CN115580030A - 空压站及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电能储存技术领域，具体公开了一种空压站及控制方法，所述空压站包括压缩单元、储气单元和蓄水单元，压缩单元用于产生压缩气体，储气单元与压缩单元相连，储气单元用于接收并储存压缩单元产生的压缩气体，蓄水单元的一端与压缩单元相连，蓄水单元的另一端与储气单元相连。本发明的空压站，可以降低空压站运行成本及提高运行稳定性，保证压缩空气的持续供应。

Description

空压站及控制方法

技术领域

本发明涉及电能储存技术领域，具体涉及一种空压站及控制方法。

背景技术

压缩空气是工业生产中常用的动力源，广泛用于医药，食品，机械，电子，塑胶，纺织，电力，建材等各行各业，作为喷涂，搅拌，输送等作业，几乎每一工厂都会配备一个用于生产压缩空气的空压站。然而，压缩空气的用电量较大，当遇到高电价的高峰时段，空压站的电费成本非常高。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种空压站，可以降低空压站运行成本及提高运行稳定性，保证压缩空气的持续供应。

本发明实施例还提出了一种空压站控制方法。

本发明实施例的空压站，包括：压缩单元，所述压缩单元用于产生压缩气体；储气单元，所述储气单元与所述压缩单元相连，所述储气单元用于接收并储存所述压缩单元产生的压缩气体；蓄水单元，所述蓄水单元的一端与所述压缩单元相连，所述蓄水单元的另一端与所述储气单元相连。

本发明实施例的空压站，可以降低空压站运行成本及提高运行稳定性，保证压缩空气的持续供应。

在一些实施例中，所述压缩单元包括压缩机和排气阀，所述压缩机的进口与外界连通，所述压缩机的出口与所述排气阀连通，所述排气阀与所述储气单元连通。

在一些实施例中，所述压缩机的数量为多个，所述排气阀的数量为多个，多个所述压缩机依次相连，多个所述排气阀与多个所述压缩机一一对应相连。

在一些实施例中，所述储气单元包括多个储气罐，所述储气罐的一端与所述排气阀连通，且多个所述储气罐的进气端与多个排气阀一一对应相连，所述储气罐的另一端与所述蓄水单元相连。

在一些实施例中，所述蓄水单元包括蓄水池和冷却泵，所述冷却泵的进口与所述蓄水池连通，所述冷却泵的另一端与所述压缩机连通。

在一些实施例中，所述压缩机内具有冷却通道，所述冷却通道的进口与所述冷却泵的出口连通，所述冷却通道的出口与所述蓄水池连通。

在一些实施例中，所述蓄水单元还包括注水泵，所述注水泵的进口与所述蓄水池相连，所述注水泵的出口与所述储气罐连通。

在一些实施例中，所述空压站还包括供气单元，所述供气单元的进口与所述压缩单元和所述储气单元连通，所述供气单元的出口适于与用气部件连通。

在一些实施例中，所述供气单元包括干燥部件和多个调压器，所述干燥部件的进口分别与所述压缩单元和所述储气单元连通，所述干燥部件的出口与所述调压器连通，多个所述调压器依次相连。

本发明实施例的空压站控制方法，包括如下步骤：谷电时段，压缩单元产生压缩气体并存储至储气单元，且冷却泵抽取蓄水池内的水对压缩单元进行冷却，若谷电时段需供气，则从所述压缩单元抽取压缩空气；峰电和/或平电时段，储气单元通过供气单元向外供应压缩气，注水泵向储气罐内注水以维持储气罐内的压力，供气完成后，将储气罐内的水排出，若峰电和/或平电时段，储气单元的供气用完，且仍需要供气，启动压缩单元，从所述压缩单元抽取压缩空气。

