CN103185423A - 压缩设备以及包括这种压缩设备的热力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压缩设备以及包括这种压缩设备的热力系统。压缩设备(6)包括并联安装的第一压缩机(7)和第二压缩机(8)，每个压缩机包括防漏外壳(9)，所述防漏外壳(9)包括容纳马达(12)和油槽(13)的低压部分(11)，油位平衡管(24)将第一和第二压缩机(7，8)的油槽(13)连通，并且控制装置(29)适于控制第一和第二压缩机(7，8)的启动和停止。第一压缩机(7)包括与控制装置(29)联接的第一检测装置(30)，并且适于检测第一压缩机(7)的油槽(13)中的油位。控制装置(29)适于当由第一检测装置(30)检测到的油位低于第一预定值时，控制第二压缩机(8)的停止。

Description

压缩设备以及包括这种压缩设备的热力系统
技术领域
本发明涉及一种压缩设备，一种包括这种压缩设备的热力系统，和一种控制这种压缩设备中的油供应的方法。
背景技术
文献FR2605393描述了一种热力系统，更具体是制冷系统，其包括：
-用于循环冷却剂流体的回路，依次包括串联连接的冷凝器、膨胀阀、蒸发器和压缩设备，该压缩设备包括并联安装的至少固定容量的第一压缩机和固定容量的第二压缩机，每个压缩机包括外壳，外壳一方面包括容纳马达和位于外壳底部的油槽的低压部分，另一方面包括通到该低压部分中用于接纳冷却剂流体的口，
-连接到所述蒸发器的吸入管路，
-第一吸入管，其将吸入管路与第一压缩机的接纳口连通，
-第二者吸入管，其将吸入管路与第二压缩机的接纳口连通，
-节流元件，其位于第二吸入管中，并且适于当第一和第二压缩机同时运转时，维持第一压缩机的低压部分中的压力大于第二压缩机的低压部分中的压力，
-用于分离流的装置，其位于吸入管路与第一和第二吸入管之间，该流分离装置适于驱动来自蒸发器的冷却剂流体的主要部分朝向第一压缩机，和
-油位均衡管，其促使油在两个压缩机之间传递。
这样的热力系统确保由冷却剂流体驱动的油的大部分朝向第一压缩机返回。因为高压在第一压缩机的低压部分中盛行(由于在第二吸入管中存在节流元件的原因)，所以存在于第一压缩机的油槽中的油经由油位均衡管被朝向第二压缩机的油槽驱动以便均衡第一和第二压缩机中的油位。
这样的解决方案，虽然适用于包括容量相近的两个固定容量压缩机的热力系统，但是决不适用于包括至少一个变容量、尤其是变速压缩机或包括两个具有悬殊容量的压缩机的热力系统。
实际上，当变速压缩机以低速，例如小于或达到30Hz的低速，运转一段时间，并且第二压缩机运转时，两个压缩机的油槽之间产生压力失衡，导致大多数油从蒸发器向第二压缩机传递，并因此导致第二压缩机的油槽中的油位显著上升以及第一压缩机的油槽中油的耗尽，油的耗尽会导致第一压缩机显著的损坏。
当两个压缩机都具有固定容量，并且第二压缩机具有比第一压缩机大很多的容量时，也会这样。
因此，无论所使用的压缩机是什么种类，也无论压缩机的工作条件如何，前面提到的解决方案都不可能获得满意的油位均衡。
发明内容
本发明目的在于找到解决这些缺陷的方法。
所以，作为本发明基础的技术问题是提供压缩设备，其具有简单且经济的结构，无论压缩设备的工作条件如何，也无论所使用的压缩机是什么种类，都可以获得每个压缩机的油位均衡。
为此，本发明涉及一种压缩设备，包括：
-并联安装的至少第一压缩机和第二压缩机，每个压缩机包括防漏外壳，防漏外壳包括容纳马达和油槽的低压部分，
-油位均衡管，其将第一和第二压缩机的油槽连通，
-控制装置，其适于控制第一和第二压缩机的启动和停止，
其特征在于，第一压缩机是变容量压缩机，并且第二压缩机是固定容量压缩机，第一压缩机包括第一检测装置联接所述控制装置并且适于检测第一压缩机的油槽中的油位，以及在第一检测装置所检测到的油位低于第一预定值时，控制装置适于控制第二压缩机的停止和第一压缩机的容量增加。
