專利名稱：氣體壓縮系統及方法
技術領域：
本發明涉及合成氨技術領域，特別地，涉及一種氣體壓縮系統。此外，本發明還包括應用上述氣體壓縮系統進行氣體壓縮的氣體壓縮方法。
背景技術：
目前的合成氨工藝空氣壓縮系統，國內廠家普遍采用的模式為雙軸電機通過兩個增速機分別帶動低壓缸及高壓缸對空氣進行壓縮。在這種模式中，低壓缸共有六級，高壓缸共有七級。低壓缸及高壓缸均為單軸離心壓縮機，每個離心壓縮機均采用直線元素三元葉輪。空氣總共經過一十三級的壓縮。其中，空氣經低壓缸前三級葉輪壓縮后，經冷卻器冷卻后進入到低壓缸后三級葉輪壓縮；空氣再依次經高壓缸前三級葉輪壓縮、冷卻器冷卻后進入到后四級葉輪壓縮。采用上述模式存在如下缺點一、空氣壓縮系統通過電機兩端的兩個增速機分別帶動低壓缸及高壓缸運行，低壓缸與高壓缸的軸承跨距均較大，整個軸系運行的穩定性不高；二、低壓缸及高壓缸的離心壓縮機均采用的直線元素三元葉輪效率較低；三、在低壓缸六級的布局中，第一級葉輪及第四級的葉輪分別布置在整個低壓缸的兩端，這樣的布局方式會造成氣體的外泄較多，且氣動軸向力也較大；四、空氣經低壓缸前三級葉輪壓縮后，經冷卻器冷卻后進入到后三級葉輪壓縮。在這個過程中，空氣壓縮過程為多變壓縮，較耗功。同理，空氣經高壓缸前三級葉輪壓縮后，經冷卻器冷卻后進入到后四級葉輪壓縮，同樣比較耗功；五、高壓缸七級葉輪的轉速均相等，效率較低。同時，每個葉輪的進氣方式為徑向進氣，進氣壓力損失較大，且氣體分布不均勻。
發明內容
本發明目的在于提供一種氣體壓縮系統及方法，以解決現有技術軸系復雜且運行不穩定、效率較低、氣體外泄及氣動軸向力較大、能耗高及制造成本高的技術問題。為實現上述目的，根據本實用新型的一個方面，提供了一種氣體壓縮系統，該系統包括包括順次連接的多軸高壓缸裝置、電機、增速機以及單軸低壓缸裝置，其中，電機為雙輸出電機；電機通過電機軸的第一輸出端直接驅動多軸高壓缸裝置；電機經電機軸的第二輸出端驅動增速機，進而驅動單軸低壓缸裝置。進一步地，多軸高壓缸裝置包括一傳動裝置；傳動裝置包括一主動軸；電機軸的第一輸出端驅動傳動裝置的主動軸。進一步地，傳動裝置還包括多個從動軸；主動軸通過齒輪驅動從動軸；從動軸為雙輸出軸。進一步地，多軸高壓缸裝置還包括多個第一葉輪；從動軸的輸出端直接連接并驅動第一葉輪；第一葉輪為閉式葉輪。
進一步地，多個第一葉輪通過管道順次連接，形成多級高壓缸；多個第一葉輪之間均設置有第一冷卻器。進一步地，單軸低壓缸裝置包括一傳動軸；增速機通過第一輸出軸驅動傳動軸。進一步地，單軸低壓缸裝置還包括多個第二葉輪；傳動軸直接連接并驅動第二葉輪；第二葉輪均為閉式葉輪；多軸高壓缸裝置還包括多個第一葉輪；多個第一葉輪通過管道順次連接，形成多級高壓缸；第一葉輪及第二葉輪均為全可控渦三元流葉輪。進一步地，第二葉輪之間通過管道順次連接，形成多級低壓缸；且每個第二葉輪之后均連接有第二冷卻器；多個第一葉輪之間均設置有第一冷卻器；第一冷卻器及第二冷卻器均設置有水汽分離器；多級低壓缸與多級高壓缸連通。進一步地，第二葉輪包括低壓缸第一級葉輪及低壓缸第二級葉輪；低壓缸第一級葉輪及低壓缸第二級葉輪直接安裝于傳動軸的兩端，且低壓缸第一級葉輪遠離增速機；其它第二葉輪安裝于低壓缸第一級葉輪及低壓缸第二級葉輪之間。進一步地，電機軸的第一輸出端通過第一撓性聯軸器聯接并驅動多軸高壓缸裝置；電機軸的第二輸出端通過第二撓性聯軸器聯接并驅動增速機的第二輸出軸；增速機的第一輸出軸通過第三撓性聯軸器聯接并驅動單軸低壓缸裝置。根據本發明的另一方面，還提供了一種應用上述氣體壓縮系統進行氣體壓縮的氣體壓縮方法，該方法包括如下步驟氣體經單軸低壓缸裝置的各個第二葉輪加壓，且均經各個第二冷卻器進行冷卻后，得到第一壓縮氣體；第一壓縮氣體經多軸高壓缸裝置的各個第一葉輪加壓，且均經多個第一葉輪之間設置的第一冷卻器進行冷卻后，得到第二壓縮氣體; 第二壓縮氣體從多軸高壓缸裝置中輸出。