一种透平膨胀机和电机双驱动压缩机系统的制作方法

1.本实用新型涉及透平膨胀机应用技术领域，具体涉及一种透平膨胀机和电机双驱动压缩机系统。


背景技术：

2.随着工业的发展，压缩气体已经成为生产厂家继水、电、煤之后的第四大能源，是工矿企业必不可少的生产要素之一。压缩机是气体压缩（增压）的主要装置之一。压缩机作为一种通用机械，它广泛应用于机械、医疗、纺织、食品、电力、汽车、钢铁、石油、化工、铁路、建材及军工等行业。
3.目前，压缩机的常规驱动过程主要是：透平膨胀机作为原动端，将输入流体的能量转化为机械能，然后通过轴系传递给发电机再转化为电能，电动机通过从电网吸电，以驱动压缩机。这种常规设置，采用两台电机（发电机 电动机），增加了电气成本；另外，能量从机械能转化为电能，再从电能转化为机械能，增加了能量损耗。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种透平膨胀机和电机双驱动压缩机系统，以解决现有技术中电气成本和能量损耗高的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
6.一种透平膨胀机和电机双驱动压缩机系统，包括依次设置的：
7.膨胀机流量调节子系统；
8.透平膨胀机；
9.第一齿轮箱；
10.离合器；
11.电机；及
12.压缩机；
13.其中，所述透平膨胀机通过所述膨胀机流量调节子系统改变输出转速后可使得所述离合器自动耦合或者自动脱开，以实现所述透平膨胀机和电机对所述压缩机的双驱动。
14.在本技术公开的一个实施例中，所述膨胀机流量调节子系统包括相互电性连接的：
15.紧急切断阀；
16.流量调节机构；及
17.旁通阀；
18.其中，所述紧急切断阀设于所述透平膨胀机的流体进口管路上，所述流量调节机构设于所述透平膨胀机上；所述旁通阀设于旁通管路上，所述旁通管路的进口与所述透平膨胀机的流体进口管路连通且位于所述紧急切断阀前端，所述旁通管路的出口与所述透平膨胀机的流体出口管路连通。
19.在本技术公开的一个实施例中，所述第一齿轮箱为减速齿轮箱。
20.在本技术公开的一个实施例中，所述第一齿轮箱为一级减速齿轮箱。
21.在本技术公开的一个实施例中，还包括第二齿轮箱，所述第二齿轮箱设于所述电机与压缩机之间。
22.在本技术公开的一个实施例中，所述第二齿轮箱为减速或者增速齿轮箱。
23.在本技术公开的一个实施例中，所述第二齿轮箱为一级减速齿轮箱或者一级增速齿轮箱。
24.在本技术公开的一个实施例中，所述压缩机的负荷通过压缩机流量调节子系统实现调节，所述压缩机流量调节子系统与所述膨胀机流量调节子系统联锁控制。
25.在本技术公开的一个实施例中，所述压缩机流量调节子系统包括相互电性连接的：
26.回流调节阀；及
27.流量传感器；
28.其中，所述流量传感器设于所述压缩机的气体介质进口管路上；所述回流调节阀设于回流管路上，所述回流管路的进口与所述压缩机的气体介质出口管路连通，所述回流管路的出口与所述压缩机的气体介质进口管路连通且位于所述流量传感器进口侧的一端。
29.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
30.1、通过改变透平膨胀机的输出转速和功率，采用离合器，能够实现透平膨胀机和电机对压缩机的双驱动，电气成本低，而且降低了电机的能耗，也减少了电能的损耗；
31.2、通过流量调节机构可以调大透平膨胀机的喷嘴开度，提高其输出转速，当达到离合器自动耦合的转速要求时，离合器自动耦合，之后继续调大透平膨胀机的喷嘴开度，增加透平膨胀机的输出功率，在压缩机负荷不变的情况下，电机输出功率会自动减小，从而降低电机的能耗、减少电能损耗；
32.3、通过压缩机流量调节子系统与膨胀机流量调节子系统联锁控制，可以调节压缩机的负荷和改变透平膨胀机的输出功率，从而实现整个系统的调节，实现双驱动压缩机系统控制的自动化，提高运行过程的稳定性。
附图说明
33.为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，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。
34.图1为本实用新型所含设备之间的连接示意图。
具体实施方式
35.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
