專利名稱：蒸汽膨脹機(jī)驅(qū)動(dòng)空氣壓縮裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蒸汽膨脹機(jī)驅(qū)動(dòng)空氣壓縮裝置.
背景技術(shù)：
在使用由鍋爐產(chǎn)生的蒸汽的設(shè)備中， 一般的情況是利用減壓閥將鍋爐
產(chǎn)生的高壓(例如1,2至1.6MPa)的蒸汽減壓，并將低壓(例如0.8至 0. 9MPa)的蒸汽向需要設(shè)備供給。因?yàn)槿粲脺p壓閥將蒸汽減壓則廢棄蒸汽 的壓力差能量，所以希望回收該能量.
如特開2007-16614號(hào)那樣，提出有利用螺桿式蒸汽膨脹機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā) 電M而將蒸汽的壓力差能量作為電能而回收的裝置。 一般地，發(fā)電機(jī)需 要以一定的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，但是若將螺桿式蒸汽膨歉^的速度保持為一定，則 低壓側(cè)的蒸汽壓力變動(dòng)。
螺桿式蒸汽膨脹機(jī)的速度控制如特開2007-16614號(hào)所述， 一般的情 況是控制設(shè)置在吸入側(cè)的流量調(diào)節(jié)閥的開度以使排出壓成為一定。因此， 使用能夠?qū)?yīng)速度變化的發(fā)電機(jī)，控制使得螺桿式蒸汽膨脹機(jī)的排出壓成 為一定，由此能夠?qū)?yīng)蒸汽使用量的變化.
但是，在小規(guī)模的設(shè)備中，蒸汽使用量不穩(wěn)定，所以若將螺桿式蒸汽 膨歉機(jī)的排出側(cè)的壓力保持為一定，則螺桿式蒸汽膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速的變動(dòng)變 得非常地大。由此，在蒸汽使用量降低時(shí)，存在螺桿式蒸汽膨m^的輸出 扭矩不足而變得不能驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的情況。
在特開昭63-50692號(hào)公報(bào)中，記栽有用螺桿式蒸汽膨/fMME動(dòng)螺桿 式空氣壓縮機(jī)而壓縮空氣的裝置。但是，在蒸汽使用量與壓縮空氣消耗量 不存在比例關(guān)系的情況下，若將螺桿式蒸汽膨| 的排出側(cè)的壓力保持為 一定，則存在不能控制產(chǎn)生的壓縮空氣的量而對(duì)壓縮空氣產(chǎn)生過(guò)多或不 足、壓縮空氣的壓力變動(dòng)的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問(wèn)題點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種蒸汽膨脹機(jī)驅(qū)動(dòng)空氣壓 縮裝置，不論蒸汽的使用量如何，能夠穩(wěn)定地回收壓力差能量。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的蒸汽膨I^L驅(qū)動(dòng)空氣壓縮裝置包括以下 的部件容積型蒸汽膨Jf^L;容積型空氣壓縮機(jī)，被上述容積型蒸汽膨脹 機(jī)驅(qū)動(dòng)；容量調(diào)節(jié)閥，能夠調(diào)節(jié)上述容積型蒸汽膨g的吸氣量；壓力檢 測(cè)器，檢測(cè)上述容積型空氣壓縮機(jī)的排出側(cè)的壓力；以及控制裝置，基于 上述壓力檢測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)而控制上述容量調(diào)節(jié)閥的開度以使上述容積 型空氣壓縮機(jī)的排出側(cè)的壓力成為一定。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，利用容量調(diào)節(jié)閥，將與容積型空氣壓縮機(jī)所需的驅(qū)動(dòng)扭
矩對(duì)應(yīng)的量的蒸汽向容積型蒸汽膨a供給，因此能夠穩(wěn)定地驅(qū)動(dòng)容積型 空氣壓縮機(jī).
