CN109682106A - 减缓压缩机喘振的冷媒循环系统及其控制方法和空调器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种减缓压缩机喘振的冷媒循环系统及其控制方法和空调器，冷媒循环系统包括：冷媒回路，包括压缩机(2)和与所述压缩机(2)连通的第一换热器(7)；以及补气流路，用于将所述压缩机(2)排出的部分冷媒引向所述压缩机(2)的吸气口。应用本申请的技术方案，通过向压缩机的吸气口补气，改善了压缩机容易出现喘振的问题。

Description

减缓压缩机喘振的冷媒循环系统及其控制方法和空调器
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，具体而言，涉及一种减缓压缩机喘振的冷媒循环系统及其控制方法和空调器。
背景技术
当前大型商用空调大多采用离心压缩机，因为其单机制冷量大，工作可靠，运行寿命长久，使其在市场上深受消费者亲睐，但其自身也有着不少缺陷，大大影响了其应用范围。
喘振是离心压缩机的固有的气动现象，且喘振会增加压缩机的运行噪音、振动和消耗功率，严重时会损坏压缩机内部叶片甚至导致整个压缩机损坏。而且在系统冷凝压力太高或制冷负荷过低时，喘振问题更加突出。
发明内容
本发明旨在提供一种冷媒循环系统、空调器和冷媒循环系统的控制方法，以改善现有技术中存在的压缩机容易出现喘振的问题。
根据本发明实施例的一个方面，本发明提供了一种冷媒循环系统，冷媒循环系统包括：
冷媒回路，包括压缩机和与压缩机连通的第一换热器；以及
补气流路，用于将压缩机排出的部分冷媒引向压缩机的吸气口。
可选地，补气流路引向压缩机的吸气口的冷媒的量是可调的。
可选地，补气流路包括：
第一流路，包括与冷媒回路的第一位置连通的进口端和用于连通压缩机的吸气口的出口端；以及
第二流路，包括与冷媒回路的压力低于第一位置的第二位置连通的进口端和用于连通压缩机的吸气口的出口端。
其中，压缩机的吸气口可选择与第一流路和第二流路中一个连通，和/或压缩机的吸气口可选择与第一流路和第二流路均连通。
可选地，第一换热器用于冷媒在其中冷凝，第一流路的进口端与第一换热器和压缩机的排气口之间的流路连通。
可选地，冷媒循环系统还包括换向阀，换向阀包括与压缩机的排气口连通的进口、与压缩机的吸气口连通的出口、与第一换热器连通的第一工作口和用于连接第二换热器的第二工作口，第一流路的进口端与压缩机的排气口和换向阀的进口之间的流路连通。
可选地，冷媒循环系统还包括与第一换热器连通的过冷器，过冷器包括：
第一进口，用于引入待过冷的冷媒；
第一出口，用于输出过冷后的冷媒；
第二出口，与第二流路连通，用于将为待过冷的冷媒降温后的冷媒向压缩机的吸气口输送。
可选地，过冷器还包括用于引入为待过冷的冷媒降温的冷媒的第二进口。
可选地，冷媒循环系统还包括：
第一阀，设在第一流路中；
第二阀，设在第二流路中；
检测部件，包括用于检测压缩机的吸气口的流量M的流量检测部件或用于检测压缩机的转速P的速度检测部件；
控制器，与第一阀、第二阀和流量检测部件均通信连接，控制器用于：在M＞B或P＞P2时关闭第一阀和第二阀，在B＞M＞A或P2＞P＞P1时控制第一阀和第二阀中的一个打开，在M<A或P<P1时控制第一阀和第二阀均打开。
可选地，冷媒循环系统还包括：
第一阀，设在第一流路中；
第二阀，设在第二流路中；
检测部件，包括用于检测压缩机的吸气口的流量M的流量检测部件或用于检测压缩机的转速P的速度检测部件；
控制器，与第一阀、第二阀和检测部件均通信连接，控制器用于：在M＞B或P＞P2时关闭第一阀和第二阀，在A<M<B或P1<P<P2时打开第二阀且关闭第一阀，在M<A或P<P1时打开第一阀且关闭第二阀或打开第一阀和第二阀。
可选地，冷媒循环系统还包括第三换热器，设置在第一流路中，第三换热器用于流经其的冷媒在其内降温。
可选地，冷媒循环系统还包括用于使空气流经第一换热器和第三换热器的风机。
可选地，压缩机为离心压缩机。
