一种基于热回收技术的数字能源空压站的制作方法

本发明属于空压站，具体涉及一种基于热回收技术的数字能源空压站。

背景技术：

1、空压站是一种通过空气压缩机压缩空气后，向外供给压缩空气的设备站点，在生产生活中有着重要应用。

2、一般的空压站为了避免外部人员进入空压站，或者外部物体作用于空压站内的机械，通常采取封闭式设计，而同时空压站中空气压缩机运行过程中，在电热效应的作用下发出较多热量，据统计，空压站消耗的电能中仅有5%~15%转化为了克服分子力使空气压缩的能量，剩余能量大部分转化为热能，造成了大量的能量浪费，一般的空压站均设置有热回收装置，将上述热能用于其他方面，例如中国专利cn214117661u公开的一种铝业空压站房，包括空压站房主体，所述空压站房主体的顶部安装有顶板，所述顶板的两端均安装有吊架，所述空压站房主体的两侧安装有热回收室，所述热回收室的一侧安装有散热条，所述空压站房主体的内部安装有干燥室、储气室和空压室，所述空压站房主体的底部安装有托板，所述托板的底部边侧通过支撑架安装在稳定底座上，其通过在空压站房主体的两端安装有热回收室，在热回收室的一侧安装有散热条，且热回收室的底部安装有冷水管，在冷水管的中部安装有冷水入口，提高了散热效果，且通过热回收室可以对热量进行回收利用；然而上述结构中，通过散热结构将热量从空压机周围抽出后，能量仅以热能的方式储存，用于加热其余需要热能的物体，同时，在热量抽取后，空压站内由于热量逸散同样存在热量，需要额外的散热手段，而上述方案中的热能无法辅助散热，同时，由于空压站运行时的工况随着外部对压缩空气的需求而变化，空压站的热能也随着工况的变化而变化，在空压机发出不同热能的同时，热回收的方式也要随之变化，在空压机热量较低时，回收热量有概率无法满足散热要求，当空压机热量较高时，散热效率有概率无法满足要求，为此，需要一种兼顾热量利用率和散热效率的基于热回收技术的数字能源空压站。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于热回收技术的数字能源空压站，具有兼顾热量利用率和散热效率的特点。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种基于热回收技术的数字能源空压站，包括空压站本体，所述空压站本体包括空压机、壳体、热回收系统和控制模块，所述空压站包括空压机，所述空压机用于输出压缩空气，所述控制模块与空压机电连接并控制空压机的功率，所述热回收系统与空压机连接，所述热回收系统用于将空压机热能转化为电能；

4、所述热回收系统包括热电模块、电池组、导热模块和风机模块，所述风机模块和热电模块分别与电池组电连接，所述导热模块与热电模块连接，所述导热模块用于将空压机热量传递至热电模块，所述热电模块用于将热能转化为电能并储存至电池组，所述电池组用于驱动风机模块运行，所述风机模块设置于空压站出风口处，所述控制模块与风机模块电连接，所述控制模块根据空压机的功率调整风机模块的功率。

5、作为本发明的一种优选技术方案，所述控制模块指令空压机以功率pk运行，所述控制模块根据空压机的功率将风机模块的功率调整为p，所述风机模块功率p和空压机功率的关系为：

6、p=pk×q×s×η；

7、其中，热量系数q、热回收系数s和热效率系数η为预先输入至控制模块的常数，所述热量系数q代表空压机总功率转化为热量的转化率，所述热回收系数s代表被导热模块吸收的热量和空压机散发热量的比值，所述热效率系数η代表热电模块的相对卡诺效率。

8、作为本发明的一种优选技术方案，所述风机模块功率p和空压机功率的关系为：

9、p=pk×q×s×η×a1，0<a1<1；

10、其中，损失系数a1为预先输入至控制模块中的常数，所述损失系数a1代表能量从空压机传递至风机模块过程中的损失率。

11、作为本发明的一种优选技术方案，还包括温度检测模块，所述温度检测模块与控制模块电连接，所述温度检测模块用于检测空压机和周围环境的温差并将温差数据t上传至控制模块，所述控制模块根据温差数据指令风机模块的功率p调整为原先的a2倍，倍数a2和温差数据t的关系为：

12、a2=1-t/t0，0≤t≤t0；

13、其中，t0为预先输入至控制模块的常数，当所述温度检测模块检测到温差数据t＞t0时，所述控制模块取t=t0，当所述温度检测模块检测到温差数据t<0时，所述控制模块取t=0。

14、作为本发明的一种优选技术方案，所述温度检测模块包括分别与控制模块电连接的空压机温度传感器和环境温度传感器，所述空压机温度传感器用于测量空压机温度并将空压机温度数据上传至控制模块，所述环境温度传感器用于测量环境温度并将环境温度数据上传至控制模块，所述控制模块根据空压机温度数据和环境温度数据计算温差数据。

15、作为本发明的一种优选技术方案，所述环境温度传感器包括壳体内温度传感器和壳体外温度传感器，所述控制模块计算环境温度数据th，所述环境温度数据th与壳体外温度和壳体内温度的关系为：