此外，在本發(fā)明的蒸汽膨 驅(qū)動(dòng)空氣壓縮裝置中，上述控制裝置可 以基于上述壓力檢測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)而PID控制上述容量調(diào)節(jié)閥的開度.
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠使用廣泛地通用的PID控制器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，低成本.
此外，在本發(fā)明的蒸汽膨B驅(qū)動(dòng)空氣壓縮裝置中，上述容積型蒸汽 膨JJ^L可以經(jīng)由減速機(jī)驅(qū)動(dòng)上述容積型空氣壓縮機(jī)。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，與容積型空氣壓縮機(jī)的負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)而選擇減速機(jī)的減 速比，由此機(jī)械效率變高.
此外，在本發(fā)明的蒸汽膨脹機(jī)驅(qū)動(dòng)空氣壓縮裝置中，上述容積型蒸汽 膨脹機(jī)可以是螺桿膨脹機(jī)，上迷容積型空氣壓縮機(jī)可以是螺桿壓縮機(jī)。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，因?yàn)槁輻U膨脹機(jī)以及螺桿壓縮機(jī)的扭矩變動(dòng)較小，所以 能夠運(yùn)轉(zhuǎn)的壓力范閨較廣，能夠穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
此外，在本發(fā)明的蒸汽膨1^U驅(qū)動(dòng)空氣壓縮裝置中，可以經(jīng)由減壓閥 連接上述容量調(diào)節(jié)閥的上游和上述容積型蒸汽膨脹機(jī)的排出側(cè).
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在蒸汽的使用量較多的情況下，經(jīng)由減壓閥，能夠旁通 于蒸汽膨脹機(jī)驅(qū)動(dòng)空氣壓縮裝置而將必需的蒸汽向需要設(shè)M給。
根據(jù)本發(fā)明，用容積型蒸汽膨g驅(qū)動(dòng)容積型空氣壓縮機(jī)，調(diào)節(jié)設(shè)置 在容積型蒸汽膨脹機(jī)的吸入側(cè)的容量調(diào)節(jié)閥的開度以便將容積型空氣壓 縮機(jī)的排出側(cè)的壓力保持為一定，因此能夠?qū)⒄羝墓┙o壓力與使用壓力 的壓差能量作為氣壓能量而穩(wěn)定回收。


圖l是本發(fā)明的實(shí)施方式的蒸汽膨g驅(qū)動(dòng)空氣壓縮裝置的概略圖.
具體實(shí)施例方式
由此，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的蒸汽膨^驅(qū)動(dòng)空氣壓縮裝置1 的概要。蒸汽膨iJ^驅(qū)動(dòng)空氣壓縮裝置1具有作為容積型蒸汽膨JJM^的螺
桿膨脹機(jī)(expander) 2、作為容積型空氣壓縮機(jī)的螺桿壓縮機(jī)3，螺桿 膨脹機(jī)2的輸出軸和螺桿壓縮機(jī)3的輸入軸經(jīng)由減速機(jī)4連接.
在螺桿膨脹機(jī)2中，從未圖示的鍋爐經(jīng)由疏水閥5以及容量調(diào)節(jié)閥6 而供給高壓蒸汽。螺桿膨脹機(jī)2將吸氣的蒸汽的膨脹力轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)力，將 通過(guò)膨脹而被減壓的低壓蒸汽向未圖示的需要設(shè)備供給.此外，蒸汽膨脹 機(jī)驅(qū)動(dòng)空氣壓縮裝置l能夠經(jīng)由減壓閥7而不經(jīng)由螺桿膨脹機(jī)2地將高壓 蒸汽向低壓側(cè)供給.
螺桿壓縮機(jī)3經(jīng)由空氣過(guò)濾器8而吸引空氣并將其壓縮而排出.螺桿 壓縮機(jī)3排出的壓縮空氣利用分離器9分離潤(rùn)滑油，利用后冷卻器10被 冷卻而被向需要設(shè)備供給.
