[發明專利]蒸汽驅動式壓縮裝置

有效

• 申請號: 201210207035.3
• 申請日: 2012-06-21
• 公開（公告）號: CN102840136A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 山本祐介
• 申請（專利權）人: 株式會社神戶制鋼所;三浦工業株式會社
• 主分類號: F04C23/02
• 分類號: F04C23/02;F04C28/24
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 代易寧;楊楷

技術領域

本發明涉及蒸汽驅動式壓縮裝置。

背景技術

在使用由鍋爐產生的蒸汽的裝置中，一般而言，將鍋爐產生的中壓（例如1.2-1.6MPa）蒸汽利用減壓閥減壓后，將低壓（例如0.8-0.9MPa）蒸汽供給至需要的設備。如果由減壓閥對蒸汽減壓，則相當于蒸汽的壓力差的能量被廢棄，因此，期望回收能量。

在專利文獻1中記載了一種蒸汽驅動式壓縮裝置，其通過利用蒸汽驅動螺桿蒸汽膨脹機（蒸汽馬達或蒸汽終端），使蒸汽的壓力能量變換為旋轉力而回收，并且利用該蒸汽膨脹機的旋轉力來驅動螺桿壓縮機，從而壓縮空氣。

在利用電動馬達驅動的螺桿壓縮機中，廣泛采用加載/卸載機構，當蓄積螺桿壓縮機輸出的壓縮空氣的儲存器（或配管）的壓力（負荷）達到設定值時，所述加載/卸載機構關閉設置在螺桿壓縮機的吸入流路中的吸入調整閥，當儲存器的壓力降低到設定值以下時，所述加載/卸載機構再次打開吸入調整閥。已知的是，壓縮氣體所需要的壓縮功（轉矩）與氣體的壓力成比例，因此，通過利用加載/卸載機構關閉吸入調整閥而使螺桿壓縮機的吸入壓力降低，能夠使螺桿壓縮機的負荷（螺桿壓縮機產生的制動轉矩）降低到全負荷的約20%。

在蒸汽膨脹機驅動螺桿壓縮機的情況下，蒸汽膨脹機及螺桿壓縮機的轉速成為蒸汽膨脹機產生的驅動轉矩與螺桿壓縮機的制動轉矩所匹配的轉速。因此，如果螺桿壓縮機的制動轉矩降低，則蒸汽膨脹機的轉速上升。也就是說，如果在蒸汽驅動式壓縮裝置中采用加載/卸載機構，則在卸載時會產生蒸汽膨脹機急加速的問題。

專利文獻1的蒸汽驅動式壓縮裝置在向蒸汽膨脹機供給蒸汽的流路中設置控制閥，通過將該控制閥進行PID控制使螺桿壓縮機的輸出流路的壓力保持為一定，從而控制蒸汽膨脹機的轉速。在這樣的構成中，負荷小時，螺桿壓縮機的轉速變得非常低。這樣一來，輸出側的壓縮空氣從螺桿轉子的間隙漏回吸入側。通過該壓縮空氣的漏回，由壓縮產生的熱量被傳遞至吸入側，因此產生輸出的壓縮空氣的溫度逐漸上升的問題。

專利文獻1?日本特開2009-250196號公報。

發明內容

鑒于前述問題，本發明的課題在于提供一種蒸汽膨脹機的轉速不會急劇變化的蒸汽驅動式壓縮裝置。

為了解決所述課題，本發明的蒸汽驅動式壓縮裝置具有：將蒸汽的膨脹力變換為旋轉力的蒸汽膨脹機；由所述蒸汽膨脹機驅動來壓縮對象氣體的壓縮機；從所述壓縮機輸出被壓縮的所述對象氣體的輸出流路，所述輸出流路具備止回閥；在所述止回閥的上游側從所述輸出流路分支的通風流路，所述通風流路通過通風閥向外部開放；其特征在于，具備：在所述止回閥的上游側檢測所述輸出流路的壓力的輸出壓力檢測器；在所述止回閥的下游側檢測所述輸出流路的壓力的控制壓力檢測器；檢測所述蒸汽膨脹機的轉速的轉速檢測器；能夠控制所述蒸汽膨脹機的所述蒸汽的流量的蒸汽控制閥；主控制裝置，所述主控制裝置調節所述蒸汽控制閥的開度，使得所述控制壓力檢測器的檢測值成為給定的設定壓力；通風控制裝置，在所述轉速檢測器的檢測值為給定的下限轉速以下的情況下，所述通風控制裝置開放所述通風閥，使得所述輸出壓力檢測器的檢測值成為所述設定壓力。

根據該構成，根據依據需要負荷和壓縮空氣的供給量的平衡而變動的控制壓力檢測器的檢測值來調節蒸汽控制閥的開度。由此，通過控制蒸汽膨脹機的驅動轉矩，調整蒸汽壓縮機的轉速，使得壓縮空氣的供給量被平衡為需要的量。另外，在蒸汽壓縮機的轉速降低到下限值的情況下，通過開放通風閥強制地減少壓縮空氣的供給量，使得蒸汽壓縮機的轉速不小于下限轉速。由此，防止在壓縮機內對象氣體從輸出側（高壓側）泄漏至吸入側（低壓側）而造成的對象氣體的吸入溫度以及輸出溫度成為高溫。

另外，在本發明的蒸汽驅動式壓縮裝置中，所述通風控制裝置能夠連續地調節所述通風閥的開度。

根據該構成，由于能夠連續地調節通風量，能夠使壓縮空氣的供給量平滑地變化，抑制激烈的負荷變動，獲得穩定的運轉。

另外，在本發明的蒸汽驅動式壓縮裝置中，所述通風流路具備多個分支流路，這些多個分支流路分別具備所述通風閥，所述通風控制裝置也可以根據所述輸出壓力檢測器的檢測值來調節開放的所述通風閥的個數。

根據該構成，由于通過通風閥的臺數控制來調節通風量，能夠降低壓縮機的轉矩變動，獲得平滑的運轉。

另外，在本發明的蒸汽驅動式壓縮裝置中，在所述通風閥的下游側也可以具備消聲器。

根據該構成，能夠降低通風造成的噪音。

附圖說明

圖1是本發明的第一實施方式的蒸汽驅動式壓縮裝置的構成圖。