附图说明

图1是本发明实施例的空压站的结构示意图。

附图标记：

压缩单元1，压缩机11，冷却通道111，排气阀12，第一排气阀121，第二排气阀122，第三排气阀123，

储气单元2，储气罐21，第一储气罐211，第二储气罐212，第三储气罐213，进气阀22，出水阀23，

蓄水单元3，蓄水池31，冷却泵32，注水泵33，冷却阀34，排水阀35，

供气单元4，干燥部件41，调压器42，供气阀43。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明实施例的空压站，包括压缩单元1、储气单元2和蓄水单元3，压缩单元1用于产生压缩气体，储气单元2与压缩单元1相连，储气单元2用于接收并储存压缩单元1产生的压缩气体，蓄水单元3的一端与压缩单元1相连，蓄水单元3的另一端与储气单元2相连。

具体地，如图1所示，压缩单元1的出口与储气单元2的进口连通，储气单元2的出口与蓄水单元3连通。

本发明实施例的空压站，通过设置蓄水单元3，可以向压缩单元1供应冷却水，降低压缩机的能耗，从而可以降低空压站运行成本，通过蓄水单元3向储气单元2内供水，维持储气单元2内的压力，保证压缩空气的持续供应。

在一些实施例中，压缩单元1包括压缩机11和排气阀12，压缩机11的进口与外界连通，压缩机11的出口与排气阀12连通，排气阀12与储气单元2连通。

具体地，如图1所示，压缩机11的进口从外界抽取空气并增压后通过出口传输至排气阀12，排气阀12将压缩空气传输至储气单元2。通过设置排气阀12，可以控制压缩空气进入储气罐21。

在一些实施例中，压缩机11的数量为多个，排气阀12的数量为多个，多个压缩机11依次相连，多个排气阀12与多个压缩机11一一对应相连。

具体地，如图1所示，多个压缩机11依次相连，相邻两个压缩机11之间设有一个排气阀12，每个排气阀12均与储气单元2相连。通过设置多个压缩机11，可以对空气进行逐级压缩以获得更高压力的压缩气体，通过设置多个排气阀12，且多个排气阀12分别与储气单元2相连，可以获得不同压力的压缩气体，以适用不同的压缩气体使用环境。

例如，压缩机11的数量为三个，三个压缩机11分别为第一级压缩机、第二级压缩机和第三级压缩机，第一级压缩机、第二级压缩机和第三级压缩机逐级开启，即先开启第一级压缩机、再开启第二级压缩机，最后开启第三级压缩机，排气阀12的数量为三个，分别为第一排气阀121、第二排气阀122、第三排气阀123，第一排气阀121位于第一级压缩机和第二级压缩机之间，第二排气阀122位于第二级压缩机和第三级压缩机之间，第三排气阀123位于第三级压缩机后。

在一些实施例中，储气单元2包括多个储气罐21，储气罐21的一端与排气阀12连通，且多个储气罐21的进气端与多个排气阀12一一对应相连，储气罐21的另一端与蓄水单元3相连。

具体地， 如图1所示，排气阀12的数量与储气罐21的数量相同，且多个储气罐21与多个排气阀12一一对应相连，例如，储气罐21的数量为三个，三个储气罐21分别为第一储气罐211、第二储气罐212和第三储气罐213，第一储气罐211分别与三个排气阀12相连，第二储气罐212分别与三个排气阀12相连，第三储气罐213分别与三个排气阀12相连。

储气罐21的下端与蓄水单元3相连。

可选地，在储气罐21的上端设有进气阀22，进气阀22的数量与储气罐21的数量相同，且多个进气阀22与多个储气罐21一一对应，进气阀22与排气阀12相连，通过设置进气阀22，可以控制储气罐21的进气和放气，提高空压站的自动化控制程度。

本发明实施例的空压站，通过设置多个储气罐21，不仅可以提高储气量，配合多个排气阀12，还可以储存不同压力的压缩空气，以满足多种使用环境。

在一些实施例中，蓄水单元3包括蓄水池31和冷却泵32，冷却泵32的进口与蓄水池31连通，冷却泵32的另一端与压缩机11连通。

具体地，如图1所示，压缩机11内具有冷却通道111，冷却通道111的进口与冷却泵32的出口连通，冷却通道111的出口与蓄水池31连通。

例如，当压缩机11的数量为三个时，冷却泵32的出口分别与三个压缩机11的冷却通道111连通，且三个压缩机11的冷却通道111的出口分别与蓄水池31连通，通过冷却泵32将蓄水池31内的冷却水输送至压缩机11内，可以对压缩机11和压缩空气进行降温，提高压缩效率，还可以降低压缩机11的能耗。

