一种混联式压缩膨胀机及控制方法技术

本发明专利技术提供的一种混联式压缩膨胀机及控制方法，混联式压缩膨胀机包括：通过气路依次连通的轴流式压缩机和离心式压缩机；通过气路依次连通的向心式膨胀机和轴流式膨胀机；轴流式压缩机通过第一转子轴与向心式膨胀机连接，第一转子轴的伸出端处连接有第一电动发电机；轴流式膨胀机通过第二转子轴与离心式压缩机连接，第二转子轴的伸出端处连接有第二电动发电机。在本发明专利技术中，轴流式压缩机的排气端设置离心式压缩机，对气体进行充分压缩，同时降低排气的体积流量，降低压缩机组的机械功耗。在向心式膨胀机的排气端设有轴流式膨胀机，通过体积流量与膨胀机的匹配化设计提高压力能向机械能的转换效率。机械能的转换效率。机械能的转换效率。

【技术实现步骤摘要】
一种混联式压缩膨胀机及控制方法


[0001]本专利技术涉及热泵储电
，具体涉及一种混联式压缩膨胀机及控制方法。

技术介绍

[0002]储能系统可以提高电网的经济性、安全性和稳定性，近年来得到了显著发展，为了进一步提高压缩空气储能系统、超临界二氧化碳储能系统的效率以及对电网调峰、碳达峰、碳中和的促进效果，大规模低成本的新型储能技术亟需研制并投入运营。
[0003]在大功率等级的气体储能过程中，大流量的气体在多级压缩后以及多级膨胀后，其气体因密度以及体积的剧变、易出现较大的能量损失，进而降低储能的效率。目前迫切需要研发新型的冷、热能、压力能与机械能相互转换的关键设备。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术提供了一种能够提高储能效率的混联式压缩膨胀机及控制方法。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供的混联式压缩膨胀机，包括：
[0006]压缩机组，具有通过气路依次连通的轴流式压缩机和离心式压缩机；
[0007]膨胀机组，具有通过气路依次连通的向心式膨胀机和轴流式膨胀机；
[0008]所述轴流式压缩机通过第一转子轴与所述向心式膨胀机同轴连接，所述第一转子轴的伸出端处连接有第一电动发电机，所述第一电动发电机用于提供和吸收机械能；
[0009]所述轴流式膨胀机通过第二转子轴与所述离心式压缩机同轴连接，所述第二转子轴的伸出端处连接有第二电动发电机，所述第二电动发电机用于提供和吸收机械能。
[0010]进一步地，所述第一转子轴以及所述第二转子轴均具有相对设置的第一轴端和第二轴端；
[0011]气体在所述轴流式压缩机内，朝向所述第一转子轴的第一轴端流动；气体在所述向心式膨胀机内，朝向所述第一转子轴的第二轴端流动；
[0012]气体在所述轴流式膨胀机内，朝向所述第二转子轴的第一轴端流动；气体在所述离心式压缩机内，朝向所述第二转子轴的第二轴端流动。
[0013]进一步地，所述轴流式压缩机包括：
[0014]压缩缸，具有与外界连通的进/排气口，所述压缩缸的内壁上具有垂直朝向其轴线方向伸出的多级静叶；
[0015]第一转子轴，通过轴承转动的穿设在所述压缩缸内，所述第一转子轴上有设有多级动叶，所述动叶与所述静叶交替排列。
[0016]进一步地，所述压缩缸的压缩室为锥形结构，该锥形结构的横截面积由其进口端朝向其出口端逐渐递减。
[0017]进一步地，轴流式膨胀机包括：
[0018]膨胀缸，具有与外界连通的进/排气口，所述膨胀缸的内壁上具有垂直朝向其轴线方向伸出的多级静叶；
[0019]第二转子轴，通过轴承转动的穿设在所述膨胀缸内，所述第二转子轴上有设有多级动叶，所述动叶与所述静叶交替排列。
[0020]进一步地，所述膨胀缸的膨胀室为锥形结构，该锥形结构的横截面积由其进口端朝向其出口端逐渐递增。
[0021]进一步地，所述动叶以及静叶的迎气面以及背气面均为倾斜面。
[0022]进一步地，所述压缩机组以及所述膨胀机组上均设有与外界环境隔离的隔热层。
[0023]一种混联式压缩膨胀机的控制方法，包括以下步骤：
[0024]向轴流式压缩机内通入低压气体，该低压气体依次流经轴流式压缩机以及离心式压缩机，依次升至成中压气体以及高压气体、并排出；
[0025]向向心式膨胀机内通入高压气体，该高压气体依次流经向心式膨胀机以及轴流式膨胀机，依次降至成中压气体以及低压气体、并排出；
[0026]根据轴流式压缩机的压缩耗功与向心式膨胀机的膨胀产功对比情况，对第一电动发电机的工作模式进行切换；