根据本申请的另一方面，还提供了一种空调器，空调器包括上述的冷媒循环系统。
根据本申请的另一方面，还提供了一种上述冷媒循环系统的控制方法，控制方法包括：
获取压缩机的吸气口M的流量信息或压缩机的转速P的信息；以及
在M<B或P<P2时将压缩机排出的部分冷媒引向压缩机的吸气口。
可选地，
在A<M<B或P1<P<P2时，将冷媒回路中的第一位置的部分冷媒引向压缩机的吸气口；
在M<A或P<P1时将第一位置的部分冷媒和压力不同于第一位置的第二位置部分冷媒引向压缩机吸气口。
可选地，
在M<A或P<P1时，将冷媒回路中的第一位置的部分冷媒引向压缩机的吸气口，或将冷媒回路中的第一位置和压力低于第一位置的第二位置的部分冷媒引向压缩机的吸气口；
在A<M<B或P1<P<P2时，仅将第二位置的部分冷媒引向压缩机的吸气口。
可选地，
第一位置位于压缩机的吸气口和用于冷凝压缩机排出的冷媒的第一换热器之间；或
第二位置为用于过冷冷凝后的冷媒的过冷器的排气口。
应用本申请的技术方案，通过向压缩机的吸气口补气，改善了压缩机容易出现喘振的问题。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
图1示出了本发明的实施例的冷媒循环系统的原理示意图；以及
图2示出了本发明的实施例的冷媒循环系统的控制流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了本实施例的冷媒循环系统的原理图，如图1所示，本实施例的冷媒循环系统包括冷媒回路，冷媒回路包括压缩机2和与压缩机2连通的第一换热器7。
冷媒回路还包括用于连通第一换热器7和第二换热器的第一管路20和设在第一换热器7和第二换热器之间的第一节流部件9。
可选地，第一换热器7用作冷凝器，第二换热器用作蒸发器。经压缩机2压缩后的冷媒进入到第一换热器7中冷凝，冷凝后冷媒经第一节流部件9节流降压后进入到第二换热器内，冷媒在第二换热器内蒸发吸热，在第二换热器内蒸发的冷媒回到压缩机2的吸气口。
冷媒循环系统还包括换向阀5，换向阀5包括与压缩机2的排气口连通的进口、与压缩机2的吸气口连通的出口、与第一换热器7连通的第一工作口和用于连接第二换热器的第二工作口，第一流路10的进口端与压缩机2的排气口和换向阀5的进口之间的流路连通。
换向阀5具有第一状态和第二状态，在第一状态，换向阀5的进口和第一工作口导通，第二工作口与出口导通；在第二状态，换向阀5的进口与第二工作口导通，换向阀5的第一工作口与出口导通。
如图1所示，冷媒循环系统还包括用于连通第二换热器和换向阀5的第二工作口的第二管路21。
换向阀5处于第一状态时，经压缩机2压缩后的冷媒经换向阀5的进口和第一工作口进入到第一换热器7中冷凝，冷凝后冷媒经第一节流部件9节流降压后进入到第二换热器内，冷媒在第二换热器内蒸发吸热，在第二换热器内蒸发后的冷媒经换向阀5的第二工作口和出口回到压缩机2的吸气口。
换向阀5处于第二状态时，经压缩机2压缩后的冷媒经换向阀5的进口和第二工作口进入到第二换热器中冷凝，冷凝后冷媒经第一节流部件9节流降压后进入到第一换热器7内，冷媒在第一换热器7内蒸发吸热，在第二换热器7内蒸发的冷媒经换向阀5的第一工作口和出口回到压缩机2的吸气口。
冷媒循环系统还包括连接在第一换热器7和第二换热器之间的流路上的过冷器17。
过冷器17包括用于引入待过冷的冷媒的第一进口、用于输出过冷后的冷媒的第一出口和用于输出为待过冷的冷媒降温后的冷媒的第二出口。
过冷器17的第一进口与第一换热器通过第三管路16连通，多冷器17的第一出口与第一管路20连通，第一管路20用于连通
在一些实施例中，过冷器17包括罐状部件，由第一进口进入到罐状部件内的冷媒由于压力降低而部分蒸发，蒸发的冷媒为液态的冷媒降温过冷。第一出口设在罐装部件的底部，用于输出过冷后的液态冷媒。第二出口设在罐装部件的上部，用于输出为待过冷的冷媒降温后的气态冷媒。