这样，当第一压缩机的油槽中的油位下降或落到低于临界值时，第二压缩机停止，这导致第二压缩机的油槽中的压力增加，并且导致油从第二压缩机的油槽经由油位均衡管强制返回第一压缩机的油槽中。
根据本发明的压缩设备因此确保了每个压缩机中的油位均衡，无论压缩设备的工作条件如何以及无论所使用的压缩机是什么种类，所有这些使用用于油位检测的简单低成本装置。进一步地，根据本发明的压缩设备，确保了第一压缩机的油槽中存在最低量油。
进一步地，检测装置和控制装置的这种组合确保第一和第二压缩机中油位的均衡，不管吸入管路和吸入管的构造如何，这基本上减少了用于鉴定该装置合格的流程的持续时间，并且允许使用任何管。
此外，通过将该检测装置设置在第一压缩机上，可以保护压缩设备中最昂贵的压缩机，并且最大可能地承受其油槽中的压力变化。
当第一检测装置检测到油位落到低于第一预定值时，控制装置有利地适于控制第二压缩机暂时停止。
第一检测装置优选适于向控制装置传递对应检测到的油位的测量信号。
该控制装置包括信号处理装置，比如微处理器，适于处理由检测装置生成的每个测量信号，并且适于当由第一检测装置检测到的油位落到低于第一预定值时，传递控制第二压缩机停止的信号。当第一检测装置检测到的油位落到低于第一预定值时，该处理装置更特别地适于传递控制第二压缩机的马达停止的信号。
第一检测装置是例如用电线或不用电线与控制装置联接。因此，第一检测装置可以是例如电联接到控制装置或是至控制装置的经由Wifi或蓝牙的耦合器。
第一检测装置例如包括至少油位传感器或油位接触器。
变容量压缩机指的是在同样的工作点(工作点对应于给定的吸入压力、吸入温度和排出压力)吸气时具有来自压缩机的可变流速率(或几个流速率)的任何压缩机。在已知的制造变容量压缩机的技术方案中，这里所说的例如由以下组成：
-由变速马达驱动的压缩机，
-由双速马达(两/四电极马达类型)驱动的压缩机，
-由定速马达加变速箱驱动的压缩机，
-由定速马达加外摆线齿轮(行星齿轮)驱动的压缩机，
-具有用于打开或关闭压缩机的内部旁路的排出阀的压缩机，
-具有多个压缩单元的压缩机，其中一些可以分离，
-具有用于产生间断压缩的内部机构的压缩机。
有益地，控制装置适于当第二压缩机停止(由于油位检测低于第一预定值的原因)后足预定条件满时，控制第二压缩机的重新启动。
根据本发明的第一替换实施例，该控制装置适于在预定时间段过去后控制第二压缩机的重新启动。该预定时间段可以是几秒，例如2到3秒，或者至少小于几分钟，例如小于1分钟。
根据本发明的第二替换实施例，该控制装置适于当由第一检测装置检测到的油位达到超过第一预定值的第二预定值时，控制第二压缩机重新启动。
根据本发明的第三替换实施例，该压缩设备包括第二检测装置，所述第二检测装置适于检测第二压缩机的油槽中的油位，该控制装置适于当由第二检测装置检测到的油位达到第三预定值时，控制第二压缩机重新启动。
根据本发明的第一实施例，该控制装置适于当由第一检测装置检测到的油位在预定时间段内落到低于第一预定值至少两倍时，控制第一压缩机容量增加直到最大容量值。根据本发明的第二实施例，当在第二压缩机由于油位检测低于第一预定值而被停止之后重新启动起的预定时间段内，由第一检测装置检测到的油位低于第一预定值时，该控制装置适于控制第一压缩机的容量增加直到最大容量值。根据本发明的这第一和第二实施例，第一压缩机容量的明显增大引起热力系统循环回路中截留的油大量返回到压缩设备，并且确保在第一和第二压缩机的每一个保持符合要求的油位。
