液媒氣體壓縮/膨脹機的制作方法
【專利摘要】液媒氣體壓縮/膨脹機，它是由常規的壓力容器、閥門、壓力傳感器、液位傳感器、可編程序控制器PLC、液機和電機組裝而成。其主要特征在于：使用液體作為氣體壓縮或膨脹過程中的能量傳遞媒介，克服了氣體粘度低、密度小，直接壓縮或膨脹能耗高的缺點。與現有氣體壓縮機或膨脹機相比，液媒氣體壓縮/膨脹機具有效率高、制造簡單、成本低、且可方便高效地調整壓力、流量等參數。液媒氣體壓縮/膨脹機通過選用不同的液媒(如水、液壓油)，可以高效替代目前所有用途的氣體壓縮機或膨脹機，特別適用于空氣儲能汽車，天然氣壓力能發電，余熱發電、氣分、壓縮空氣儲能調峰發電、制冷和制熱等節能環保項目上。
【專利說明】
液媒氣體壓縮/膨脹機
技術領域
[0001]本發明涉及一種用液體做媒介，用液機替代氣機的方法及裝置;更具體地說，是用液栗(水栗、油栗)替代壓縮機(空壓機、氨壓機、氫氣壓縮機)；用液壓馬達(水輪機、油馬達)替代膨脹機(螺桿膨脹機、活塞膨脹機、透平膨脹機)的方法及裝置。
技術背景
[0002]氣體壓縮機和氣體膨脹機按其工作原理不同，可分為容積型和速度型兩大類:
容積型的種類很多，且一般同時具有壓縮和膨脹兩種功能，如活塞式壓縮機、活塞式膨脹機;滑片式壓縮機、滑片式膨脹機;膜片片式壓縮機、膜片式膨脹機;螺桿式壓縮機、螺桿式膨脹機;渦旋式壓縮機、渦旋式膨脹機。
[0003]凡通過外力直接壓縮氣體，使氣體的體積減少的叫做壓縮機;凡利用氣體壓力能對外做功，使氣體體積增大的就叫做膨脹機。
[0004]速度型的目前主要有一類方式的兩種叫法的機械，這一類一般不能逆向運行，SP壓縮機不能充當膨脹機，膨脹機也不能工作在壓縮狀態。
[0005]速度型的一種是由外力驅動葉輪高速旋轉，葉輪帶動氣體高速旋轉，利用高速旋轉氣體的離心力使氣體的壓力增加，體積減少的叫做離心壓縮機或簡稱為增壓機;另一種是先通過噴嘴將氣體壓力能轉化成氣體高速運動的動能，再用高速運動的氣體沖擊葉輪，將氣體的動能轉化成機械能，對外做功，并使氣體的體積增加的就叫做透平膨脹機。
[0006]但氣體與液體相比具有以下缺點:
1、粘度低:氣體在壓縮和膨脹過程中，密封困難，因氣體的泄漏或為減少氣體泄漏面增加運動面與靜止面間的壓力，造成相關機械效率低。
[0007]2、比重小，常壓下的氣體的比重一般只有液體的千分之一左右，相同體積的氣體要達到與液體相同的離心力或相同的動能，其速度要達到液體的30倍以上，造成其速度型產品均是目前的超速度產品。而超高速機械的平衡及軸承是機械制造的世界難題;超高速運動面與靜止面間的氣體密封也是機械制造的世界難題。因此造成相關機械制造成本高，工作效率低。
[0008]3、氣體壓縮時，其溫度會升高，體積會增大，絕熱壓縮的耗能達到等溫壓縮的兩倍;而在膨脹時，氣體的溫度會降低，體積會減少，絕熱膨脹對外做的功只有等溫膨脹的I/
2。目前的相關機械，無論是容積型還是速度型，均基本工作在絕熱過程，造成相關機械效率低。
[0009]4、因常用交流電機速度基本恒定，造成氣體壓縮或膨脹機壓力或流量調整困難。
【發明內容】
[0010]本發明的目的是:發明一種使用液體做媒介，利用液機替代氣機的方法及裝置；以克服現有氣機的不足，達到提高氣體壓縮或膨脹的效率，降低相關機械的制造成本。
[0011 ]為實現發明目的，本發明所采取的技術方案是: 液媒氣體壓縮/膨脹機，包含有:壓力容器A和B，閥門FAl、FA2、FA3、FA4、FB1、FB2、FB3和FB4，壓力傳感器PT I和PT2，液位傳感器LCTl和LCT2，可編程序控制器PLC，液機、電機、補液閥門BF和排液閥門BF;其特征在于:壓力容器的上端分別接有與高壓氣源SI聯接的閥門FAl和FBl，與低壓氣源聯接的閥門FA2和FB2;壓力容器的下端分別接有與液機入口聯接閥門FA4和FB4，與液機出口聯接閥門FA3和FB3 ;壓力容器A和B上分別設有液位傳感器LCTl和LCT2;高壓氣源SI和低壓氣源S2上分別設有壓力傳感器PTl和PT2;液機與電機之間通過轉軸聯接。
