CN108644116A - 螺杆压缩机系统以及包含该螺杆压缩机系统的换热系统 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种螺杆压缩机系统以及包含该螺杆压缩机系统的换热系统，该螺杆压缩机系统包括：变速电机；螺杆压缩机，其具有螺杆主轴，螺杆转子，旁通壳体，以及滑阀；以及，控制器，其控制所述滑阀的移动和所述变速电机的所述转轴的转速，其中，在所述转轴的转速从一个级别切换到另一个级别前，所述控制器控制所述滑阀移动到使所述螺杆压缩机的负荷降低的预定的位置。本实施例能够降低电机切换时的启动电流对电机和电网危害。
Description
技术领域
本申请涉及空调设备技术领域，尤其涉及一种螺杆压缩机系统以及包含该螺杆压缩机系统的换热系统。
背景技术
螺杆压缩机是回转压缩机中应用最广泛的形式，螺杆压缩机分为单螺杆和双螺杆压缩机两种，单螺杆由一个螺杆和分布在其两侧的星轮片啮合构成，双螺杆压缩机由一对平行、互相啮合的阴、阳螺杆构成。在单螺杆压缩机或双螺杆压缩机中，螺杆的主轴可以与电机的转子连接，电机的转子转动时驱动螺杆转动，从而在螺杆压缩机内对冷媒进行压缩。
对螺杆压缩机进行驱动的电机可以是定速电极或变速电机。其中，定速电机的转速固定，变速电机可以具有多个转速的级别(档位)。
通常，变速电机可以通过接线方式的改变来改变转速，当转速在不同的级别间切换的过程中，原转速对应的接线断开，新转速对应的接线闭合。因此，在转速切换过程中，相当于电机从原转速停机，启动到新转速。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
本申请的发明人发现：电机在启动过程中，流过电机的电流会高于电机的额定电流，例如，直接启动的启动电流可以达到额定电流的6倍，以星三角方式启动的启动电流约是额定电流的3倍。
启动电流会对电机和电网造成冲击，相同的启动电流，维持的时间越长，造成的危害越大，例如，电机在启动时，如果螺杆压缩机的负荷越大，电机启动电流维持的时间就会越长，对电机本身和电网的危害越大，甚至可能导致电机烧毁。
对于变速电机而言，切换转速相当于重新启动电机，因此，在转速切换时如果螺杆压缩机的负荷较大，切换时的启动电流所持续的时间就会较长，对电机本身和电网带来较大危害。
本申请提供一种螺杆压缩机系统以及包含该螺杆压缩机系统的换热系统，在变速电机的转速切换之前，使螺杆压缩机的负荷降低，由此，能够在螺杆压缩机的负荷较低的情况下使电机进行转速切换，由此，电机切换时的启动电流所持续的时间较短，电机和电网受到的危害被降低。
根据本申请实施例的第一方面，提供一种螺杆压缩机系统，包括：
变速电机，其具有可转动的转轴，所述转轴能够在N个级别的转速间切换，N为大于或等于2的自然数；螺杆压缩机，其具有螺杆主轴，螺杆转子，旁通壳体，以及滑阀，其中，所述螺杆主轴与所述转轴连接，所述螺杆转子随所述螺杆主轴转动，所述螺杆转子的外周设置有所述旁通壳体，所述旁通壳体上设置有滑阀，所述滑阀能够相对于所述旁通壳体沿所述螺杆主轴的轴向移动，所述滑阀向远离壳体的方向移动时，与所述旁通壳体形成旁通口，所述旁通口连通所述螺杆压缩机的压缩腔及吸气端；以及控制器，其控制所述滑阀的移动和所述变速电机的所述转轴的转速，其中，在所述转轴的转速从一个级别切换到另一个级别前，所述控制器控制所述滑阀移动到使所述螺杆压缩机的负荷降低的预定的位置。
根据本申请实施例的第二方面，其中，所述预定的位置是所述滑阀使所述旁通口打开最大的位置。
根据本申请实施例的第三方面，其中，当所述控制器需要使所述螺杆压缩机增载到第一预定负荷的情况下，所述控制器控制所述变速电机保持当前的转速的级别，并控制所述滑阀移动以使所述螺杆压缩机向第二预定负荷增载。
根据本申请实施例的第四方面，其中，当所述螺杆压缩机增载到所述第二预定负荷时，所述控制器：控制所述滑阀移动到所述预定的位置；控制所述变速电机切换到比当前的转速高的转速的级别；以及控制所述滑阀移动到使所述螺杆压缩机增载到所述第一预定负荷的位置。