然而，在热力系统显著漏油的情况下，即使明显增大第一压缩机的容量也不能足以确保油符合要求地返回压缩设备。为了克服这样的缺陷，该压缩设备可包括报警装置，当由第一检测装置检测的油位在预定时间段内落到低于第一预定值至少两倍时，或者当在第二压缩机由于油位检测低于第一预定值而被停止后重新启动起的预定时间段内，由第一检测装置检测到的油位落到低于第一预定值时，所述报警装置适于发出报警信号。因此，热力系统的中央自动监控器(central automaton)和/或操作者可以被通知压缩设备存在故障，并且决定停止热力系统，以避免后者的任何损坏。
优先地，该油位均衡管包括至少第一端部，其突出到第一和第二压缩机之一的外壳内部，该第一端部包括横向于所述第一端部的纵向方向延伸的端壁和布置在所述端壁上方的孔，从而使得当第一端部突出到其中的压缩机的油槽中的油位超过所述端壁的上位时，油通过所述孔流向另一个压缩机。优先地，第一端部突出到第二压缩机外壳内部。
该油位均衡管有利地包括第二端部，其突出到第一和第二压缩机中的另一个的外壳内部，该第二端部包括横向于所述第二端部的纵向方向延伸的端壁和布置在所述第二端部的端壁上的孔，从而使得当第二端部突出到其中的压缩机的油槽中的油位超过第二端部的端壁的上位时，油通过第二端部的孔流向另一个压缩机。
根据本发明的一实施例，第一和第二端部中的至少一个包括用于位于所述端部的端壁的上位之下用于油返回的口。
第一和第二压缩机中的每一个例如是涡旋压缩机。
优选地，每个压缩机包括通到所述压缩机低压部分中用于接纳冷却剂流体的口。
根据本发明的一实施例，该压缩设备包括用来连接到蒸发器的吸入管路、将吸入管路与第一压缩机的冷却剂流体接纳口连通的第一吸入管、和将吸入管路与第二压缩机的冷却剂流体接纳口连通的第二吸入管。
根据一实施例，第二吸入管包括用于减少冷却剂流体在所述第二吸入管中的流动截面的装置。有益地，该减少装置适于使得在减少装置处的冷却剂流体的流动截面小于在第二压缩机的接纳口处的冷却剂流体的流动截面。
根据本发明的一实施例，该压缩设备可包括多个第二压缩机和适于连接所述第二压缩机的低压部分的压力均衡管。
本发明还涉及一种热力系统，其包括用于循环冷却剂流体的回路，所述回路依次包括串联连接的冷凝器、膨胀阀、蒸发器、和根据本发明的压缩设备。
本发明进一步涉及一种用于控制压缩设备中油供应的方法，该压缩设备包括并联安装的至少一个第一压缩机和一个第二压缩机，每个压缩机包括防漏外壳，所述防漏外壳包括容纳马达和油槽的低压部分，第一压缩机是变容量压缩机，该控制方法包括以下步骤：
-控制第一和第二压缩机的启动，
-检测第一压缩机的油槽中的油位，和
-当在第一压缩机的油槽中检测到的油位落到低于第一预定值时，控制第二压缩机停止，并且并控制增加第一压缩机的容量，例如，直到预定容量值。
通过这些配置，有可能促使油返回第一压缩机的油槽，同时由于第二压缩机的停止至少部分地弥补压缩设备的容量损失。
该检测步骤优选地用位于第一压缩机上的检测装置执行。
有益地，用于控制第二压缩机停止的步骤包括控制第二压缩机暂时停止。
该控制方法有益地包括当第二压缩机由于油位检测低于第一预定值而停止之后预定条件满足时，控制第二压缩机重新启动的步骤。
该预定条件可以是经过预定时间段，或第一压缩机的油槽中的油位的第二预定值的进一步检测，所述第二预定值大于第一预定值。
该控制方法有益地进一步包括维持第一压缩机的容量在预定容量值直到满足预定条件的步骤。
该控制方法有益地进一步包括当满足预定条件时减少第一压缩机的容量，从而使压缩设备的容量与实际冷却需求对应的步骤。
根据本发明的第一实施例，该控制方法包括当在第一压缩机的油槽中检测到的油位在预定时间段内落到低于第一预定值至少两倍时，控制第一压缩机的容量增加直到最大容量值的步骤。根据本发明的第二实施例，该控制方法包括当在第二压缩机由于油位检测低于第一预定值而被停止后重新启动起的预定时间段内，在第一压缩机的油槽中检测到的油位落到低于第一预定值时，控制第一压缩机容量的增加直到最大容量值。在这第一和第二实施例中，该方法进一步包括将第一压缩机的容量维持在最大容量值下预定时间段的步骤。