[0012]液位傳感器LCTULCT2及壓力傳感器PTl和PT2的信號送入可編程序控制器PLC，可編程序控制器PLC根據壓力傳感器和液位傳感器送入的信號順序控制相關閥門的“開”和“關”，完成氣體的壓縮或膨脹工作過程。
[0013]所述的補液閥門BF和排液閥門PF均安裝在壓力容器B的下端；當壓力容器A的液位達到最高設置點時，如壓力容器B的液位高于最低設置點，打開排液閥門PF，排出多余的液體;當壓力容器A的液位達到最高設置點時，如壓力容器B的液位低于最低設置點，打開排液閥門BF，使壓力容器B的液位下降到最低設置點。從而保證了當壓力容器A的液位上升到最高設置點與壓力容器B的液位下降到最低設置點的同步，也即保證了當壓力容器B的液位上升到最高設置點時與壓力容器A的液位下降到最低設置點的同步。
[0014]在此，需要說明的是，本發明是利用現有的元件和設備，組裝成液媒壓縮機或液媒膨脹機。因此其元件和設備具體結構形式、安裝位置、聯接關系不是本發明的重點。本發明的重點是:首先想到利用傳感器采集壓力、液位等信號后，通過控制閥門的“開”和“關”及順序，利用液體作為介質，就實現了用液機高效替代氣體壓縮機和氣體膨脹機的方法。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明實施的通用原理結構示意圖；
圖2為一種液媒壓縮機的原理結構示意圖；
圖3為一種液媒膨脹機的原理結構示意圖；
圖4為一種無需檢測低壓氣源壓力的液媒膨脹機的原理結構示意圖；
圖5為一種在氣體壓縮過程中，對氣體進行冷卻的液媒壓縮機原理結構示意圖；
圖6為一種在氣體膨脹過程中，對氣體進行加熱的液媒膨脹機原理結構示意圖；
圖7為一種液媒壓縮/膨脹兩用機的原理結構示意圖。
[0016]實施方式一
根據權利要求2制作的一種液媒氣體壓縮/膨脹兩用機，如圖7所示，其特征在于:液機為容積型旋轉液栗，如螺桿栗、齒輪栗;在閥門FAl和閥門FBl上并聯有從壓力容器指向高壓氣源SI的單向閥；在閥門FA2和閥門FB2上并聯有從低壓氣源S2指向壓力容器的單向閥；作為壓縮機使用時的控制條件和動作順序是:
1、當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器A的液位達到最高設置點或壓力容器B的液位達到最低設置點，且高壓氣源SI的壓力小于設定壓力時，開啟閥門FA4和FB3，關閉閥門FA3和FB4。此時，壓力容器A內的液體在液栗的作用下向壓力容器B流動，壓力容器A的氣體壓力逐步下降，當其內的氣體壓力低于低壓氣源S2的壓力時，單向閥FA2自動打開，低壓氣源S2的氣體開始流入到壓力容器A中；同時，壓力容器B的液位和氣體壓力逐步上升，當其壓力高于高壓氣源SI的壓力時，單向閥FBI自動打開，壓力容器B的氣體開始注入到高壓氣源SI中，完成氣體的一個壓縮過程，并逐步進入順序3或4。
[0017]2、當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器A的液位達到最高設置點或壓力容器B的液位達到最低設置點，且高壓氣源SI壓力大于設定壓力時，開啟閥門FA4和FA3，關閉閥門FB3和FB4;此時，液栗將壓力容器A中的液體打自循環，兩個壓力容器內的液體維持不變，等待高壓氣源SI壓力降到設定的最高壓力以下，自動進入順序I的工作過程。
[0018]3、當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器B的液位達到最高設置點或壓力容器A的液位達到最低設置點，且高壓氣源SI的壓力小于設定壓力時，開啟閥門FB4和FA3，關閉閥門FB3和FA4。此時，壓力容器B內的液體在液栗的作用下向壓力容器A流動，壓力容器B的氣體壓力逐步下降，當其內的氣體壓力低于低壓氣源S2的壓力時，單向閥FB2自動打開，低壓氣源S2的氣體開始流入到壓力容器B中；同時，壓力容器A的液位和氣體壓力逐步上升，當其壓力高于高壓氣源SI的壓力時，單向閥FAl自動打開，壓力容器A的氣體開始注入到高壓氣源SI中，并逐步進入順序I或順序2的過程。
