本實用新型涉及螺桿式空氣壓縮機技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種螺桿式空氣壓縮機能效提高及熱能回收利用節(jié)能系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
空氣壓縮機是工業(yè)現(xiàn)代化的基礎產(chǎn)品，被廣泛應用于多個領(lǐng)域，我國的空氣壓縮機市場規(guī)模以8%的增速增長，而空氣壓縮機運行過程中產(chǎn)生的熱能直接排放，不僅不利于節(jié)能減排，更對環(huán)境產(chǎn)生危害。
在諸多被使用的能源中，壓縮空氣是僅次于電力的普及能源之一。工業(yè)、礦業(yè)、工程業(yè)、醫(yī)療業(yè)甚至農(nóng)業(yè)都有日趨廣泛的用途，尤其在工業(yè)的使用量極其可觀。鑒于壓縮空氣已被各行各業(yè)廣泛的采用，在工廠大型化及自動化的前提下，壓縮空氣的使用與日俱增。而空氣壓縮機在生產(chǎn)能源／壓縮空氣的同時，本身也在消耗大量電能，以普遍的100PsiG(7Kg／cm3G)壓縮空氣系統(tǒng)為例，每生產(chǎn)100ICFM的壓縮空氣大約需要消耗20HP的電能。在目前的工業(yè)界動咎使用數(shù)千馬力甚至數(shù)萬馬力空壓機的工廠已為數(shù)眾多，如何合理使用壓縮空氣及空壓機電效如何提升，已成為業(yè)者非常重視的課題。
空氣壓縮機的運行方式一般為：
(1)一般采用壓力開關(guān)ON／OFF型全開全閉控制，在壓力到達卸載設定后會轉(zhuǎn)入卸載工況，使運行電流只有滿載電流的30-60％，并卸掉罐內(nèi)多余的壓力以保持最小罐壓。卸載部分可視為完全浪費的成分，浪費的30-60％電能看時間長短計算總浪費電量。
(2)采用容調(diào)閥結(jié)合壓力開關(guān)控制，調(diào)節(jié)氣量范圍號稱可達到40-100％。容調(diào)方式可穩(wěn)定氣壓，減少空壓機控制部件的工作頻繁，但恒壓供氣實際比馬達相同功率輸出時更耗電。
(3)部分機種在卸載后可以實現(xiàn)空氣壓縮機停機，但等待的時間嚴格按國標要求必須在10分鐘以上(考慮電網(wǎng)沖擊)。而可停機切換的，在二次啟動加載時，采用了Y-△降壓激活，激活電流仍為額定電流的3-5倍，對電網(wǎng)及其它用電設備沖擊較大，而且會存在罐壓可能過高導致馬達燒壞和機頭卡死的風險，及損壞起動電磁開關(guān)，同時使控制電器元件、壓縮機頭的使用壽命縮短，且在空轉(zhuǎn)的時間段內(nèi)實際也是浪費，傳統(tǒng)空氣壓縮機供氣量是恒定的，用戶的用氣量是變化的，這樣也會造成空壓機功率的極大浪費，許多用戶使用多臺機并網(wǎng)用人工方法處理，這樣也會造成能源浪費
另外，空氣壓縮機種類中的螺桿式空氣壓縮機作為一種高能耗的設備，其在工作時會產(chǎn)生大量的熱，因此使用中需要配備如冷卻塔及其風冷裝置等設備進行散熱工作，造成二次耗能以及大量廢氣、廢水的排放。為了實現(xiàn)螺桿式空氣壓縮機的節(jié)能減排，已知技術(shù)的空壓機余熱回收裝置，只有單一的功能，就是把空壓機螺桿油的熱量交換出來，空壓機原有的冷卻系統(tǒng)不能拆除，因為一旦余熱回收設備不吸收熱量時，比如循環(huán)水溫度超高時，或者自來水停水時，其熱能轉(zhuǎn)換效率將達不到要求或為零時，螺桿式空氣壓縮機就不能正常工作了。因此，在空壓機余熱回收裝置熱轉(zhuǎn)換效率達不到要求時，仍然要保持空氣壓縮機正常工作也就成了一個需要解決的問題。
