一种压缩气体系统的制作方法

本实用新型涉及压缩气体技术领域，尤其涉及一种压缩气体系统。

背景技术：

压缩气体，比如常用的洁净干燥的压缩空气(全称Clean Dry Air；简称CDA)，作为一种相对容易获得的动力源，在电子及机械制造行业广泛应用，具体应用于工厂的工艺、控制系统中，用来驱动气动设备、气动阀门、产生真空、吹扫产品等。而工厂的工艺、控制系统对压缩空气的压力、颗粒度、露点等有一定的要求，压缩空气不能够直接从周围环境中直接获得，而是需要经过一系列的处理之后，才能够达到应用的要求。其中，压缩空气的一系列处理是在压缩空气系统(CAD系统)中完成的，如图1所示，压缩空气系统主要由空压机、缓冲罐、干燥机、过滤器等核心设备组成，空气经过空压机的增压，缓冲罐的稳压、干燥机的干燥、过滤器的过滤之后，得到干燥、洁净的压缩空气以供末端用户的使用。

随着可持续发展战略的实施，绿色节能的理念已经渗透到各个行业，制造业也不例外，在制造业中进行绿色节能具有重要的意义。据调查，在电子制造行业领域，压缩空气系统的耗电量占全工厂的25％左右，而空压机又是压缩空气系统中单机能耗最高的核心设备，占压缩空气系统能耗的90％左右，因此，压缩空气系统如何进行节能一直是亟待解决的问题。

现有的一种压缩空气系统，如图2所示，包括供气管路01和空压机组02，空压机组02包括多个空压机021，多个空压机021的出气口均与供气管路01相连通，供气管路01用于与下游的处理设备(比如缓冲罐、干燥机等)相连通。

现有这种压缩空气系统在运行过程中，经常会出现供气不足的现象，出现这种现象是由多种原因造成的，比如某个空压机021出现故障导致供气量减少、末端用气设备突然增多等，为了解决供气不足以及供气不足所引起的系统压力下降，现有的这种压缩空气系统是通过设置空载空压机(俗称热备机)的方式来解决的，处于空载状态的空压机一直处于空运行的状态，一旦出现供气不足，就可以在极短的时间内供气就可以省去开机的时间(如果不设热备机，直接去开启备用空压机需要一段时间，这样系统的压力就会下降很多，不能满足用气端的使用需求)，以避免供气不足以及供气不足带来的系统压力下降。然而，处于空载运行状态的空压机在系统运行过程中需要消耗大量的能量，这样增加了整个压缩空气系统的能耗，不利于压缩空气系统的绿色节能。

技术实现要素：

本实用新型的实施例提供一种压缩气体系统，用于解决现有的压缩气体系统能耗较高的问题。

为达到上述目的，第一方面，本实用新型实施例提供了一种压缩气体系统，包括供气管路和气体压缩机组，所述气体压缩机组包括多个气体压缩机，多个所述气体压缩机的出气口均与所述供气管路相连通，还包括补气系统，所述补气系统包括气体增压装置、位于所述气体增压装置下游的储气装置以及位于储气装置下游的气体减压装置，所述气体增压装置、所述储气装置以及所述气体减压装置依次连接形成气体通路，并且所述气体减压装置的出气口与所述供气管路相连通。

进一步地，所述储气装置的数目为多个，多个所述储气装置相并联，并且多个所述储气装置的进气口均与所述气体增压装置的出气口相连通，多个所述储气装置的出气口均与所述气体减压装置的进气口相连通。

更进一步地，所述储气装置的数目为两个。

进一步地，所述气体减压装置包括流量阀，所述流量阀的进气口与所述气体减压装置的进气口相连通，所述流量阀的出气口与所述气体减压装置的出气口相连通。

更进一步地，所述流量阀包括第一流量阀和第二流量阀，所述第一流量阀和第二流量阀相并联，并且所述第一流量阀、所述第二流量阀的进气口均与所述储气装置的出气口相连通，所述第一流量阀、所述第二流量阀的出气口均与所述供气管路相连通；其中，所述第一流量阀为电控流量阀，所述第二流量阀为机械式流量阀，所述第二流量阀可根据所述第二流量阀的上游侧和下游侧的压力差自动调节所述第二流量阀的开度。

