用于离心式压缩机的控制系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于离心式压缩机的控制系统和方法.所述系统例如包括控制器，所述控制器构造成控制(1)流动调节器和(2)轴的速度中的至少一个的调节，以提供安全、高效的压缩机运行.离心式压缩机经由制冷剂回路用于在制冷机中循环致冷剂。离心式压缩机在达到称之为喘振的条件之前高效地运行。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
离心式压缩机用于经由制冷剂回路在制冷机中循环制冷剂。离心式压缩机在达到称之为喘振的条件之前高效地运行.然而，在喘振期间，压缩机为了给定的压缩比而经受过低的流速，并可能经受回流。在一个示例性的压缩机中，叶轮由磁轴承支撑在转子轴上。由磁轴承控制系统所检测到的振动已被用于检测由失速和喘振条件所引起的的流体不稳定性。这些振动已习惯于通过调节入口导向叶片来调节通过叶轮的流动.在另一示例中，压力在叶轮任一侧处被测量。在给定的运行条件下不期望的压力波动显示了流动的不稳定性，这会产生轴的不稳定性.在该示例中，通过调节可变几何形状的扩压器的位置以恢复流动的稳定性。
技术实现思路
本专利技术涉及用于离心式压缩机的控制系统和方法.该系统例如包括控制器，所述控制器构造成控制(1)流动调节器和(2)轴的速度中的至少一个的调节，以提供安全、高效的压缩机的运行。前面段落的实施例、示例和可替代方案、权利要求或包括它们各个方面的任何方面或各自单独的特征的以下的描述和附图能够被单独地选取或以任意组合方式选取。所描述的与一个实施例相关的特征可适用于所有实施例，除非这些特征不相容。附图说明附图可简要描述如下：图1是制冷剂压缩机的高度示意性视图；图2A是从图1中沿着线2-2的视图，并且示出沿着基准轴线所定位的轴；图2B是沿着线2-2的视图，并且示出了在下限处的轴；图2C是沿线2-2的视图，并且示出了在上限处的轴；图3是示出了示例性方法的流程图；图4图解地示出了在保持阀的位置的同时进行的速度的调节；图5图解地示出了在保持速度的同时进行的阀的位置的调节；图6A图解地示出了在保持速度的同时进行的一系列的阀的位置的调节；图6B图解地示出了一系列的阀的位置的调节，其中之一是通过速度调节来获得的.具体实施方式图1示出了用于循环制冷剂的离心式制冷剂压缩机10(“压缩机10”).压缩机10在于2013年12月4日所提出的美国共同未决申请No.14/096395中进行更详细地描述，其全部内容通过引用而结合于此。本专利技术不限于在图1中所示的压缩机10的所有细节，本专利技术也不是限定于在美国申请No.14/096395中描述的压缩机10.相反，图1和美国申请No.14/096395描述并且示出在本专利技术的范围内的压缩机的一个示例。如上所述，压缩机10是制冷剂压缩机。示例性的制冷剂包括化学制冷剂、例如R-134a等。进一步地，压缩机10能够与制冷回路L流体连通.制冷回路L已知地包括蒸发器11、膨胀装置13和冷凝器15.该压缩机10包括壳体12，所述壳体包围电动机14.壳体12可包括一个或多个部件.电动机14可旋转地驱动至少一个叶轮来压缩制冷剂。电动机14可以由变频驱动器来驱动。压缩机10包括第一叶轮16和第二叶轮18，它们中的每一个经由轴19连接到电动机14。虽然示出两个叶轮，但是本专利技术还扩大到具有额外叶轮或更少叶轮的压缩机.轴19由轴承组件B可旋转地支撑，所述轴承组件在该示例中是磁轴承组件.轴承组件B包括轴承电源和构造成确定轴19的位置的感测元件.在一示例中，感测元件包括构造成测量从所述轴承电源提供到磁轴承的电流的电流传感器.在一些运行条件下，轴19的中心线19C与基准轴线AREF同轴.在其它条件下、例如在压缩机10接近喘振时，中心线19C偏离基准轴线AREF.正如将在下面描述的，轴承组件B构造成感测该偏离并且将中心线19C的位置报告至控制器C。控制器C可以是包括存储器、硬件和软件的任何已知类型的控制器。控制器C构造成存储指令并且将指令提供给压缩机10的各个组件(包括电动机14和轴承组件B).控制器C可以由一个或更多个组件来提供.壳体12形成了主制冷剂流动路径F。特别地，壳体12形成了用于主制冷剂流动路径F的外边界.第一制冷剂流或主制冷剂流构造成沿着在压缩机入口20和压缩机出口22之间的主制冷剂流动路径F流动.在该示例中，在压缩机入口20处没有设置入口导向叶片。缺少入口导向叶片减少了压缩机10中的在长时间使用之后可能需要维护和/或更换的机械部件的数量.在图1中从左到右，主制冷剂流动路径F开始于压缩机入口20，在压缩机入口处，朝着第一叶轮16吸引制冷剂。第一叶轮16设置在主制冷剂流动路径F中并且相对于主制冷剂流动路径F布置在第二叶轮18的上游.第一叶轮16包括轴向地、大体上平行于基准轴线AREF布置的入口16I和径向地、大体上垂直于基准轴线AREF布置的出口16O.在该示例中，第一扩压器24位于出口16O的紧下游。第一扩压器24包括多个叶片24V。在该示例中，叶片24V是固定叶片。