用于动力式压缩机的喘振控制系统及方法技术方案

一种包括动力式压缩机、变频驱动器(VFD)和控制器的系统。动力式压缩机包括马达和压缩机构，马达具有以可旋转的方式支承在动力式压缩机内的驱动轴，压缩机构连接至驱动轴并且能够操作成在驱动轴旋转时对工作流体进行压缩。VFD包括配置为对提供给马达的电流进行感测的传感器。控制器连接至马达，并且包括处理器和存储器。存储器储存对处理器进行编程以进行下述各项的指令：使用VFD操作马达以对工作流体进行压缩，接收表示从VFD至马达的电流的信号，以及至少部分地基于接收到的表示从VFD至马达的电流的信号来确定喘振事件何时发生。的电流的信号来确定喘振事件何时发生。的电流的信号来确定喘振事件何时发生。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于动力式压缩机的喘振控制系统及方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求都于2020年12月21日提交的序列号为17/247724和17/247725的美国非临时专利申请的优先权，这两个美国非临时专利申请的全部公开内容在此通过参引并入。


[0003]本公开的领域总体上涉及控制系统，并且更具体地涉及用于包括动力式压缩机的机器的控制系统。

技术介绍

[0004]包括离心式压缩机的动力式压缩机用于许多应用、比如HVAC中。离心式压缩机具有驱动轴，该驱动轴操作性地连接至压缩机构或叶轮级之间的由气体箔轴承支承的马达。驱动轴可以定位在叶轮级之间，使得叶轮以一定旋转速度旋转以将制冷剂压缩至HVAC系统中的选定压力。压缩机轴承通常设置有用以减少压缩机轴承与驱动轴之间的摩擦的一个或更多个特征。一旦轴旋转得足够快，气体就会推动箔远离该轴，使得不会发生接触。轴和气体箔轴承通过气体的高压而被分开，该高压是通过经由粘度效应将气体推动到轴承中的旋转来产生的。需要轴相对于气体箔轴承的高速来引发气体间隙，并且一旦这被实现，就应当不会发生接触。这些轴承具有优于其他轴承的多个优点，这些优点包括减小的重量、以更高的速度和温度稳定操作、在高速下的低功率损耗、以及使用较少维护的较长寿命。
[0005]压缩机喘振事件导致压缩机和包括轴承的压缩机部件的加速磨损。喘振是动力式压缩机的下述特征行为：该特征行为可能在由压缩机形成的压头不足以克服压缩机排放口处的系统压力时发生。一旦喘振发生，压缩机的输出压力急剧减小，从而导致压缩机内的回流。当动力式压缩机喘振时，存在通过叶轮的实际的气体回流。喘振通常在多级压缩机的一个级中开始，并且可能非常迅速地发生。压缩机在启动和停止期间由于较低的操作速度而特别易受喘振事件影响。喘振事件的严重性和其导致的损坏随着压缩机的速度而增加。
[0006]本背景部分意在向读者介绍可能与本公开的下文所描述和/或所要求保护的各个方面有关的技术的各个方面。该论述被认为有助于向读者提供背景信息，以便更好地理解本公开的各个方面。因此，应当理解的是，这些陈述是从该角度来理解的，而不是作为对现有技术的承认。
[0007]公开内容
[0008]本公开的一个方面是一种系统，该系统包括动力式压缩机、变频驱动器(VFD)和控制器。动力式压缩机包括：马达，马达具有以可旋转的方式支承在动力式压缩机内的驱动轴；以及压缩机构，压缩机构连接至驱动轴并且能够操作成在驱动轴旋转时对工作流体进行压缩。VFD包括配置为对提供给马达的电流进行感测的传感器。控制器连接至马达，并且包括处理器和存储器。存储器储存对处理器进行编程以进行下述各项的指令：使用VFD来操作马达以对工作流体进行压缩，接收表示从VFD至马达的电流的信号，以及至少部分地基于
接收到的表示从VFD至马达的电流的信号来确定喘振事件何时发生。
[0009]另一方面是一种用于动力式压缩机的控制器，该动力式压缩机包括马达和压缩机构，该压缩机构连接至马达并且能够操作成在操作马达时对工作流体进行压缩。控制器包括处理器和存储器。存储器储存对处理器进行编程以进行下述各项的指令：操作马达以对工作流体进行压缩，接收表示提供给马达以操作该马达的电流的信号，以及至少部分地基于接收到的表示提供给马达的电流的信号来确定喘振事件何时发生。
[0010]另一方面是一种对喘振事件在动力式压缩机中的发生进行检测的方法，该动力式压缩机包括马达和压缩机构，该压缩机构连接至马达并且能够操作成在操作马达时对工作流体进行压缩。该方法包括：操作马达以对工作流体进行压缩，接收表示提供给马达以操作该马达的电流的信号，以及仅基于接收到的表示提供给马达的电流的信号以及喘振阈值来确定喘振事件何时发生。
[0011]另一方面是一种包括动力式压缩机和控制器的系统。动力式压缩机包括：马达，马达具有以可旋转的方式支承在动力式压缩机内的驱动轴；以及压缩机构，压缩机构连接至驱动轴并且能够操作成在驱动轴旋转时对工作流体进行压缩。控制器连接至马达，并且包括处理器和存储器。存储器储存对处理器进行编程以进行下述各项的指令：以比预测最小喘振速度加控制裕度大的马达速度操作马达来对工作流体进行压缩，确定喘振事件何时发生，将处理器确定已经发生的每个喘振事件的指示储存在存储器中，以及在处理器确定已经发生喘振事件时确定是否采取保护动作。