[0019]4、當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器B的液位達到最高設置點或壓力容器A的液位達到最低設置點，且高壓氣源SI壓力大于設定壓力時，開啟閥門FB4和FB3，關閉閥門FA3和FA4;此時，液栗將壓力容器B中的液體打自循環，兩個壓力容器內的液體維持不變，等待高壓氣源SI壓力降到設定的最高壓力以下，進入順序3的工作過程。
[0020]作為膨脹機使用時的控制條件和動作順序是:
1、當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器A的液位達到最高設置點或壓力容器B的液位達到最低設置點，且低壓氣源S2壓力小于設定壓力，開啟FAl、FB2、FA4和FB3，關閉FA2、FA3、FB4和FBI;此時，壓力容器A中的液體在高壓氣源SI的作用下，通過閥門FA4、液體馬達和閥門FB3向壓力容器B流動，使液壓馬達對外作功；同時，壓力容器A中的高壓氣體容積不斷上升，壓力容器B的氣體被不斷上升的液體擠出到低壓氣源S2中；當壓力容器A中的高壓氣體容積與壓力容器A的容積比上升到低壓氣體壓力與高壓氣體壓力比+溫度補償系數時，關閉閥門FAl;此后，壓力容器A中的高壓氣體膨脹，其內的液體逐步排出壓力容器A，且繼續通過液壓栗對外作功，直到壓力容器A中的壓力接近壓力容器B的壓力，進入順序3或順序4。
[0021]2、當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器A的液位達到最高設置點或壓力容器B的液位達到最低設置點時，且低壓氣源32壓力大于設定壓力時，開啟？82、？43144，關閉?八1、FA2、FB4、FB3和FBl;此時，液栗將壓力容器A中的液體打自循環，兩個壓力容器的液位維持不變，等待低壓氣源S2壓力下降到設定值時，重復順序I的過程。
[0022]3、當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器B的液位達到最高設置點或壓力容器A的液位達到最低設置點時，且低壓氣源S2壓力小于設定壓力，開啟FB1、FA2、FB4和FA3，關閉FB2、FB3、FA4和FAl;此時，壓力容器B中的液體在高壓氣源SI的作用下，通過閥門FB4、液體馬達和閥門FA3向壓力容器A流動，使液壓馬達對外作功；同時，當壓力容器B中的高壓氣體容積不斷上升，壓力容器A的氣體被不斷上升的液體擠出到低壓氣源S2中；當壓力容器B中的高壓氣體容積與壓力容器B的容積比上升到低壓氣體壓力與高壓氣體壓力比+溫度補償系數時，關閉閥門FBI;此后，壓力容器B中的高壓氣體膨脹，繼續通過液壓栗對外作功，直到重復順序I或順序2的過程。
[0023]4、當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器B的液位達到最高設置點或壓力容器A的液位達到最低設置點時，且低壓氣源S2壓力大于設定壓力時，開啟FA2、FB3和FB4，關閉FB1、FB2、FBA4、FA3和FAl;此時，液栗將壓力容器A中的液體打自循環，兩個壓力容器的液位維持不變，等待低壓氣源S2壓力下降到設定值是，重復順序3的過程。
[0024]本方式使用液體作為媒介對氣體進行或膨脹，具有以下優點:A、避免了氣體因粘度小產生的泄漏損失，或為減少氣體的泄漏，而增加回轉接觸面壓力而產生的摩擦損耗;B、液栗在調高壓過程中，是在同一個壓力容器內打自循環，沒有壓差損失，因此，壓力及流量調節效率高。
[0025]具有方便高效調節膨脹后氣體壓力這一點很重要，它可以應用到天然氣門站，將高壓的天然方便地調整到低壓天然氣，以替代目前天然氣門站廣泛使用的調壓橇，實現天然氣調整壓力的同時，對外發電。
[0026]液媒氣體壓縮/膨脹兩用機，可方便實現壓縮空氣儲能調峰發電。即將用電低谷時的多余電，利用其壓縮功能，壓縮成高壓氣體存儲起來;而在用電高峰時，利用其膨脹功能，將高壓氣體膨脹發電，返回電網。
[0027]本方式要根據不同的應用，應選擇不同的液媒，如壓縮空氣，可選擇水作為液媒；如壓縮氨氣，就不能用水作為液媒了，而應選擇油作為液媒;壓縮天然氣，因天然氣需脫水，也應選擇油作為液媒。
[0028]實施方式二
