CN108104879A - 一种螺杆膨胀机、螺杆压缩机、电机的集成系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及带ORC的螺杆压缩机系统，具体为一种螺杆膨胀机、螺杆压缩机、电机的集成系统，其简化膨胀机系统管路和压缩机、电机膨胀机之间的连接，提高电机效率，其包括一体化壳体，所述一体化壳体内设置有喷油螺杆膨胀机和电机，所述喷油螺杆膨胀机包括螺杆转子，所述螺杆转子下端设置有油箱、上端设置有油分离器，所述油分离器上端的所述一体化壳体上开设有膨胀工质出口，所述螺杆转子一侧设置有油泵、所述一体化壳体上开设有膨胀工质入口，所述螺杆转子另一侧连接所述电机一侧，所述电机另一侧连接螺杆压缩机，所述一体化壳体上开设有冷却工质入口和冷却工质出口。
Description
技术领域
本发明涉及带ORC的螺杆压缩机系统，具体为一种螺杆膨胀机、螺杆压缩机、电机的集成系统。
背景技术
喷油螺杆压缩机的冷却器以风冷为主，其工作流程如图1所示。气体经过过滤器、进气阀后，进入螺杆压缩机，压缩机在动力（一般为电动机）的驱动下，将气体及润滑油（冷却剂）混合，并强制排出至单向阀，之后进入到油分离器，在这一过程中油气混合物压力和压力不断提高，直至额定值（温度一般为85℃左右）。分离出来的气体经过最小压力阀，进入气冷，之后经过水分离器供给客户。而分离出来的润滑油，在系统压差的作用下，由恒温阀分配部分润滑油进入冷却器降温，之后与余下的热油混合（混合后温度一般在55℃左右），经过过滤器、断油阀，进入压缩机，再次进入工作循环中。
而无油螺杆压缩机的冷却器以水冷为主，其工作流程如图2所示。气体经过过滤器、进气阀后，进入一级螺杆压缩机，压缩机在动力（一般为电动机）的驱动下，不断提升气体的压力和温度，直至达到额定值（温度一般为150℃左右），然后高温气体经过中间冷却器降温（温度一般降至55℃左右），并由水分离器除水，接着进入二级螺杆压缩机，再次被压缩，压力和温度再次得到提升（温度一般为150℃左右），高温气体之后经过气冷却器降温（温度一般降至40℃左右），水分离器除水，最后供给客户。无油螺杆压缩机中用于传动齿轮、轴承润滑的润滑油，一般单独冷却。
ORC（为Organic Rankine Cycle缩写，一般称为有机郎肯循环，或有机兰金循环）系统如图3、图4所示，其包括螺杆膨胀机、冷凝器、工质泵、预热器、蒸发器、过热器构成，有机工质按照1高温高压过热气体、2低温低压气体、3低温低压饱和气体、4低温低压饱和液体、5低温低压过冷液体、6低温高压过冷液体、7高温高压饱和液体、8高温高压饱和气体的循序循环工作，其中1到2在螺杆膨胀机中实现，2到3、3到4及4到5在冷凝器中实现，5到6在工质泵中实现，6到7在预热器中实现，7到8在蒸发器中实现，8到1在过热器中实现。
带有ORC的螺杆压缩机系统，可以理解为ORC系统与压缩机系统的综合。附图5为单级喷油螺杆压缩机ORC热能回收方案，方案由喷油螺杆压缩机系统和工质蒸汽发生系统构成。其中喷油螺杆压缩机系统主要由进气过滤器、进气阀、螺杆压缩机、单向阀、油分、水分、油过滤器、电机、螺杆膨胀机构成。工质蒸汽发生系统主要由冷凝器、工质罐、过滤器、工质泵、工质流量调节阀、干燥器、预热器、蒸发器、过热器、压力传感器、温度传感器构成。两个系统由管路连接。
由于螺杆压缩机和螺杆膨胀机都需要由电机来实现驱动，目前一般都是螺杆压缩机和螺杆膨胀机分开设置，导致整体连接结构复杂，电机效率不高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种螺杆膨胀机、螺杆压缩机、电机的集成系统，其简化膨胀机系统管路和压缩机、电机膨胀机之间的连接，提高电机效率。
其技术方案是这样的：一种螺杆膨胀机、螺杆压缩机、电机的集成系统，其特征在于，其包括一体化壳体，所述一体化壳体内设置有喷油螺杆膨胀机和电机，所述喷油螺杆膨胀机包括螺杆转子，所述螺杆转子下端设置有油箱、上端设置有油分离器，所述油分离器上端的所述一体化壳体上开设有膨胀工质出口，所述螺杆转子一侧设置有油泵、所述一体化壳体上开设有膨胀工质入口，所述螺杆转子另一侧连接所述电机一侧，所述电机另一侧连接螺杆压缩机，所述一体化壳体上开设有冷却工质入口和冷却工质出口。
其进一步特征在于，所述压缩机安装于所述一体化壳体内；
所述压缩机通过联轴器所述压缩机；
