一种节能压缩机组及其节能方法与流程

1.本发明涉及储能节能技术领域，具体涉及一种节能压缩机组及其节能方法。


背景技术：

2.随着社会的不断进步和科学的发展，节能已经越来越成为人们关心的话题。近年来，国家不断加大对节能产品的推广，空气压缩机作为应用于多领域的产品，其节能产品的推出对我国的节能事业有着较大的意义，尽管人们为了减少压缩空气系统的能耗做出了许多努力，但是现有条件下压缩空气系统仍旧是许多工业企业耗电的“大头”，究其原因，无论是选择合适的空压机机型、优化参数配置、采用变频调速技术、集中控制技术、余热回收技术等，均无法突破气体机械式压缩带来的发热损耗问题，在压缩空气生产制备的源头上缺乏理论突破与相应的实践研究，仅仅是在制备、运输、使用的过程中想方设法减少损耗，必然存在效率提升的“天花板”。


技术实现要素：

3.针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种节能压缩机组及其节能方法，在同等的排气口压力、同等的容积流量下实现减少电能的输入，节约了电能，相当于提高了压缩机系统效率，降低能耗。
4.为达到上述目的，本发明提供了一种节能压缩机组及其节能方法，包括节能发电单元，所述节能发电单元包括气缸、转换机构、发电机组，第一级气体压缩机、第二级气体压缩机与输入电源，所述输入电源与所述第一级气体压缩机和第二级气体压缩机电性连接，所述气缸上分别具有驱动气体进气口、驱动气体排气口和机械输出端；所述驱动气体进气口与所述第一级气体压缩机的排气口通过输入管路连通，所述驱动气体排气口与所述第二级气体压缩机进气口通过输出管路连通；所述输入管路与输出管路上分别设置有控制阀门；所述机械输出端上连接有一转换机构，所述转换机构上连接有发电机组，所述发电机组通过输电电路接入到所述输入电源中。
5.其中将第一级气体压缩机的排气规定为输入气源，第二级的气体压缩机为用于气缸的驱动气体的增压的压缩机；其工作过程为：来自第一级气体压缩机的容积流量气体先进入气缸，对气缸充气，充气时对大气压形成气压差，利用这个气压差驱动发电机组发电，充气完成后关闭进气阀门，同时打开排气阀门，使用第二级气体压缩机将气缸内气体(气缸驱动气体)增压到目标气压后输出。由于气缸在在工作过程中带动发电机组持续产生电能，并把这些电能回馈给压缩机组，可以使得压缩机组从电网中需输入的电源减少，以此来达到节能省电目的，相当于提高了压缩机系统效率；将若干气缸单元并联联应用，可以实现大流量输出目的，提高了本发明的适用性。
6.进一步地，还包括储气罐，所述储气罐与所述第二级气体压缩机排气口连通。
7.进一步地，所述驱动气体进气口端上并联有两连通支路，两条连通支路上分别设置有控制阀门；所述驱动气体排气口端上并联有两连通支路，两条连通支路上分别设置有
控制阀门；
8.进一步地，所述气缸上设置有传感器，通过传感器的反馈，使得控制阀门自动开闭，保证气缸的持续运动。
9.进一步地，包括有若干个所述节能发电单元串联/并联，将若干的节能发电单元串联/并联起来，使其可达到更高的目标输出压力和输出流量，提高了其适用性。
10.进一步地，在所述输入输出管路上分别连接有气体压力传感器；通过压力传感器的反馈对各个控制压缩机工作状态。
11.本发明的有益效果体现在：本发明公开了一种节能压缩机组及其节能方法，其节能原理是：来自第一级气体压缩机的容积流量气体先进入气缸，对气缸充气，气缸充气时对气缸外大气压形成气压差，利用这个气压差驱动发电机组发电，充气完成后关闭进气阀门，同时打开排气阀门，使用第二级气体压缩机将气缸内气体(气缸驱动气体)增压到目标气压后输出。由于气缸在工作过程中带动发电机组持续产生电能，并把这些电能回馈给压缩机组，可以使得压缩机组所需电网输入电源减少，以此来达到节能省电目的，相当于提高了压缩机系统效率；将若干气缸单元并联应用，可以实现大流量输出，将若干节能发电单元串联应用，可以实现更高的气压输出，提高了本发明的适用性。
附图说明
12.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
13.图1为本发明一实施例提供的节能压缩机系统的结构框图；
14.图2为本发明一实施例气缸单元并联的节能压缩机系统的结构框图。
15.图3为本发明一实施例串联的节能压缩机系统的结构框图。
16.附图中，气缸1、驱动气体进气口11、驱动气体排气口12、机械输出端13、第一级气体压缩机2、第二级气体压缩机3、储气罐4、变频器5、转换机构6、变速器7、发电机组8、输入电源9。
具体实施方式