根據權利要求3制作的一種液媒氣體壓縮機，如圖2所示，其特征在于:液機為液栗，且由于液體的比重是氣體的近千倍，可選用離心式液栗。電機為電動機，且可選擇成本比較低的交流異步電動機。閥門FAl和閥門FBl為從壓力容器指向高壓氣源SI的單向閥；閥門FA2和閥門FB2為從低壓氣源S2指向壓力容器的單向閥；其控制條件及動作順序是:
1、當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器A的液位達到最高設置點或壓力容器B的液位達到最低設置點，且高壓氣源SI的壓力小于設定壓力時，開啟閥門FA4和FB3，關閉閥門FA3和FB4。此時，壓力容器A內的液體在液栗的作用下向壓力容器B流動，壓力容器A的氣體壓力逐步下降，當其內的氣體壓力低于低壓氣源S2的壓力時，單向閥FA2自動打開，低壓氣源S2的氣體開始流入到壓力容器A中；同時，壓力容器B的液位和氣體壓力逐步上升，當其壓力高于高壓氣源SI的壓力時，單向閥FBl自動打開，壓力容器B的氣體開始注入到高壓氣源SI中，完成氣體的一個壓縮過程，并逐步進入順序3或4。
[0029]2、當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器A的液位達到最高設置點或壓力容器B的液位達到最低設置點，且高壓氣源SI壓力大于設定壓力時，開啟閥門FA4，關閉閥門FB3、FA3和FB4;此時，液栗因其出口閥門全部關閉，兩個壓力容器內的液體維持不變，等待高壓氣源SI壓力降到設定的最高壓力以下，重復順序I的工作過程。
[0030]3、當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器B的液位達到最高設置點或壓力容器A的液位達到最低設置點，且高壓氣源SI的壓力小于設定壓力時，開啟閥門FB4和FA3，關閉閥門FB3和FA4。此時，壓力容器B內的液體在液栗的作用下向壓力容器A流動，壓力容器B的氣體壓力逐步下降，當其內的氣體壓力低于低壓氣源S2的壓力時，單向閥FB2自動打開，低壓氣源S2的氣體開始流入到壓力容器B中；同時，壓力容器A的液位和氣體壓力逐步上升，當其壓力高于高壓氣源SI的壓力時，單向閥FAl自動打開，壓力容器A的氣體開始注入到高壓氣源SI中，并逐步進入順序I或順序2的過程。
[0031]4、當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器B的液位達到最高設置點或壓力容器A的液位達到最低設置點，且高壓氣源SI壓力大于設定壓力時，開啟閥門FB4，關閉閥門FA3、FB3和FA4;此時，液栗因其出口閥門全部關閉，兩個壓力容器內的液體維持不變，等待高壓氣源SI壓力降到設定的最高壓力以下，重復順序3的工作過程。
[0032]實施方式三
根據權利要求4制作的一種液媒氣體膨脹機，如圖3所示，其特征在于:液機為常規的離心式液體馬達，電機為常規的交流發電機；閥門FA4和閥門FB4為從壓力容器指向液機入口的單向閥。其控制條件及動作順序是:
1、當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器A的液位達到最高設置點或壓力容器B的液位達到最低設置點，且低壓氣源S2壓力小于設定壓力，開啟FA1、FB2和FB3，關閉FA2、FA3和FBl;此時，壓力容器A中的液位在高壓氣源SI的作用下，通過閥門FA4、液體馬達和閥門FB3向壓力容器B流動，使液壓馬達對外作功；同時，壓力容器A中的高壓氣體容積不斷上升，壓力容器B的氣體被不斷上升的液體擠出到低壓氣源S2中；當壓力容器A中的高壓氣體容積與壓力容器A的容積比上升到低壓氣體壓力與高壓氣體壓力比+溫度補償系數時，關閉閥門FAl;此后，壓力容器A中的高壓氣體膨脹，其內的液體逐步排出壓力容器A，且繼續通過液壓馬達對外作功，直到壓力容器A中的壓力接近壓力容器B的壓力，進入順序3或順序4。
[0033]2、當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器A的液位達到最高設置點或壓力容器B的液位達到最低設置點時，且低壓氣源S2壓力大于設定壓力時，開啟FB2，關閉FAl、FA2、FA3、FB3和FBI;此時，兩個壓力容器的液位維持不變，等待低壓氣源S2壓力下降到設定值時，重復順序I的過程。