所述喷油螺杆压缩机内还设置有滑阀，所述滑阀设置于所述螺杆转子上端，所述滑阀一端连接驱动油缸。
采用本发明的结构后，将喷油螺杆膨胀机和电机集成一体，并且集成了油路系统，结构得到简化，通过冷却工质入口和冷却工质出口可以实现电机的冷却，提高了电机的效率。
附图说明
图1为风冷式喷油螺杆压缩机工作原理示意图；
图2为水冷式无油螺杆压缩机工作原理示意图；
图3为ORC系统工质工作TS循环图；
图4为ORC系统工质工作原理图；
图5为单级喷油螺杆压缩机ORC热能回收方案示意图；
图6为本发明实施例一原理图；
图7为本发明实施例二原理图；
图8为本发明喷油螺杆膨胀机结构一示意图；
图9为本发明喷油螺杆膨胀机结构二示意图；
图10为图6具体结构示意图；
图11为图7具体结构示意图。
具体实施方式
喷油螺杆膨胀机结构可以分成两种，具体见图8和图9所示。图8所示的喷油螺杆膨胀机不带滑阀，只包括油分离器1、轴封2、螺杆转子3、油箱4、油泵5、壳体6，图9所示的，包括油分离器1、轴封2、螺杆转子3、油箱4、油泵5、壳体6、滑阀7和驱动油缸8。
图8所示的喷油螺杆压缩机工作原理如下所述：膨胀工质通过膨胀工质入口A口进入螺杆转子3，经过膨胀后，随同部分润滑油一同排向壳体6内的油箱4，润滑油沉降在油箱4，气态工质和雾态润滑油则随气流上升，当经过油分离器1时，雾态润滑油被拦截下来，气态工质则通过膨胀工质入口B口排出。沉降在油箱4内的润滑油通过油泵5，被输送至轴承和螺杆转子3等需要润滑的地方。在螺杆转子3动力输出轴处，安装有轴封2，防止工质和润滑油向外泄露。在螺杆转子3转速一定的情况下，工质进入膨胀机的体积流量是固定不变动的。
图9所示的工作原理与图8的相同，只是多了滑阀7，来实现在螺杆转子3转速一定情况下，调节工质进入膨胀机的体积流量。
下面本发明实施例一和实施例二均采用图9所示的膨胀机结构。
见图6，图10所示，一种螺杆膨胀机、螺杆压缩机、电机的集成系统，其包括一体化壳体9，一体化壳体9内顺次设置有喷油螺杆膨胀机10、电机11和压缩机12，喷油螺杆膨胀机10包括螺杆转子3，螺杆转子3下端设置有油箱4、上端设置有油分离器1，油分离器1上端的一体化壳体上9开设有膨胀工质出口B，螺杆转子3一侧设置有油泵5、一体化壳体9上开设有膨胀工质入口A，螺杆转子3另一侧连接电机11一侧，电机11另一侧连接螺杆压缩机12，一体化壳体9上开设置有冷却工质入口C和冷却工质出口D、压缩介质入口E、压缩介质出口F和润滑油入口G。这种结构更加紧凑，体积小。
见图7，图11所示，一种螺杆膨胀机、螺杆压缩机、电机的集成系统，其包括一体化壳体9，一体化壳体9内设置有喷油螺杆膨胀机10、电机11，喷油螺杆膨胀机10包括螺杆转子3，螺杆转子3下端设置有油箱4、上端设置有油分离器1，油分离器1上端的一体化壳体上9开设有膨胀工质出口B，螺杆转子3一侧设置有油泵5、一体化壳体9上开设有膨胀工质入口A，螺杆转子3另一侧连接电机11一侧，电机11另一侧通过联轴器13连接螺杆压缩机12，一体化壳体9上开设有冷却工质入口C和冷却工质出口D，压缩机12的壳体上开设有压缩介质入口E、压缩介质出口F和润滑油入口G。这种结构由于压缩机12是独立设置的，可以方便于更换维护。
Claims (4)
1.一种螺杆膨胀机、螺杆压缩机、电机的集成系统，其特征在于，其包括一体化壳体，所述一体化壳体内设置有喷油螺杆膨胀机和电机，所述喷油螺杆膨胀机包括螺杆转子，所述螺杆转子下端设置有油箱、上端设置有油分离器，所述油分离器上端的所述一体化壳体上开设有膨胀工质出口，所述螺杆转子一侧设置有油泵、所述一体化壳体上开设有膨胀工质入口，所述螺杆转子另一侧连接所述电机一侧，所述电机另一侧连接螺杆压缩机，所述一体化壳体上开设有冷却工质入口和冷却工质出口。
2.根据权利要求1所述的一种螺杆膨胀机、螺杆压缩机、电机的集成系统，其特征在于，所述压缩机安装于所述一体化壳体内。
3.根据权利要求1所述的一种螺杆膨胀机、螺杆压缩机、电机的集成系统，其特征在于，所述压缩机通过联轴器所述压缩机。
4.根据权利要求1所述的一种螺杆膨胀机、螺杆压缩机、电机的集成系统，其特征在于，所述喷油螺杆压缩机内还设置有滑阀，所述滑阀设置于所述螺杆转子上端，所述滑阀一端连接驱动油缸。
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