蒸汽膨1 驅(qū)動(dòng)空氣壓縮裝置1在分離器9的出口配管上設(shè)置壓力檢 測(cè)器ll,利用PID控制裝置12來(lái)PID控制容量調(diào)節(jié)閥6的開度，以使壓 力檢測(cè)器11的檢測(cè)壓力變成既定的設(shè)定壓力。
利用分離器9被分離的潤(rùn)滑油經(jīng)由自動(dòng)溫度調(diào)節(jié)閥13、油冷卻器14 以及油過(guò)濾器15，供給向螺桿膨脹機(jī)2的軸承部以及螺桿壓縮機(jī)3的轉(zhuǎn) 子室。此外，配設(shè)有電磁閥16，以便在螺桿膨脹機(jī)2停止時(shí)，能夠立即 停止向螺桿膨脹機(jī)2的軸承部的潤(rùn)滑油的供給。進(jìn)而，向螺桿膨脹機(jī)2的 軸承部供給的潤(rùn)滑油流入減速機(jī)4而潤(rùn)滑減速機(jī)4，從減速機(jī)4流出的潤(rùn) 滑油經(jīng)由逆止閥17而被向螺桿壓縮機(jī)3的轉(zhuǎn)子室供給，
在本實(shí)施方式的蒸汽膨脹機(jī)驅(qū)動(dòng)空氣壓縮裝置1中，在壓縮空氣的需 要較少的情況下，壓力檢測(cè)器11的檢測(cè)壓力即螺桿壓縮機(jī)3的排出側(cè)的 空氣壓上升，所以利用PID控制裝置12，限制螺桿膨脹機(jī)2的!^V的容 量調(diào)節(jié)閥6的開度，向螺桿膨脹機(jī)2的蒸汽供給量變少，由此，螺桿膨脹 機(jī)2的轉(zhuǎn)速減少，螺桿壓縮機(jī)3的排出壓也降低，因此螺桿壓縮機(jī)3的排 出側(cè)的壓力(向壓縮空氣的需要設(shè)備的供給壓力)降低，恢復(fù)為既定的設(shè) 定壓力。
此外，在壓縮空氣的需要較多的情況下，螺桿壓縮機(jī)3的排出側(cè)的壓 力降低，所以利用PID控制裝置12，較大地打開螺桿膨J^U 2的吸入的容量調(diào)節(jié)閥6。由此，螺桿膨脹機(jī)2的轉(zhuǎn)速增大，螺桿壓縮機(jī)3的排出壓 也上升，因此壓縮空氣的供給壓力上升，恢復(fù)設(shè)定壓力.
若詳細(xì)地說(shuō)明，則作為容積型蒸汽膨J^的螺桿膨^L 2的輸出扭矩 由吸入壓力與排出壓力的差決定。此外，同樣地，作為容積型空氣壓縮機(jī) 的螺桿壓縮機(jī)3的驅(qū)動(dòng)扭矩由吸氣壓力與排出壓力的壓差決定。由此，配
實(shí)質(zhì)的螺:桿膨)JM^2的吸氣l力降低，由此能二制螺桿膨Ji^L 2的輸出， 使希望的壓力的壓縮空氣產(chǎn)生。
像這樣，在本實(shí)施方式中，與壓縮空氣的壓力對(duì)應(yīng)而調(diào)節(jié)螺桿膨J^L 2的蒸汽流量，因此能夠?qū)腻仩t供給的高壓蒸汽與在常用設(shè)備使用的低 壓蒸汽的壓差能量作為氣壓能量穩(wěn)定地回收，并供給一定壓力的壓縮空 氣。
此外，在本實(shí)施方式中，減速機(jī)4減速以便在最適宜的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)螺
而言最適宜的扭矩。由此，蒸汽膨,驅(qū)動(dòng)空氣壓縮裝置l整體的機(jī)械效 率被最適宜化，提高能量回收效率。
此外，在本實(shí)施方式中，在與壓縮空氣的需要相比蒸汽的需要較多的 情況下，能夠經(jīng)由減壓閥7而將蒸汽向蒸汽需要設(shè)備供給.