[0034]3、當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器B的液位達到最高設置點或壓力容器A的液位達到最低設置點時，且低壓氣源S2壓力小于設定壓力，開啟FB1、FA2和FB3，關閉FB2、FB3和FAl;此時，壓力容器B中的液體在高壓氣源SI的作用下，通過閥門FB4、液體馬達和閥門FA3向壓力容器A流動，使液壓馬達對外作功；同時，壓力容器B中的高壓氣體容積不斷上升，壓力容器A的氣體被不斷上升的液體擠出到低壓氣源S2中；當壓力容器B中的高壓氣體容積與壓力容器B的容積比上升到低壓氣體壓力與高壓氣體壓力比+溫度補償系數時，關閉閥門FBI;此后，壓力容器A中的高壓氣體膨脹，繼續通過液壓馬達對外作功，直到重復順序I或順序2的過程。
[0035]4、當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器B的液位達到最高設置點或壓力容器A的液位達到最低設置點時，且低壓氣源32壓力大于設定壓力時，開啟?42，關閉？81、？82、？83、FA3和FAl;此時，兩個壓力容器的液位維持不變，等待低壓氣源S2壓力下降到設定值是，重復順序3的過程。
[0036]實施方式四
根據權利要求5制作的一種液媒膨氣體脹機，如圖4所示，其特征在于:當無需檢測低壓氣源S2壓力時，閥門FA3和FB3更改為從液機出口指向壓力容器的單向閥，兩個閥門的開啟時機由其兩端的壓力自動控制，且可省略低壓氣源壓力傳感器;其流量的調節可通過調整液機的流量達到，其控制條件及動作順序是:
1、當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器A的液位達到最高設置點或壓力容器B的液位達到最低設置點，且低壓氣源S2壓力小于設定壓力，開啟FAl和FB2，關閉FA2和FBI;此時，壓力容器A中的液位在高壓氣源SI的作用下，通過閥門FA4、液體馬達和閥門FB3向壓力容器B流動，使液壓馬達對外作功；同時，壓力容器A中的高壓氣體容積不斷上升，壓力容器B的氣體被不斷上升的液體擠出到低壓氣源S2中；當壓力容器A中的高壓氣體容積與壓力容器A的容積比上升到低壓氣體壓力與高壓氣體壓力比十溫度補償系數時，關閉閥門FAl;此后，壓力容器A中的高壓氣體膨脹，繼續通過液壓馬達對外作功，并逐步進入工作順序2。
[0037]2、當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器B的液位達到最高設置點或壓力容器A的液位達到最低設置點時，且低壓氣源S2壓力小于設定壓力，開啟FBl和FA2，關閉FB2和FAl;此時，壓力容器B中的液位在高壓氣源SI的作用下，通過閥門FB4、液體馬達和閥門FA3向壓力容器A流動，使液壓馬達對外作功；同時，當壓力容器B中的高壓氣體容積不斷上升，壓力容器A的氣體被不斷上升的液體擠出到低壓氣源S2中；當壓力容器B中的高壓氣體容積與壓力容器B的容積比上升到低壓氣體壓力與高壓氣體壓力比+溫度補償系數時，關閉閥門FBI;此后，壓力容器A中的高壓氣體膨脹，繼續通過液壓馬達對外作功，直到重復順序I的工作過程。
[0038]實施方式五
根據權利要求6制作的一種液媒氣體壓縮機，如圖5所示，其特征在于:在液機出口與閥門FA3和FB3的入口間，增設了冷交換器，利用外冷源對液媒進行冷卻;壓力容器A和B內設有噴頭，將冷卻后的液媒從壓力容器的頂部噴出，冷卻壓縮后的氣體。
[0039]因外冷源在氣體壓縮過程中進行冷卻，實現了氣體的近似等溫壓縮，與絕熱壓縮相比，可使壓縮機的效率提高50%，即消耗的電源功率減少近一半。
[0040]當然，本方案也可改成直接冷卻壓力容器A和B。
[0041 ]實施方式六
根據權利要求7制作的一種液媒膨脹機，如圖6所示，其特征在于:在液機出口與閥門FA3和FB3的入口間，增設了熱交換器，利用外熱源對液媒進行加熱；在高壓氣源與閥門FAl和FBl的入口間，增設了熱交換器，利用外熱源對高壓氣體進行加熱。
