结构，具有缓冲或储存气体作用。
24.在本实施例中，传感器装在缓冲储气室上，或与缓冲储气室相同的管路上。本系统中压力传感器和温度传感器数量根据实际需求增减，或作位置调整，对于各步骤、管路上气体进行压力、温度监控，该技术属于现有技术。
25.在本实施例中，封闭耐压壳体设计为封闭式，且与压缩机进气相通、气压平衡。还可将其封闭，不与压缩机进气相通，单独作为壳体封装电机、压缩机进行使用，或单独封装压缩机，该技术也在本发明保护范围内。
26.本实施例的实施过程如下：设定大储气罐目标最高压力为15兆帕，大储气罐内气体压力在0-0.3兆帕区间时电箱控制一级气体压缩组运行工作，打开通往大储气罐的气路阀门f1，同时关闭通往二级气体压缩组的气路开关k1，一级气体压缩组压缩空气直接送入大储气罐，此时只有一级气体压缩组工作，后面二、三、四、五级气体压缩组不工作；当大储气罐内气体压力达到设定值0.3兆帕时，则电箱控制二级气体压缩组也运行工作，打开气路开关k1，关闭气路阀门f1，同时气路开关k2关闭，气路阀门f2打开，一级气体压缩组压缩的空气送入二级气体压缩组的封闭耐压壳体和压缩机本体，再由二级压缩机本体压缩后进入大储气罐；当大储气罐内气体压力达到设定值1.3兆帕时，则电箱控制三级气体压缩组也运行工作，并打开气路开关k2，关闭气路阀门f2，同时关闭气路开关k3，打开气路阀门f3，此时一、二、三级气体压缩组同时工作，二级气体压缩组的压缩空气送入三级气体压缩组的封闭耐压壳体和压缩机本体，再由三级压缩机本体压缩后送入大储气罐，当大储气罐内气体压力达到设定值6兆帕时，则电箱控制四级气体压缩组也运行工作，打开气路开关k3，关闭气路阀门f3，同时关闭气路开关k4，打开气路阀门f4，此时一、二、三、四级气体压缩组同时工作，三级气体压缩组的压缩空气送入四级气体压缩组的封闭耐压壳体和压缩机本体，再由四级压缩机本体压缩后送入大储气罐；当大储气罐内气体压力达到设定值10兆帕时，则电箱控制五级气体压缩组也运行工作，打开气路开关k4，关闭气路阀门f4，同时打开气路阀门f5，此时一、二、三、四、五级气体压缩组都同时工作，四级气体压缩组的压缩空气送入五级气体压缩组的封闭耐压壳体和压缩机本体，再由五级压缩机本体压缩后送入大储气罐，直至大储气罐达到设定的15兆帕压力为止。具体的各级压缩设定值可以根据实际需要调整设定，所需要的气体压缩机数根据实际情况增减。各级气体压缩组相应设置的传感器y1、y2、y3、y4、y5联接电箱，电箱根据其提供的压力数值来控制相对应的气体压缩组多级气体压缩时的起停。
27.各级气体压缩组中电机可根据实际需要置于封闭耐压壳体内或外。
28.本系统中f1、f2、f3、f4、f5可以采用单向机械阀。
29.在本实施例基础上，冷却热交换器还可采用散热片风冷结构或接于具有吸热蒸发功能的热循环系统。
30.本实施例中第一级气体压缩组进气接大气或前一级压缩处理过的空气。
31.凡为了实现目标储气压力，采用根据储气容器压力状态，分区间控制所需压缩机级数且能分级送入储气容器的方案系统，均在本发明保护范围之内，个别零部件增减不影响本发明的保护。