一种混合式间冷压缩机实验系统技术方案

本发明专利技术公开了一种混合式间冷压缩机实验系统，包括压缩机开式试验段、压缩机闭式试验段、进气稳压装置、补气放气单元、冷却单元等。所述实验系统由开式实验段和闭式实验段组成，不但能够利用补气放气单元实现闭式实验段不同进气参数(压力、温度等)，真实模拟间冷压缩机流动状态，揭示间冷压缩机内部流动‑传热耦合机理，也能够利用开式实验段独立完成常压进气不同转速和压力压缩机实验测试，有效拓展了压缩机试验台的应用范围。

A mixed intercooling compressor experimental system

【技术实现步骤摘要】
一种混合式间冷压缩机实验系统
本专利技术属于压缩空气储能
，涉及一种适用于压缩空气储能压缩子系统的实验测试系统，具体是一种混合式间冷压缩机实验系统。
技术介绍
随着经济的发展，社会对于能源的需求量逐渐增大，但随之而来的是能源的缺乏、利用率不高等。为了优化能源结构、保护环境，需要大力发展以风能、太阳能为主的可再生能源，但可再生能源在大规模推广利用过程中存在很多问题，比如间歇性和波动性等。为了解决上述问题，可以采用电力储能技术，而电力储能技术有多种，其中压缩空气储能具有不受地理条件限制、储能效率高、适用于各种类型电站、对环境友好、可回收废热余热等优点，被认为是最具发展潜力的大规模物理储能技术，具有广阔的市场前景。结合压缩空气储能系统的特点，其所用压缩机通常选用离心或轴流式，在设计过程中需要考虑多种因素，如气动部件的性能保证、单级/多级变工况特性以及与蓄热、膨胀子系统的耦合等。因此有必要开展压缩机气动、机械性能实验与检测，了解其内部流动与传热耦合规律，从而满足压缩空气储能系统高效宽工况的需求，解决空气储能压缩系统中的关键科学问题。目前，适用于离心或轴流式压缩机的实验与检测平台包括开式和闭式两种，并不能满足压缩空气储能系统用间冷压缩机的实验需求，尤其是低进排气压力间冷压缩机流动-传热耦合机理研究需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种混合式间冷压缩机实验系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题，该实验系统不但能够应用于压缩空气储能系统间冷压缩机实验测试，也能够应用于常压进气不同转速和压力压缩机实验测试，有效拓展了压缩机试验系统的应用范围；实验系统中利用补气放气单元实现闭式实验段不同进气参数(压力、温度等)，从而真实模拟间冷压缩机流动状态；此外，实验系统采用喷嘴向高温排气管路中喷水，能够有效地降低排气温度，从而减少管道热应力，提高实验系统的安全性。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种混合式间冷压缩机实验系统，至少包括一压缩机开式试验段、一压缩机闭式实验段和一补气放气单元，其特征在于，所述压缩机开式试验段，至少包括一开式被测压缩机及其进气管路和排气管路；所述压缩机闭式实验段，至少包括一闭式被测压缩机及其进气管路和排气管路；其中，所述开式被测压缩机的进气管路上至少设置一进气阀、一流量计和一整流装置，且进气管路的进口端与大气连通，用以保证所述开式被测压缩机的进口压力和流动状态达到实验要求；所述开式被测压缩机的排气管路通过一回路开关阀与所述闭式被测压缩机的进气管路连通，且所述开式被测压缩机的排气管路上至少设置一流量调节阀组和一换热器，且所述换热器的热侧位于所述开式被测压缩机的排气管路上；所述闭式被测压缩机的进气管路上至少设置一流量计和一整流装置；所述闭式被测压缩机的排气管路上至少依次设置一流量调节阀组、一止回阀和一消音器，所述消音器位于排气管路的末端，且所述消音器的出口端与大气连通；所述补气放气单元，至少包括一闭式实验段补气单元和一开式试验段放气管路，其中，所述闭式实验段补气单元，至少包括一稳压罐和一补气管路，其中，所述补气管路一端与所述稳压罐连通，另一端与所述开式被测压缩机的排气管路上的流量调节阀组的出口侧管路连通，且所述补气管路上至少依次设置有补气开关阀、补气调节阀和补气止回阀；所述开式试验段放气连通管路设置在所述开式被测压缩机的排气管路与所述闭式被测压缩机的排气管路之间，其中，所述开式试验段放气管路的一端与所述开式被测压缩机的排气管路上的流量调节阀组的出口侧管路连通，另一端与所述闭式被测压缩机的排气管路上的止回阀的出口侧管路连通，且所述开式试验段放气管路上至少设置一放气开关阀和一放气调节阀，所述放气开关阀与放气调节阀并联设置。所述补气放气单元中，补气调节阀用于实验过程中补气，放空调节阀用于实验过程中放气和开式实验段退喘。作为本专利技术的一种优选方案，所述开式被测压缩机的排气管路及所述闭式被测压缩机的排气管路上的流量调节阀组，均包括并联设置的一主流量调节阀和一微量调节阀，所述主流量调节阀用以实现流量的大范围调节，所述微量调节阀用以实现流量的微量调节。