[0042]利用外熱源對高壓氣體及膨脹過程中的氣體進行加熱，與絕熱膨脹相比，對外做功提高了近一倍，如壓力為30Mpa，溫度為300K的壓縮空氣，等溫膨脹對外作的功是491kJ/kg，而絕熱膨脹只有241.3 kj/kgo
[0043]當然，本方案也可以選擇直接對兩個壓力容器進行加熱的方案。
[0044]實施方式七
根據權利要求8制作的一種液媒氣體膨脹機，其特征在于:將三臺相同膨脹機的液壓馬達葉輪安裝在同一個轉軸上，驅動一臺發電機，只要這三臺膨脹機電磁閥動作相位間隔相同；即當第一臺壓力容器A的液位在最高位置時，第二臺壓力容器A的液位在2/3處，第三臺壓力容器A的液位在1/3處，就可減少發電機輸出功率的波動及膨脹后氣體壓力的波動。
[0045]與內燃機中的氣缸相比較，因本方案中的一個壓力容器，只有“工作沖程”和“排氣沖程”，而內燃機中的氣缸有“工作沖程”、“排氣沖程”、“吸氣沖程”和“壓縮沖程”共四個“沖程”，因此本方案中的一個壓力容器相當于內燃機中的兩個氣缸，只要采用六個壓力容器(三臺相同膨脹機)，就達到了 12個氣缸的內燃機工作的平穩性了。
[0046]本領域的普通技術人員很容易想到:增加同一轉軸上的相同膨脹機液壓馬達葉輪的數量，可以提高發電機工作的平穩性;而減少數量，可節約成本，因此，作為本領域的普通技術人員均會根據實際應用的需要，增減葉輪的數量，為節省敘述篇幅，在此不對采用其它個數的葉輪進行舉例了。
[0047]當然，如制作壓縮空氣儲能汽車，最優的方案還是做一個壓縮空氣儲能+超級電容儲能(電池)的方案，用兩個壓力容器的液媒氣體膨脹機+超級電容+電動機，這樣，不但可以減少液媒氣體膨脹機的重量，還為壓縮空氣儲能汽車的控制提供了方便。
[0048]實施方式八
根據權利要求9制作的一種液媒氣體壓縮機，其特征在于:將三臺相同壓縮機液栗的葉輪安裝在同一個轉軸上，由一臺電動機驅動，只要這多臺膨脹機電磁閥動作順序間隔的相位相同，即當第一臺壓力容器A的液位在最高位置時，第二臺壓力容器A的液位在2/3處，第三臺壓力容器A的液位在1/3處就可減少電動機輸入功率的波動及高壓氣體壓力的波動。
[0049]本領域的普通技術人員很容易想到:增加同一轉軸上的相同壓縮機的液栗葉輪的數量，可以提高電動機工作的平穩性;而減少數量，可節約成本。
【主權項】
1.一種液媒氣體壓縮/膨脹機，包含有:壓力容器A和B，閥門FA1、FA2、FA3、FA4、FB1、FB2、FB3和FB4，壓力傳感器PTl和PT2，液位傳感器LCT0PLCT2，可編程序控制器PLC，液機和電機;其特征在于:壓力容器的上端分別接有與高壓氣源SI聯接的閥門FAl和FBl，與低壓氣源聯接的閥門FA2和FB2;壓力容器的下端分別接有與液機入口聯接閥門FA4和FB4，與液機出口聯接閥門FA3和FB3;壓力容器A和B上分別設有液位傳感器LCTl和LCT2;高壓氣源SI和低壓氣源S2上分別設有壓力傳感器PTl和PT2;液機與電機之間通過轉軸聯接;液位傳感器LCTl、LCT2及壓力傳感器PTl和PT2的信號送入可編程序控制器PLC，可編程序控制器PLC根據壓力傳感器和液位傳感器送入的信號順序控制相關閥門的“開”和“關”，完成氣體的壓縮或膨脹工作過程。2.根據權利要求1所述的液媒氣體壓縮/膨脹機制作的液媒氣體壓縮/膨脹兩用機;其特征在于:液機為容積型旋轉液栗，如螺桿栗、齒輪栗;在閥門FAl和閥門FBl上并聯有從壓力容器指向高壓氣源SI的單向閥；在閥門FA2和閥門FB2上并聯有從低壓氣源S2指向壓力容器的單向閥;作為壓縮機使用時的控制條件和動作順序是:當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器A的液位達到最高設置點或壓力容器B的液位達到最低設置點，且高壓氣源壓力小于設定壓力，開啟閥門FA4和FB3，關閉閥門FA3和FB4;當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器A的液位達到最高設置點或壓力容器B的液位達到最低設置點，且高壓氣源SI壓力大于設定壓力，開啟閥門FA4和