进一步地，所述供气管路包括互不连通的第一供气管路和第二供气管路，所述气体压缩机组包括第一气体压缩机组和第二气体压缩机组，所述第一气体压缩机组和所述第二气体压缩机组均包括多个所述气体压缩机，所述第一气体压缩机组中的多个所述气体压缩机的出气口均与所述第一供气管路相连通，所述第二气体压缩机组中的多个所述气体压缩机的出气口均与所述第二供气管路相连通；所述气体减压装置包括相并联的第一气体减压装置和第二气体减压装置，所述第一气体减压装置和所述第二气体减压装置的进气口均与所述储气装置的出气口相连通，所述第一气体减压装置的出气口与所述第一供气管路相连通，所述第二气体减压装置的出气口与所述第二供气管路相连通。

进一步地，所述气体增压装置的出气口通过输气管与所述储气装置的进气口相连接；所述补气系统还包括管道安装架和减振装置，所述输气管通过所述减振装置与所述管道安装架相连接。

更进一步地，所述减振装置为弹簧支架，所述弹簧支架包括底座、连接件以及弹簧，所述弹簧的一端与底座相连接，另一端与所述连接件相连接，所述连接件可向靠近或者远离所述底座方向移动，以使所述弹簧沿所述弹簧的轴向产生弹性变形；所述底座、所述连接件中的一个与所述输气管相连接，所述底座、所述连接件中的另一个与所述管道安装架相连接。

更进一步地，所述减振装置的数目为多个，多个所述减振装置沿所述输气管的延伸方向相隔排布。

进一步地，所述气体增压装置为增压机和/或所述储气装置为储气罐。

本实用新型实施例提供的压缩气体系统，由于还包括补气系统，补气系统包括气体增压装置、位于气体增压装置下游的储气装置以及位于储气装置下游的气体减压装置，气体增压装置、储气装置以及气体减压装置依次连接形成气体通路，并且气体减压装置的出气口与供气管路相连通，这样，气体增压装置就可以将增压后的气体以一定的压力(比如40bar)存储至储气装置中，当压缩气体系统出现供气不足而出现系统压力下降时，储气装置就可以将其存储的压缩气体经过气体减压装置减压后，以一定的压力释放至供气管路中，从而可以稳定系统的压力，消除系统因供气不足所导致的压力下降。由于储气装置有一定的气体储存量，因此，在一段时间内可以持续向供气管路中供气，例如容积为50m³的储气装置可以持续供气10～25min，从而为操作人员开启备用气体压缩机增加供气量争取了充足的时间，这样，在压缩气体系统在整个运行的过程中就无需设置空载气体压缩机，从而就可减小气体压缩机的能耗，进而减小整个压缩气体系统的能耗。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为压缩空气处理的流程图；

图2为现有的压缩气体系统的示意图；

图3为本实用新型实施例中压缩气体系统的示意图；

图4为本实用新型实施例中气体减压装置的具体组成及连接示意图；

图5为本实用新型实施例中输气管与管道安装架连接的示意图；

图6为本实用新型实施例中弹簧支架的结构示意图；

图7为图6中面A的剖视图；

图8为压缩气体系统在一年内的单耗统计图。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本实用新型实施例提供了一种压缩气体系统，如图3所示，包括供气管路1和气体压缩机组2，气体压缩机组2包括多个气体压缩机21，多个气体压缩机21的出气口均与供气管路1相连通，该压缩气体系统还包括补气系统3，补气系统3包括气体增压装置31、位于气体增压装置31下游的储气装置32以及位于储气装置32下游的气体减压装置33，气体增压装置31、储气装置32以及气体减压装置33依次连接形成气体通路，并且气体减压装置33的出气口与供气管路1相连通。