因此，如何在空壓機余熱回收裝置熱轉(zhuǎn)換效率達不到要求時，仍然能夠保持空氣壓縮機正常工作，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種節(jié)約螺桿式空氣壓縮機卸載時浪費的電能，提高螺桿式空氣壓縮機能效，回收螺桿式空氣壓縮機運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的熱能的回收系統(tǒng)。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
一種螺桿式空氣壓縮機能效提升及熱能回收系統(tǒng)，包括空氣壓縮機單元，所述空氣壓縮機單元包括螺桿式空氣壓縮機和控制所述空氣壓縮機啟停的變頻器，所述螺桿式空氣壓縮機連接有換熱器，所述螺桿式空氣壓縮機和所述換熱器之間設置有第一溫控閥，所述第一溫控閥的入口與所述螺桿式空氣壓縮機的螺桿油出口連通，所述第一溫控閥設置有與所述換熱器和連通的第一熱油出口，所述第一溫控閥還設置有與所述螺桿式空氣壓縮機連通的第一冷油出口，所述換熱器的出口連接有儲能裝置，所述儲能裝置回收所述空氣壓縮機運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的余熱。
所述空氣壓縮機單元還包括與所述空氣壓縮機電連接的電源、空氣壓縮機控制系統(tǒng)和加/卸載閥，所述電源與所述變頻器的進線端連接，所述變頻器的輸出端與所述螺桿式空氣壓縮機的馬達連接，所述變頻器通過喚醒功能使所述螺桿式空氣壓縮機的馬達經(jīng)軟啟動方式在短時間內(nèi)空載啟動到工作頻率，然后所述變頻器將加載信號反饋給所述空氣壓縮機控制系統(tǒng)，將所述加/卸載閥打開進行加載，當所述螺桿式空氣壓縮機加載壓力到達設定上限時打開加/卸載閥，所述空氣壓縮機進入卸載狀態(tài)，此時卸載信號反饋給所述變頻器，然后所述變頻器通過休眠功能控制所述螺桿式空氣壓縮機的馬達進入到休眠狀態(tài)，所述螺桿式空氣壓縮機停止運轉(zhuǎn)。
所述儲能裝置包括與所述換熱器的出口連通的保溫水箱，所述保溫水箱的出口連接有熱水應用終端。
所述換熱器還連通有風冷卻器，所述風冷卻器的出口與所述螺桿式空氣壓縮機連通；所述換熱器和所述風冷卻器之間還設置有第二溫控閥，所述第二溫控閥的進口和所述換熱器連通，第一出口和所述風冷卻器連通，第二出口和所述螺桿式空氣壓縮機連通；所述風冷卻器和所述第二溫控閥還設置有溫控開關(guān)，當所述溫控開關(guān)測得所述第二溫控閥輸出的熱油溫度超過預設值時，所述風冷卻器運轉(zhuǎn)工作。
所述換熱器還連通有供水裝置，所述供水裝置與所述換熱器的進水口之間還設置有電磁閥，所述電磁閥與所述空氣壓縮機控制系統(tǒng)電連接，當所述螺桿式空氣壓縮機工作時，所述電磁閥開啟。
本實用新型的有益效果是：本實用新型的變頻器節(jié)約了空氣壓縮機在卸載時的電能浪費，節(jié)約能耗，提高空氣壓縮機效率，并且可以降低空氣壓縮機啟動電流，減少對電網(wǎng)及空氣壓縮機機械部分的沖擊，提高設備壽命減少維護、維修成本，換熱器將空氣壓縮機產(chǎn)生的熱能儲存起來備用，既有利于環(huán)保，又可以節(jié)能減排。