根据本申请实施例的第五方面，其中，当所述控制器需要使所述螺杆压缩机减载到第三预定负荷的情况下，所述控制器控制所述变速电机保持当前的转速的级别，并控制所述滑阀移动以使所述螺杆压缩机向第四预定负荷减载。
根据本申请实施例的第六方面，其中，当所述螺杆压缩机减载到所述第四预定负荷时，所述控制器:控制所述滑阀移动到所述预定的位置；控制所述变速电机切换到比当前的转速低的转速的级别；以及控制所述滑阀移动到使所述螺杆压缩机负荷达到所述第三预定负荷的位置。
根据本申请实施例的第七方面，其中，所述控制器根据与所述螺杆压缩机连接的蒸发器的出水温度与预定温度的比较结果，设定第一预定负荷或第三预定负荷。
根据本申请实施例的第八方面，其中，所述控制器根据所述滑阀的位移，或者根据压缩机吸气压力、压缩机排气压力以及所述变速电机的电流来判断所述螺杆压缩机是否增载到第二预定负荷或减载到第四预定负荷。
根据本申请实施例的第九方面，其中，从所述螺杆压缩机的所述旁通口排出的气体流量的最大值与所述变速电机的最大转速和最小转速有关。
根据本申请实施例的第十方面，提供一种换热系统，其具有如上述实施例第一方面至第九方面中任一方面所述的螺杆压缩机系统，其中，该换热系统例如可以是冷水机组。
本申请的有益效果在于：能够降低电机切换时的启动电流对电机和电网危害。
参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。
附图说明
所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是本申请实施例1的螺杆压缩机系统的一个示意图；
图2是本申请实施例1的螺杆压缩机系统的另一个示意图；
图3是本申请实施例1的螺杆压缩机系统的另一个示意图；
图4是本申请实施例1的螺杆压缩机系统的另一个示意图；
图5是本申请实施例1的实例中螺杆压缩机系统在启动和转速切换时的流程的一个示意图；
图6是本申请实施例1的实例中压缩机负荷曲线、滑阀移动距离曲线和变速电机转速曲线的一个示意图；
图7是包含本申请实施例1的螺杆压缩机系统的换热系统的一个示意图；
图8是本申请实施例1的螺杆压缩机和现有技术的螺杆压缩机的等熵效率-负荷曲线的一个示意图。
具体实施方式
参照附图，通过下面的说明书，本申请的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本申请的特定实施方式，其表明了其中可以采用本申请的原则的部分实施方式，应了解的是，本申请不限于所描述的实施方式，相反，本申请包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。
实施例1
本申请实施例提供了一种螺杆压缩机系统，图1是本实施例的螺杆压缩机系统的一个示意图，图2是本实施例的螺杆压缩机系统的另一个示意图，在图1和图2中，滑阀的位移不同。
在本实施例中，如图1和图2所示，螺杆压缩机系统100可以具有：变速电机1，螺杆压缩机2，以及控制器(未图示)。
在本实施例中，变速电机2可以具有可转动的转轴5，该转轴5能够在N个级别的转速间切换，其中，N为转速的级别的数量，N为大于或等于2的自然数。例如，各级别的转速从高到低可以依次被表示为R1，R2，…，Rn，…，RN。，其中，n为自然数且1≤n≤N。
在本实施例中，变速电机2可以具有一个共有的定子绕组线圈，通过改变定子绕组的连接方式来实现转速的切换，其中，定子绕组的连接方式可以通过多组开关来进行切换，例如：在第一组开关导通而第二组开关断开时，定子绕组可以以某一种方式连接，例如以三角形接线的方式连接，此时电机可以低速运行；在第二组开关导通而第一组开关断开时，定子绕组可以以另一种方式连接，例如以双星形接线的方式连接，此时电机可以高速运行。由此，可以实现变速电机2在两种转速间切换。当电机需要在更多中转速间切换时，可以采用上述类似的方式来实现。
在本实施例中，螺杆压缩机2可以具有螺杆主轴21，螺杆转子22，旁通壳体3，以及滑阀32。