[0027]根据离心式压缩机的压缩耗功与轴流式膨胀机的膨胀产功对比情况，对第二电动发电机的工作模式进行切换。
[0028]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0029]1.本专利技术提供的混联式压缩膨胀机，轴流式压缩机的排气端因气体流量较大，易因大流量或压缩不彻底，而出现较大的能量损失；通过在轴流式压缩机的排气端设置离心式压缩机，对气体进一步充分压缩，降低压缩机组的机械功耗。轴流式膨胀机能够对大体积流量的气体，进行膨胀；向心式膨胀机的排气端设置有轴流式膨胀机，提高压力能向机械能的转换效率。
[0030]2.本专利技术提供的混联式压缩膨胀机，轴流式压缩机与向心式膨胀机的气体流向相反，以减小第一转子轴上的轴向推力；离心式压缩机与轴流式膨胀机的气体流向相反，以减小第二转子轴上的轴向推力。
[0031]3.本专利技术提供的混联式压缩膨胀机，压缩缸为由其进口端朝向其出口端逐渐递减的锥形结构，压缩后的气体密度大、体积小，使其从小口径出口排出，以减小其能量损失；膨胀缸为由其进口端朝向其出口端逐渐递增的锥形结构，膨胀后的气体密度小、体积大，使其从大口径出口排出，以使其充分膨胀、减小能量损失。
[0032]4.本专利技术提供的混联式压缩膨胀机，多级动叶以及多级静叶的迎气面以及背气面均为倾斜面，倾斜面对气流起到一定的导向作用，以减小气体在流动过程的能量损失。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1为本专利技术中提供的混联式压缩膨胀机的结构示意图。
[0035]附图标记说明：
[0036]1、第一转子轴；2、第二转子轴；3、第一电动发电机；4、第二电动发电机；5、离心式
压缩机；6、压缩缸；7、动叶；8、静叶；9、向心式膨胀机；10、膨胀缸；11、轴承12、轴流式压缩机；13、轴流式膨胀机。
具体实施方式
[0037]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0038]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0039]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0040]此外，下面所描述的本专利技术不同实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混联式压缩膨胀机，其特征在于，包括：压缩机组，具有通过气路依次连通的轴流式压缩机(12)和离心式压缩机(5)；膨胀机组，具有通过气路依次连通的向心式膨胀机(9)和轴流式膨胀机(13)；所述轴流式压缩机(12)通过第一转子轴(1)与所述向心式膨胀机(9)同轴连接，所述第一转子轴(1)的伸出端处连接有第一电动发电机(3)，所述第一电动发电机(3)用于提供和吸收机械能；所述轴流式膨胀机(13)通过第二转子轴(2)与所述离心式压缩机(5)同轴连接，所述第二转子轴(2)的伸出端处连接有第二电动发电机(4)，所述第二电动发电机(4)用于提供和吸收机械能。2.根据权利要求1所述的混联式压缩膨胀机，其特征在于，所述第一转子轴(1)以及所述第二转子轴(2)均具有相对设置的第一轴端和第二轴端；气体在所述轴流式压缩机(12)内，朝向所述第一转子轴(1)的第一轴端流动；气体在所述向心式膨胀机(9)内，朝向所述第一转子轴(1)的第二轴端流动；气体在所述轴流式膨胀机(13)内，朝向所述第二转子轴(2)的第一轴端流动；气体在所述离心式压缩机(5)内，朝向所述第二转子轴(2)的第二轴端流动。3.根据权利要求1所述的混联式压缩膨胀机，其特征在于，所述轴流式压缩机(12)包括：压缩缸(6)，具有与外界连通的进/排气口，所述压缩缸(6)的内壁上具有垂直朝向其轴线方向伸出的多级静叶(8)；第一转子轴(1)，通过轴承(11)转动的穿设在所述压缩缸(6)内，所述第一转子轴(1)上有设有多级动叶(7)，所述动叶(7)与所述静叶(8)交替排列。4.根据权利要求3所述的混联式压缩膨胀机，其特征在于，所述压缩缸(6)的压缩室为锥形结...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海生，王亮，张涵，林曦鹏，左志涛，李文，
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：