CN205335864U - 基于空压机余热发电***的分布式电站 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于空压机余热发电***的分布式电站，包括若干个空压机余热发电单元，若干个空压机余热发电单元分别通过第一控制器连接电力主线；每一个第一控制器均与一电压传感器、一电流传感器相连；电力主线均连接总控制器，总控制器均与电压传感器、电流传感器通信连接；总控制器还通过变压器连接配电柜，配电柜同时连接市电线路和第二控制器，配电柜的输出端连接若干个用电设备，变压器与配电柜之间的线路上、市电线路上及配电框与用电设备之间的线路上均设有电压互感器和电流互感器，电压互感器和电流互感器均与第二控制器相连。本实用新型具有节能、环保，布局合理，实用价值高等优点。

Description

基于空压机余热发电***的分布式电站

技术领域

本实用新型涉及空压机技术领域，具体涉及一种基于空压机余热发电***的分布式电站。

背景技术

螺杆空压机长期连续的运行过程中，把电能转换为机械能，机械能转换为风能，在机械能转换为风能过程中，空气得到强烈的高压压缩，使之温度骤升，这是普通物理学机械能量转换现象，空压机螺杆的高速旋转产生的高温热量，同时也摩擦发热，这些产生的高温热量由空压机润滑油的加入混合成油/气蒸气排出机体,这部分高温油（冷却油）/气流的热量相当于空压机输入功率的3/4,它的温度通常80℃-100℃，这些热能都由于机器运行温度的要求，都被无端地废弃排往大气中，即空压机的散热***来完成机器运行的温度要求。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种基于空压机余热发电***的分布式电站。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种基于空压机余热发电***的分布式电站，包括若干个空压机余热发电单元，所述空压机余热发电单元包括空压机，空压机的高温冷却油通过管路连接到温差发电机或超低温发电***；所述若干个空压机余热发电单元分别通过第一控制器连接电力主线；所述第一控制器与所述空压机余热发电单元一一对应，每一个第一控制器均与一电压传感器、一电流传感器相连；所述电力主线均连接总控制器，总控制器均与所述电压传感器、电流传感器通信连接；所述总控制器还通过变压器连接配电柜，配电柜同时连接市电线路和第二控制器，配电柜的输出端连接若干个用电设备，所述变压器与配电柜之间的线路上、市电线路上及配电框与用电设备之间的线路上均设有电压互感器和电流互感器，所述电压互感器和电流互感器均与所述第二控制器相连。

根据本实用新型实施例的基于空压机余热发电***的分布式电站，其将若干个空压机余热发电单元（以下简称“发电单元”）产生的电能输入到电力主线，经电力主线汇集所有发电单元输出的电能，并输送至总控制***，并可以储存在储电设备中。电压传感器和电流传感器分别检测每个空压机余热发电单元的产生的电压、电流情况，并反馈给总控制器，总控制器获取每个发电单元的发电情况，可以通过显示屏等方式向操作人员呈现，也可以直接反馈给每个发电单元，指导其发电工作。电力主线的电能连接到配电室的变压站，然后进入配电柜，同样市电线路也进入配电柜。所述三处电压互感器和电流互感器分别检测电力主线上的电压、电流数据、市电线路上的电压、电流数据及用电设备（负载）的电压、电流数据，并反馈给第二控制器。第二控制器传输信号给配电柜，以使配电柜进行相应的电能分配、控制或计量。比如，当电力主线上的电能可以满足用电设备需要时，优先分配电力主线上的电能，当不能满足时，可以从储电设备中补充，也可以引用市电线路上的电能以补充不足的部分。综上，本实用新型的分布式电站能够对空压机余热发电产生的电能进行存储、输送、管理，具有节能、环保，布局合理，实用价值高等优点。

另外，根据本实用新型的基于空压机余热发电***的分布式电站还可以具有以下附加技术特征：

优选的，所述总控制器还连接有储电设备。

优选的，所述总控制器还连接有监视屏。

作为示例情况之一，所述空压机余热发电单元的结构为：

空压机；

储油筒，所述储油筒通过空压机的出油管与空压机相连通；

超低温发电***，所述超低温发电***包括热管蒸发器，热管蒸发器的进油口通过第一管路与所述储油筒相连，超低温发电***通过有机工质管路连接螺杆膨胀动力机，螺杆膨胀动力机连接发电机，发电机连接电流输出装置；

四通温控阀，所述四通温控阀经第二管路连接所述超低温发电***的出油口，经第三管路连接所述储油筒，经第四管路连接所述超低温发电***的进油口，经第五管路连接所述空压机。