作为本专利技术的一种优选方案，所述实验系统还包括一动力传动单元，所述动力传动单元包括电动机、高速齿轮箱，其中，所述电动机为双轴伸电动机，其两端的两个输出轴分别通过一离合器驱动连接一高速齿轮箱，每一高速齿轮箱分别驱动连接一被测压缩机，利用离合器进行动力切换。进一步地，所述电动机还配设一变频器，通过所述变频器调节所述电动机的转速，并利用所述高速齿轮箱达到被测压缩机的所需转速。进一步地，每一所述高速齿轮箱的输出轴上分别设置一测扭器，所述测扭器优选为非接触式测扭器，并集成有转速传感器，通过测量高速齿轮箱输出轴的扭矩值和转速，获得被测压缩机准确的输入轴功率。作为本专利技术的一种优选方案，被测压缩机为单级轴流式压缩机、多级轴流式压缩机、单级离心式压缩机或多级离心式压缩机。作为本专利技术的一种优选方案，所述进气稳压装置至少包括设置在所述开式被测压缩机的进气管路上的一进气阀、一流量计和一整流装置，用以保证所述开式被测压缩机的进口压力和流动状态达到实验要求。进一步地，所述进气稳压装置还包括设置在所述开式被测压缩机的进气管路上的一进气滤清装置。进一步地，所述整流装置选用整流栅，包括扩压段、稳压段和收敛段，用以减少气流的涡动，提升所述开式被测压缩机的进口流场品质。作为本专利技术的一种优选方案，所述开式被测压缩机的进气管路上还设置一进气扰动装置，所述进气扰动装置用于实现畸变流场下的实验测试。作为本专利技术的一种优选方案，所述稳压罐还包括一充气管路，所述充气管路上至少设置一充气开关阀，且所述充气管路的上游与高压气源连通，用以向所述稳压罐内补充高压空气。进一步地，所述高压气源为高压储罐或空压机。作为本专利技术的一种优选方案，所述实验系统还包括一冷却单元，所述冷却单元至少包括一冷却塔、一冷却水泵和一喷嘴，其中，所述冷却塔底部的低温循环水通过冷却水泵后，一路通过管路经所述换热器的冷侧后返回所述冷却塔、另一路通过所述喷嘴被输送至所述消音器进口侧管路中，所述喷嘴用于开式试验段放气管路和闭式被测压缩机排气管路降温，减小管道热应力。进一步地，所述换热器的冷侧出口管路上、以及所述喷嘴的进口侧管路上分别设有水量调节阀。作为本专利技术的一种优选方案，所述换热器的类型为高效管翅式换热器，采用翅片增大换热面积，具备丝网除水装置。作为本专利技术的一种优选方案，所述实验系统包括开式试验测试模式和联动实验测试模式。进一步地，当所述实验系统处于开式试验测试模式时，启动所述开式被测压缩机，关闭所述闭式被测压缩机，并相应地开启所述开式被测压缩机进气管路上的进气阀，关闭所述开式被测压缩机排气管路上的回路开关阀，开启所述开式试验段放气管路上的放气开关阀，关闭所述放气调节阀，并关闭所述补气管路上的补气开关阀，测试过程中，常压空气从进气管路进入所述开式被测压缩机中进行加压，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合式间冷压缩机实验系统，至少包括一压缩机开式试验段、一压缩机闭式实验段和一补气放气单元，其特征在于，/n所述压缩机开式试验段，至少包括一开式被测压缩机及其进气管路和排气管路；所述压缩机闭式实验段，至少包括一闭式被测压缩机及其进气管路和排气管路；其中，/n所述开式被测压缩机的进气管路上至少设置一进气阀、一流量计和一整流装置，且进气管路的进口端与大气连通，用以保证所述开式被测压缩机的进口压力和流动状态达到实验要求；/n所述开式被测压缩机的排气管路通过一回路开关阀与所述闭式被测压缩机的进气管路连通，且所述开式被测压缩机的排气管路上至少设置一流量调节阀组和一换热器，且所述换热器的热侧位于所述开式被测压缩机的排气管路上；/n所述闭式被测压缩机的进气管路上至少设置一流量计和一整流装置；/n所述闭式被测压缩机的排气管路上至少依次设置一流量调节阀组、一止回阀和一消音器，所述消音器位于排气管路的末端，且所述消音器的出口端与大气连通；/n所述补气放气单元，至少包括一闭式实验段补气单元和一开式试验段放气管路，其中，/n所述闭式实验段补气单元，至少包括一稳压罐和一补气管路，其中，所述补气管路一端与所述稳压罐连通，另一端与所述开式被测压缩机的排气管路上的流量调节阀组的出口侧管路连通，且所述补气管路上至少依次设置有补气开关阀、补气调节阀和补气止回阀；/n所述开式试验段放气连通管路设置在所述开式被测压缩机的排气管路与所述闭式被测压缩机的排气管路之间，其中，所述开式试验段放气管路的一端与所述开式被测压缩机的排气管路上的流量调节阀组的出口侧管路连通，另一端与所述闭式被测压缩机的排气管路上的止回阀的出口侧管路连通，且所述开式试验段放气管路上至少设置一放气开关阀和一放气调节阀，所述放气开关阀与放气调节阀并联设置。/n...

