[发明专利]蒸汽驱动式压缩装置

说明书

技术领域

本发明涉及蒸汽驱动式压缩装置。

背景技术

在使用由锅炉产生的蒸汽的装置中，一般而言，将锅炉产生的中压（例如1.2-1.6MPa）蒸汽利用减压阀减压后，将低压（例如0.8-0.9MPa）蒸汽供给至需要的设备。如果由减压阀对蒸汽减压，则相当于蒸汽的压力差的能量被废弃，因此，期望回收能量。

在专利文献1中记载了一种蒸汽驱动式压缩装置，其通过利用蒸汽驱动螺杆蒸汽膨胀机（蒸汽马达或蒸汽终端），使蒸汽的压力能量变换为旋转力而回收，并且利用该蒸汽膨胀机的旋转力来驱动螺杆压缩机，从而压缩空气。

在利用电动马达驱动的螺杆压缩机中，广泛采用加载/卸载机构，当蓄积螺杆压缩机输出的压缩空气的储存器（或配管）的压力（负荷）达到设定值时，所述加载/卸载机构关闭设置在螺杆压缩机的吸入流路中的吸入调整阀，当储存器的压力降低到设定值以下时，所述加载/卸载机构再次打开吸入调整阀。已知的是，压缩气体所需要的压缩功（转矩）与气体的压力成比例，因此，通过利用加载/卸载机构关闭吸入调整阀而使螺杆压缩机的吸入压力降低，能够使螺杆压缩机的负荷（螺杆压缩机产生的制动转矩）降低到全负荷的约20%。

在蒸汽膨胀机驱动螺杆压缩机的情况下，蒸汽膨胀机及螺杆压缩机的转速成为蒸汽膨胀机产生的驱动转矩与螺杆压缩机的制动转矩所匹配的转速。因此，如果螺杆压缩机的制动转矩降低，则蒸汽膨胀机的转速上升。也就是说，如果在蒸汽驱动式压缩装置中采用加载/卸载机构，则在卸载时会产生蒸汽膨胀机急加速的问题。

专利文献1的蒸汽驱动式压缩装置在向蒸汽膨胀机供给蒸汽的流路中设置控制阀，通过将该控制阀进行PID控制使螺杆压缩机的输出流路的压力保持为一定，从而控制蒸汽膨胀机的转速。在这样的构成中，负荷小时，螺杆压缩机的转速变得非常低。这样一来，输出侧的压缩空气从螺杆转子的间隙漏回吸入侧。通过该压缩空气的漏回，由压缩产生的热量被传递至吸入侧，因此产生输出的压缩空气的温度逐渐上升的问题。

专利文献1 日本特开2009-250196号公报。

发明内容

鉴于前述问题，本发明的课题在于提供一种蒸汽膨胀机的转速不会急剧变化的蒸汽驱动式压缩装置。

为了解决所述课题，本发明的蒸汽驱动式压缩装置具有：将蒸汽的膨胀力变换为旋转力的蒸汽膨胀机；由所述蒸汽膨胀机驱动来压缩对象气体的压缩机；从所述压缩机输出被压缩的所述对象气体的输出流路，所述输出流路具备止回阀；在所述止回阀的上游侧从所述输出流路分支的通风流路，所述通风流路通过通风阀向外部开放；其特征在于，具备：在所述止回阀的上游侧检测所述输出流路的压力的输出压力检测器；在所述止回阀的下游侧检测所述输出流路的压力的控制压力检测器；检测所述蒸汽膨胀机的转速的转速检测器；能够控制所述蒸汽膨胀机的所述蒸汽的流量的蒸汽控制阀；主控制装置，所述主控制装置调节所述蒸汽控制阀的开度，使得所述控制压力检测器的检测值成为给定的设定压力；通风控制装置，在所述转速检测器的检测值为给定的下限转速以下的情况下，所述通风控制装置开放所述通风阀，使得所述输出压力检测器的检测值成为所述设定压力。

根据该构成，根据依据需要负荷和压缩空气的供给量的平衡而变动的控制压力检测器的检测值来调节蒸汽控制阀的开度。由此，通过控制蒸汽膨胀机的驱动转矩，调整蒸汽压缩机的转速，使得压缩空气的供给量被平衡为需要的量。另外，在蒸汽压缩机的转速降低到下限值的情况下，通过开放通风阀强制地减少压缩空气的供给量，使得蒸汽压缩机的转速不小于下限转速。由此，防止在压缩机内对象气体从输出侧（高压侧）泄漏至吸入侧（低压侧）而造成的对象气体的吸入温度以及输出温度成为高温。

另外，在本发明的蒸汽驱动式压缩装置中，所述通风控制装置能够连续地调节所述通风阀的开度。

根据该构成，由于能够连续地调节通风量，能够使压缩空气的供给量平滑地变化，抑制激烈的负荷变动，获得稳定的运转。

另外，在本发明的蒸汽驱动式压缩装置中，所述通风流路具备多个分支流路，这些多个分支流路分别具备所述通风阀，所述通风控制装置也可以根据所述输出压力检测器的检测值来调节开放的所述通风阀的个数。

根据该构成，由于通过通风阀的台数控制来调节通风量，能够降低压缩机的转矩变动，获得平滑的运转。

另外，在本发明的蒸汽驱动式压缩装置中，在所述通风阀的下游侧也可以具备消声器。

根据该构成，能够降低通风造成的噪音。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的蒸汽驱动式压缩装置的构成图。