作为示例情况之二，所述空压机余热发电单元的结构为：

空压机；

储油筒，所述储油筒通过空压机的出油管与空压机相连通；

温差发电机，所述温差发电机的进油口通过第一管路与所述储油筒相连，温差发电机上还设有进水管路、出水管路以及电流输出装置；

四通温控阀，所述四通温控阀经第二管路连接所述温差发电机的出油口，经第三管路连接所述储油筒，经第四管路连接所述温差发电机的进油口，经第五管路连接所述空压机。

上述两种示例中：所述空压机上设有温度传感器。

所述储油筒上设有安全阀和储油筒压力表。

所述储油筒的底部设有用于放油的泄油阀。

所述第一管路上设有压力维持阀。

所述第四管路上设有泵

所述第五管路上设有油过滤器和压力表，在第五管路入口端设有油过滤压差开关。

所述电流输出装置为电力主线。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型的基于空压机余热发电***的分布式电站的拓扑原理结构示意图；

图2是本实用新型的空压机余热超低温发电***的结构示意图；

图3是本实用新型的空压机余热温差发电***的结构示意图。

其中：空压机余热发电单元1；第一控制器2；电力主线3；总控制器4；储电设备5；监视屏6；变压站7；配电柜8；第二控制器9；用电设备10；电压互感器和电流互感器11；空压机101；储油筒102；温差发电机103；四通温控阀104；第一温度传感器105；出油管106；安全阀107；储油筒压力表108；第一管路109；压力维持阀110；进水管路111；出水管路112；泄油阀113；第二管路114；电能输出线路115；第三管路116；第四管路117；泵118；第五管路119；过滤器120；压力表121；热交换器122；油过滤压差开关123；热管蒸发器124；螺杆膨胀动力机125；发电机126。

具体实施方式

下面参照本实用新型实施例对本实用新型作进一步描述。

实施例1

如图1所示的拓扑原理结构示意简图，本实施例提供了一种基于空压机余热发电***的分布式电站，包括若干个空压机余热发电单元1、第一控制器2、电力主线3、总控制器4、储电设备5、监视屏6、变压站7、配电柜8和第二控制器9。

若干个空压机余热发电单元1（简称“发电单元”）均包括空压机，空压机的高温冷却油通过管路连接到温差发电机或超低温发电***。具体结构见实施例2或实施例3。

若干个空压机余热发电单元1分别通过第一控制器2连接电力主线3。第一控制器2与空压机余热发电单元1一一对应，每一个第一控制器2均与一电压传感器、一电流传感器相连，电压传感器用于检测与其对应的发电单元的电压、电流情况，并与主控制器进行通信联络。电力主线3均连接总控制器4，总控制器4还连接有储电设备5和监视屏6，储电设备5用于存储电力主线3中多余的（即超出用电设备10的用电消耗）电能。监视屏6用于显现每个发电单元1的发电情况，作为操作人员监视、管理的参考。总控制器4还通过变压器连接配电柜8，配电柜8同时连接市电线路和第二控制器9，配电柜8的输出端连接若干个用电设备10，变压器与配电柜8之间的线路上、市电线路上及配电框与用电设备10之间的线路上均设有电压互感器和电流互感器11（注：本实施例虽采用同一编号11，但表示电压互感器和电流电感器两个部件），电压互感器和电流互感器11均与第二控制器9相连。

根据本实用新型实施例的基于空压机余热发电***的分布式电站，其将若干个空压机余热发电单元1产生的电能输入到电力主线3，经电力主线3汇集所有发电单元输出的电能，并输送至总控制***，并可以储存在储电设备5中。电压传感器和电流传感器分别检测每个空压机余热发电单元1的产生的电压、电流情况，并反馈给总控制器4，总控制器4获取每个发电单元的发电情况，可以通过显示屏等方式向操作人员呈现，也可以直接反馈给每个发电单元，指导其发电工作。电力主线3的电能连接到配电室的变压站7，然后进入配电柜8，同样市电线路也进入配电柜8。三处电压互感器和电流互感器11分别检测电力主线3上的电压、电流数据、市电线路上的电压、电流数据及用电设备10（负载）的电压、电流数据，并反馈给第二控制器9。第二控制器9传输信号给配电柜8，以使配电柜8进行相应的电能分配、控制或计量。比如，当电力主线3上的电能可以满足用电设备10需要时，优先分配电力主线3上的电能，当不能满足时，可以从储电设备5中补充，也可以引用市电线路上的电能以补充不足的部分。综上，本实用新型的分布式电站能够对空压机余热发电产生的电能进行存储、输送、管理，具有节能、环保，布局合理，实用价值高等优点。