17.下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
18.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
19.如图1所示，本发明的一实施例为:一种节能压缩机组及其节能方法，包括节能发电单元，所述节能发电单元包括气缸1、转换机构6、变速器7、发电机组8、第一级气体压缩机2、第二级气体压缩机3与输入电源9，所述节能发电单元包括气缸1，所述气缸1上分别具有驱动气体进气口11、驱动气体排气口12和机械输出端13；所述驱动气体进气口11与第一级气体压缩机2的排气口分别通过输入管路连通，在所述输入管路上设置有控制阀门；所述驱动气体排气口12与第二级气体压缩机3进气口通过输出管路连通，在所述输出管路上分别
设置有控制阀门；通过控制阀门k1、k2、k3、k4的开闭，使得气缸1两端的连通路进行进气口与出气口的转换，即当k1、k4打开时k2、k3关闭，具有k1端为驱动气体进气口11，具有k4端为驱动气体排气口12；当k2、k3打开时k1、k4关闭，具有k3端为驱动气体进气口11，具有k2端为驱动气体排气口12；所述机械输出端13上连接有一转换机构6，所述转换机构6上连接有发电机组8，所述发电机组8与所述转换机构6之间连接有一变速器7，通过变速器7的设置保证了进入到发电机组8内转速，所述发电机组8通过输电电路并入到一变频器5中，其中所述输入电源9也接入到该变频器5中，并通过变频器5与第一级气体压缩机2和第二级气体压缩机3电性连接，为压缩机提供电能，气体通过第二级气体压缩机3压缩后进入到一储气罐4中，在储气罐4的输出通路上连接有一控制阀门。
20.所述驱动气体进气口11端上并联有两连通支路，两条连通支路上分别设置有控制阀门k1、k2；所述驱动气体排气口12端上并联有两连通支路，两条连通支路上分别设置有控制阀门k3、k4；气缸1上分别连接有活塞位置传感器w1和w2，通过活塞的位置传感器w1和w2的反馈对各个控制阀的开闭状态进行自动调控。输入管路与输出管路上分别连接有气体压力传感器c1、c2，通过压力传感器c1、c2的反馈对各个控制压缩机工作状态。
21.上述压缩机系统中，其中将第一级气体压缩机2规定为气缸1的输入端的输入气源，第二级气体压缩机3为用于气缸1的驱动气体的增压的压缩机；其工作过程为：来自第一级气体压缩机2的容积流量气体先进入气缸1，对气缸1充气，充气时对大气压形成气压差，利用这个气压差驱动发电机组8发电，充气完成后关闭进气阀门，同时打开排气阀门，使用第二级气体压缩机5将气缸内气体(气缸驱动气体)增压到目标气压后输出。由于气缸在运动过程中持续产生电能，并把这些电能回馈给压缩机，使得压缩机所需电网输入电源减少，以此来达到节能省电目的，相当于提高了压缩机系统效率；
22.开始时，系统进入待机状态，手动(或者自动)给控制器启动信号。同时启动第一级气体压缩机2，当传感器c1压力升高达到设定值后打开控制控阀门k1、k4、第二级气体压缩机3启动工作，第一级气体压缩机2输入气源给气缸11供气工作,通过k1进入到气缸1驱动活塞运动，推杆(即，机械输出端13)向下运动，在推杆向下运动过程中驱动转换机构6运动，经过转换机构6将推杆的其他机械运动转换为旋转运动，并通过变速器7将旋转运动传递至发电机组8中，以驱动发电机组8发电；当活塞位置传感器w2检测活塞达位置后关闭电动阀门k1、k4、第一级气体压缩机2，同时打开控制控阀门k2、当传感器c2压力降低达到设定值后打开控制控阀门k3、第一级气体压缩机2，第一级气体压缩机2输入气源给气缸11供气工作,通过k3进入到气缸1内驱动活塞运动，推杆(即，机械输出端13)向上运动，在推杆向上运动过程中驱动转换机构6运动，经过转换机构6将推杆的其他机械运动转换为旋转运动，并通过变速器7将旋转运动传递至发电机组8中，以驱动发电机组8发电，使得在气缸1运动过程中转换机构6持续旋转并输出动能；当活塞传感器w1检测塞达位置后关闭k2、k3、第一级气体压缩机2，同时打开k4，当传感器c2压力降低达到设定值后打开控制控阀门k1、第一级气体压缩机2。装置如此反复循环工作，直到需要停止工作。
23.如图3所示，本发明的实施例五为：串联设置有两个节能发电单元，其中第一节能单元增压后的气体作为第二单元的气源气体，通过多个节能单元的串联，保证了高目标气压的实现，提高本发明的适用性。
24.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽
管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。