在本实施例中，过冷器17还包括用于引入为待过冷的冷媒降温的冷媒的第二进口。冷媒循环系统还包括第四管路18，第四管路18的进口端与第一管路20连通或与第三管路16连通，第四管路18的出口端过冷器17的第二进口连通。第四管路18中设有第二节流部件19。
过冷器17还包括连接在第一进口和第一出口之间的第一换热部和连接在第二进口和第二出口之间的第二换热部，经第二节流部件19节流后的冷媒在第二换热部内蒸发以为第一换热部中的冷媒降温，从而使得第一换热部中的冷媒过冷。
冷媒循环系统还包括连接在压缩机2的排气口和换向阀5的进口之间的油分离器3和单向阀4。
冷媒循环系统还包括连接在压缩机2的吸气口和换向阀5的出口之间的气液分离器22，气液分离器22的出气口与压缩机2的吸气口连通，以防止液态冷媒进入到压缩机2的内部。
本实施例冷媒循环系统的压缩机为离心式压缩机，为了改善离心式压缩机的喘振问题，本实施例的冷媒循环系统还包括补气流路，补气流路用于将压缩机2压缩后的部分冷媒输送至压缩机2的吸气口，以提高压缩机2的吸气压力，改善了离心式压缩机容易出现喘振的问题。
本实施例中，补气流路引向压缩机2的吸气口的冷媒的量是可调的。
具体地，补气流路包括第一流路10和第二流路15，第一流路10,包括与冷媒回路的第一位置连通的进口端和用于连通压缩机2的吸气口的出口端；第二流路15，包括与冷媒回路的压力低于第一位置的第二位置连通的进口端和用于连通压缩机2的吸气口的出口端。
为了改变补气流向压缩机2的吸气口输送的冷媒的压力，压缩机2的吸气口可选择与第一流路10和第二流路15中一个连通，和/或压缩机2的吸气口可选择与第一流路10和第二流路15均连通。
可选地，第一流路10的进口端与用作冷凝器的第一换热器7和压缩机3的排气口之间的流路连通，以将压缩机2压缩后的高温高压的冷媒引向压缩机2的吸气口。
如图1所示，第一流路10的进口端与换向阀5的进口和压缩机2的排气口之间的流路连通，以将压缩机2压缩后的高温高压的冷媒引向压缩机2的吸气口。
可选地，第一流路10中还设有第三换热器6，第三换热器6用于流经其的冷媒在其内降温，以降低第一流路10向压缩机2的吸气口输送的冷媒的温度、提高冷媒的比容，以提高压缩机2的吸气量，有利于改善压缩机2的喘振问题。第三换热器6和第一换热器7共用一个风机8。
第一流路10中设有第一阀12。可选地，第一流路10中还设有第三节流部件11。
第二流路15的进口端与过冷器17的第二出口连通，第二流路15的出口端用于向压缩机2的吸气口输送冷媒。过冷器17的第二出口输出的冷媒温度较低、比容较大，因此能够提高压缩机2的吸气口的吸气量，有利于改善压缩机2的喘振问题。
第二流路15中设有第二阀14，可选地，第二流路15中还设有第四节流部件13。
在一些实施例中，第一流路10和/或第二流路15的出口端与气液分离器22的进口连通，气液分离器22的出气口与压缩机2的吸气口连通，以防止液态冷媒进入到压缩机2内而造成液击。
冷媒循环系统还包括检测部件，检测部件用于检测压缩机2的吸气口的流量M的流量检测部件1或用于检测压缩机2的转速P的速度检测部件。
冷媒循环系统还包括控制器，控制器与第一阀12、第二阀14和检测部件均通信连接，控制器用于：在M＞B或P＞P2时关闭第一阀12和第二阀14，在A<M<B或P1<P<P2时打开第二阀14且关闭第一阀11，在M<A或P<P1时打开第一阀12且关闭第二阀14或打开第一阀12和第二阀14。
由此可见，在A<M<B或P1<P<P2时，通过第一流路10将冷媒回路中的第一位置的部分冷媒引向压缩机2的吸气口；
在M<A或P<P1时分别通过第一流路10和第二流路15分别将第一位置的部分冷媒和压力不同于第一位置的第二位置部分冷媒引向压缩机2吸气口。
在一些实施例中，控制器用于：在M＞B或P＞P2时关闭第一阀12和第二阀14，在A<M<B或P1<P<P2时打开第二阀14且关闭第一阀11，在M<A或P<P1时打开第一阀12且关闭第二阀14或打开第一阀12和第二阀14。
由此可见，在A<M<B或P1<P<P2时，仅通过第二流路15将第二位置的部分冷媒引向压缩机2的吸气口.