附圖說明
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是空氣壓縮機單元結(jié)構(gòu)原理框圖。
具體實施方式
參照圖1、圖2，一種螺桿式空氣壓縮機能效提升及熱能回收系統(tǒng)，包括空氣壓縮機單元1，所述空氣壓縮機單元1包括螺桿式空氣壓縮機2和控制所述螺桿式空氣壓縮機2啟停的變頻器3，所述螺桿式空氣壓縮機2連接有換熱器12，所述螺桿式空氣壓縮機2和所述換熱器12之間設置有第一溫控閥13，所述第一溫控閥13的入口與所述螺桿式空氣壓縮機2的螺桿油出口連通，所述第一溫控閥13設置有與所述換熱器12和連通的第一熱油出口，所述第一溫控閥13還設置有與所述螺桿式空氣壓縮機2連通的第一冷油出口，所述換熱器12的出口連接有儲能裝置14，所述儲能裝置14回收所述空氣壓縮機2運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的余熱，變頻器節(jié)約了空氣壓縮機在卸載時的電能浪費，節(jié)約能耗，提高空氣壓縮機效率，并且可以降低空氣壓縮機啟動電流，減少對電網(wǎng)及空氣壓縮機機械部分的沖擊，提高設備壽命減少維護、維修成本，換熱器將空氣壓縮機產(chǎn)生的熱能儲存起來備用，既有利于環(huán)保，又可以節(jié)能減排。
所述空氣壓縮機單元1還包括與所述空氣壓縮機2電連接的電源9、空氣壓縮機控制系統(tǒng)10和加/卸載閥11，所述電源9與所述變頻器3的進線端連接，所述變頻器3的輸出端與所述螺桿式空氣壓縮機2的馬達連接，所述變頻器3通過喚醒功能使所述螺桿式空氣壓縮機2的馬達經(jīng)軟啟動方式在短時間內(nèi)空載啟動到工作頻率，然后所述變頻器3將加載信號反饋給所述空氣壓縮機控制系統(tǒng)10，將所述加/卸載閥11打開進行加載，當所述螺桿式空氣壓縮機2加載壓力到達設定上限時打開加/卸載閥11，所述空氣壓縮機2進入卸載狀態(tài)，此時卸載信號反饋給所述變頻器3，然后所述變頻器3通過休眠功能控制所述螺桿式空氣壓縮機2的馬達進入到休眠狀態(tài)，所述螺桿式空氣壓縮機2停止運轉(zhuǎn)。
采用本實用新型結(jié)構(gòu)后空氣壓縮機運行效率，P1n-加載時能耗，P20-卸載時能耗，P-電機主軸的機能，即：故μ=1，節(jié)省電能，提高效率。
所述儲能裝置14包括與所述換熱器12的出口連通的保溫水箱，所述保溫水箱的出口連接有熱水應用終端16。
所述換熱器12還連通有風冷卻器17，所述風冷卻器17的出口與所述螺桿式空氣壓縮機2連通；所述換熱器12和所述風冷卻器17之間還設置有第二溫控閥18，所述第二溫控閥18的進口和所述換熱器12連通，第一出口和所述風冷卻器17連通，第二出口和所述螺桿式空氣壓縮機2連通；所述風冷卻器17和所述第二溫控閥18還設置有溫控開關(guān)19，當所述溫控開關(guān)19測得所述第二溫控閥18輸出的熱油溫度超過預設值時，所述風冷卻器17運轉(zhuǎn)工作。
所述換熱器12還連通有供水裝置20，所述供水裝置20與所述換熱器12的進水口之間還設置有電磁閥21，所述電磁閥21與所述空氣壓縮機控制系統(tǒng)10電連接，當所述螺桿式空氣壓縮機2工作時，所述電磁閥21開啟。
本實用新型儲能裝置部分的工作原理如下：