根据本发明的实施例，该控制方法包括当在第一压缩机的油槽中检测到的油位在预定时间段内落到低于第一预定值至少两倍时，或当在第二压缩机由于油位检测低于第一预定值而被停止后重新启动起的预定时间段内，在第一压缩机的油槽中检测到的油位落到低于第一预定值时，发出报警信号的步骤。
附图说明
不管怎样，本发明通过参考所附示意图的描述将得到很好的理解，所述示意图示出本压缩设备的实施例，其为非限制性示例。
图1是根据本发明的热力系统的示意图。
图2是图1中热力系统的压缩设备的透视图。
图3是图2中压缩设备的示意性剖面图。
图4a和4b分别是图2的压缩设备的油位均衡管的端部的透视图和俯视图。
具体实施方式
图1示意地图解了热力系统1的主要部件。该热力系统1可以是制冷系统，比如可逆制冷系统。
该热力系统1包括用于循环冷却剂流体的回路2，回路2依次包括串联连接的冷凝器3、膨胀阀4、蒸发器5和压缩设备6。
压缩设备6包括并联安装的具有变容量尤其是变速的第一压缩机7和具有固定容量尤其是固定速度的第二压缩机8。每个压缩机7、8是例如涡旋压缩机。每个压缩机7、8包括本体9，本体9包括容纳马达12和位于本体9底部的油槽13的低压部分11，以及位于低压部分11上方、容纳压缩级的高压部分14。
每个压缩机7、8的本体9进一步包括通到低压部分11的上部中用于接纳冷却剂流体的口15、通到油槽13中的均衡口16、和通到高压部分14中的排出口17。
该压缩设备6还包括连接到蒸发器5的吸入管路19、将吸入管路19与第一压缩机7的接纳口15连通的第一吸入管21和将吸入管路19与第二压缩机8的接纳口15连通的第二吸入管22。每个吸入管21、22分别包括连接到吸入管路19的吸入管21a、22a和连接到相应的接纳口15的连接套筒21b、22b。
如图3所示，第二吸入管22包括用于减少所述吸入管中的冷却剂气体的流动截面的装置。该减少装置适于使得冷却剂气体在减少装置处的流动截面小于冷却剂气体在第二压缩机8的接纳口15处的流动截面。该减少装置有益地定位接近所述压缩机8的接纳口15。
该减少装置优选包括环形圈23，所述环形圈23附着在第二吸入管22上，例如通过铜焊或卷边。该环形圈23包括相对于第二吸入管22的壁定中的纵向通孔。要注意的是，环形圈23的外径基本上对应于第二吸入管22的旁路22a的内径。
根据未在附图中示出的替换实施例，环形圈23可以附着在第二吸入管22的连接套筒22b上。
该压缩设备6进一步包括油位均衡管24，油位均衡管24连接第一和第二压缩机7、8的第一均衡口16，从而使第一和第二压缩机的油槽13连通。
该压缩设备6还包括连接到冷凝器3的排出管路26、将排出管路26与第一压缩机7的排出口17连通的第一排出管27、和将排出管路26与第二压缩机8的排出口17连通的第二排出管28。
压缩设备6进一步包括控制装置29，所述控制装置29一方面适于有选择地控制第一和第二压缩机7、8在运行模式和停止模式之间的相应切换，并且另一方面适于在最小速度和最大速度之间调整第一压缩机7的马达12的速度。
第一压缩机7包括适于检测第一压缩机7的油槽13中的油位的检测装置30。该检测装置30例如包括油位传感器或油位接触器。该检测装置30例如通过电线或不通过电线与控制装置29联接。因此，检测装置30例如可以与控制装置29电联接或经由Wifi或者蓝牙与控制装置29联接。
检测装置30适于将对应于检测到的油位的测量信号传送给控制装置29。该控制装置29包括信号处理装置，比如微处理器，适于处理由检测装置30生成的每个测量信号，并且适于当由检测装置30检测到的油位落到低于第一预定值时，发出用于控制第二压缩机8的马达12停止的信号。