在一些实施例中，空压站还包括冷却阀34，冷却阀34安装在冷却通道111进口与冷却泵32的出口之间，冷却阀34可以控制冷却通道111的开启和关闭，冷却阀34的数量与压缩机11的数量相同，且多个冷却阀34与多个压缩机11一一对应，通过设置冷却阀34，可以对压缩机11的冷却进行调控，提高压缩机11的压缩效率，且可以降低压缩机11能耗。

在一些实施例中，蓄水单元3还包括注水泵33，注水泵33的进口与蓄水池31相连，注水泵33的出口与储气罐21连通。

具体地，如图1所示，蓄水单元3还包括出水阀23，出水阀23设在注水泵33与储气罐21之间，注水泵33的出口与出水阀23的出口连通，出水阀23的进口与储气罐21连通。

本发明实施例的空压站，通过设置注水泵33，可以提高向储气罐21内输送液体的效率，保证储气罐21内压力的稳定，通过出水阀23可以控制储气罐21的进水和放水，从而调节储气罐21内压力的大小，保持储气罐21内气压的稳定性，从而保证储气罐21供气的稳定性和持续性。

可选地，蓄水单元3还包括排水阀35，排水阀35的进口与出水阀23相连，排水阀35的出口与蓄水池31连通，通过排水阀35可以将储气罐21内的水排出。

在一些实施例中，空压站还包括供气单元4，供气单元4的进口与压缩单元1和储气单元2连通，供气单元4的出口适于与用气部件连通。

具体地，如图1所示，供气单元4的进口分别与压缩单元1和储气单元2连通，即压缩单元1排出的压缩气体可以直接通过供气单元4排出，或者，储气单元2储存的压缩气体通过供气单元4排出，或者压缩单元1和储气单元2同时向供气单元4供应压缩气体，从而提高了压缩气体供应的稳定性和持续性。

供气单元4的出口可以同时与多个用气部件连通。

本发明实施例的空压站，通过设置供气单元4，可以同时向多个用气部件相连，以满足多种用气部件同时的运行。

在一些实施例中，供气单元4包括干燥部件41和多个调压器42，干燥部件41的进口分别与压缩单元1和储气单元2连通，干燥部件41的出口与调压器42连通，多个调压器42依次相连。

具体地，如图1所示，供气单元4还包括供气阀43，供气阀43的进口分别与压缩单元1和储气单元2连通，供气阀43的出口与干燥部件41连通，干燥部件41的出口与调压器42相连。例如，干燥部件41可以为干燥净化装置，用于对压缩气体进行干燥和净化。

例如，调压器42的数量为三个，三个调压器42依次相连，三个调压器42分别为第一调压器42、第二调压器42和第三调压器42，第一调压器42和第二调压器42之间具有第一输出管路，第二调压器42和第三调压器42之间具有第二输出管路，第三调压器42的出口处具有第三输出管路，第一输出管路、第二输出管路和第三输出管路的压力逐渐减小。

本发明实施例的空压站，通过设置多个调压器42，可以对压缩气体的输出压力进行调节，满足多种压力的用气需要，提高空压站的适应性。

下面参照图1描述本发明实施例的空压站的运行过程。

以工业用电为例，电价时段分为尖峰、高峰和低谷三种，以下采用低谷时段（6：00-8：00和11：00-13：00）分别储气2小时，在尖峰时段（9：00-11：00和15：00-17：00）释气。

（1）低谷电时段储气。

打开冷却泵32，打开第一排气阀121，打开进气阀22，第一级压缩机工作，第一压缩机11排气向第一储气罐211、第二储气罐212、第三储气罐213充气至0.4MPa；