本發(fā)明的蒸汽膨,驅(qū)動(dòng)空氣壓縮裝置^(吏用與如蒸汽渦輪機(jī)這樣的
縮機(jī)，特別地使用旋轉(zhuǎn)型且振動(dòng)(基于旋:;的相位的扭矩變動(dòng))較小的 螺桿膨脹機(jī)以及螺桿壓縮機(jī)，由此不論壓縮空氣的需要變動(dòng)如何，能夠穩(wěn)
定運(yùn)轉(zhuǎn).
此外，在本發(fā)明中，基于蒸汽膨脹機(jī)的吸氣側(cè)的容量調(diào)節(jié)閥的空氣壓 縮機(jī)的排出側(cè)的壓力的控制不限于PID控制，也可以使用任意的控制.
權(quán)利要求
1.一種蒸汽膨脹機(jī)驅(qū)動(dòng)空氣壓縮裝置，包括以下的部件容積型蒸汽膨脹機(jī)；被上述容積型蒸汽膨脹機(jī)驅(qū)動(dòng)的容積型空氣壓縮機(jī)；能夠調(diào)節(jié)上述容積型蒸汽膨脹機(jī)的吸氣量的容量調(diào)節(jié)閥；檢測(cè)上述容積型空氣壓縮機(jī)的排出側(cè)的壓力的壓力檢測(cè)器；以及控制裝置，基于上述壓力檢測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)控制上述容量調(diào)節(jié)閥的開度以使上述容積型空氣壓縮機(jī)的排出側(cè)的壓力成為一定。
2. 如權(quán)利要求1所述的蒸汽膨脹機(jī)驅(qū)動(dòng)空氣壓縮裝置，其特征在于， 上述控制裝置基于上述壓力檢測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)而PID控制上述容量調(diào)節(jié) 閥的開度.
3. 如權(quán)利要求1所述的蒸汽膨#驅(qū)動(dòng)空氣壓縮裝置，其特征在于， 上述容積型蒸汽膨脹機(jī)經(jīng)由減速機(jī)而驅(qū)動(dòng)上述容積型空氣壓縮機(jī)。
4. 如權(quán)利要求1所述的蒸汽膨J^ME動(dòng)空氣壓縮裝置，其特征在于， 上述容積型蒸汽膨脹機(jī)是螺桿膨J^L，上述容積型空氣壓縮機(jī)是螺桿壓縮 機(jī)，
5. 如權(quán)利要求1所述的蒸汽膨B驅(qū)動(dòng)空氣壓縮裝置，其特征在于， 經(jīng)由減壓閥連接上述容量調(diào)節(jié)閥的上游和上述容積型蒸汽膨脹機(jī)的排出 側(cè)。
全文摘要
一種蒸汽膨脹機(jī)驅(qū)動(dòng)空氣壓縮裝置，包括以下的部件容積型蒸汽膨脹機(jī)；被上述容積型蒸汽膨脹機(jī)驅(qū)動(dòng)的容積型空氣壓縮機(jī)；能夠調(diào)節(jié)上述容積型蒸汽膨脹機(jī)的吸氣量的容量調(diào)節(jié)閥；檢測(cè)上述容積型空氣壓縮機(jī)的排出側(cè)的壓力的壓力檢測(cè)器；以及控制裝置，基于上述壓力檢測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)控制上述容量調(diào)節(jié)閥的開度以使上述容積型空氣壓縮機(jī)的排出側(cè)的壓力成為一定。通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，提供不論蒸汽的使用量如何，能夠穩(wěn)定地回收壓力差能量的蒸汽膨脹機(jī)驅(qū)動(dòng)空氣壓縮裝置。
文檔編號(hào)F04C23/00GK101560978SQ20091013413
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月14日
發(fā)明者松隈正樹 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所