本实用新型的分布式电站在实验布局时根据性价比和效率的不同要求，可以存在更多的实施例以满足不同的需要，但由于发电单元必要分布在不同的位置，距离差别比较大，因此总控制器4可以通过无线方式对分布各处的发电单元实现控制、监测和管理的功能。

实施例2

如图2所示，一种空压机余热温差发电***，包括空压机101、储油筒102、温差发电机103和四通温控阀104。

空压机101上设有第一温度传感器105，空压机101的出油管106与储油筒102相连，储油筒102上设有安全阀107和储油筒压力表108。储油筒102经第一管路109与温差发电机103的进油口相连，第一管路109上设有压力维持阀110。温差发电机103上设有进水管路111和出水管路112，储油筒102的底部设有用于放油的泄油阀113。温差发电机103的出油口经第二管路114连接该四通温控阀104，温差发电机103还连接电能输出线路115。四通温控阀104经第第三管路116连接储油筒102，经第四管路117连接温差发电机103的进油口，经第五管路119连接空压机101。第四管路117上设有泵118。第五管路119上设有油过滤器120、压力表121和热交换器122，在第五管路119入口端设有油过滤压差开关123。

本***还包括控制装置（省略控制器及其连线），控制装置包括PLC可编程控制器，PLC可编程控制器连接有触摸屏液晶显示器，以控制冷却油发电的状况。作为本实施例的优选方案，在第一管路109上设有第一阀，在第二管路114上设有第二温度传感器，以获取经温差发电机103的出油口流出的油的温度。PLC可编程控制器与第一温度传感器105、第二温度传感器、第一阀、四通温控阀104和泵118相连。当空压机101刚启动时，冷却油的温度较低（低于第一温度），此时第一阀关闭和泵118关闭，冷却油经出油管106进入储油筒102、再分别经第三管路116、四通温控阀104和第五管路119返回空压机101。有利地，为使进入空压机101的冷却油具有适当的温度，可在第五管路119上设置热交换器122。当空压机101运行一段时间后，冷却油温度开始升高，当第一温度传感器105检测到冷却油的温度超过第一温度，第一阀开启，泵118保持关闭，冷却油经第一管路109进入温差发电机103发电。同时，***通过第二温度传感器检测到温差发电机103出油口处的温度，若该温度低于第二温度时，PLC可编程控制器控制四通温控阀104，将温差发电机103出油口处的冷却油经第五管路119返回空压机101。若该温度高于第二温度，则泵118开启，温差发电机103出油口处的冷却油经泵118输送至温差发电机103继续发电。

本实用新型的温差发电机103中，在进水管路111（冷却水管）两侧安装温差发电芯片，使温差发电芯片的一侧冷端紧贴进水管路111侧壁，另一端热端紧贴冷却油管侧壁，即进水管路111与温差发电芯片、冷却油管道相间排列，使得温差发电芯片的一个端面被加热，另一个端面被冷却，温差发电芯片两端面之间产生温差，由于贝塞尔效应，温差被转化成电势差，将电势差引出，经过转换、整流后作为电源使用。

实施例3

如图3所示，一种空压机余热超低温发电***，包括空压机101、储油筒102、超低温发电***和四通温控阀104。

空压机101上设有第一温度传感器105，空压机101的出油管106与储油筒102相连，储油筒102上设有安全阀107和储油筒压力表108。储油筒102经第一管路109与热管蒸发器124的进油口相连，第一管路109上设有压力维持阀110。超低温发电***包括热管蒸发器124，热管蒸发器124通过有机工质管路连接螺杆膨胀动力机125，螺杆膨胀动力机125连接发电机126，发电机126连接电能输出线路115。有机工质管路从热管蒸发器124出来后经换热器等冷却后再次进入热管蒸发器124。四通温控阀104经第第三管路116连接储油筒102，经第四管路117连接热管蒸发器124的进油口，经第五管路119连接空压机101。第四管路117上设有泵118。第五管路119上设有油过滤器120、压力表121和热交换器122，在第五管路119入口端设有油过滤压差开关123。