在M<A或P<P1时，通过第一流路10将冷媒回路中的第一位置的部分冷媒引向压缩机2的吸气口，或通过第一流路10和第二流路15分别将冷媒回路中的第一位置和压力低于第一位置的第二位置的部分冷媒引向压缩机的吸气口。
根据本申请的另一方面，还提供了一种冷媒循环系统的控制方法，控制方法包括获取压缩机2的吸气口M的流量信息或压缩机2的转速P的信息；以及在M<B或P<P2时将压缩机2排出的部分冷媒引向压缩机2的吸气口。
本实施例中，在A<M<B或P1<P<P2时，将冷媒回路中的第一位置的部分冷媒引向压缩机2的吸气口；在M<A或P<P1时将第一位置的部分冷媒和压力不同于第一位置的第二位置部分冷媒引向压缩机2吸气口。
在一些实施例中，在M<A或P<P1时，将冷媒回路中的第一位置的部分冷媒引向压缩机2的吸气口，或将冷媒回路中的第一位置和压力低于第一位置的第二位置的部分冷媒引向压缩机的吸气口；在A<M<B或P1<P<P2时，仅将第二位置的部分冷媒引向压缩机2的吸气口。
第一位置位于压缩机7的吸气口和用于冷凝压缩机2排出的冷媒的第一换热器7之间；第二位置为用于过冷冷凝后的冷媒的过冷器17的排气口。
图2示出了本实施例的冷媒循环系统的控制流程图，
如图2所示，冷媒循环系统工作的过程中监测压缩机2的转速或者压缩机2的吸气口流量，当流量M大于B或压缩机转速大于P2时，则判定此时压缩机流量能够克服冷凝压力，不会产生喘振现象，可维持当前运行状态。
当P1＜压缩机转速＜P2时或检测到吸气侧流量M小于B且大于A时，则判定压缩机处于较易发生喘振区域1，压缩机2的吸气口需要补充冷媒，则开启第一阀12。
当压缩机转速＜P1或检测到吸气侧流量M小于A，则判定压缩机处于极易发生喘振区域2，需要更多的旁通卸载，此时第一阀12和第二阀14均打开。
每次检测系统状态后，间隔t1时间后，再次进行系统状态检测。
在本实施例中，通过压缩机的转速区或者在压缩机吸气侧流量大小来判定处于喘振区，来控制第一流路10和第二流路15的开关状态及开关时长，从而避免喘振现象。
根据本申请的另一方面，还提供了一种空调器，该空调器包括上述的冷媒循环系统。
以上所述仅为本发明的示例性实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种冷媒循环系统，其特征在于，包括：
冷媒回路，包括压缩机(2)和与所述压缩机(2)连通的第一换热器(7)；以及
补气流路，用于将所述压缩机(2)排出的部分冷媒引向所述压缩机(2)的吸气口。
2.根据权利要求1所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述补气流路引向所述压缩机(2)的吸气口的冷媒的量是可调的。
3.根据权利要求1所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述补气流路包括：
第一流路(10)，包括与所述冷媒回路的第一位置连通的进口端和用于连通所述压缩机(2)的吸气口的出口端；以及
第二流路(15)，包括与所述冷媒回路的压力低于所述第一位置的第二位置连通的进口端和用于连通所述压缩机(2)的吸气口的出口端。
其中，所述压缩机(2)的吸气口可选择与所述第一流路(10)和所述第二流路(15)中一个连通，和/或所述压缩机(2)的吸气口可选择与所述第一流路(10)和所述第二流路(15)均连通。
4.根据权利要求3所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述第一换热器(7)用于冷媒在其中冷凝，所述第一流路(10)的进口端与所述第一换热器(7)和所述压缩机(3)的排气口之间的流路连通。
5.根据权利要求3所述的冷媒循环系统，其特征在于，还包括换向阀(5)，所述换向阀(5)包括与所述压缩机(2)的排气口连通的进口、与所述压缩机(2)的吸气口连通的出口、与所述第一换热器(7)连通的第一工作口和用于连接第二换热器的第二工作口，所述第一流路(10)的进口端与所述压缩机(2)的排气口和所述换向阀(5)的进口之间的流路连通。