如图1和图2所示，螺杆主轴21与转轴5连接；螺杆转子22随螺杆主轴21转动；螺杆转子22的外周设置有该旁通壳体3；旁通壳体3上开设有旁通口31(见图2，图1未示出)，其中，在图1中，该旁通口31被滑阀32完全遮盖，在图2中，由于滑阀32向左侧移动，使旁通口31露出；旁通口31连通螺杆压缩机的压缩腔(图未示出)及吸气端(图未示出)；滑阀32可以位于旁通口31。该滑阀32能够相对于旁通口31沿该螺杆主轴21的轴向移动。
如图1和图2所示，螺杆主轴21与转轴5连接；螺杆转子22随螺杆主轴21转动；螺杆转子22的外周设置有该旁通壳体3；旁通壳体3上设置有可以移动的滑阀32，滑阀32移动可与壳体3形成旁通口31(见图2，图1未示出)，其中，在图1中，滑阀32未移动，旁通口关闭31，在图2中，滑阀32向左侧移动，与旁通壳体3形成旁通口31；旁通口31连通螺杆压缩机的压缩腔(图未示出)及吸气端(图未示出)。该滑阀32相对于壳体3沿该螺杆主轴21的轴向移动，能够改变旁通口31的面积大小。
在本实施例中，该控制器能够控制滑阀32的移动和变速电机1的转轴5的转速，其中，在转轴5的转速从一个级别切换到另一个级别前，该控制器控制该滑阀32移动到使该螺杆压缩机2的负荷降低的预定的位置。
根据本实施例，在变速电机的转速从当前的级别切换到另一个级别之前，通过移动滑阀来降低螺杆压缩机的负荷，因此，能够在螺杆压缩机的负荷较低的情况下，进行变速电机的转速级别的切换，所以，在转速级别切换时启动电流所持续的时间较短，变速电机和为变速电机供电的电网受到的启动电流的危害被降低。
下面，结合附图对本申请的螺杆压缩机的工作原理进行简要说明。
如图1及图2所示，变速电机1的转轴5与螺杆主轴21之间可以通过联轴器连接。此外，变速电机1的转轴5也可以与螺杆压缩机2的螺杆主轴21为同一根轴，即变速电机1的转子(未图示)和螺杆转子22套设于同一根轴上，也可达到相同效果。
当滑阀32向压缩腔移动时，旁通口31逐渐打开，同时，排气口321向螺杆压缩机的压缩腔靠近，螺杆压缩机中部分吸气体积从旁通口31卸载至吸气端，被卸载的气体不参与制冷循环，从而降低制冷量，实现螺杆压缩机的减载压缩机的负荷降低，即减载；当滑阀32向吸气端移动时，旁通口31逐渐关闭，同时，排气口321向螺杆压缩机的吸气端靠近，压缩机的负荷提高，即增载。
滑阀32可以与一驱动机构(未图示)传动连接，该驱动机构例如为电机与丝杆螺母机构组合或直线电机等，只要能够驱动滑阀32沿螺杆主轴21的轴向移动，从而打开、关闭或调节旁通口31开口大小即可。
在本实施例中，旁通壳体3的内壁与螺杆转子22的外周面贴合布置。旁通壳体3上对应于与螺杆转子22啮合设置的星轮4开设有避让缺口。
在图1和图2所示的实施中，螺杆压缩机2是单螺杆压缩机。
此外，本实施例可以不限于此，螺杆压缩机2也可以为双螺杆压缩机。
图3是本实施例的螺杆压缩机系统的另一个示意图，图4是本实施例的螺杆压缩机系统的另一个示意图。在图3和图4中，滑阀32的位移不同。
如图3及图4所示，双螺杆压缩机2的螺杆转子可以包括阳转子221及阴转子222，其余部件与图1和图2相同，这里不再赘述。
下面，对变速电机1和螺杆压缩机2在控制器控制下的工作方式进行说明。
在本实施例中，当变速电机1从较低的转速Rn+1切换到较高的转速Rn之前，该控制器控制滑阀32移动到该预定的位置从而使该螺杆压缩机2的负荷降低，当滑阀移动到该预定位置时，该控制器可以控制变速电机1从较低的转速Rn+1切换到较高的转速Rn。此外，在变速电机1的转速被切换到较高的转速Rn+1后，该控制器可以根据目标负荷来控制滑阀32的移动位置，使得螺杆压缩机2的负荷达到该目标负荷。
在本实施例中，当变速电机1从较高的转速Rn切换到较低的转速Rn+1之前，该控制器可以控制滑阀32移动到该预定的位置从而使螺杆压缩机2的负荷降低，当滑阀移动到该预定位置时，该控制器可以控制变速电机1从较高的转速Rn切换到较低的转速Rn+1。此外，在变速电机1的转速被切换到较低的转速Rn后，该控制器可以根据目标负荷来控制滑阀32的移动位置，使得螺杆压缩机2的负荷达到该目标负荷。
在本实施中，该控制器可以根据与滑阀23连接的位移传感器的检测量，或者根据压缩机吸气压力、压缩机排气压力以及变速电机的电流来判断滑阀是否移动到该预定位置。