16、th=(tw×k1+tn×k2）/（k1+k2）；

17、其中，k1和k2为预先输入至控制模块的常数，壳体外温度tw由壳体外温度传感器检测并上传至控制模块，壳体内温度tn由壳体内温度传感器检测并上传至控制模块。

18、作为本发明的一种优选技术方案，还包括外部供电模块，所述外部供电模块和控制模块电连接，所述外部供电模块在控制模块的指令下向风机模块供电。

19、作为本发明的一种优选技术方案，所述控制模块预先输入有风机模块功率标准值p0，所述控制模块判断p小于p0时指令外部供电模块以p0-p的功率向风机模块供电。

20、本发明的有益效果为：

21、（1）通过使电池组带动风机模块对壳体内进行散热，将热能运用在空压站的散热上，使得对空压站进行热回收的同时对热能进行利用；

22、（2）通过使控制模块根据空压机的功率同步调整风机模块的功率，使得空压站需要的散热效率较高，向风机模块的供电较为充足时，同步提高风机模块功率，在空压站无需较高的散热效率，向风机模块的供电不充足时，同步降低风机模块的功率，完成热量回收的同时，完成散热效率随着空压机的类正反馈调节，兼顾了回收热量利用的同时，保证风机模块持久运行的前提下的高功率运行；

23、（3）通过使温度检测模块检测空压机和周围环境的温差，同时使控制模块根据温差值t将风机模块的功率修正为原先的a2=1-t/t0倍，使得控制模块可根据导热模块及其余部件和周围环境温度的变化，动态地估算损失率的变化，进而修正风机模块可持续运行的最大功率p，保证了风机的持续运行进而保证了散热效率。

技术特征：

1.一种基于热回收技术的数字能源空压站，其特征在于：包括空压站本体，所述空压站本体包括空压机、壳体、热回收系统和控制模块，所述空压站包括空压机，所述空压机用于输出压缩空气，所述控制模块与空压机电连接并控制空压机的功率，所述热回收系统与空压机连接，所述热回收系统用于将空压机热能转化为电能；

2.根据权利要求1所述的一种基于热回收技术的数字能源空压站，其特征在于：所述控制模块指令空压机以功率pk运行，所述控制模块根据空压机的功率将风机模块的功率调整为p，所述风机模块功率p和空压机功率的关系为：

3.根据权利要求2所述的一种基于热回收技术的数字能源空压站，其特征在于：所述风机模块功率p和空压机功率的关系为：

4.根据权利要求3所述的一种基于热回收技术的数字能源空压站，其特征在于：还包括温度检测模块，所述温度检测模块与控制模块电连接，所述温度检测模块用于检测空压机和周围环境的温差并将温差数据t上传至控制模块，所述控制模块根据温差数据指令风机模块的功率p调整为原先的a2倍，倍数a2和温差数据t的关系为：

5.根据权利要求4所述的一种基于热回收技术的数字能源空压站，其特征在于：所述温度检测模块包括分别与控制模块电连接的空压机温度传感器和环境温度传感器，所述空压机温度传感器用于测量空压机温度并将空压机温度数据上传至控制模块，所述环境温度传感器用于测量环境温度并将环境温度数据上传至控制模块，所述控制模块根据空压机温度数据和环境温度数据计算温差数据。

6.根据权利要求5所述的一种基于热回收技术的数字能源空压站，其特征在于：所述环境温度传感器包括壳体内温度传感器和壳体外温度传感器，所述控制模块计算环境温度数据th，所述环境温度数据th与壳体外温度和壳体内温度的关系为：

7.根据权利要求1所述的一种基于热回收技术的数字能源空压站，其特征在于：还包括外部供电模块，所述外部供电模块和控制模块电连接，所述外部供电模块在控制模块的指令下向风机模块供电。

8.根据权利要求7所述的一种基于热回收技术的数字能源空压站，其特征在于：所述控制模块预先输入有风机模块功率标准值p0，所述控制模块判断p小于p0时指令外部供电模块以p0-p的功率向风机模块供电。

技术总结本发明涉及一种基于热回收技术的数字能源空压站，属于空压站技术领域，包括空压站本体，所述空压站本体包括空压机、壳体、热回收系统和控制模块，所述空压站包括空压机，所述空压机用于输出压缩空气，所述控制模块与空压机电连接并控制空压机的功率，所述热回收系统与空压机连接，所述热回收系统用于将空压机热能转化为电能；所述热回收系统包括热电模块、电池组、导热模块和风机模块，所述导热模块用于将空压机热量传递至热电模块，所述热电模块用于将热能转化为电能并储存至电池组，所述电池组用于驱动风机模块运行，所述风机模块设置于空压站出风口处，所述控制模块根据空压机的功率调整风机模块的功率；其兼顾热量利用率和散热效率。技术研发人员：孙小琴,胡培生,胡明辛,杨瑞清受保护的技术使用者：广东鑫钻节能科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/23