该控制装置29进一步适于在第二压缩机8由于油位检测低于第一预定值而停止后满足预定条件时，控制第二压缩机8的重新启动。该预定条件可以是经过预定时间段，或者是通过检测装置30对油位的第二预定值的进一步检测，所述第二预定值大于第一预定值。
控制装置29还适于当由检测装置30检测到的油位落到低于第一预定值时，控制第一压缩机7的速度增加直到预定速度值，并且适于将第一压缩机7的速度维持在预定速度值，直到满足所述预定条件。
根据本发明的第一实施例，当由检测装置30检测到的油位在预定时间段内落到低于第一预定值至少两倍时，该控制装置29适于控制第一压缩机7的速度增加直到第一压缩机7的最大速度。
根据本发明的第二实施例，当在第二压缩机8由于油位检测低于第一预定值而被停止后重新启动起的预定时间段内，由检测装置30检测到的油位落到低于第一预定值时，该控制装置29适于控制第一压缩机7的速度增加直到第一压缩机7的最大速度。
该压缩设备6还可以包括报警装置，所述报警装置适于当由检测装置30检测的油位在预定时间段内落到低于推力(thrust)预定值至少两倍时，或者当在第二压缩机8由于油位检测低于第一预定值而被停止后重新启动起的预定时间段内，由检测装置30检测到的油位落到低于第一预定值时，发出报警信号。
根据图4a和4b示出的压缩设备6的替换实施例，油位均衡管24包括两个端部31，这两个端部31分别突出到第一压缩机7的外壳9内部和第二压缩机8的外壳9内部。每个端部31包括横向于所述端部31的纵向方向延伸的端壁32和在端壁32上方制成的孔33，从而使得当所述端部31通过其中的压缩机的油槽13中的油位延伸超过端壁32的上位时，油通过孔33流向另一个压缩机。优选地每个孔33在相应端部31的侧壁34的一部分上延伸。
每个端部31进一步包括回油口35，所述回油口35位于在部分31中偏置的端壁32的上位之下。每个回油口35的该位置提供了避免每个压缩机7、8的外壳内部的油存储超过预定水平的可能性。
现将描述用于控制根据本发明的压缩设备6中的油供应的方法。该控制方法包括以下步骤：
-用控制装置29控制第一和第二压缩机7、8的启动，
-用检测装置30检测第一压缩机7的油槽13中的油位，
-当检测到第一压缩机7的油槽13中的油位医落到低于第一预定值时，用控制装置29控制第二压缩机8暂时停止，并且控制第一压缩机7的速度增加，
-将第一压缩机7的速度维持在预定速度值，直到满足预定条件，和
-当满足预定条件时，用控制装置29控制第二压缩机8重新启动以及控制第一压缩机7的减速。
该控制方法可以进一步包括下面的步骤，当由第一检测装置30检测到的油位在预定时间段内落到低于第一预定值至少两倍时，或者当在第二压缩机8由于油位检测低于第一预定值而被停止后重新启动起的预定时间段内，当由第一检测装置30检测到的油位落到低于第一预定值时，控制第一压缩机7的速度增加直到第一压缩机7的最大速度。该控制方法然后还包括将第一压缩机7的最大速度维持预定时间段的步骤。
该控制方法还可以包括以下步骤，当在第一压缩机7的油槽13中检测到的油位在预定时间段内落到低于第一预定值至少两倍时，或者当在第二压缩机8由于油位检测低于第一预定值而被停止后重新启动起的预定时间段内，在第一压缩机7的油槽13中检测到的油位落到低于第一预定值时，发出报警信号。
显然的是，本发明不限于这种压缩设备的如上作为示例描述的仅有的具体实施例，相反其包括其所有可替换的具体实施方式。

Claims (13)

1.一种压缩设备(6)，其包括：
-并联安装的至少第一压缩机(7)和第二压缩机(8)，每个压缩机包括防漏外壳(9)，所述防漏外壳(9)包括容纳马达(12)和油槽(13)的低压部分(11)，
-油位均衡管(24)，其将所述第一和第二压缩机(7，8)的油槽(13)连通，