在本实施例中，当变速电机1从关闭状态启动时，可以在滑阀32位于该预定的位置的情况下，使变速电机1从最低转速启动，由此，在变速电机启动时，螺杆压缩机的负荷较小，启动电流持续时间较短，对电机和电网的损害较小。
此外，当本实施例的变速电机1被替换为定速电机的情况下，也可以采用上述的方法启动该定速电机，从而使定速电机的启动电流的持续时间较短，以减少对电机和电网的损害。例如，该定速电机在从关闭状态启动时，可以先将滑阀32移动到该预定的位置，然后使定速电机启动。
在本实施例中，该预定的位置可以是相对于当前的位置更使旁通口打开更大的位置，即，可以是滑阀32在图2中向左移动一段距离后的位置，例如，滑阀32移动到图2的最左端的位置，在该位置，滑阀32可以使旁通口31打开到最大程度，即，在该位置，相对于位于使旁通口31关闭的位置而言，滑阀32移动了最大的移动距离。
下面，以一个实例说明本申请的螺杆压缩机系统在启动和转速切换时的流程。
图5是该实例中螺杆压缩机系统在启动和转速切换时的流程的一个示意图，图6是该实例中压缩机负荷曲线601、滑阀移动距离曲线602和变速电机转速曲线603的一个示意图。
在图6中，横轴表示时间，单位是秒(S)；右侧纵轴表示变速电机1的转速，单位是rpm；左侧的纵轴表示螺杆压缩机负荷以及滑阀移动的距离，用百分比表示，即，螺杆压缩机负荷为螺杆压缩机最大负荷的百分比，以及滑阀32的移动距离相对于滑阀32的最大移动距离的百分比。
在该实例中，变速电机1具有两个转速级别，各级别的转速分别为R1和R2，其中，R1可以是3000转每分钟(revolutions per minute，rpm)，R2可以是1500rpm。
在该实例中，滑阀所移动到的该预定的位置可以是具有最大移动距离的位置。
如图5和图6所示，该流程可以包括如下步骤：
步骤501、滑阀被控制为移动到具有最大移动距离的位置，使压缩机2处于最小负荷；
步骤502、接通压缩机的启动电流，使变速电机1启动到转速R2，其中，步骤501和步骤502对应于该螺杆压缩机系统的启动阶段；
步骤502完成的时刻可以对应于图6的时刻t1，即，变速电机1的转速为1500rpm、螺杆压缩机2负荷为20％负荷、滑阀32处于具有最大移动距离的位置，其中，20％负荷可以是该螺杆压缩机2在转速1500rpm下的最小负荷；
步骤503、保持变速电机1的转速R2不变，并且，减小滑阀的移动距离，以使压缩机增载至预定的目标负荷，这里，滑阀的移动距离例如可以被减小到0％，该目标负荷可以是转速R2下的最大负荷，例如是50％负荷，此外，该预定的目标负荷也可以是其它较小的值，滑阀的移动距离也可以对应的比0％大；
步骤503完成的时刻可以对应于图6的时刻t2，步骤503的滑阀移动的过程可以对应于图6的时刻t1到时刻t2的时段，在该时段，变速电机1的转速为1500rpm，滑阀的移动距离从100％变化到0％，从而使螺杆压缩机2的负荷从20％增加到50％，其中，50％负荷可以是该螺杆压缩机2在转速1500rpm下的最大负荷；
步骤504、滑阀被移动至具有最大移动距离的位置，使得压缩机的负荷成为该转速R2下的最小负荷，该步骤504可以作为转速从R2切换到R1之前的准备步骤；
步骤504完成的时刻可以对应于图6的时刻t3，步骤504的滑阀移动的过程可以对应于图6的时刻t2到时刻t3的时段，在该时段，变速电机1的转速为1500rpm，滑阀的移动距离从0％变化到100％，从而使螺杆压缩机2的负荷从50％降低到20％；
步骤505、变速电动机1的转速被控制为切换到R1；
步骤505完成的时刻可以对应于图6的时刻t4，在该时刻t4，变速电机1的转速成为3000rpm，螺杆压缩机2的负荷为40％，即，在R1转速下的最低负荷；其中，在t3到t4的时段，滑阀32保持在最大位移(即100％)的位置；
步骤506、保持变速电机1的转速R1不变，并且，减小滑阀的移动距离，以使压缩机增载至预定的目标负荷，这里，滑阀的移动距离例如可以被减小到0％，该目标负荷可以是该转速R1下的最大负荷，例如可以是100％负荷；