36.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。
37.此外，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，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
38.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
39.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
40.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。
41.下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。
42.参见图1所示，本实用新型提供了一种透平膨胀机和电机双驱动压缩机系统，包括依次设置的：
43.膨胀机流量调节子系统；
44.透平膨胀机3；
45.第一齿轮箱5；
46.离合器6；
47.电机7；及
48.压缩机9；
49.其中，透平膨胀机3通过膨胀机流量调节子系统改变输出转速后可使得离合器6自动耦合或者自动脱开，以实现透平膨胀机3和电机7对压缩机9的双驱动。
50.工作时，电机7先驱动压缩机9达到运行工况，再启动透平膨胀机3，通过膨胀机流量调节子系统使透平膨胀机3输出的转速达到电机7的转速，离合器6自动耦合，在压缩机9负荷不变的情况下，继续调大透平膨胀机3的喷嘴开度，增加透平膨胀机3的输出功率，电机7输出功率自动减小、其电流逐步减小到预定值，达到透平膨胀机3和电机7对压缩机9的双驱动。即通过改变透平膨胀机3的输出转速和功率，采用离合器6，能够实现透平膨胀机3和电机7对压缩机9的双驱动，电气成本低，而且降低了电机7的能耗，也减少了电能的损耗。
51.膨胀机流量调节子系统包括相互电性连接的紧急切断阀1、流量调节机构2及旁通阀4，紧急切断阀1设于透平膨胀机3的流体进口管路上，流量调节机构2设于透平膨胀机3上；旁通阀4设于旁通管路上，旁通管路的进口与透平膨胀机3的流体进口管路连通且位于紧急切断阀1前端，旁通管路的出口与透平膨胀机3的流体出口管路连通。当透平膨胀机3的喷嘴在流量调节机构2的控制下变大后，其转速就可以升高，反之则降低，从而调节透平膨胀机3的输出功率。即通过流量调节机构2可以调大透平膨胀机3的喷嘴开度，提高其输出转速，当达到离合器6自动耦合的转速要求（透平膨胀机3输出的转速等于电机7的转速）时，离合器6自动耦合，之后继续调大透平膨胀机3的喷嘴开度，增加透平膨胀机3的输出功率，在压缩机9负荷不变的情况下，电机7输出功率会自动减小，从而降低电机7的能耗、减少电能损耗。
52.在本实施例中，第一齿轮箱5为减速齿轮箱，具体为一级减速齿轮箱。透平膨胀机3的输出转速大约为20000rpm，而电机7的转速大约为3000rpm，通过减速齿轮箱以实现速度匹配。
53.上述的透平膨胀机和电机双驱动压缩机系统还包括第二齿轮箱8，第二齿轮箱8设于电机7与压缩机9之间。当电机7的转速和压缩机9之间的转速差异较大时，可通过设置的第二齿轮箱8来实现速度匹配。
54.在本实施例中，第二齿轮箱8为减速或者增速齿轮箱，具体为一级减速齿轮箱或者一级增速齿轮箱。根据压缩机9的负荷大小，第二齿轮箱8可选择采用减速或者增速齿轮箱。
55.压缩机9的负荷通过压缩机流量调节子系统实现调节，压缩机流量调节子系统与膨胀机流量调节子系统联锁控制。具体地，压缩机流量调节子系统包括相互电性连接的回流调节阀10及流量传感器11，流量传感器11设于压缩机9的气体介质进口管路上；回流调节阀10设于回流管路上，回流管路的进口与压缩机9的气体介质出口管路连通，回流管路的出口与压缩机9的气体介质进口管路连通且位于流量传感器11进口侧的一端。根据压缩气体的实际使用情况，通过回流调节阀10改变回流气体介质的流量，从而改变压缩机9的负荷；压缩机9的负荷变动后，反馈给膨胀机流量调节子系统，再通过膨胀机流量调节子系统改变透平膨胀机3的输出功率，从而实现整个系统的调节，实现双驱动压缩机系统控制的自动化，提高运行过程的稳定性。
56.上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。