FA3，關閉閥門FB3和FB4;當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器B的液位達到最高設置點或壓力容器A的液位達到最低設置點，且高壓氣源壓力小于設定壓力，開啟閥門FB4和FA3，關閉閥門FB3和FA4;當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器B的液位達到最高設置點或壓力容器A的液位達到最低設置點，且高壓氣源SI壓力大于設定壓力，開啟閥門FB4和FB3，關閉閥門FA3和FA4;作為膨脹機使用時的控制條件和動作順序是:當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器A的液位達到最高設置點或壓力容器B的液位達到最低設置點時，且低壓氣源S2壓力小于設定壓力，開啟FB2、FA1、FA4和FB3，關閉FA2、FA3、FB4和FBI;當壓力容器A中的高壓氣體容積與壓力容器A的容積比上升到低壓氣體壓力與高壓氣體壓力比+溫度補償系數時，關閉閥門FAl;當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器A的液位達到最高設置點或壓力容器B的液位達到最低設置點時，且低壓氣源S2壓力大于設定壓力時，開啟?82、？44和?43，關閉?41、？六2、？84小83和?81;當可編程序控制器?1^(:檢測到壓力容器郎勺液位達到最高設置點或壓力容器A的液位達到最低設置點時，且低壓氣源S2壓力小于設定壓力，開啟FA2、FB1、FB4和FA3，關閉FB2、FB3、FA4和FAl;當壓力容器B中的高壓氣體容積與壓力容器B的容積比上升到低壓氣體壓力與高壓氣體壓力比+溫度補償系數時，關閉閥門FBl;當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器B的液位達到最高設置點或壓力容器A的液位達到最低設置點時，且低壓氣源32壓力大于設定壓力時，開啟？42483、？84，關閉？81、？82、3.根據權利要求1所述的液媒氣體壓縮/膨脹機制作的液媒氣體壓縮機;其特征在于:液機為離心式液栗，電機為電動機；閥門FAl和閥門FBI為從壓力容器指向高壓氣源SI的單向閥；閥門FA2和閥門FB2為從低壓氣源S2指向壓力容器的單向閥；其低壓測壓力傳感器PT2因不作為控制信號，壓力傳感器PT2省略;其控制條件和動作順序是:當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器A的液位達到最高設置點或壓力容器B的液位達到最低設置點，且高壓氣源壓力小于設定壓力，開啟閥門FA4和FB3，關閉閥門FA3和FB4;當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器A的液位達到最高設置點或壓力容器B的液位達到最低設置點，且高壓氣源SI壓力大于設定壓力，開啟閥門FA4，關閉閥門FB3、FA3和FB4;當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器B的液位達到最高設置點或壓力容器A的液位達到最低設置點，且高壓氣源壓力小于設定壓力，開啟閥門FB4和FA3，關閉閥門FB3和FA4;當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器B的液位達到最高設置點或壓力容器A的液位達到最低設置點，且高壓氣源SI壓力大于設定壓力，開啟閥門FB4，關閉閥門FA3、FB3和FA4。4.根據權利要求1所述的液媒氣體壓縮/膨脹機制作的液媒氣體膨脹機，其特征在于:液機為離心式液壓馬達，電機為發電機；閥門FA4和閥門FB4為從壓力容器指向液機入口的單向閥；控制條件和動作順序是:當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器A的液位達到最高設置點或壓力容器B的液位達到最低設置點時，且低壓氣源S2壓力小于設定壓力，開啟FB2、FAl和FB3，關閉FA2、FA3和FBI;當壓力容器A中的高壓氣體容積與壓力容器A的容積比上升到低壓氣體壓力與高壓氣體壓力比+溫度補償系數時，關閉閥門FAl;當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器A的液位達到最高設置點或壓力容器B的液位達到最低設置點時，且低壓氣源32壓力大于設定壓力時，開啟？