步骤506完成的时刻可以对应于图6的时刻t5，步骤506的滑阀移动的过程可以对应于图6的时刻t4到时刻t5的时段，在该时段，变速电机1的转速为3000rpm，滑阀的移动距离逐渐减小到0％，从而使螺杆压缩机2的负荷从40％提高到100％；
步骤507、增加滑阀移动距离，减载至50％负荷；这里，50％负荷可以被认为是变速电机切换转速的判断条件，即，当通过增加滑阀移动距离，使螺杆压缩机减载到50％时，可以不再通过增加滑阀移动距离来减载，而是通过切换变速电机的转速到较低转速来减载；此外，在本实施例中，50％负荷只是一个举例，也可以将小于50％的负荷作为变速电机切换转速的判断条件；
步骤507完成的时刻可以对应于图6的时刻t6；
步骤508、滑阀被移动至具有最大移动距离的位置，使得压缩机的负荷成为该转速R1下的最小负荷，该步骤508可以作为转速从R1切换到R2之前的准备步骤；
步骤508完成的时刻可以对应于图6的时刻t7，步骤508的滑阀移动的过程可以对应于图6的时刻t6到时刻t7的时段，在该时段，变速电机1的转速为3000rpm，滑阀的移动距离逐渐增加到100％，从而使螺杆压缩机2的负荷从50％降低到40％，其中，40％负荷可以是该螺杆压缩机2在转速3000rpm下的最小负荷；
步骤509、变速电动机1的转速被控制为切换到R2；步骤509完成的时刻可以对应于图6的时刻t8，在该时刻t8，变速电机1的转速成为1500rpm，螺杆压缩机2的负荷为20％在时刻t7到t8的时间段，滑阀2保持在最大位移的位置；
步骤510、滑阀被移动，先使压缩机增载，再使压缩机减载至到转速R2下的最小负荷；
在步骤510中，滑阀增载到时刻t9，在该时刻t9，变速电机1的转速保持1500rpm，滑阀移动到位移为0％的位置，螺杆压缩机2的负荷为50％；随后，滑阀减载到时刻t10，滑阀达到最大位移处，螺杆压缩机2的负荷为20％
步骤511、关闭变速电机1。
在本实施例中，该螺杆压缩机系统100的控制装置在控制滑阀和变速电机的转速以调整螺杆压缩机系统的负荷的情况下，可以首先调整滑阀的移动，在无法达到预定的负荷的情况下，进一步切换电机的转速级别，在切换电极的转速级别时，可以采用上述的控制方式。
在一个实施方式中，在该控制器需要使所述螺杆压缩机增载到第一预定负荷的情况下，该控制器控制可以变速电机1保持当前的转速的级别，并控制滑阀32移动以使该螺杆压缩机向第二预定负荷增载。
如果螺杆压缩机的负荷在达到该第二预定负荷前，不需要进一步提高负荷，则可以不进行电机的转速切换。如果该螺杆压缩机的负荷达到第二预定负荷时，还需要继续提高负荷，该控制器进行提高电机的转速的控制，即：控制滑阀32移动到该预定的位置，然后，控制变速电机切换到比当前的转速高的转速的级别。该第二预定负荷例如可以是在当前转速下的最大负荷。此外，在变速电机切换到具有较高转速的级别时，该控制器还可以控制该滑阀32移动到使螺杆压缩机增载到该第一预定负荷的位置。
在另一个实施方式中，当该控制器需要使该螺杆压缩机2减载到第三预定负荷的情况下，控制器可以控制变速电机1保持当前的转速的级别，并控制该滑阀32移动以使螺杆压缩机1向第四预定负荷减载。
如果螺杆压缩机的负荷在到达该第四预定负荷前，无需进一步减载，可以不进行电机的转速切换。如果螺杆压缩机的负荷到达该第四预定负荷时，仍需进一步降低负荷，该控制器可以进行降低电机的转速的控制，即：控制所述滑阀32移动到该预定的位置，然后，控制变速电机1切换到比当前的转速低的转速的级别。也就是说，该第四预定负荷可以作为判断是否需要切换为较低转速的判断条件。其中，该第四预定负荷r例如可以是小于或等于Rn/R1并且大于或等于螺杆压缩机在当前转速下的最小负荷，即，当前转速下的最小负荷≤r≤Rn/R1，其中，Rn是变速电机的目标转速，即，切换后的转速，R1是变速电机的最高转速，例如，当Rn为1500rpm，R1为3000rpm，在R1转速下的最小负荷为40％时，该第四预定负荷r为40％≤r≤50％，例如，r＝50％，即：当电机转速在R1时，如果滑阀32移动使压缩机减载到50％，控制器判断为可以将转速切换到1500rpm，切换的具体过程可以参照本实施例的上述说明。