【技术特征摘要】
1.一种混合式间冷压缩机实验系统，至少包括一压缩机开式试验段、一压缩机闭式实验段和一补气放气单元，其特征在于，
所述压缩机开式试验段，至少包括一开式被测压缩机及其进气管路和排气管路；所述压缩机闭式实验段，至少包括一闭式被测压缩机及其进气管路和排气管路；其中，
所述开式被测压缩机的进气管路上至少设置一进气阀、一流量计和一整流装置，且进气管路的进口端与大气连通，用以保证所述开式被测压缩机的进口压力和流动状态达到实验要求；
所述开式被测压缩机的排气管路通过一回路开关阀与所述闭式被测压缩机的进气管路连通，且所述开式被测压缩机的排气管路上至少设置一流量调节阀组和一换热器，且所述换热器的热侧位于所述开式被测压缩机的排气管路上；
所述闭式被测压缩机的进气管路上至少设置一流量计和一整流装置；
所述闭式被测压缩机的排气管路上至少依次设置一流量调节阀组、一止回阀和一消音器，所述消音器位于排气管路的末端，且所述消音器的出口端与大气连通；
所述补气放气单元，至少包括一闭式实验段补气单元和一开式试验段放气管路，其中，
所述闭式实验段补气单元，至少包括一稳压罐和一补气管路，其中，所述补气管路一端与所述稳压罐连通，另一端与所述开式被测压缩机的排气管路上的流量调节阀组的出口侧管路连通，且所述补气管路上至少依次设置有补气开关阀、补气调节阀和补气止回阀；
所述开式试验段放气连通管路设置在所述开式被测压缩机的排气管路与所述闭式被测压缩机的排气管路之间，其中，所述开式试验段放气管路的一端与所述开式被测压缩机的排气管路上的流量调节阀组的出口侧管路连通，另一端与所述闭式被测压缩机的排气管路上的止回阀的出口侧管路连通，且所述开式试验段放气管路上至少设置一放气开关阀和一放气调节阀，所述放气开关阀与放气调节阀并联设置。


2.根据上述权利要求所述的混合式间冷压缩机实验系统，其特征在于，所述开式被测压缩机的排气管路及所述闭式被测压缩机的排气管路上的流量调节阀组，均包括并联设置的一主流量调节阀和一微量调节阀，所述主流量调节阀用以实现流...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁奇，陈海生，左志涛，张雪辉，周鑫，侯虎灿，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11