進一步地，氣體均經各個第二冷卻器進行冷卻的過程中，經各個第二冷卻器設置的水汽分離器分離析出氣體帶有的水分，從而得到第一壓縮氣體。進一步地，第一壓縮氣體均經各個第一冷卻器進行冷卻的過程中，第一壓縮氣體均經各個第一冷卻器設置的水汽分離器分離析出第一壓縮氣體帶有的水分，從而得到第二壓縮氣體。本實用新型具有以下有益效果氣體壓縮系統軸系較簡單且提高運行的穩定性、效率較高、氣體外泄減少及氣動軸向力減少、能耗低及降低制造成本的效果。除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其它的目的、特征和優點。 下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。
構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖1是本發明優選實施例的氣體壓縮系統的結構示意圖；以及圖2是本發明優選實施例的氣體壓縮方法的流程示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明，但是本發明可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。參見圖1，本實用新型的氣體壓縮系統包括順次連接的多軸高壓缸裝置1、電機3、 增速機5以及單軸低壓缸裝置7。其中，電機3為雙輸出電機，該電機3通過電機軸的第一輸出端31直接驅動多軸高壓缸裝置1。電機軸的第二輸出端33驅動增速機5，進而驅動單軸低壓缸裝置7。多軸高壓缸裝置1包括一傳動裝置11、多個第一葉輪及連接于第一葉輪之間的多個第一冷卻器。其中，傳動裝置11包括一主動軸111及多個從動軸，該主動軸111通過齒輪驅動從動軸。本實用新型的從動軸為雙輸出軸。該從動軸的輸出端直接連接并驅動多個第一葉輪。該第一葉輪為閉式葉輪。第一葉輪之間通過管道順次連接，形成多級高壓缸。每個第一葉輪之間均設置有第一冷卻器。具體地，如圖1所示，多軸高壓缸裝置1的第一葉輪的個數為四個，包括高壓缸第一級葉輪131、高壓缸第二級葉輪133、高壓缸第三級葉輪135及高壓缸第四級葉輪137。從動軸包括第一從動軸115及第二從動軸117。高壓缸第一級、第二級葉輪131、133分別安裝于第二從動軸117的兩個輸出端。高壓缸第三級、第四級葉輪135、137分別安裝于第一從動軸115的兩個輸出端。高壓缸第一級、第二級、第三級、第四級葉輪131、133、135、137通過管道順次連接，形成多級高壓缸。多級低壓缸通過管道與多級高壓缸連通。第一冷卻器包括高壓缸第一級、第二級、第三級冷卻器151、153、155。其分別安裝于高壓缸第一級、第二級、第三級、第四級葉輪131、133、135、137之間。多軸高壓缸裝置實現運行的過程為電機3的電機軸的第一輸出端31通過第一撓性聯軸器聯拉并直接驅動多軸高壓缸裝置1中傳動裝置11的主動軸111。主動軸111通過齒輪同時驅動第一從動軸115及第二從動軸117。該第一、第二從動軸115、117直接驅動高壓缸第一級、第二級、第三級、第四級葉輪131、133、135、137運行。單軸低壓缸裝置7包括一傳動軸71、多個第二葉輪及連接于對應第二葉輪之后的第二冷卻器。其中，增速機5的第一輸出軸51通過第三撓性聯軸器聯接并驅動單軸低壓缸裝置7中的傳動軸71。該傳動軸71直接連接并驅動多個第二葉輪。該第二葉輪為閉式葉輪。多個第二葉輪之間通過管道順次連接，形成多級低壓缸。 第二葉輪包括低壓缸第一級葉輪731及低壓缸第二級葉輪733。低壓缸第一級葉輪731及低壓缸第二級葉輪733直接安裝于傳動軸71的兩端，且低壓缸第一級葉輪731遠離增速機 5。其它第二葉輪安裝于低壓缸第一級葉輪731及低壓缸第二級葉輪733之間。具體地，如圖1所示，單軸低壓缸裝置7的第二葉輪的個數為四個，包括順次安裝于傳動軸71的低壓缸第二級葉輪733、低壓缸第三級葉輪735、低壓缸第四級葉輪737及低壓缸第一級葉輪731。