此外，在本实施例的上述说明以及以下的说明中，用百分比来表示螺杆压缩机的负荷，其物理含义是螺杆压缩机的实际负荷(单位是千瓦或冷吨)与螺杆压缩机的最大负荷(单位是千瓦或冷吨)的百分比值。
此外，在变速电机切换到具有较低转速的级别时，该控制器还可以控制滑阀32移动到使螺杆压缩机1减载到该第三预定负荷的位置。
在本实施例中，控制器可以根据与螺杆压缩机连接的蒸发器的出水温度与预定温度的比较结果，设定该第一预定负荷或该第三预定负荷。
在本实施例中，该控制器根据滑阀32的位移来判断该螺杆压缩机是否增载到第二预定负荷或减载到第四预定负荷，例如，滑阀32位移可以是滑阀当前位置相对于不动端位移，该位移和螺杆压缩机的负荷具有对应关系，因此，滑阀32的位移，可以判定螺杆压缩机的负荷。其中，滑阀32上可以具有位移传感器，该位移传感器可以检测该滑阀32的位移。
此外，该控制器也可以根据压缩机吸气压力Ps、压缩机排气压力Pd以及变速电机1的电流(例如，变速电机1的定子流过的电流)来判断该螺杆压缩机是否增载到该第二预定负荷或减载到该第四预定负荷。例如，压缩机吸气压力Ps和压缩机排气压力Pd的比值决定了变速电机的电流和压缩机负荷的关系曲线，因此，通过计算测量到的压缩机吸气压力Ps和压缩机排气压力Pd的比值，可以确定变速电机的电流和压缩机负荷的关系曲线，结合确定出来的该曲线以及变速电机1的电流，可以得到与该电流对应的压缩机负荷。
下面，以一个实例说明本申请的螺杆压缩机系统在换热系统中调整负荷方法。
图7是包含本实施例的该螺杆压缩机系统的换热系统的一个示意图。
如图7所示，该换热系统700可以包括：螺杆压缩系统100，膨胀阀701，蒸发器702，以及冷凝器703。其中，该螺杆压缩系统100可以包括变速电机1，螺杆压缩机2以及控制器101，其中，对于变速电机1，螺杆压缩机2以及控制器101的说明与前述说明相同。在图7中，螺杆压缩机2压缩后的冷媒经过冷凝器冷凝，然后经过膨胀阀进行节流，进入蒸发器的冷媒与流入蒸发器水进行热交换，热交换后的水从蒸发器流出形成出水，热交换后的冷媒进入压缩机2进行重新压缩。
如图7所示，该换热系统700例如可以是冷水机组。变速电机1例如可以是双速电机，其两个速度级别的速度分别是：R1为3000rpm，R2为1500rpm。
如图7所示，控制器101可以检测蒸发器702出水的温度，通过调节滑阀的移动和电机的转速来调节压缩机的负荷，从而控制蒸发器出水温度稳定在某一数值。
例如：机组设定控制蒸发器出水温度为7℃；压缩机启动后，运行状态为低速1500rpm，而且是最低负荷，即，滑阀位于最大位移；控制器101检测蒸发器702出水温度，如果出水温度高于7℃，需要增载压缩机负荷以降低水温，因此，控制器101控制压缩机2的滑阀位移减小以使压缩机2增载，当滑阀减小到位移为0％，压缩机负荷达到50％负荷，此时，如果水温仍然高于7℃，需要继续使压缩机2增载，因此，控制器101切换电机转速至高速3000rpm，即，先控制滑阀32移动到位移最大处，然后切换电极的转速至3000rpm，随后，保持该转速，并控制滑阀的位移逐渐减小，以使压缩机负荷达到水温等于7℃的水平。
此外，当压缩机运行在高速3000rpm，且负荷较高，例如，滑阀位于最小位移处时，如果控制器101检测到蒸发器702出水温度低于7℃，需要减载压缩机以提高水温。控制器101将首先控制滑阀增大位移以使压缩机减载；当滑阀位移增加到最大，压缩机负荷减载到50％负荷，如果水温仍然低于7℃需要继续减载，因此，控制器101切换电机至低转速1500rpm，即，先控制滑阀32移动到位移最大处，然后切换电极的转速至1500rpm，随后，保持该转速，并控制滑阀的位移逐渐减小，以使压缩机负荷达到水温等于7℃的水平。
在本实施例中，从螺杆压缩机的旁通口31排出的气体流量的最大值与变速电机1的最大转速和最小转速有关，其中，从螺杆压缩机的旁通口31排出的气体流量的最大值可以被表示为最大旁通流量。由此，相较于现有技术中与定速电机连接的具有滑阀的螺杆压缩机系统，本申请的螺杆压缩机系统在具有相同的部分负荷能效比情况下减少旁通气体量，从而减少无效做功损失，提高能效比(COP)。