即，在压缩机10运行期间，叶片24V的相对定向是不可调的，并且在压缩机10运行期间，叶片24V之间所形成的流动路径是不可调的.尽管本专利技术不限于固定叶片的扩压器，但是使用固定叶片的扩压器具有降低压缩机10中的机械部件(其在使用一段时间后可能再次需要维修和/或更换)的数量的优点.此外，避免可变几何形状的扩压器可具有消除通常与可变几何形状的扩压器相关联的泄漏流的益处.主制冷剂流动路径F在大体上径向远离基准轴线AREF的方向上延伸通过第一扩压器24。接着，主制冷剂流动路径F在转换弯头25中偏转180°，并朝着第二叶轮18径向向内流动通过具有非涡旋叶片29的返回通道27。与第一叶轮16相同，第二叶轮18包括轴向定向的入口18I和径向定向出口18O.第二扩压器26布置在第二叶轮18的下游.在该示例中，第二扩压器26不包括固定叶片，但是，它可以包括叶片.出口蜗壳28设置在第二扩压器26的下游。出口蜗壳28大体上围绕基准轴线AREF螺旋行进并导向至压缩机出口22。在该示例中，压缩机10包括再循环流动路径R，所述再循环流动路径构造成将来自主制冷剂流动路径F的制冷剂的一部分(即，制冷剂的“第二流”)从第一位置30再循环到相对于所述主制冷剂流动路径F的第一位置30上游的第二位置32.正如在以下将讨论的，在该示例中，第一位置30在压缩机出口22附近，并且第二位置32设置在第一叶轮16的下游。然而在不脱离本专利技术的范围的情况下，第一位置30和第二位置32可设置在其它位置处.第一位置30的可替代的候选位置是转换弯头25或在返回通道27内的位置。第二位置32能够可替代地设置在第二扩压器26的入口处。再循环流动路径R部分地由再循环管线34来提供。在该示例中，再循环管线34从出口蜗壳28抽出其制冷剂流，在该点处流体的流动没有涡流.这与在扩压器的出口处周向地抽出的制冷剂流相反，在那种情况下，由非涡旋叶片所分开多个通路需要维持用于通过再循环喷嘴46的流动的注入所要求的压力.在没有非涡旋叶片的情况下，由于再循环喷嘴46具有更小的半径，角动量守恒引起速度的增大和压力的降低.由于在再循环喷嘴46上的压差的降低，该静压的降低限制了再循环流动路径R。再循环流动路径R.还包括流动调节器或阀36.在该示例中，流动调节器36设置在再循环管线34中在壳体12的外部。这允许很容易更换和安装流动调节器36。流动调节器36可以是构造成调节制冷剂的流动的任何类型的装置，所述装置包括机械阀、例如采用电气控制或气动控制的蝶阀、闸阀或球阀。流动调节器36可包含致动器，所述致动器响应于来自控制阀C的指示可操作地确定阀的位置。再循环流动路径R开始在大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离心式制冷剂压缩机的控制系统，所述控制系统包括：连接到轴的叶轮，所述叶轮设置在主制冷剂流动路径中；在再循环流动路径中所设置的流动调节器；支承所述轴的磁轴承系统，所述磁轴承系统包括构造成产生与轴位置有关的输出的感测元件；以及控制器，所述控制器构造成接收来自所述感测元件的输出，并且响应于来自所述感测元件的输出而控制(1)所述流动调节器和(2)所述轴的速度中的至少一个的调节。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种离心式制冷剂压缩机的控制系统，所述控制系统包括：连接到轴的叶轮，所述叶轮设置在主制冷剂流动路径中；在再循环流动路径中所设置的流动调节器；支承所述轴的磁轴承系统，所述磁轴承系统包括构造成产生与轴位置有关的输出的感测元件；以及控制器，所述控制器构造成接收来自所述感测元件的输出，并且响应于来自所述感测元件的输出而控制(1)所述流动调节器和(2)所述轴的速度中的至少一个的调节。2.如权利要求1所述的系统，其中，来自所述感测元件的输出包括所述轴的中心线相对于基准轴线的位置。3.如权利要求2所述的系统，其中，在所述轴的中心线相对于基准轴线的位置处于高效的运行范围之外时控制调整。4.如权利要求3所述的系统，其中，所述高效的运行范围包括下限和上限，所述下限和所述上限是距离所述基准轴线的距离。5.如权利要求1所述的系统，其中，所述压缩机包括设置在所述主制冷剂流动路径中的第一叶轮和设置在所述主制冷剂流动路径中的第二叶轮。6.如权利要求5所述的系统，其中，所述再循环流动路径设置成，使得在所述第二叶轮的下游从所述主制冷剂流动路径中抽出制冷剂流，并且所述制冷剂流在所述第一叶轮的下游被再次引入到所述主制冷剂流动路径中。7.如权利要求6所述的系统，其中，制冷剂流在所述第一叶轮的下游在第一叶片扩压器的附近被再次引入到的所述主制冷剂流动路径中。8.如权利要求7所述的系统，其中，所述第一叶片扩压器包括固定叶片，并且其中在所述压缩机的入口处未设置入口导向叶片。9.如权利要求1所述的系统，其中，所述流动调节器包括致...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·T·桑顿，L·孙，
申请(专利权)人：丹佛斯公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK