专利名称：离心式与活塞式串联的空气压缩机组的制作方法
技术领域：
离心式与活塞式串联的空气压缩机组技术领域[0001]本实用新型属于动力机械工程压缩机专业领域，更具体地说，涉及一种离心式与活塞式压缩机串联组成的中高压空气压缩机组。
背景技术：
[0002]空气压缩机是用来提高气体压力和输送气体的机械，它是将原动机(通常是电动机)的机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置。[0003]现有活塞式压缩机能达到较高的压比，具有较高的热效率、适应性强等优点；但是当流量较大时，活塞式压缩机低压气缸过于庞大，导致机器体积大而笨重，使厂房基础建设、压缩机运行和维护费用急剧增加，因而活塞式压缩机不适用于较大流量的场合。[0004]离心式压缩机具有转速高、体积小、重量轻、效率高等特点；但是当压缩机压比较高时，由于气体体积流量很小，需采用多级和微小型离心叶轮，制造费用高，且压缩机效率显著下降，因而离心式压缩机仅适用于低压、大流量的情况。实用新型内容[0005]本实用新型的目的是设计一种离心式压缩机和活塞式压缩机串联的空气压缩机组，实现压缩机的低压段由离心式压缩机来压缩、而中高压段采用活塞式压缩机的离心和活塞压缩串联的压缩方式，能提高压缩机的性能和降低生产维护成本。[0006]为实现上述目的，本实用新型提供的离心式与活塞式串联的空气压缩机组，包括[0007]离心式压缩机，同轴连接一增速器，该增速器连接第一电机；[0008]活塞式压缩机，该活塞式压缩机连接第二电动机；[0009]所述离心式压缩机出口管道连接活塞式压缩机进口 ；[0010]第一电机通过增速器带动离心式压缩机旋转产生的压缩空气进入活塞式压缩机， 由第二电机带动活塞式压缩机将气体增压到所需压力。[0011]所述离心式与活塞式串联的空气压缩机组，其中，离心式压缩机出口和活塞式压缩机进口之间管道连接有冷却器和缓冲罐。[0012]所述离心式与活塞式串联的空气压缩机组，其中，离心式压缩机为多级串联，前一级离心式压缩机出口连接下一级离心式压缩机进口 ；活塞式压缩机为多级串联，前一级活塞式压缩机出口连接下一级活塞式压缩机进口 ；每一级离心式压缩机之间和每一级活塞式压缩机之间连接有级间冷却器。[0013]所述离心式与活塞式串联的空气压缩机组，其中，最后一级离心式压缩机出口和第一级活塞式压缩机进口之间管道连接有冷却器和缓冲罐。[0014]所述离心式与活塞式串联的空气压缩机组，其中，离心式压缩机出口与活塞式压缩机进口之间的级间冷却器和缓冲罐的管道通过法兰、高压接头或焊接连接。[0015]所述离心式与活塞式串联的空气压缩机组，其中，级间冷却器和冷却器为板翅式、列管式或盘管式。[0016]所述离心式与活塞式串联的空气压缩机组，其中，缓冲罐为圆筒形或球形，布置形式为立式或臣卜式。[0017]所述离心式与活塞式串联的空气压缩机组，其中，离心式压缩机进口设有可调导叶，离心式压缩机出口设有旁通回流阀和旁通阀，通过调节可调导叶和旁通回流阀实现对离心式压缩机运行工况的调节。[0018]本实用新型在低压段时采用离心式压缩机，高压段时采用活塞式压缩机，可以综合两种压缩机的优点。离心式压缩机工作在低压、大体积流量的高效率区；经离心式压缩机后，空气体积减小，再由活塞式压缩机增压，使活塞式压缩机工作在体积流量相对较小的中、高压高效率区。这样可以实现整个压缩机组在低、中、高压区整个压力范围的高效运行， 减小机组体积和重量，减少厂房建设和压缩机生产成本，同时提高机组的效率和可靠性，降低机组运行和维护成本。
[0019]图1是本实用新型的离心式与活塞式串联的空气压缩机组结构示意图。[0020]附图中标记符号说明[0021]1001驱动离心式压缩机的第一电机；[0022]1002 增速器；[0023]1003离心式压缩机；[0024]1004 冷却器；[0025]1005 缓冲罐；[0026]1006活塞式压缩机；[0027]1007驱动活塞式压缩机的第二电机；[0028]1008离心式压缩机旁通阀；[0029]1009离心式压缩机旁通回流阀。
具体实施方式