本***还包括控制装置（省略控制器及其连线），控制装置包括PLC可编程控制器，PLC可编程控制器连接有触摸屏液晶显示器，以控制冷却油发电的状况。作为本实施例的优选方案，在第一管路109上设有第一阀，在第二管路114上设有第二温度传感器，以获取经热管蒸发器124的出油口流出的油的温度。PLC可编程控制器与第一温度传感器105、第二温度传感器、第一阀、四通温控阀104和泵118相连。当空压机101刚启动时，冷却油的温度较低（低于第一温度），此时第一阀关闭和泵118关闭，冷却油经出油管106进入储油筒102、再分别经第三管路116、四通温控阀104和第五管路119返回空压机101。有利地，为使进入空压机101的冷却油具有适当的温度，可在第五管路119上设置热交换器122。当空压机101运行一段时间后，冷却油温度开始升高，当第一温度传感器105检测到冷却油的温度超过第一温度，第一阀开启，泵118保持关闭，冷却油经第一管路109进入超低温发电***发电。同时，***通过第二温度传感器检测到热管蒸发器124出油口处的温度，若该温度低于第二温度时，PLC可编程控制器控制四通温控阀104，将热管蒸发器124出油口处的冷却油经第五管路119返回空压机101。若该温度高于第二温度，则泵118开启，热管蒸发器124出油口处的冷却油经泵118输送至超低温发电***继续发电。

本实用新型实施例的超低温发电***可以采用现有技术中的发电***，如专利CN204550636U（一种高炉冲渣水的超低温余热电机***）或专利CN103422922A（超低温余热发电***）。有机介质可以现有技术中的介质，也可能采用其它环保冷媒。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于空压机余热发电***的分布式电站，其特征在于，包括若干个空压机余热发电单元，所述空压机余热发电单元包括空压机，空压机的高温冷却油通过管路连接到温差发电机或超低温发电***；所述若干个空压机余热发电单元分别通过第一控制器连接电力主线；所述第一控制器与所述空压机余热发电单元一一对应，每一个第一控制器均与一电压传感器、一电流传感器相连；所述电力主线均连接总控制器，总控制器均与所述电压传感器、电流传感器通信连接；所述总控制器还通过变压器连接配电柜，配电柜同时连接市电线路和第二控制器，配电柜的输出端连接若干个用电设备，所述变压器与配电柜之间的线路上、市电线路上及配电框与用电设备之间的线路上均设有电压互感器和电流互感器，所述电压互感器和电流互感器均与所述第二控制器相连。

2.根据权利要求1所述的基于空压机余热发电***的分布式电站，其特征在于，所述总控制器还连接有储电设备。

3.根据权利要求1所述的基于空压机余热发电***的分布式电站，其特征在于，所述总控制器还连接有监视屏。

4.根据权利要求1所述的基于空压机余热发电***的分布式电站，其特征在于，所述空压机余热发电单元的结构包括：

空压机；

储油筒，所述储油筒通过空压机的出油管与空压机相连通；

超低温发电***，所述超低温发电***包括热管蒸发器，热管蒸发器的进油口通过第一管路与所述储油筒相连，超低温发电***通过有机工质管路连接螺杆膨胀动力机，螺杆膨胀动力机连接发电机，发电机连接电流输出装置；

四通温控阀，所述四通温控阀经第二管路连接所述超低温发电***的出油口，经第三管路连接所述储油筒，经第四管路连接所述超低温发电***的进油口，经第五管路连接所述空压机。

5.根据权利要求1所述的基于空压机余热发电***的分布式电站，其特征在于，所述空压机余热发电单元的结构包括：

空压机；

储油筒，所述储油筒通过空压机的出油管与空压机相连通；

温差发电机，所述温差发电机的进油口通过第一管路与所述储油筒相连，温差发电机上还设有进水管路、出水管路以及电流输出装置；

四通温控阀，所述四通温控阀经第二管路连接所述温差发电机的出油口，经第三管路连接所述储油筒，经第四管路连接所述温差发电机的进油口，经第五管路连接所述空压机。

6.根据权利要求4或5所述的基于空压机余热发电***的分布式电站，其特征在于，所述空压机上设有温度传感器。

7.根据权利要求4或5所述的基于空压机余热发电***的分布式电站，其特征在于，所述储油筒上设有安全阀和储油筒压力表，所述储油筒的底部设有用于放油的泄油阀。

8.根据权利要求4或5所述的基于空压机余热发电***的分布式电站，其特征在于，所述第一管路上设有压力维持阀。

9.根据权利要求4或5所述的基于空压机余热发电***的分布式电站，其特征在于，所述第四管路上设有泵。

10.根据权利要求4或5所述的基于空压机余热发电***的分布式电站，其特征在于，所述第五管路上设有油过滤器和压力表，在第五管路入口端设有油过滤压差开关。