一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组技术方案

本发明专利技术公开了一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组，包括高速异步变频电机，分别安装在所述高速异步变频电机两端的一级离心真空泵机和二级离心真空泵机，以及控制系统；所述高速异步变频电机同时驱动一级离心真空泵机和二级离心真空泵机，控制系统通过控制所述高速异步变频电机在运行周期内变转速来控制一级离心真空泵机和二级离心真空泵机在运行期间同时循环抽负压。与罗茨、水环等容积式真空泵机相比，本发明专利技术转子转动惯量小，变转速响应时间快、单机流量大、效率高、噪声低、后期维护简单。

【技术实现步骤摘要】
一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组
本专利技术属于真空变压吸附领域，具体来说，是一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组。
技术介绍
真空变压吸附(VacuumPressureSwingAd-sorption，VPSA)是一种使较难吸附的杂质在负压下强行解析出来的气体分离与提纯技术。它通过吸附剂这个载体依靠工艺介质压力的变化，实现气体的吸附与再生，完成气体的分离与提纯。变压吸附制纯氢技术广泛应用于制氢变换气、炼厂重整氢、各种加氢尾气、乙烯尾气以及丙烯尾气等多种气源制纯氢的领域。真空变压吸附制氢主要为物理吸附，其原理是依靠吸附剂(密度相对较大的多孔固体)与吸附质(密度相对较小的气体或液体)之间的分子力(即范德华力)进行吸附，该吸附的特点包括无化学反应、过程进行极快、各项物质的平衡瞬间完成、完全可逆。现阶段国内VPSA气体分离系统吸附加压采用罗茨式或者水环式真空泵。在长期使用过程发现罗茨真空泵机存在噪声大，其低频噪声造成处理困难，同时两者效率低的缺点，单台机组的流量小，最大不超过1500m3/min，因此在较大的VPSA系统中不得不采用多台组合的方式运行，造成一次投资提高。
技术实现思路
针对上述缺点，本专利技术目的是旨在提供了一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组，该机组转子转动惯量小，变转速响应时间快、单机流量大、效率高、噪声低、后期维护简单。为实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组，包括高速异步变频电机，分别安装在所述高速异步变频电机两端的一级离心真空泵机和二级离心真空泵机，以及控制系统；所述高速异步变频电机同时驱动一级离心真空泵机和二级离心真空泵机，控制系统通过控制所述高速异步变频电机在运行周期内变转速来控制一级离心真空泵机和二级离心真空泵机在运行期间同时循环抽负压。作为本专利技术一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组的一种优选，所述一级离心真空泵的出口通过管理与所述二级离心真空泵的入口连接，并在其管路上布置一个冷却器，该冷却器与控制系统连接，由控制系统控制。作为本专利技术一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组的另一种优选，所述控制系统控制高速异步变频电机驱动一级离心真空泵机和二级离心真空泵机，使一级离心真空泵机的入口与二级离心真空泵机的出口产生压比。作为本专利技术一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组的又一种优选，所述控制系统根据一级离心真空泵的入口温度以及压比信号反馈确定高速异步变频电机最佳运行转速，并通过控制变频器来驱动高速异步变频电机转动。作为本专利技术一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组的再一种优选，所述一级离心真空泵机包括一级叶轮罩壳、一级离心开式叶轮、一级排气蜗壳、一级扩压器、一级迷宫气体密封，所述一级离心开式叶轮布置在所述高速异步变频电机转子的一端，所述一级迷宫气体密封安装在所述一级离心开式叶轮背后，以防止一级排气蜗壳内被增压的气体泄漏，一级叶轮罩壳安装在一级离心开式叶轮的入口处，保证增压气体高效进入一级离心开式叶轮。作为本专利技术一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组的又一种优选，所述二级离心真空泵机包括二级叶轮罩壳、二级离心开式叶轮、二级排气蜗壳、二级扩压器、二级迷宫气体密封，所述二级离心开式叶轮布置在所述高速异步变频电机转子的另一端，所述二级迷宫气体密封安装在所述二级离心开式叶轮背后，以防止二级排气蜗壳内被增压的气体泄漏，二级叶轮罩壳安装在二级离心开式叶轮的入口处，保证增压气体高效进入二级离心开式叶轮。作为本专利技术一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组的又一种优选，一级离心开式叶轮和二级离心开式叶轮均由五轴联动机床铣削成型。作为本专利技术一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组的再一种优选，所述高速异步变频电机内部设置有转速传感器，用于探测高速异步变频电机内部的转速，并将探测得的转速信号反馈给所述控制系统。有益效果：与罗茨、水环等容积式真空泵机相比，本专利技术转子转动惯量小，变转速响应时间快(转速变化周期30s以内)、单机流量大(最大可达5000m3/h)、效率高(最高效率达86％)、噪声低、后期维护简单。附图说明本专利技术可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；图1为本专利技术的纵剖面构造图。图2是本专利技术的流程图；主要元件符号说明如下：1.一级叶轮罩壳，2.一级离心开式叶轮，3.一级排气蜗壳，4.一级扩压器，5.一级迷宫气体密封，6.异步高速电动机，7.二级迷宫气体密封，8.二级扩压器，9.二级排气蜗壳，10.二级离心开式叶轮，11.二级叶轮罩壳。具体实施方式为了使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术，下面结合附图和实施例对本专利技术技术方案进一步说明。如图1、图2所示，一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组，包括高速异步变频电机，分别安装在所述高速异步变频电机两端的一级离心真空泵机和二级离心真空泵机，以及控制系统；所述高速异步变频电机同时驱动一级离心真空泵机和二级离心真空泵机，控制系统通过控制所述高速异步变频电机在运行周期内变转速来控制一级离心真空泵机和二级离心真空泵机在运行期间同时循环抽负压。所述一级离心真空泵的出口通过管理与所述二级离心真空泵的入口连接，并在其管路上布置一个冷却器，该冷却器与控制系统连接，由控制系统控制。所述控制系统控制高速异步变频电机驱动一级离心真空泵机和二级离心真空泵机，使一级离心真空泵机的入口与二级离心真空泵机的出口产生压比。具体的，在一级离心真空泵机的入口处和二级离心真空泵机的出口处分别均设置有压力传感器和温度传感器，分别用于探测该入口处的压力P1和温度T1,和出口处的压力P2和温度T2。并将探测得到数据反馈到控制系统中。控制系统根据一级离心真空泵的入口温度以及压比信号反馈确定高速异步变频电机最佳运行转速，并通过控制变频器来驱动高速异步变频电机转动，该最佳运行转速即是本机组当前转速的最高效率点。并且，所述控制系统确定的最佳运行转速在一个周期内至多30s从50％转速加速到100％转速，并在至多30s从100％转速降速到50％转速。所述一级离心真空泵机包括一级叶轮罩壳、一级离心开式叶轮、一级排气蜗壳、一级扩压器、一级迷宫气体密封，所述一级离心开式叶轮布置在所述高速异步变频电机转子的一端，所述一级迷宫气体密封安装在所述一级离心开式叶轮背后，以防止一级排气蜗壳内被增压的气体泄漏，一级叶轮罩壳安装在一级离心开式叶轮的入口处，保证增压气体高效进入一级离心开式叶轮，一级扩压器用于给气体增压。所述二级离心真空泵机包括二级叶轮罩壳、二级离心开式叶轮、二级排气蜗壳、二级扩压器、二级迷宫气体密封，所述二级离心开式叶轮布置在所述高速异步变频电机转子的另一端，所述二级迷宫气体密封安装在所述二级离心开式叶轮背后，以防止二级排气蜗壳内被增压的气体泄漏，二级叶轮罩壳安装在二级离心开式叶轮的入口处，保证增压气体高效进入二级离心开式叶轮，二级扩压器同样用于给气体增压。一级离心开式叶轮和二级离心开式叶轮均由五轴联动机床铣削成型。所述高速异步变频电机内部设置有转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组，其特征在于：包括高速异步变频电机，分别安装在所述高速异步变频电机两端的一级离心真空泵机和二级离心真空泵机，以及控制系统；所述高速异步变频电机同时驱动一级离心真空泵机和二级离心真空泵机，控制系统通过控制所述高速异步变频电机在运行周期内变转速来控制一级离心真空泵机和二级离心真空泵机在运行期间同时循环抽负压。

