一种加氢用智能加压用压缩机

本发明涉及压缩机领域，尤其涉及一种加氢用智能加压用压缩机。

背景技术：

1、当前国内氢能产业正处于规模化推广的关键阶段，加氢站核心加压设备作为连接前端制氢装置与后端储氢系统的关键枢纽，直接决定了全站的运行能效与氢气供给稳定性。

2、目前行业内主流应用的加氢加压设备主要分为两类技术路线：

3、第一类是传统曲轴连杆式有油活塞压缩机，这类设备依靠电机带动曲轴旋转，通过连杆机构驱动活塞往复运动完成氢气加压，技术门槛较低、初期采购成本低，是早期加氢站的主流选型。

4、第二类是普通隔膜式加氢压缩机，这类设备通过隔膜将油腔与氢气腔完全分隔，实现无油压缩，产出氢气纯度较高，是当前加氢场景的主流配置。

5、除此之外，近年也有部分厂商尝试将直线电机引入加氢压缩领域，试图简化传统曲轴结构的复杂传动链，但受限于直线电机本身散热难度大、高压氢气加压能效低等固有缺陷，始终未能实现大规模商业化落地。

6、现有加氢压缩机的动力驱动部件普遍采用独立的水冷或风冷散热系统，需要额外配置冷却水泵、散热风机、换热机组等附属设备，这部分附属设备的能耗占用较大，同时，氢气在初级加压过程中会产生大量压缩余热，这部分热量通常直接通过冷却器排放到环境中，没有得到任何回收利用，造成大量能量浪费，直接推高加氢站的单位制氢用电成本，尤其是近年行业内尝试应用的直线电机驱动压缩机，直线电机的动子线圈与定子在高负载运行时会产生大量集中热量，一旦散热不及时很容易出现磁铁退磁、线圈绝缘击穿等故障，为了保障运行稳定性，厂商不得不配置更大功率的冷却系统，进一步加剧了整机的能效损耗。

7、因此，有必要提供一种新的加氢用智能加压用压缩机解决上述技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种加氢用智能加压用压缩机。

2、本发明提供的加氢用智能加压用压缩机，包括直线电机、隔膜压缩机组、涡轮加压组件及储氢装置；

3、所述隔膜压缩机组输入端连接制氢装置，所述涡轮加压组件输出端连通储氢装置，所述直线电机输出端驱动隔膜压缩机组：

4、所述直线电机内部开设有冷却流道，所述隔膜压缩机组的氢气输出端通过吹流管道连通冷却流道的接入口，所述冷却流道的排出口连通涡轮加压组件的输入端；隔膜压缩机组加压后的高温高压氢气经吹流管道通入冷却流道与直线电机换热，换热后的氢气再送入涡轮加压组件二次增压后送入储氢装置。

5、进一步的，所述直线电机包括底座基板、定子磁盘组、动子线圈块、载板、导轨与滑块；所述冷却流道开设于底座基板内部，所述定子磁盘组固定于底座基板，所述动子线圈块设于载板并与定子磁盘组相对配合，所述载板通过滑块滑动装配于导轨，载板外侧固定连接推杆，推杆端部设有驱动隔膜压缩机组的活塞头。

6、进一步的，述底座基板侧部固定设有磁栅条，所述载板上装配有与磁栅条配合的磁栅感应器，用于闭环定位控制载板往复行程。

7、进一步的，所述定子磁盘组由交错排布、磁极相反的第一磁铁、第二磁铁构成；所述动子线圈块内置多组带线圈的电磁铁。

8、进一步的，所述隔膜压缩机组包括压缩壳体、鼓膜、进气单向阀、排气单向阀；所述压缩壳体内设有腔室一、腔室二、进气腔、排气腔与腔室三，活塞头伸入腔室一，鼓膜分隔腔室二与腔室三；所述进气腔连通制氢装置，排气腔连通吹流管道，进气腔、排气腔内分别装配单向阀。

9、进一步的，所述进气单向阀与排气单向阀结构相同、安装方向相反；单向阀包含固定板、固定柱、活动封堵板与压簧，所述活动封堵板滑动套设于固定柱，压簧抵接活动封堵板与固定板。

10、进一步的，所述压缩壳体外侧设有储气仓，储气仓通过两组反向单向阀的气流管连通腔室二，用于液压油缓冲补压。

11、进一步的，所述涡轮加压组件包含加压壳体、传动轴、驱动电机、至少一级进气涡轮与排气涡轮；所述驱动电机驱动传动轴旋转，进气涡轮设于进气管口、排气涡轮设于排气管口；进气管口连通冷却流道排出口，排气管口通过排氢管连接储氢装置。