[0012]另一方面是一种用于动力式压缩机的控制器，该动力式压缩机包括马达和压缩机构，该压缩机构连接至马达并且能够操作成在操作马达时对工作流体进行压缩。控制器包括处理器和存储器。存储器储存对处理器进行编程以进行下述各项的指令：以比预测最小喘振速度加控制裕度大的马达速度操作马达来对工作流体进行压缩，确定喘振事件何时发生，将处理器确定已经发生的每个喘振事件的指示储存在存储器中，以及在处理器确定已经发生喘振事件时确定是否采取保护动作。
[0013]另一方面是一种用于对动力式压缩机进行控制的方法，该动力式压缩机包括马达和压缩机构，该压缩机构连接至马达并且能够操作成在操作马达时对工作流体进行压缩。该方法包括：以比预测最小喘振速度加控制裕度大的马达速度操作马达来对工作流体进行压缩，确定喘振事件何时发生，对处理器确定已经发生的每个喘振事件的指示进行储存，以及在处理器确定已经发生喘振事件时确定是否采取保护动作。
[0014]存在就上述各方面所提出的特征的各种改进。其他特征也可以并入上述各方面中。这些改进和附加的特征可以单独地存在或以任何组合存在。例如，以下就所示实施方式中的任一实施方式所论述的各个特征可以单独地或以任何组合并入到上述各方面中的任一方面中。
附图说明
[0015]以下附图图示了本公开的各个方面。
[0016]图1是经组装的压缩机的立体图。
[0017]图2是沿着线2
‑
2截取的图1的压缩机的横截面图，其中，外部导管被移除。
[0018]图3是穿过图2所示的轴承壳体的套筒的横截面图，其图示了支承在箔轴承组件内
的驱动轴，该箔轴承组件使用一对保持夹保持在轴承壳体的套筒内。
[0019]图4是适于在图1的压缩机中使用的轴承壳体的另一实施方式的横截面图，其图示了支承在箔轴承组件内的驱动轴，该箔轴承组件在轴承壳体内保持在形成于轴承壳体内的一个端部处的保持唇部与相反端部处的保持夹之间。
[0020]图5是箔轴承组件的相对于轴承壳体和驱动轴布置的元件的分解图。
[0021]图6是用于动力式压缩机的控制系统的框图。
[0022]图7是针对动力离心式压缩机的喘振电流特征曲线图。
[0023]图8是针对动力离心式压缩机的速度曲线图。
[0024]图9是针对动力离心式压缩机的电流曲线图。
[0025]图10是针对动力离心式压缩机的电流摆动百分比与速度百分比之间的图形关系。
[0026]图11是针对动力离心式压缩机的操作图。
[0027]图12是针对动力离心式压缩机的确定何时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种系统，包括：动力式压缩机，所述动力式压缩机包括：马达，所述马达具有以可旋转的方式支承在所述动力式压缩机内的驱动轴；以及压缩机构，所述压缩机构连接至所述驱动轴并且能够操作成在所述驱动轴旋转时对工作流体进行压缩；变频驱动器(VFD)，所述变频驱动器包括配置为对提供给所述马达的电流进行感测的传感器；以及控制器，所述控制器连接至所述马达，所述控制器包括处理器和存储器，其中，所述存储器储存对所述处理器进行编程以进行以下各项的指令：使用所述变频驱动器操作所述马达以对所述工作流体进行压缩；接收表示从所述变频驱动器至所述马达的电流的信号；以及至少部分地基于接收到的表示从所述变频驱动器至所述马达的所述电流的所述信号来确定喘振事件何时发生。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述存储器还储存对所述处理器进行编程以进行以下内容的指令：通过基于接收到的表示从所述变频驱动器至所述马达的所述电流的所述信号来确定先前电流与当前电流之间的差以确定所述喘振事件已经发生。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述存储器还储存对所述处理器进行编程以进行以下内容的指令：通过在接收来自所述变频驱动器的表示从所述变频驱动器至所述马达的所述当前电流的信号之前对由所述处理器接收的多个表示从所述变频驱动器至所述马达的所述电流的所述信号进行平均来确定所述先前电流。4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述存储器还储存对所述处理器进行编程以进行以下内容的指令：在所述差超过喘振阈值时确定所述喘振事件已经发生。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述喘振阈值是可变的阈值。6.根据权利要求5所述的系统，还包括速度传感器，所述速度传感器配置为检测所述马达的速度，并且其中，所述存储器还储存对所述处理器进行编程以进行以下内容的指令：在接收到表示所述当前电流的信号时至少部分地基于检测到的所述马达的速度来确定所述喘振阈值。7.