且低壓缸第一級731遠離增速機5。低壓缸第一級、第二級、第三級及第四級葉輪731、733、735、737通過管道順次連接，形成多級低壓缸。第二冷卻器包括低壓缸第一級、第二級、第三級及第四級冷卻器751、753、755、 757。該低壓缸第一級、第二級、第三級及第四級冷卻器751、753、755、757分別安裝于低壓缸第一級、第二級、第三級及第四級葉輪731、733、735、737之后。單軸低壓缸裝置7實現運行的過程為電機3的電機軸的第二輸出端33通過第二撓性聯軸器聯接并驅動增速機5的第二輸出軸53 ；增速機5的第一輸出軸51通過第三撓性聯軸器聯接并驅動單軸低壓缸裝置7中的傳動軸71。傳動軸71直接同時驅動安裝于該傳動軸71上的低壓缸第一級、第二級、第三級、第四級葉輪731、733、735、737運行。本發明上述實施例中的第一葉輪及第二葉輪均為“全可控渦”三元葉輪。每個第一冷卻器及每個第二冷卻器均帶有水汽分離器，以便于將冷卻后的氣體中帶有的水分離析出來。本發明的上述實施例實現氣體壓縮的全過程為已過濾的氣體經進口導葉采用軸向進氣方式進入到低壓缸第一級葉輪731進行加壓，加壓后經低壓缸第一級冷卻器751冷卻；再依次經過低壓缸第二級葉輪733加壓、低壓缸第二級冷卻器753冷卻、低壓缸第三級葉輪735加壓、低壓缸第三級冷卻器755冷卻、低壓缸第四級葉輪737加壓及低壓缸第四級冷卻器757冷卻。氣體從低壓缸第四級冷卻器757經進口導葉軸向進氣到高壓缸第一級葉輪131加壓，再流經高壓缸第一級冷卻器151冷卻之后進入高壓缸第二級葉輪133再次加壓；之后，氣體進入高壓缸第二級冷卻器153冷卻后再進入高壓缸第三級葉輪135加壓；氣體自高壓缸第三級葉輪135出來后流入高壓缸第三級冷卻器155冷卻，再進入高壓缸第四級葉輪137加壓之后從氣體出口輸出。本發明的上述實施方式中，氣體采用徑向進氣的方式進入到低壓缸第二級葉輪 733、低壓缸第三級葉輪735、低壓缸第四級葉輪737 ；及氣體均分別采用軸向進氣的方式進入到高壓缸第二級葉輪133、高壓缸第三級葉輪135、高壓缸第四級葉輪137。請結合參見圖2，本發明上述氣體壓縮系統實現氣體壓縮的步驟如下Si，氣體經單軸低壓缸裝置7的各個第二葉輪加壓，且均經各個第二冷卻器75進行冷卻后，得到第一壓縮氣體；因為各個第二冷卻器設置有水汽分離器，當氣體經各個第二冷卻器進行冷卻后， 水汽分離器分離析出氣體帶有的水分，從而得到第一壓縮氣體。S3，第一壓縮氣體經多軸高壓缸裝置1的各個第一葉輪加壓，且均經多個第一葉輪之間設置的第一冷卻器進行冷卻后，得到第二壓縮氣體；因為各個第一冷卻器也設置有水汽分離器，當第一壓縮氣體經各個第一冷卻器進行冷卻后，水汽分離器分離析出第一壓縮氣體帶有的水分，從而得到第二壓縮氣體。S5，第二壓縮氣體從多軸高壓缸裝置1中輸出。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種氣體壓縮系統，其特征在于，包括順次連接的多軸高壓缸裝置(1)、電機(3)、增速機(5)以及單軸低壓缸裝置(7)，其中，所述電機⑶為雙輸出電機；所述電機C3)通過電機軸的第一輸出端(31)直接驅動所述多軸高壓缸裝置(1)； 所述電機C3)經所述電機軸的第二輸出端(3 驅動所述增速機(5)，進而驅動所述單軸低壓缸裝置(7)。
2.根據權利要求1所述的氣體壓縮系統，其特征在于， 所述多軸高壓缸裝置(1)包括一傳動裝置(11)； 所述傳動裝置(11)包括一主動軸(111)；所述電機軸的所述第一輸出端(31)驅動所述傳動裝置(11)的所述主動軸(111)。
3.根據權利要求2所述的氣體壓縮系統，其特征在于， 所述傳動裝置(11)還包括多個從動軸；所述主動軸(111)通過齒輪驅動所述從動軸； 所述從動軸為雙輸出軸。
4.根據權利要求3所述的氣體壓縮系統，其特征在于， 所述多軸高壓缸裝置(1)還包括多個第一葉輪；所述從動軸的輸出端直接連接并驅動所述第一葉輪； 所述第一葉輪為閉式葉輪。
5.根據權利要求4所述的氣體壓縮系統，其特征在于， 多個所述第一葉輪通過管道順次連接，形成多級高壓缸； 多個所述第一葉輪之間均設置有第一冷卻器。
6.根據權利要求1所述的氣體壓縮系統，其特征在于， 所述單軸低壓缸裝置(7)包括一傳動軸(71)；所述增速機( 通過第一輸出軸(51)驅動所述傳動軸(71)。
7.根據權利要求6所述的氣體壓縮系統，其特征在于， 所述單軸低壓缸裝置(7)還包括多個第二葉輪； 所述傳動軸(71)直接連接并驅動所述第二葉輪； 所述第二葉輪均為閉式葉輪；所述多軸高壓缸裝置(1)還包括多個第一葉輪； 多個所述第一葉輪通過管道順次連接，形成多級高壓缸； 所述第一葉輪及所述第二葉輪均為全可控渦三元流葉輪。
8.根據權利要求7所述的氣體壓縮系統，其特征在于， 所述第二葉輪之間通過管道順次連接，形成多級低壓缸； 且每個所述第二葉輪之后均連接有第二冷卻器；多個所述第一葉輪之間均設置有第一冷卻器； 所述第一冷卻器及所述第二冷卻器均設置有水汽分離器； 所述多級低壓缸與所述多級高壓缸連通。
9.根據權利要求8所述的氣體壓縮系統，其特征在于，所述第二葉輪包括低壓缸第一級葉輪(731)及低壓缸第二級葉輪(733)；所述低壓缸第一級葉輪(731)及所述低壓缸第二級葉輪(73 直接安裝于所述傳動軸 (71)的兩端，且所述低壓缸第一級葉輪(731)遠離所述增速機(5)；其它所述第二葉輪安裝于所述低壓缸第一級葉輪(731)及所述低壓缸第二級葉輪 (733)之間。
10.根據權利要求1所述的氣體壓縮系統，其特征在于，所述電機軸的所述第一輸出端(31)通過第一撓性聯軸器聯接并驅動所述多軸高壓缸裝置⑴；所述電機軸的所述第二輸出端(3 通過第二撓性聯軸器聯接并驅動所述增速機(5) 的第二輸出軸(53)；所述增速機(5)的第一輸出軸(51)通過第三撓性聯軸器聯接并驅動所述單軸低壓缸裝置(7)。
11.一種應用權利要求1至10中任意一項所述的氣體壓縮系統進行氣體壓縮的氣體壓縮方法，其特征在于，該氣體壓縮方法包括如下步驟氣體經單軸低壓缸裝置(7)的各個第二葉輪加壓，且均經各個第二冷卻器進行冷卻后，得到第一壓縮氣體；所述第一壓縮氣體經多軸高壓缸裝置(1)的各個第一葉輪加壓，且均經多個所述第一葉輪之間設置的第一冷卻器進行冷卻后，得到第二壓縮氣體；所述第二壓縮氣體從所述多軸高壓缸裝置(1)中輸出。
12.根據權利要求11所述的氣體壓縮方法，其特征在于，所述氣體均經各個所述第二冷卻器進行冷卻的過程中，經各個所述第二冷卻器設置的水汽分離器分離析出所述氣體帶有的水分，從而得到所述第一壓縮氣體。
13.根據權利要求11或12所述的氣體壓縮方法，其特征在于，所述第一壓縮氣體均經各個所述第一冷卻器進行冷卻的過程中，所述第一壓縮氣體均經各個所述第一冷卻器設置的所述水汽分離器分離析出所述第一壓縮氣體帶有的水分，從而得到所述第二壓縮氣體。
全文摘要
本發明提供了一種氣體壓縮系統及方法。其中，該氣體壓縮系統包括順次連接的多軸高壓缸裝置、電機、增速機以及單軸低壓缸裝置。其中，電機為雙輸出電機，該電機通過電機軸的第一輸出端直接驅動多軸高壓缸裝置。電機軸的第二輸出端驅動增速機，進而驅動單軸低壓缸裝置。通過本發明，解決了現有技術軸系復雜且運行不穩定、效率較低、氣體外泄及氣動軸向力較大、能耗高及制造成本高的問題，從而達到了軸系較簡單且提高運行的穩定性、效率較高、氣體外泄減少及氣動軸向力減少、能耗低及降低制造成本的效果。
文檔編號F04B41/06GK102287355SQ20111022010
公開日2011年12月21日 申請日期2011年8月2日 優先權日2011年8月2日
發明者危松江, 彭建頌, 田國光, 紀芳靜, 賀凱悉 申請人:長沙賽爾機泵有限公司