12、进一步的，所述传动轴上设有多组电磁离合器，每组电磁离合器分别与对应进气涡轮花键配合，可单独控制单级进气涡轮接合或分离，实现分级增压。

13、进一步的，所述隔膜压缩机组、吹流管道、冷却流道、推杆均设置两组并对称布置，两组推杆分别装配于载板两侧，形成对置双缸加压结构。

14、与相关技术相比较，本发明提供的加氢用智能加压用压缩机具有如下有益效果：

15、1、本发明直接用加压后的高压氢气作为冷却介质，利用流动的氢气吹向直线电机，为直线电机冷却降温避免直线电机温度过高，克服直线电机散热相对困难的缺点，在不额外消耗冷却泵功率的前提下，同时完成直线电机降温与氢气二次热交换，让后续涡轮加压的压缩效率提升，大幅降低加氢站的运行用电成本。

16、2、本发明采用直线电机直驱隔膜压缩机组，直线电机直驱无曲轴连杆传动间隙，配合对称双活塞的对置结构，轴向力完全抵消，整机运行振动烈度比传统压缩机降低，同时磁栅闭环定位可精准控制活塞往复行程，避免鼓膜运动超程出现撕裂破损，鼓膜的使用寿命延长。

17、3、本发明多组可离合的涡轮结构，可根据前端制氢机的产出压力、后端储氢罐的实时压力，自动调整涡轮工作级数，既可以适配低压制氢机的低入口压力工况，也可以直接给高压储氢罐补压，无需额外配置多台不同压力等级的压缩机，可根据电解制氢的效率，以及储氢装置压力大小智能调节涡轮加压装置的工作情况，减小涡轮加压能耗。

1.一种加氢用智能加压用压缩机，其特征在于，包括直线电机（1）、隔膜压缩机组（2）、涡轮加压组件（4）及储氢装置（5）；

2.根据权利要求1所述的加氢用智能加压用压缩机，其特征在于，所述直线电机(1)包括底座基板(106)、定子磁盘组(107)、动子线圈块(109)、载板(110)、导轨(112)与滑块(113)；所述冷却流道(101)开设于底座基板(106)内部，所述定子磁盘组(107)固定于底座基板(106)，所述动子线圈块(109)设于载板(110)并与定子磁盘组(107)相对配合，所述载板(110)通过滑块(113)滑动装配于导轨(112)，载板(110)外侧固定连接推杆(104)，推杆(104)端部设有驱动隔膜压缩机组的活塞头(105)。

3.根据权利要求2所述的加氢用智能加压用压缩机，其特征在于，所述底座基板(106)侧部固定设有磁栅条(108)，所述载板(110)上装配有与磁栅条(108)配合的磁栅感应器(111)，用于闭环定位控制载板往复行程。

4.根据权利要求2所述的加氢用智能加压用压缩机，其特征在于，所述定子磁盘组(107)由交错排布、磁极相反的第一磁铁、第二磁铁构成；所述动子线圈块(109)内置多组带线圈的电磁铁。

5.根据权利要求1所述的加氢用智能加压用压缩机，其特征在于，所述隔膜压缩机组(2)包括压缩壳体(201)、鼓膜(202)、进气单向阀、排气单向阀(203)；所述压缩壳体(201)内设有腔室一(204)、腔室二(205)、进气腔(206)、排气腔(207)与腔室三(208)，活塞头(105)伸入腔室一(204)，鼓膜(202)分隔腔室二(205)与腔室三(208)；所述进气腔(206)连通制氢装置，排气腔(207)连通吹流管道(3)，进气腔、排气腔内分别装配单向阀。

6.根据权利要求5所述的加氢用智能加压用压缩机，其特征在于，所述进气单向阀与排气单向阀(203)结构相同、安装方向相反；单向阀包含固定板(212)、固定柱(213)、活动封堵板(214)与压簧(215)，所述活动封堵板(214)滑动套设于固定柱(213)，压簧(215)抵接活动封堵板与固定板。

7.根据权利要求5所述的加氢用智能加压用压缩机，其特征在于，所述压缩壳体(201)外侧设有储气仓(216)，储气仓(216)通过两组反向单向阀的气流管(217)连通腔室二(205)，用于液压油缓冲补压。

8.根据权利要求1所述的加氢用智能加压用压缩机，其特征在于，所述涡轮加压组件(4)包含加压壳体(401)、传动轴(405)、驱动电机(406)、至少一级进气涡轮(407)与排气涡轮(404)；所述驱动电机(406)驱动传动轴(405)旋转，进气涡轮(407)设于进气管口(402)、排气涡轮(404)设于排气管口(403)；进气管口(402)连通冷却流道排出口(103)，排气管口(403)通过排氢管(409)连接储氢装置(5)。

9.根据权利要求8所述的加氢用智能加压用压缩机，其特征在于，所述传动轴(405)上设有多组电磁离合器(408)，每组电磁离合器(408)分别与对应进气涡轮(407)花键配合，可单独控制单级进气涡轮接合或分离，实现分级增压。

10.根据权利要求3所述的加氢用智能加压用压缩机，其特征在于，所述隔膜压缩机组(2)、吹流管道(3)、冷却流道(101)、推杆(104)均设置两组并对称布置，两组推杆(104)分别装配于载板(110)两侧，形成对置双缸加压结构。