【技术特征摘要】
1.一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组，其特征在于：包括高速异步变频电机，分别安装在所述高速异步变频电机两端的一级离心真空泵机和二级离心真空泵机，以及控制系统；所述高速异步变频电机同时驱动一级离心真空泵机和二级离心真空泵机，控制系统通过控制所述高速异步变频电机在运行周期内变转速来控制一级离心真空泵机和二级离心真空泵机在运行期间同时循环抽负压。2.根据权利要求1所述的一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组，其特征在于：所述一级离心真空泵的出口通过管理与所述二级离心真空泵的入口连接，并在其管路上布置一个冷却器，该冷却器与控制系统连接，由控制系统控制。3.根据权利要求1所述的一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组，其特征在于：所述控制系统控制高速异步变频电机驱动一级离心真空泵机和二级离心真空泵机，使一级离心真空泵机的入口与二级离心真空泵机的出口产生压比。4.根据权利要求3所述的一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组，其特征在于：所述控制系统根据一级离心真空泵的入口温度以及压比信号反馈确定高速异步变频电机最佳运行转速，并通过控制变频器来驱动高速异步变频电机转动。5.根据权利要求1所述的一种用于VPSA气体分离系统的高速直驱双级离心真空泵机组，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟华，李传旭，
申请(专利权)人：重庆冲能动力机械有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50