其中，本实用新型实施例中的压缩气体不但可以是空气，也可以是氮气、氧气等气体；气体压缩机21可以为空压机。

由于本实用新型实施例提供的压缩气体系统还包括补气系统3，补气系统3包括气体增压装置31、位于气体增压装置31下游的储气装置32以及位于储气装置32下游的气体减压装置33，气体增压装置31、储气装置32以及气体减压装置33依次连接形成气体通路，并且气体减压装置33的出气口与供气管路1相连通，这样，气体增压装置31就可以将增压后的气体以一定的压力(比如40bar)存储至储气装置32中，当压缩气体系统出现供气不足而出现系统压力下降时，储气装置32就可以将其存储的压缩气体经过气体减压装置33减压后，以一定的压力释放至供气管路1中，从而可以稳定系统的压力，消除系统因供气不足所导致的压力下降。由于储气装置32有一定的气体储存量，因此，在一段时间内可以持续向供气管路1中供气，例如容积为50m³的储气装置32可以持续供气10～25min，从而为操作人员开启备用气体压缩机21增加供气量争取了充足的时间，这样，在压缩气体系统在整个运行的过程中就无需设置空载气体压缩机21，从而就可减小气体压缩机21的能耗，进而减小整个压缩气体系统的能耗。

需要说明的是：该压缩气体系统在正常运行时，补气系统3与供气管路1是处于不连通的状态，比如储气装置32中的阀门或者气体减压装置33中的阀门是关闭的；只有当压缩气体系统出现供气不足而出现系统压力下降时，补气系统3才与供气管路1相连通，储气装置32中的气体从可以通过气体减压装置33释放至供气管路1中。

在上述实施例中，储气装置32的数目可以为多个，如图3所示，多个储气装置32相并联，并且多个储气装置32的进气口均与气体增压装置31的出气口相连通，多个储气装置32的出气口均与气体减压装置33的进气口相连通。另外，储气装置32的数目也可以为一个，储气装置32的进气口与气体增压装置31的出气口相连通，储气装置32的出气口与气体减压装置33的进气口相连通。相比储气装置32的数目为一个的实施例，储气装置32的数目为多个的实施例，储气装置32的容积就无需设计的过大，从而可以方便储气装置32的运输与安装；同时，用多个容积较小的储气装置32来代替一个容积较大的储气装置32，也可以降低储气装置32的设计、制造难度，从而有利于降低储气装置32的总成本。

在储气装置32的数目为多个的实施例中，储气装置32的数目不宜过多，过多的储气装置32增加了压缩气体系统的复杂性，对提高整个系统的可靠性不利。为了既避免储气装置32的容积设计的过大，又可以保证系统的可靠性，如图3所示，储气装置32的数目为两个。

其中，储气装置32的容积大小由实际的供气量与供气时间决定，比如图3所示，两个储气装置32的容积可以设计为50m³，这样可在压缩气体系统供气不足时，可以持续向供气管路1中供气10～25min。

储气装置32中所存储的是经过气体增压装置31增压后的气体，压力是相对较高的，通常高于供气管路1中的实际供应压力，因此，在储气装置32与供气管路1之间设置了气体减压装置33，这样储气装置32出气口所出来的高压气体经过气体减压装置33的减压后就可以进入到供气管路1中。

其中，气体减压装置33可以为如下结构：气体减压装置33包括流量阀331，流量阀331的进气口与气体减压装置33的进气口相连通，流量阀331的出气口与气体减压装置33的出气口相连通。例如图4所示，在第一气体减压装置336中，第一流量阀3311、第二流量阀3312的进气口均与第一气体减压装置336的进气口a连通，第一流量阀3311、第二流量阀3312的出气口均与第一气体减压装置336的出气口b连通；在第二气体减压装置337中，第一流量阀3311、第二流量阀3312的进气口均与第二气体减压装置337的进气口c连通，第一流量阀3311、第二流量阀3312的出气口均与第二气体减压装置337的出气口d连通。这样流量阀331可以根据其上游侧和下游侧的压力差来调节流量阀331的开度，对通过流量阀331的气体进行节流来对气体进行减压。另外，气体减压装置33的也可以为如下结构：气体减压装置33包括减压阀，减压阀的进气口与气体减压装置33的进气口相连通，减压阀的出气口与气体减压装置33的出气口相连通。相比气体减压装置33包括减压阀的实施例，气体减压装置33包括流量阀331的实施例，流量阀331可以根据下游侧的压力的大小，通过调节流量阀331的开度的大小，灵活地调节流量阀331下游侧压力的大小(减压阀的出口压力通常是恒定的，不能够灵活地调节)，从而可以更好地适应供气管路1中压力的变化。