6.根据权利要求3所述的冷媒循环系统，其特征在于，还包括与所述第一换热器(7)连通的过冷器(17)，所述过冷器(7)包括：
第一进口，用于引入待过冷的冷媒；
第一出口，用于输出过冷后的冷媒；
第二出口，与所述第二流路(15)连通，用于将为所述待过冷的冷媒降温后的冷媒向所述压缩机(2)的吸气口输送。
7.根据权利要求6所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述过冷器(17)还包括用于引入为待过冷的冷媒降温的冷媒的第二进口。
8.根据权利要求3所述的冷媒循环系统，其特征在于，还包括：
第一阀(12)，设在所述第一流路(10)中；
第二阀(14)，设在所述第二流路(10)中；
检测部件，包括用于检测所述压缩机(2)的吸气口的流量M的流量检测部件或用于检测所述压缩机(2)的转速P的速度检测部件；
控制器，与所述第一阀(12)、所述第二阀(14)和所述流量检测部件(1)均通信连接，所述控制器用于：在M＞B或P＞P2时关闭所述第一阀(12)和所述第二阀(14)，在B＞M＞A或P2＞P＞P1时控制所述第一阀(12)和所述第二阀(14)中的一个打开，在M<A或P<P1时控制所述第一阀(12)和所述第二阀(14)均打开。
9.根据权利要求3所述的冷媒循环系统，其特征在于，还包括：
第一阀(12)，设在所述第一流路(10)中；
第二阀(14)，设在所述第二流路(10)中；
检测部件，包括用于检测所述压缩机(2)的吸气口的流量M的流量检测部件(1)或用于检测所述压缩机(2)的转速P的速度检测部件；
控制器，与所述第一阀(12)、所述第二阀(14)和所述检测部件均通信连接，所述控制器用于：在M＞B或P＞P2时关闭所述第一阀(12)和所述第二阀(14)，在A<M<B或P1<P<P2时打开所述第二阀(14)且关闭所述第一阀(11)，在M<A或P<P1时打开所述第一阀(12)且关闭第二阀(14)或打开所述第一阀(12)和所述第二阀(14)。
10.根据权利要求3所述的冷媒循环系统，其特征在于，还包括第三换热器(6)，设置在所述第一流路(10)中，所述第三换热器(6)用于流经其的冷媒在其内降温。
11.根据权利要求10所述的冷媒循环系统，其特征在于，还包括用于使空气流经所述第一换热器(7)和第三换热器(6)的风机(8)。
12.根据权利要求1所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述压缩机(2)为离心压缩机。
13.一种空调器，其特征在于，包括权利要求1至12中任一项所述的冷媒循环系统。
14.一种权利要求1所述的冷媒循环系统的控制方法，其特征在于，包括：
获取所述压缩机(2)的吸气口M的流量信息或所述压缩机(2)的转速P的信息；以及
在所述M<B或P<P2时将所述压缩机(2)排出的部分冷媒引向所述压缩机(2)的吸气口。
15.根据权利要求14所述的控制方法，其特征在于，
在A<M<B或P1<P<P2时，将冷媒回路中的第一位置的部分冷媒引向所述压缩机(2)的吸气口；
在M<A或P<P1时将所述第一位置的部分冷媒和压力不同于第一位置的第二位置部分冷媒引向所述压缩机(2)吸气口。
16.根据权利要求14所述的控制方法，其特征在于，
在M<A或P<P1时，将冷媒回路中的第一位置的部分冷媒引向所述压缩机(2)的吸气口，或将冷媒回路中的第一位置和压力低于第一位置的第二位置的部分冷媒引向所述压缩机的吸气口；
在A<M<B或P1<P<P2时，仅将所述第二位置的部分冷媒引向所述压缩机(2)的吸气口。
17.根据权利要求15或16所述的控制方法，其特征在于，
所述第一位置位于所述压缩机(7)的吸气口和用于冷凝所述压缩机(2)排出的冷媒的第一换热器(7)之间；或
所述第二位置为用于过冷冷凝后的冷媒的过冷器(17)的排气口。
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