[0030]本实用新型的离心和活塞串联式空气压缩机包括离心式压缩机，活塞式压缩机， 电动机，增速器，冷却器，旁通回流阀，旁通阀，缓冲罐。[0031]驱动离心式压缩机的第一电机连接有增速器(如公知的齿轮增速器)，增速器与同轴的离心式压缩机相连，从而带动离心式压缩机旋转压缩空气；经离心式压缩机压缩后的空气进入冷却器冷却后进入缓冲罐，再进入活塞式压缩机，由第二电机带动活塞式压缩机将气体增压到用户所需压力，最后提供给用户使用。[0032]本实用新型的其他一些特点是离心式压缩机出口和活塞式压缩机进口之间有缓冲罐(如公知的储气罐)，离心式压缩机出口设有旁通阀。缓冲罐可以消除下游活塞式压缩机的气流脉动对离心式压缩机出口气压的波动影响，使离心式压缩机出口背压稳定，保证离心式压缩机能够安全稳定运行；旁通阀则可以在离心式压缩机出口压力超过警戒压力时旁通放气，避免压缩机超载。[0033]离心式压缩机和活塞式压缩机还可以根据用户需求采用多级压缩的方式并进行级间冷却，使其尽量接近等温压缩，降低压缩机功耗。即，将多个离心式压缩机(活塞式压缩机)串联使用，前一级离心式压缩机(活塞式压缩机)出口连接后一级离心式压缩机(活塞式压缩机)进口，最后一级的离心式压缩机出口连接第一级活塞式压缩机进口。在每一级离心式压缩机(活塞式压缩机)之间设有级间冷却器。[0034]离心式压缩机进口设有可调导叶，实现对离心式压缩机运行工况的较大量调节， 调节范围可以达到设计工况点的60-120% ；通过调节离心式压缩机出口旁通回流阀，则可以实现对压缩机运行工况的微量调节，调节范围约为5%。通过对离心式压缩机的运行工况的调节，能方便实现与之串联的活塞式压缩机的工况，从而灵活简易地实现对整台压缩机组的工况调节。有关利用旁通回流阀对离心式压缩机运行工况进行调节是一公知技术，因此本发明不作详细描述。[0035]本实用新型的离心与活塞串联式空气压缩机组，能满足工业界对大流量、中高压压缩空气的需求，与普通活塞式压缩机相比，它具有体积相对较小、重量较轻、投资成本较低的特点，且压缩机可靠性提高，运行维护成本降低，具有较好的变工况特性，可用于化工、 空分、矿山、储能等行业。[0036]相对于目前公知的中大型活塞式压缩机的绝热效率一般为60-75%，而中大型离心式压缩机的绝热效率一般为80-85%，本实用新型采用具有更高效率的离心式压缩机代替效率相对较低的活塞式压缩机的低压缸，则可以提高压缩机组的效率，降低能耗和减少压缩机运行成本。[0037]
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细描述。[0038]图1所示为采用本实用新型的离心式与活塞式串联的空气压缩机组，包括驱动离心式压缩机的电动机1001及与之相连的增速器1002，离心式压缩机1003与增速器1002相连，增速器1002带动离心式压缩机1003与之同轴旋转压缩空气；压缩空气经冷却器1004 冷却后进入缓冲罐1005并维持恒定压力，压缩空气再进入活塞式压缩机1006，由电动机 1007驱动活塞式压缩机对空气进一步增压到用户所需压力。离心式压缩机1003出口设有旁通阀1008，并且在离心式压缩机1003出口和进口之间串接一旁通回流阀1009。[0039]离心式压缩机1003含可调导叶，可以用于离心式压缩机大的工况调节手段，通过改变导叶角度从而改变离心式压缩机流量及工况，与离心式压缩机串联的活塞式压缩机的工况也随之发生变化，从而实现对压缩机组运行工况的调节；离心式压缩机1003出口的旁通回流阀1009则可以实现对压缩机组运行工况的微量调节。[0040]离心式压缩机1003与活塞式压缩机1006之间的缓冲罐1005，可以消除活塞式压缩机压力脉动对离心式压缩机的影响，使离心式压缩机出口背压恒定，保证系统安全稳定运行；当离心式压缩机出口压力超过警戒压力时，打开离心式压缩机出口的旁通阀1008， 防止压缩机超载。[0041]实施例1[0042]当用户需求空气流量小于15000Nm3/h时，离心式压缩机是1_3级带级间冷却器的离心式压缩机，将空气从常压压缩到约3-15bar，然后压缩空气在冷却器内冷却降温，再进入稳压罐，稳定气压减少气体压力脉动，最后空气进入活塞式压缩机进一步增压到用户所需压力。