S2：打开与第二级压缩机相连的冷却阀34，打开第二排气阀122，关闭第一排气阀121，第二级压缩机工作，第一级压缩机排气进入第二压缩机11，第二压缩机11排气向第一储气罐211、第二储气罐212、第三储气罐213充气至1MPa；

S3：打开与第三级压缩机相连的冷却阀34，打开第三排气阀123，关闭第二排气阀122，第三级压缩工作，第一级压缩机排气进入第二级压缩机，第二级压缩机排气进入第三级压缩机，第三级压缩机排气向第一储气罐211、第二储气罐212、第三储气罐213充气至3MPa；

S4：关闭进气阀22，关闭第三排气阀123，关闭第一级压缩机、第二级压缩机、第三级压缩机，关闭冷却泵32。

S5：低谷电时段供气，可用第一级压缩机和第二级压缩机来供气。

（2）尖峰电时段供气。

S1：打开进气阀22，打开供气阀43，第一储气罐211、第二储气罐212、第三储气罐213释放高压压缩气体；

S2：经干燥部件41处理后的高压压缩气体，经第一调压器42减压至1MPa，经第二调压器42减压至0.8MPa，经第三调压器42减压至0.4MPa；

S3：第一调压器42分流输出1MPa压缩空气供给高压压缩气体用户，第二调压器42分流输出0.8MPa压缩空气供给中压压缩气体用户，第三调压器42分流输出0.4MPa压缩空气供给低压压缩气体用户；

S4：第一储气罐211、第二储气罐212、第三储气罐213释放至压力降至1.05MPa，打开注水泵33，打开出水阀23，向第一储气罐211、第二储气罐212、第三储气罐213注水，维持第一储气罐211、第二储气罐212、第三储气罐213压力不低于1.05MPa，直至第一储气罐211、第二储气罐212、第三储气罐213释放空气完毕；

S5：关闭供气阀43，打开排水阀35，将第一储气罐211、第二储气罐212、第三储气罐213中的水排出，可在第一储气罐211、第二储气罐212、第三储气罐213顶部设置排空阀，排水时可打开排空阀；

S6：关闭进气阀22，关闭出水阀23，关闭排水阀35。

S7：尖峰电时段和高峰电时段还需要补充供气，可用第一级压缩机和第二级压缩机来供气。

以工业用电1-10kV电压等级的分时电价时段为例，计算本发明的空压站电费节省金额。

假设每个尖峰时段0.4MPa、0.8MPa、1MPa的压缩空气的用气量均为10000Nm³，采用常规空压站和采用本发明空压站的能耗如下：

常规空压站：考虑运行工况频繁变化，能耗较高，能耗分别约为700kWh，1000 kWh，1100kWh，总能耗2800kWh；电费按1.3元/kWh，共计3640元；

本发明空压站：储气压缩能耗约为3200kWh，电费按0.35元/kWh，释气注水能耗约为380kWh，电费按1.3元/kWh；共计1614元；

上述条件下，本发明实施例空压站相比常规空压站，每天两个循环储气、供气周次，节省费用4052元/天，一年按250天，可节省费用101.3万元。本发明实施例空压站比常规空压站投资增加约450万元，这部分投资的静态回收期约4.5年，经济效益显著。

本发明实施例的空压站控制方法，包括如下步骤：谷电时段，压缩单元产生压缩气体并存储至储气单元2，且冷却泵32抽取蓄水池31内的水对压缩单元1进行冷却，若谷电时段需供气，则从压缩单元1抽取压缩空气。

峰电和/或平电时段，储气单元2通过供气单元4向外供应压缩气，注水泵33向储气罐21内注水以维持储气罐21内的压力，供气完成后，将储气罐21内的水排出，若峰电和/或平电时段，储气单元2的供气用完，且仍需要供气，启动压缩单元1，从压缩单元1抽取压缩空气。