本實用新型中設置有能夠檢測油溫，并且能將檢測出的冷油或者熱油分別輸出的溫控閥(第一溫控閥13和第二溫控閥18)，通過與螺桿式空氣壓縮機1的油氣分離器出油口連接的第一溫控閥13對油氣分離器流出的螺桿油溫度進行檢測，第一溫控閥13根據(jù)測量出的溫度判定冷油還是熱油，如果是冷油則通過第一溫控閥13的冷油管道第一冷油出口)流送回螺桿式空氣壓縮機2；若是熱油則通過第一溫控閥13的熱油管道(第一熱油出口)流送至換熱器12進行熱交換。
換熱器12連接有進水管路和出水管路，進水管路直接與自來水或者保溫水箱循環(huán)水、其他水源等的供水裝置20連接，在供水裝置20與換熱器12之間還設置有電磁閥21，電磁閥21受控于螺桿式空氣壓縮機2的加載(即制造壓縮空氣)和卸載(即停止制造壓縮空氣)電路，當螺桿式空氣壓縮機2加載(制造壓縮空氣)時，電磁閥21將自動開啟，使其供水裝置20的水流向換熱器12，當水流經(jīng)過換熱器12時自動將螺桿油的熱量吸收到水，使常溫的水成為熱水，通過出水管路輸送到保溫水箱15；保溫水箱15連接到浴室等熱水應用終端16供其應用。
當螺桿式空氣壓縮機2處于卸載(停止制造壓縮空氣)時，電磁閥21將不予開啟，關(guān)閉供水裝置20的水流，自動停止熱交換工作。
當螺桿式空氣壓縮機2加載(即制造壓縮空氣)時，其螺桿油的溫度將會升高；當螺桿式空氣壓縮機2卸載(即停止制造壓縮空氣)時，其螺桿油的溫度將不會升高。
當螺桿油通過換熱器12交換以后，螺桿油的溫度被水流帶走將大幅度下降，降溫后的螺桿油通過管道輸送到第二溫控閥18檢測其溫度，工作原理和第一溫控閥13一樣，把冷油通過管道輸送回到螺桿式空氣壓縮機2中使用；如果出現(xiàn)自來水停水或者保溫水箱循環(huán)水溫度過高等特殊原因，使其換熱器12的熱轉(zhuǎn)換效率達不到要求時，從換熱器12輸送出來的螺桿油被第二溫控閥18檢測出溫度過高時，熱的螺桿油將自動從第二溫控閥18的熱油出口輸出，通過管路輸送到風冷裝置再進行冷卻，冷卻以后的螺桿油輸送回到空氣壓縮機工作。這樣就實現(xiàn)了在特殊情況下仍然能夠讓螺桿式空氣壓縮機保持正常工作。
風冷卻器17工作狀態(tài)受控于溫控開關(guān)19，當溫控開關(guān)19測得第二溫控閥18輸出的熱油溫度超過一定值時自動開啟風冷卻器17使風冷裝置工作。當溫控開關(guān)19測得第二溫控閥18輸出的熱油溫度低于一定值時將自動關(guān)閉風冷裝置。
從上述的技術(shù)方案可以看出，本實用新型提供的螺桿式空氣壓縮機熱能回收利用節(jié)能系統(tǒng)，通過在螺桿式空氣壓縮機和換熱器之間設置一個第一溫控閥，將冷油送回到螺桿式空氣壓縮機，將熱油送到換熱器進行熱交換散熱。當換熱器的轉(zhuǎn)換效率達不到要求時，本實用新型還將自動開啟風冷卻器繼續(xù)為螺桿式空氣壓縮機的螺桿油散熱，使其實現(xiàn)連續(xù)工作不停機的能力。
本實用新型省去了空氣壓縮機原來使用的冷卻塔、風冷裝置等二次耗水耗電系統(tǒng)，達到了節(jié)能減排的良好效果；同時熱交換所得到的熱水又能提供給浴室、取暖或者其他需要，再次降低了制造熱能所需要的燃料消耗，從而大幅度地實現(xiàn)了節(jié)能減排的環(huán)保效果。
最后應說明的是：以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。