[0043]当用户需求压力为60-100bar时，活塞式压缩机为2级并带有级间冷却器，由活塞式压缩机将经离心式压缩机压缩的空气增压到用户所需压力。[0044]当用户需求压力位100-200bar时，活塞式压缩机为3级并带有级间冷却器，由活塞式压缩机将经离心式压缩机压缩的空气增压到用户所需压力。[0045]当用户需求压力为200bar以上时，活塞式压缩机为4级以上并带有级间冷却器， 由活塞式压缩机将经离心式压缩机压缩的空气增压到用户所需压力。[0046]实施例2[0047]当用户需求空气流量为大于15000Nm3/h时，离心式压缩机是4级带级间冷却器的离心式压缩机，将空气从常压压缩到约15-2^ar，然后空气在冷却器内冷却降温后再进入稳压罐，稳定气压减少气体压力脉动，最后空气进入活塞式压缩机进一步增压到用户所需压力。[0048]当用户需求压力为60-80bar时，活塞式压缩机为1级并带冷却器，由活塞式压缩机将经离心式压缩机压缩的空气增压到用户所需压力。[0049]当用户需求压力为80_230bar时，活塞式压缩机为2级并带有级间冷却器，由活塞式压缩机将经离心式压缩机压缩的空气增压到用户所需压力。[0050]当用户需求压力为230bar以上时，活塞式压缩机为3级以上并带有级间冷却器， 由活塞式压缩机将经离心式压缩机压缩的空气增压到用户所需压力。
权利要求1.一种离心式与活塞式串联的空气压缩机组，其特征在于，包括离心式压缩机，同轴连接一增速器，该增速器连接第一电机；活塞式压缩机，该活塞式压缩机连接第二电动机；所述离心式压缩机出口管道连接活塞式压缩机进口。
2.根据权利要求1所述离心式与活塞式串联的空气压缩机组，其特征在于，其中离心式压缩机出口和活塞式压缩机进口之间管道连接有冷却器和缓冲罐。
3.根据权利要求1所述离心式与活塞式串联的空气压缩机组，其特征在于，其中离心式压缩机为多级串联，前一级离心式压缩机出口连接下一级离心式压缩机进口 ；活塞式压缩机为多级串联，前一级活塞式压缩机出口连接下一级活塞式压缩机进口 ；每一级离心式压缩之间机和每一级活塞式压缩机之间连接有级间冷却器。
4.根据权利要求3所述离心式与活塞式串联的空气压缩机组，其特征在于，其中级间冷却器为板翅式、列管式或盘管式。
5.根据权利要求3所述离心式与活塞式串联的空气压缩机组，其特征在于，其中最后一级离心式压缩机出口和第一级活塞式压缩机进口之间管道连接有冷却器和缓冲罐。
6.根据权利要求2或5所述离心式与活塞式串联的空气压缩机组，其特征在于，其中离心式压缩机出口与活塞式压缩机进口之间的冷却器和缓冲罐的管道为法兰、高压接头或焊接连接。
7.根据权利要求6所述离心式与活塞式串联的空气压缩机组，其特征在于，其中冷却器为板翅式、列管式或盘管式。
8.根据权利要求6所述离心式与活塞式串联的空气压缩机组，其特征在于，其中缓冲罐为圆筒形或球形，布置形式为立式或卧式。
9.根据权利要求1、2、3或5所述离心式与活塞式串联的空气压缩机组，其特征在于，其中离心式压缩机进口设有可调导叶，离心式压缩机出口设有旁通阀。
10.根据权利要求9所述离心式与活塞式串联的空气压缩机组，其特征在于，其中离心式压缩机的出口和进口之间串接有旁通回流阀。
专利摘要一种离心式与活塞式串联的空气压缩机组，包括离心式压缩机，同轴连接一增速器，该增速器连接第一电机；活塞式压缩机，该活塞式压缩机连接第二电动机；所述离心式压缩机出口管道连接活塞式压缩机进口；第一电机通过增速器带动离心式压缩机旋转产生的压缩空气进入活塞式压缩机，由第二电机带动活塞式压缩机将气体增压到所需压力。本实用新型的压缩机组体积相对减小、重量减轻，压缩机本体及厂房等投资成本降低，压缩机效率高，可靠性好，运行维护成本降低。
文档编号F04B41/06GK202326119SQ201120489900
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月30日 优先权日2011年11月30日
发明者杨征, 谭春青, 陈海生 申请人:中国科学院工程热物理研究所