在一个实施方式中，最大转速和最小转速的比值越大，最大旁通流量越小。例如，最大旁通流量与最大转速和最小转速的关系可以被表示为下式(1)：
最大旁通流量＝100％-A％*(R1/RN)(1)
其中，A％是螺杆压缩机2的最小负荷，也是在电机转速为RN的情况下该螺杆压缩机2的最小负荷；R1是变速电机1的最大转速，RN是变速电机1的最小转速。
在本实施例中，当螺杆压缩机2的负荷为100％时，变速电机1高速运行，并且旁通口31关闭；当螺杆压缩机的负荷小于100％且大于50％时，变速电机1高速运行，并且旁通口31打开，其中，旁通口31的打开程度可以调节该螺杆压缩机的负荷是50％到100％中哪个值；当螺杆压缩机的负荷为50％时，变速电机1低速运行，并且旁通口31关闭；当螺杆压缩机的负荷小于50％时，变速电机1低速运行，并且旁通口31打开，其中，旁通口31的打开程度可以调节该螺杆压缩机的负荷为小于50％中的哪个值。
在本实施例中，当螺杆压缩机负荷为100％的内容积比与负荷为50％时的内容积比相同，即，滑阀32的位移相同；当螺杆压缩机负荷小于100％且大于50％时，内容积比小于负荷为100％的内容积比；当所述螺杆压缩机负荷小于50％且大于25％时，内容积比小于负荷为50％时的内容积比。
与现有技术中的包含有定速电机和滑阀的螺杆压缩机系统相比，在螺杆压缩机负荷较低时，本实施例的螺杆压缩机的能效比高于现有技术。
图8是本实施例的螺杆压缩机和现有技术的螺杆压缩机的等熵效率-负荷曲线的一个示意图。如图8所示，纵轴表示等熵效率，横轴表示压缩机的负荷。其中，等熵效率能够反映压缩机的能效比。曲线801、802分别对应本实施例的螺杆压缩机和现有技术的螺杆压缩机的等熵效率-负荷曲线，其中，本实施例的螺杆压缩机所连接的变速电机例如可以具有两个转速级别，例如1500rpm和3000rpm；现有技术的螺杆压缩机所连接的定速电机的转速例如为3000rpm。从图8可以看出，在负荷低于60％的情况下，本实施例的螺杆压缩机的等熵效率高于现有技术的螺杆压缩机的等熵效率，即，本实施例的螺杆压缩机具有更高的能效比。
根据本实施例，在变速电机的转速从当前的级别切换到另一个级别之前，通过移动滑阀来降低螺杆压缩机的负荷，因此，能够在螺杆压缩机的负荷较低的情况下，进行变速电机的转速级别的切换，所以，在转速级别切换时启动电流所持续的时间较短，变速电机和为变速电机供电的电网受到的启动电流的危害被降低；此外，与现有技术中包含有定速电机和滑阀的螺杆压缩机系统相比，本实施例的压缩机的能效比更高。
实施例2
本申请实施例2提供一种换热系统，该换热系统包括实施例1所述的螺杆压缩机系统。关于该换热系统的示意图，可以如图7所示。
该换热系统可以具有螺杆压缩机系统、膨胀阀、蒸发器以及冷凝器。该换热系统可以是冷水机组或热泵机组等。关于该换热系统各部件的说明，可以参见实施例1中针对图7的说明。
在本实施例中，由于采用了实施例1的螺杆压缩机系统，能够使螺杆压缩机系统中的变速电机和为变速电机供电的电网受到的启动电流的危害被降低；此外，该换热系统能效比更高。
结合本发明实施例描述的控制器可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或二者组合。这些硬件模块例如可利用现场可编程门阵列(FPGA)将这些软件模块固化而实现。
软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域已知的任何其它形式的存储介质。可以将一种存储介质耦接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息；或者该存储介质可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该软件模块可以存储在移动终端的存储器中，也可以存储在可插入移动终端的存储卡中。例如，若电子设备采用的是较大容量的MEGA-SIM卡或者大容量的闪存装置，则该软件模块可存储在该MEGA-SIM卡或者大容量的闪存装置中。