在气体减压装置33包括流量阀331的实施例中，如图4所示，气体减压装置33还包括设置于流量阀331上游的大小头变径管332、设置于大小头变径管332上游的第一手动阀333a、设置于第一手动阀333a上游的第一压力表334a、设置于流量阀331下游的第二手动阀333b、设置于第二手动阀333b下游的第二压力表334b、设置于第二压力表334b下游的安全阀335。通过设置第一压力表334a和第二压力表334b可以获取流量阀331上游侧和下游侧的压力，这样流量阀331就可以根据上游侧和下游侧的压力差来实时调节其开度，确保下游侧的压力在预设的范围内；通过设置第一手动阀333a和第二手动阀333b是为了流量阀331维修安装时切断气体的流通；设置大小头变径管332可以在气体流入流量阀331之间进行节流，可以对气体在流量阀331上游侧的压力进行了初步的调节；同时也方便了流量阀331与其它部件之间的连接；设置安全阀335是在流量阀331出气测的压力高于设定值时可以通过泄压来保证流量阀331的下游侧的压力在设定范围内，确保压缩气体系统中的压力稳定。

在气体减压装置33包括流量阀331的实施例中，为了提高系统的自动化水平，流量阀331通常采用的是电控流量阀，控制系统通常是根据下游侧的压力大小实时地调节流量阀331的开度，以对气体进行减压。而控制系统通常是采用弱电(比如24V)来对电控流量阀进行控制，如果电控流量阀在调节过程中因某种原因断电，那么电控流量阀就会关闭，从而不能够实现储气装置32与供电管路的连通。为了解决这一问题，如图4所示，流量阀331包括第一流量阀3311和第二流量阀3312，第一流量阀3311和第二流量阀3312相并联，并且第一流量阀3311、第二流量阀3312的进气口均与储气装置32的出气口相连通，第一流量阀3311、第二流量阀3312的出气口均与供气管路1相连通；其中，第一流量阀3311为电控流量阀，第二流量阀3312为机械式流量阀(例如自力式流量平衡阀)；第二流量阀3312可根据第二流量阀3312的上游侧和下游侧的压力差自动调节第二流量阀3312的开度，比如第二流量阀3312可以根据上游侧和下游侧的压力表的示数来调节其开度大小。由于第一流量阀3311和第二流量阀3312是并联的，那么在调压过程中，当某种原因造成的断电导致第一流量阀3311关闭时，第二流量阀3312就不受断电的影响，继续进行压力调节，从而保证储气装置32向供电管路中供气的正常进行。

本实用新型实施例提供的压缩气体系统是向设备提供压缩气体，来满足设备的实际功能的需要。然而，在工厂中好多设备所需要的压缩气体的压力是不同的，比如调平的设备通常需求压缩气体的压力较高；而吹气设备通常需求压缩气体的压力较低，如果整个压缩气体系统只包括一个压力等级的供气子系统，那么在向不同压力需求的设备供气时，系统中需要设置多个调压装置，以进行高低压的转换，而调压装置由高压到低压调节过程造成了气体能量的损失，这样对提高压缩气体能量的利用率不利，为了解决这一问题，如图3所示，供气管路1包括互不连通的第一供气管路11和第二供气管路12，气体压缩机组2包括第一气体压缩机组22和第二气体压缩机组23，第一气体压缩机组22和第二气体压缩机组23均包括多个气体压缩机21，第一气体压缩机组22中的多个气体压缩机21的出气口均与第一供气管路11相连通，第二气体压缩机组23中的多个气体压缩机21的出气口均与第二供气管路12相连通；气体减压装置33包括相并联的第一气体减压装置336和第二气体减压装置337，第一气体减压装置336和第二气体减压装置337的进气口均与储气装置32的出气口相连通，第一气体减压装置336的出气口与第一供气管路11相连通，第二气体减压装置337的出气口与第二供气管路12相连通。这样第一供气管路11、第一气体压缩机组22构成一个供气子系统，第二供气管路12、第二气体压缩机组23构成另一个供气子系统，那么，通过上述两个供气子系统就可以根据用气设备对压缩气体压力要求的不同来提供不同压力等级的压缩气体，这样就避免了高压到低压压力调节所造成的气体压力损耗，从而可以减小系统能量的损耗，以提高压缩气体能量的利用率；另外，当当压缩气体系统出现供气不足而出现系统压力下降时，储气装置32就可以分别通过第一气体减压装置336和第二气体减压装置337向第一供气管路11、第二供气管路12中补充相应压力的气体，从而可以保证系统可靠稳定地运行。