根据权利要求2所述的系统，其中，所述存储器还储存对所述处理器进行编程以进行以下内容的指令：基于所述先前电流与所述当前电流之间的差来确定所述喘振的幅度。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述存储器还储存对所述处理器进行编程以进行以下内容的指令：将发生所述喘振事件的指示和已确定的所述喘振的幅度储存在所述存储器中。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述动力式压缩机是离心式压缩机，并且所述压缩机构是叶轮。10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述系统是HVAC系统，并且所述工作流体是制冷剂。11.一种用于动力式压缩机的控制器，所述动力式压缩机包括马达和压缩机构，所述压缩机构连接至所述马达并且能够操作成在操作所述马达时对工作流体进行压缩，所述控制器包括：
处理器；以及存储器，所述存储器储存对所述处理器进行编程以进行以下各项的指令：操作所述马达以对所述工作流体进行压缩；接收表示提供给所述马达以操作所述马达的电流的信号；以及至少部分地基于接收到的表示提供给所述马达的所述电流的信号来确定喘振事件何时发生。12.根据权利要求11所述的控制器，其中，所述存储器还储存对所述处理器进行编程以进行以下内容的指令：通过基于接收到的表示提供给所述马达的所述电流的所述信号来确定先前电流与当前电流之间的差以确定所述喘振事件已经发生。13.根据权利要求12所述的控制器，其中，所述存储器还储存对所述处理器进行编程以进行以下内容的指令：通过在接收表示提供给所述马达的所述当前电流的信号之前对由所述处理器接收的多个表示提供给所述马达的所述电流的所述信号进行平均来确定所述先前电流。14.根据权利要求12所述的控制器，其中，所述存储器还储存对所述处理器进行编程以进行以下内容的指令：在所述差超过喘振阈值时确定所述喘振事件已经发生。15.根据权利要求14所述的控制器，其中，所述喘振阈值是可变的阈值，并且所述存储器还储存对所述处理器进行编程以进行以下内容的指令：在接收到表示所述当前电流的信号时至少部分地基于检测到的所述马达的速度来确定所述喘振阈值。16.根据权利要求12所述的控制器，其中，所述存储器还储存对所述处理器进行编程以进行以下各项的指令：基于所述先前电流与所述当前电流之间的差来确定所述喘振的幅度；以及将发生所述喘振事件的指示和已确定的所述喘振的幅度储存在所述存储器中。17.一种对喘振事件在动力式压缩机中的发生进行检测的方法，所述动力式压缩机包括马达和压缩机构，所述压缩机构连接至所述马达并且能够操作成在操作所述马达时对工作流体进行压缩，所述方法包括：操作所述马达以对所述工作流体进行压缩；接收表示提供给所述马达以操作所述马达的电流的信号；以及仅基于接收到的表示提供给所述马达的所述电流的所述信号以及喘振阈值来确定喘振事件何时发生。18.根据权利要求17所述的方法，其中，确定喘振事件何时发生包括：基于接收到的表示提供给所述马达的所述电流的所述信号来确定先前电流与当前电流之间的差；以及当所述差超过所述喘振阈值时，确定所述喘振事件已经发生。19.根据权利要求18所述的方法，其中，确定所述先前电流包括在接收表示提供给所述马达的所述当前电流的信号之前对由所述处理器接收的多个表示提供给所述马达的所述电流的所述信号进行平均。20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述喘振阈值是可变的阈值，并且确定喘振事件何时发生包括在接收到表示所述当前电流的信号时至少部分地基于检测到的所述马达的速度来确定所述喘振阈值。
21.一种系统，包括：动力式压缩机，所述动力式压缩机包括：马达，所述马达具有以可旋转的方式支承在所述动力式压缩机内的驱动轴；以及压缩机构，所述压缩机构连接至所述驱动轴并且能够操作成在所述驱动轴旋转时对工作流体进行压缩；控制器，所述控制器连接至所述马达，所述控制器包括处理器和存储器，其中，所述存储器储存对所述处理器进行编程以进行以下各项的指令：以比预测最小喘振速度加控制裕度大的马达速度操作所述马达以对所述工作流体进行压缩；确定喘振事件何时发生；将所述处理器确定已经发生的每个喘振事件的指示储存在所述存储器中；以及在所述处理器确定喘振事件已经发生时确定是否采取保护动作。22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述保护动作包括生成一警示。23.根据权利要求22所述的系统，其中，所述存储器还储存对所述处理器进行编程以进行以下内容的指令：在具有储存在所述存储器中的指示的喘振事件的次数大于或等于发生警报极限时确定生成发生警示作为所述警示。24.根据权利要求23所述的系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔，
申请(专利权)人：艾默生环境优化技术有限公司，
类型：发明
国别省市：