[發明專利]一種壓縮機和膨脹機綜合實驗系統

有效

• 申請號: 202010428344.8
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111595605B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 梁奇;陳海生;左志濤;張雪輝;湯宏濤;徐冉
• 申請（專利權）人: 國家能源大規模物理儲能技術（畢節）研發中心;中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;F04B51/00
• 代理公司: 北京鍾維聯合知識產權代理有限公司 11579
• 代理人: 原春香

本發明揭示了一種壓縮機和膨脹機綜合實驗系統，包括動力單元、被測試驗段、充放氣單元、換熱單元等；所述實驗系統具備壓縮機和膨脹機實驗能力，適用于空氣、二氧化碳、氮氣等穩定介質性能實驗，有效地拓展了試驗臺測試范圍；所述實驗系統具備高效換熱系統，能夠滿足壓縮機或膨脹機對不同進氣參數的要求，從而真實模擬流動狀態，揭示其內部流動?傳熱耦合機理；所述實驗系統所用變頻器為四象限變頻器，膨脹機實驗過程中，變頻器輸入電流是從變頻器流向電網，具備回饋電網的能力。

技術領域

本發明屬于壓縮空氣儲能技術領域，涉及一種適用于壓縮空氣儲能壓縮和膨脹子系統的實驗測試系統，具體是一種壓縮機和膨脹機綜合實驗系統，該綜合實驗系統具備壓縮機和膨脹機實驗能力，適用于空氣、二氧化碳、氮氣等穩定介質的性能實驗，有效地拓展了試驗臺測試范圍；此外，該綜合實驗系統具備高效換熱單元，能夠滿足被測壓縮機或膨脹機對不同進氣參數的要求，從而真實模擬流動狀態，揭示其內部流動-傳熱耦合機理。

背景技術

隨著經濟的發展，國家對節能減排日益看重，以風能、太陽能為主的可再生能源得到大力發展。但可再生能源在大規模推廣利用過程中存在很多問題，比如間歇性和波動性等。為了解決上述問題，可以采用電力儲能技術，其中壓縮空氣儲能具有不受地理條件限制、儲能效率高、適用于各種類型電站、對環境友好、可回收廢熱余熱等優點，具有廣闊的市場前景。

壓縮空氣儲能系統所用壓縮和膨脹子系統，在設計過程中需要考慮多種因素，如氣動部件的性能保證、單級/多級變工況特性等，因此有必要開展壓縮和膨脹子系統氣動、機械性能實驗與檢測，了解其內部流動與傳熱耦合規律，從而滿足壓縮空氣儲能系統高效寬工況的需求，解決空氣儲能壓縮系統中的關鍵科學問題。目前，傳統的實驗與檢測平臺僅僅針對壓縮機或膨脹機，需要搭建兩套實驗系統才能滿足壓縮空氣儲能系統對壓縮機和膨脹機的實驗需求，經濟性較差。

發明內容

針對現有技術的上述缺點和不足，本發明的目的在于提供一種壓縮機和膨脹機綜合實驗系統，該綜合實驗系統具備壓縮機和膨脹機實驗能力，適用于空氣、二氧化碳、氮氣等穩定介質的性能實驗，有效地拓展了試驗臺測試范圍；此外，該綜合實驗系統具備高效換熱單元，能夠滿足被測壓縮機或膨脹機對不同進氣參數的要求，從而真實模擬流動狀態，揭示其內部流動-傳熱耦合機理。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種壓縮機和膨脹機綜合實驗系統，至少包括一動力單元、一被測試驗段、一充放氣單元和一換熱單元，其中所述被測試驗段為一被測壓縮機或一被測膨脹機，且所述被測試驗段與所述動力單元傳動連接，其特征在于，

所述被測試驗段，包括第一通氣口和第二通氣口，當所述被測試驗段為一被測壓縮機時，所述第一通氣口為被測壓縮機的進氣口，所述第二通氣口為被測壓縮機的排氣口；當所述被測試驗段為一被測膨脹機時，所述第一通氣口為被測膨脹機的排氣口，所述第二通氣口為被測壓縮機的進氣口；

所述換熱單元，至少包括一換熱器、一供給泵、一儲熱罐、一儲冷罐和一流量調節閥，其中，

所述換熱器包括第一換熱側和第二換熱側，所述第一換熱側中的氣體與第二換熱側中的換熱介質之間進行熱交換，

所述第二換熱側的第一端口通過管路依次經所述供給泵、儲熱罐、儲冷罐、流量調節閥與所述第二換熱側的第二端口連通，

所述儲熱罐內設置一用于加熱換熱流體的電加熱器，所述儲熱罐、儲冷罐之間還通過管路形成一循環回路，所述循環回路上至少設置一循環泵和一循環開關閥；

所述充放氣單元，至少包括一放氣穩壓罐和一充氣穩壓罐，其中，

所述被測試驗段的第一通氣口通過管路至少依次經一整流裝置、一流量計、一第一節流閥組與所述放氣穩壓罐的第一通氣口連通，

所述被測試驗段的第二通氣口通過管路至少依次經所述換熱器的第一換熱側、一第二節流閥組與所述充氣穩壓罐的第一通氣口連通，