如图3和图5所示，气体增压装置31的出气口通过输气管34与储气装置32的进气口相连接；当气体增压装置31向储气装置32中提供气体时，气体增压装置31通常会产生很大的振动，该振动通过输气管34进行传递，如果输气管34与管道安装架35之间是刚性连接的话，那么振动就会由输气管34传递到管道安装架35上，当输气管34的振动频率与管道安装架35的固有频率相同或者接近时，输气管34、管道安装架35会产生共振，共振会使输气管34、管道安装架35产生较大的结构变形，容易损坏输气管34和管道安装架35的结构，为了解决这一问题，如图5所示，补气系统3还包括管道安装架35和减振装置36，输气管34通过减振装置36与管道安装架35相连接。通过设置减振装置36，其能够减弱输气管34与管道安装架35之间的振动传递，避免两者产生共振，从而可以保证输气管34与管道安装架35之间结构的完整性，进而确保输气管34的正常工作。

其中，减振装置36可以为弹簧支架，如图5、图6和图7所示，弹簧支架包括底座361、连接件362以及弹簧363，弹簧363的一端与底座361相连接，另一端与连接件362相连接，连接件362可向靠近或者远离底座361方向移动，以使弹簧363沿弹簧363的轴向产生弹性变形；底座361与管道安装架35相连接，连接件362与输气管34相连接。在输气管34产生振动时，弹簧363通过沿其轴向发生弹性变形就可以起到缓冲作用，减弱输气管34与管道安装架35之间的振动传递，从而可以避免两者产生共振。

在弹簧支架中，底座361也可以与输气管34相连接，连接件362也可以与管道安装架35相连接，具体连接方式可由实际情况而定。

为了进一步减弱输气管34的振动以及输气管34与管道安装架35之间的振动传递，减振装置36的数目可以为多个，多个减振装置36沿输气管34的延伸方向相隔排布。这样通过设置多个减振装置36就可以减弱整个输气管34在其延伸方向的各个部分的振动，进一步减弱整个输气管34与管道安装架35之间的振动传递，从而可以避免整个输气管34与管道安装架35之间产生共振。

本实用新型实施例提供的压缩气体系统，气体增压装置31并不唯一，比如气体增压装置31可为增压机；另外，气体增压装置31也可为气体压缩机21。以上选择具体可根据实际情况而定。

储气装置32也不唯一，比如储气装置32可以为储气罐；除了储气罐之外，也可以将其它压力容器作为储气装置32，具体可根据实际情况而定。

在储气装置32为储气罐的实施例中，储气罐在安装时通常是安装在室外的地面上，由于储气罐的重量通常是比较重的，如果安装位置的地面为回填土层，那么其土质压实系数较差，不能满足承重要求。为了解决这一问题，本实用新型实施例通过对安装位置的地基进行打桩处理(10米/根×50根)，而后铺上垫层，再土建支模，最后灌浆，提高了基础承压能力，达到安装储气罐的承重要求。

通过对图3和图4所示的补气系统3进行实际测试，证明该补气系统3能够将压缩气体系统的压力稳定在设定压力±0.03bar以内，符合使用端对压力波动的要求。通过对补气系统3稳定供气时间进行测试，多次调试得出补气系统3向压力较高的供气子系统(HCDA系统)的稳定供气时间可达到15min，补气系统3向压力较低的供气子系统(CDA系统)的稳定供气时间可达到25min，达到了预期的设计目标。

本实用新型实施例通过增加补气系统3，达到关闭热备机的目的(例如图3所示，第一气体压缩机组22和第二气体压缩机组23中就无需各开启一台热备机)，降低系统单耗，同时也提升了系统运行稳定性。图8所示为压缩气体系统在一年内的单耗统计图，压缩气体系统的单耗可下降2％，按实际平均用气量：235,450NM³/H计算，已实现年节约279万(含税)能耗费用的节能目标(电费含税单价：0.611元/KW)。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。