针对本实施例所描述的控制器，可以实现为用于执行本申请所描述功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑器件、分立硬件组件、或者其任意适当组合。也可以实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP通信结合的一个或多个微处理器或者任何其它这种配置。
以上结合具体的实施方式对本申请进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本申请保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本申请的精神和原理对本申请做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本申请的范围内。
Claims (10)
1.一种螺杆压缩机系统，包括：
变速电机，其具有可转动的转轴，所述转轴能够在N个级别的转速间切换，N为大于或等于2的自然数；
螺杆压缩机，其具有螺杆主轴，螺杆转子，旁通壳体，以及滑阀，其中，所述螺杆主轴与所述转轴连接，所述螺杆转子随所述螺杆主轴转动，所述螺杆转子的外周设置有所述旁通壳体，所述旁通壳体上设置有滑阀，所述滑阀能够相对于所述旁通壳体沿所述螺杆主轴的轴向移动，所述滑阀向远离所述旁通壳体的方向移动时，与所述旁通壳体形成旁通口，所述旁通口连通所述螺杆压缩机的压缩腔及吸气端；以及
控制器，其控制所述滑阀的移动和所述变速电机的所述转轴的转速，
其中，在所述转轴的转速从一个级别切换到另一个级别前，所述控制器控制所述滑阀移动到使所述螺杆压缩机的负荷降低的预定的位置。
2.如权利要求1所述的螺杆压缩机系统，其中，
所述预定的位置是所述滑阀使所述旁通口打开最大的位置。
3.如权利要求1所述的螺杆压缩机系统，其中，
当所述控制器需要使所述螺杆压缩机增载到第一预定负荷的情况下，
所述控制器控制所述变速电机保持当前的转速的级别，并控制所述滑阀移动以使所述螺杆压缩机向第二预定负荷增载。
4.如权利要求3所述的螺杆压缩机系统，其中，
当所述螺杆压缩机增载到所述第二预定负荷时，
所述控制器：
控制所述滑阀移动到所述预定的位置；
控制所述变速电机切换到比当前的转速高的转速的级别；以及
控制所述滑阀移动到使所述螺杆压缩机增载到所述第一预定负荷的位置。
5.如权利要求1所述的螺杆压缩机系统，其中，
当所述控制器需要使所述螺杆压缩机减载到第三预定负荷的情况下，
所述控制器控制所述变速电机保持当前的转速的级别，并控制所述滑阀移动以使所述螺杆压缩机向第四预定负荷减载。
6.如权利要求5所述的螺杆压缩机系统，其中，
当所述螺杆压缩机减载到所述第四预定负荷时，
所述控制器:
控制所述滑阀移动到所述预定的位置；
控制所述变速电机切换到比当前的转速低的转速的级别；以及
控制所述滑阀移动到使所述螺杆压缩机负荷达到所述第三预定负荷的位置。
7.如权利要求3或5所述的螺杆压缩机系统，其中，
所述控制器根据与所述螺杆压缩机连接的蒸发器的出水温度与预定温度的比较结果，设定第一预定负荷或第三预定负荷。
8.如权利要求4或6所述的螺杆压缩机系统，其中，
所述控制器根据所述滑阀的位移，或者根据压缩机吸气压力、压缩机排气压力以及所述变速电机的电流来判断所述螺杆压缩机是否增载到第二预定负荷或减载到第四预定负荷。
9.如权利要求1所述的螺杆压缩机系统，其中，
从所述螺杆压缩机的所述旁通口排出的气体流量的最大值与所述变速电机的最大转速和最小转速有关。
10.一种换热系统，包括：如权利要求1-9中任一项所述的螺杆压缩机系统、膨胀阀、蒸发器以及冷凝器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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