82，關閉?41、？42、？43、？83和?81;當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器B的液位達到最高設置點或壓力容器A的液位達到最低設置點，且低壓氣源S2壓力小于設定壓力，開啟FA2、FB1和FA3，關閉FB2、FB3和FAl;當壓力容器B中的高壓氣體容積與壓力容器B的容積比上升到低壓氣體壓力與高壓氣體壓力比+溫度補償系數時，關閉閥門FBI;當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器B的液位達到最高設置點或壓力容器A的液位達到最低設置點時，且低壓氣源S2壓力大于設定壓力時，開啟FA2，關閉FB1、FB2、FB3、FA3和FA1。5.根據權利要求4所述的液媒氣體膨脹機，其特征在于:當無需檢測低壓氣源S2壓力時，閥門FA3和FB3更改為從液機出口指向壓力容器的單向閥，其開啟時機由其兩端的壓力自動控制，且省略低壓氣源壓力傳感器PT2;其流量的調節可通過調整液機的流量達到，其它閥門控制條件和動作順序是:當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器A的液位達到最高設置點或壓力容器B的液位達到最低設置點時開啟FAl和FB2，關閉FA2和FBI;當壓力容器A中的高壓氣體容積與壓力容器A的容積比上升到低壓氣體壓力與高壓氣體壓力比+溫度補償系數時，關閉閥門FAl;當可編程序控制器PLC檢測到壓力容器B的液位達到最高設置點或壓力容器A的液位達到最低設置點時，開啟FBl和FA2，關閉FB2和FAl;當壓力容器B中的高壓氣體容積與壓力容器B的容積比上升到低壓氣體壓力與高壓氣體壓力比+溫度補償系數時，關閉閥門FB I。6.根據權利要求3所述的液媒氣體壓縮機，其特征在于:在液機出口與閥門FA3和FB3的入口間，增設了冷交換器，利用外冷源對液媒進行冷卻;壓力容器內設有噴頭，將冷卻后的液媒從壓力容器的頂部噴出，冷卻壓縮中的氣體。7.根據權利要求4所述的液媒氣體膨脹機，其特征在于:在液機出口與閥門FA3和FB3的入口間，增設了熱交換器，利用外熱源對液媒進行加熱;在高壓氣源與閥門FAl和FBl的入口間，增設了熱交換器，利用外熱源對高壓氣體進行加熱。8.根據權利要求4所述的液媒氣體膨脹機，其特征在于:將三臺相同膨脹機液壓馬達的葉輪安裝在同一根主軸上，驅動一臺發電機，只要這三臺膨脹機電磁閥動作順序間隔的相位相同；即當第一臺壓力容器A的液位在最高位置時，第二臺壓力容器A的液位在2/3處，第三臺壓力容器A的液位在1/3處;就可減少發電機輸出功率的波動。9.根據權利要求3所述的液媒氣體壓縮機，其特征在于:將三臺相同壓縮機液栗的葉輪安裝在同一個轉軸上，由一臺電動機驅動，只要這三臺膨脹機電磁閥動作順序間隔的相位相同；即當第一臺壓力容器A的液位在最高位置時，第二臺壓力容器A的液位在2/3處，第三臺壓力容器A的液位在1/3處;就可減少電動機輸入功率的波動。10.根據權利要求1所述的液媒氣體壓縮/膨脹機，其特征在于:還設有補液閥門BF和排液閥門PF，所述的補液閥門BF和排液閥門PF均安裝在壓力容器B的下端；當壓力容器A的液位達到最高設置點時，如壓力容器B的液位高于最低設置點，打開排液閥門PF，排出多余的液體;當壓力容器A的液位達到最高設置點時，如壓力容器B的液位低于最低設置點，打開排液閥門BF，使壓力容器B的液位下降到最低設置點。
【文檔編號】F04F13/00GK106050753SQ201610540335
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月11日
【發明人】翟佑華, 梁愛清, 姬亞芳
【申請人】姬亞芳