需要说明的是，谷电时段储气。压缩单元1工作，控制排气阀12，通过压缩机11向储气单元2充气，进气阀22打开，储罐接收压缩空气，随着压力的升高，压缩机11逐段开启，以输出更高压力的空气，直至所述储罐压力达到目标值，同时，冷却泵32工作，从蓄水池31下部抽水，冷却水使压缩机11排气得到冷却，以降低压缩机11功耗，回水排在蓄水池31内；储气完成后，压缩机11停机，排气阀12关闭，冷却水泵停机，进气阀22关闭。谷电时段如有供气需求，则从压缩机11排气口抽取适合压力的压缩空气。

峰电和/或平电时段供气。供气阀43打开，进气阀22打开，储气罐21释放高压空气，经干燥部件41处理后，再经调压器42降压至规定压力，向用户提供所需压力的压缩空气，随着储气罐21不断释气，当压力下降至接近供气压力时，注水泵33工作，出水阀23打开，注水泵33向储气罐21注水以维持其压力，当储气罐21注满水时，进气阀22关闭；供气完成后，供气阀43关闭，进气阀22关闭，排水阀35打开，注满水的储气罐21的出水阀23打开进行排水，排水完成后关闭出水阀23，关闭排水阀35。峰电和/或平电时段，如储气单元2的供气用完，且还需要供气，则可启动压缩单元1，从压缩机11排气口抽取适合压力的压缩空气。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征 “上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种空压站，其特征在于，包括：

压缩单元，所述压缩单元用于产生压缩气体；

储气单元，所述储气单元与所述压缩单元相连，所述储气单元用于接收并储存所述压缩单元产生的压缩气体；

蓄水单元，所述蓄水单元的一端与所述压缩单元相连，所述蓄水单元的另一端与所述储气单元相连。

2.根据权利要求1所述的空压站，其特征在于，所述压缩单元包括压缩机和排气阀，所述压缩机的进口与外界连通，所述压缩机的出口与所述排气阀连通，所述排气阀与所述储气单元连通。

3.根据权利要求2所述的空压站，其特征在于，所述压缩机的数量为多个，所述排气阀的数量为多个，多个所述压缩机依次相连，多个所述排气阀与多个所述压缩机一一对应相连。

4.根据权利要求3所述的空压站，其特征在于，所述储气单元包括多个储气罐，所述储气罐的一端与所述排气阀连通，且多个所述储气罐的进气端与多个排气阀一一对应相连，所述储气罐的另一端与所述蓄水单元相连。

5.根据权利要求4所述的空压站，其特征在于，所述蓄水单元包括蓄水池和冷却泵，所述冷却泵的进口与所述蓄水池连通，所述冷却泵的另一端与所述压缩机连通。

6.根据权利要求5所述的空压站，其特征在于，所述压缩机内具有冷却通道，所述冷却通道的进口与所述冷却泵的出口连通，所述冷却通道的出口与所述蓄水池连通。

7.根据权利要求5所述的空压站，其特征在于，所述蓄水单元还包括注水泵，所述注水泵的进口与所述蓄水池相连，所述注水泵的出口与所述储气罐连通。

8.根据权利要求4-7中任一项所述的空压站，其特征在于，还包括供气单元，所述供气单元的进口与所述压缩单元和所述储气单元连通，所述供气单元的出口适于与用气部件连通。

9.根据权利要求8所述的空压站，其特征在于，所述供气单元包括干燥部件和多个调压器，所述干燥部件的进口分别与所述压缩单元和所述储气单元连通，所述干燥部件的出口与所述调压器连通，多个所述调压器依次相连。

10.一种空压站控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

谷电时段，压缩单元产生压缩气体并存储至储气单元，且冷却泵抽取蓄水池内的水对压缩单元进行冷却，若谷电时段需供气，则从所述压缩单元抽取压缩空气；

峰电和/或平电时段，储气单元通过供气单元向外供应压缩气，注水泵向储气罐内注水以维持储气罐内的压力，供气完成后，将储气罐内的水排出，若峰电和/或平电时段，储气单元的供气用完，且仍需要供气，启动压缩单元，从所述压缩单元抽取压缩空气。

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