-控制装置(29，)，其适于控制所述第一和第二压缩机(7，8)的启动和停止，
其特征在于，所述第一压缩机(7)是变容量压缩机，并且所述第二压缩机(8)是固定容量压缩机，所述第一压缩机(7)包括与所述控制装置(29)联接的第一检测装置(30)，所述第一检测装置(30)适于检测所述第一压缩机(7)的油槽(13)中的油位，并且所述控制装置(29)适于当由所述第一检测装置(31)检测到的油位低于第一预定值时控制所述第二压缩机(8)的停止和所述第一压缩机(7)的容量增加。
2.根据权利要求1所述的压缩设备，其中，所述控制装置(29)适于当使所述第二压缩机(8)由于油位检测低于第一预定值而停止之后预定条件满足时，控制所述第二压缩机(8)重新启动。
3.根据权利要求2所述的压缩设备，其中，所述控制装置(29)适于在经过预定时间段之后，控制所述第二压缩机(8)重新启动。
4.根据权利要求3所述的压缩设备，其中，所述控制装置(29)适于当由所述第一检测装置(30)检测到的油位达到高于所述第一预定值的第二预定值时，控制所述第二压缩机(8)重新启动。
5.根据权利要求1至4之一所述的压缩设备，其中，所述油位均衡管(24)包括至少第一端部(31)，所述第一端部(31)突出到所述第一和第二压缩机(7，8)中的一个的外壳(9)内部，所述第一端部(31)包括横向于所述第一端部的纵向方向延伸的端壁(32)和设置在所述端壁(32)上方的孔(33)，从而使得当所述第一端部突出到其中的压缩机的油槽(13)中的油位延伸高于所述端壁(32)的上位时，油通过所述孔(33)流向另一个压缩机。
6.根据权利要求5所述的压缩设备，其中，所述油位均衡管(24)包括第二端部(31)，所述第二端部(31)突出到所述第一和第二压缩机中的另一个的外壳(9)内部，所述第二端部包括横向于所述第二端部的纵向方向延伸的端壁(32)和设置在所述第二端部的所述端壁上方的孔(33)，从而使得当所述第二端部突出到其中的压缩机的油槽(13)中的油位延伸高于所述端壁(32)的上位时，油通过所述第二端部的所述孔流向另一个压缩机。
7.根据权利要求5或6所述的压缩设备，其中，所述第一和第二端部(31)中的至少一个包括回油口(35)，所述回油口(35)位于所述端部的端壁(32)的上位之下。
8.一种热力系统(1)，其包括用于循环冷却剂流体的回路(2)，所述回路(2)依次包括串联连接的冷凝器(3)、膨胀阀(4)、蒸发器(5)、和根据权利要求1至7之一所述的压缩设备(6)。
9.一种用于控制压缩设备(6)中油供应的方法，所述压缩设备(6)包括并联安装的至少第一压缩机(7)和第二压缩机(8)，每个压缩机包括防漏外壳(9)，所述防漏外壳(9)包括容纳马达(12)和油槽(13)的低压部分(11)，所述第一压缩机(7)是变容量压缩机，所述控制方法包括以下步骤：
-控制所述第一和第二压缩机(7，8)的启动，
-检测所述第一压缩机(7)的油槽(13)中的油位，以及
-当在所述第一压缩机(7)的油槽(13)中检测到的油位低于第一预定值时，控制所述第二压缩机(8)的停止和所述第一压缩机(7)的容量增加。
10.根据权利要求9所述的控制方法，进一步包括当所述第二压缩机(8)由于油位检测低于所述第一预定值而停止之后预定条件满足时，控制所述第二压缩机(8)重新启动的步骤。
11.根据权利要求10所述的控制方法，其中，所述预定条件是经过预定时间段。
12.根据权利要求10的控制方法，其中，所述预定条件是所述第一压缩机(7)的油槽(13)中的油位的第二预定值的检测，所述第二预定值大于所述第一预定值。
13.根据权利要求10所述的控制方法，其进一步包括当满足所述预定条件时减少所述第一压缩机(7)的容量的步骤。
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