CN111256381B - 压缩机防喘补气系统、控制方法及空调设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种压缩机防喘补气系统、控制方法及空调设备。其中，该系统包括：压缩机；冷凝器，冷凝器设置有旁通端口；第一补气管路，一端连接至冷凝器的旁通端口，另一端连接至压缩机的级间管路，用于当压缩机进气流量处于压缩机当前工况对应的预设流量范围时，给压缩机补气。本发明在冷凝器上设置旁通端口，利用该旁通端口在冷凝器与压缩机之间设置补气管路，当检测到压缩机运行时的进气流量处于压缩机当前工况对应的预设流量范围时，利用第一补气管路从冷凝器引出高压气体进入级间补气，补气量多，能够有效改善末级气体流动情况，防止压缩机低负荷运行时喘振的发生，增加压缩机在低负荷运行时的抗喘性，可拓宽压缩机的运行范围。

Description

压缩机防喘补气系统、控制方法及空调设备

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，具体而言，涉及一种压缩机防喘补气系统、控制方法及空调设备。

背景技术

离心式压缩机因其排量大、结构简单、正常工况下运转平稳、压缩气流无脉动等特点，广泛应用于制冷行业，特别是在大型公建、交通运输、医疗卫生等领域都需要离心式制冷压缩机。

当压缩机负荷减小到一定程度使被输送气体的流量小于该工况下特性曲线喘振点，压缩机出口压力显著下降，此时由于冷凝器容积大反应不灵敏，导致冷凝器进口处的压力大于压缩机出口的压力，因而会产生气体倒流的现象，并产生大幅度的气流脉动，引起喘振。离心式压缩机发生喘振时，压缩机的转子及定子元件受交变应力的冲击，压缩机组强烈振动，伴有异常噪声，会损坏压缩机内部的密封、轴承和叶轮等，降低压缩机的工作效率。

针对现有技术中压缩机低负荷运行时气体倒流引起喘振的问题，本发明研究出一种压缩机补气方案，能够在压缩机低负荷运行时对压缩机进行有效补气，防止压缩机低负荷运行时喘振的发生。

发明内容

本发明实施例提供一种压缩机防喘补气系统、控制方法及空调设备，以解决现有技术中压缩机低负荷运行时气体倒流引起喘振的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种压缩机补气系统，包括：压缩机；冷凝器，所述冷凝器设置有旁通端口；第一补气管路，一端连接至所述冷凝器的旁通端口，另一端连接至所述压缩机的级间管路，用于当压缩机进气流量处于压缩机当前工况对应的预设流量范围时，给所述压缩机补气。

可选的，所述第一补气管路上设置有第一阀门。

可选的，还包括：闪发器，所述闪发器的气态介质出口通过第二补气管路连接至所述压缩机的级间管路；所述第二补气管路上设置有第二阀门。

可选的，所述第一补气管路与所述第二补气管路在第一位置处汇合后连接至所述级间管路，在所述第一位置处，所述第一补气管路与所述第二补气管路的管路夹角为直角或者处于预设锐角范围内。

可选的，所述预设锐角范围为30度至60度。

可选的，所述级间管路包括第一弯折结构，所述第一补气管路在所述第一弯折结构处与所述级间管路连通，从所述第一补气管路中流出的气流方向与所述级间管路中起始于所述第一弯折结构流向后级压缩机构的气流方向一致。

可选的，所述级间管路包括第二弯折结构，所述第二补气管路在所述第二弯折结构处与所述级间管路连通，从所述第二补气管路中流出的气流方向与所述级间管路中起始于所述第二弯折结构流向后级压缩机构的气流方向一致。

可选的，所述压缩机为多级离心式压缩机。

本发明实施例还提供了一种压缩机补气控制方法，应用于本发明实施例所述的压缩机补气系统，所述方法包括：检测压缩机进气流量；从预存信息中获取压缩机当前工况对应的预设流量范围；判断所述压缩机进气流量是否处于所述压缩机当前工况对应的预设流量范围；若所述压缩机进气流量处于所述压缩机当前工况对应的预设流量范围，则控制第一补气管路给压缩机补气。

可选的，控制第一补气管路给压缩机补气，包括：打开第一补气管路上的第一阀门，且关闭第二补气管路上的第二阀门。

可选的，上述方法还包括：若所述压缩机进气流量未处于所述压缩机当前工况对应的预设流量范围，则关闭第一补气管路上的第一阀门，打开第二补气管路上的第二阀门。

本发明实施例还提供了一种空调设备，包括：本发明实施例所述的压缩机补气系统。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如本发明实施例所述的压缩机补气控制方法。

应用本发明的技术方案，在冷凝器上设置旁通端口，利用该旁通端口在冷凝器与压缩机之间设置补气管路，当检测到压缩机运行时的进气流量处于压缩机当前工况对应的预设流量范围时，利用第一补气管路从冷凝器引出高压气体进入级间补气，由于冷凝器中的气体压力高，进入级间补气的流量多，能够有效改善末级气体流动情况，防止压缩机低负荷运行时喘振的发生，增加压缩机在低负荷运行时的抗喘性，可拓宽压缩机的运行范围。

附图说明

图1是现有技术的利用闪发器补气的压缩机补气系统示意图；

图2是本发明实施例一提供的压缩机补气系统的结构示意图一；

图3是本发明实施例一提供的压缩机补气系统的结构示意图二；

图4是本发明实施例一提供的压缩机补气系统的结构示意图三；

图5是本发明实施例二提供的压缩机补气控制方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

目前，一般采用闪发器给压缩机进行补气，图1是现有技术的利用闪发器补气的压缩机补气系统示意图，压缩机1(包括两级压缩机构11和12)排出的气体进入冷凝器2冷凝为液体，液体从冷凝器2出来到闪发器3，然后分成两路，一路经节流装置4到蒸发器5，再流到压缩机1进口，另一路从闪发器3流入级间补气。发明人发现，采用此种补气方式，当在压缩机低负荷运行时，闪发器压力低，从闪发器进入级间补气的流量少，利用闪发器补气不能有效改善压缩机喘振。

本实施例提供一种压缩机补气系统，适用于离心式压缩机，尤其是多级离心式压缩机，可在压缩机低负荷运行时，防止压缩机喘振的发生。

图2是本发明实施例一提供的压缩机补气系统的结构示意图一，如图2所示，该系统包括：压缩机1、冷凝器2和第一补气管路6。

冷凝器2设置有旁通端口。第一补气管路6的一端连接至冷凝器2的旁通端口，另一端连接至压缩机1的级间管路，用于当压缩机进气流量处于压缩机当前工况对应的预设流量范围时，给压缩机补气。

其中，压缩机进气流量是指压缩机进气口(与蒸发器相连的端口)的气体流量。压缩机当前工况对应的预设流量范围是预先根据该工况下的特性曲线喘振点确定的流量范围，例如，该工况下特性曲线喘振点对应的流量值为Q，那么该工况对应的预设流量范围可以设置为大于流量值Q的一个范围，例如[Q+X1，Q+X2]，其中X1小于X2，从而可以保证在有喘振风险的情况下，提前补气，避免喘振发生。优选的，X1和X2的取值较小。本实施例中的压缩机优选为多级离心式压缩机，级间管路是指相邻压缩机构之间的气体传输管路。

本实施例的压缩机补气系统，在冷凝器上设置旁通端口，利用该旁通端口在冷凝器与压缩机之间设置补气管路，当检测到压缩机运行时的进气流量处于压缩机当前工况对应的预设流量范围时，利用第一补气管路从冷凝器引出高压气体进入级间补气，由于冷凝器中的气体压力高，进入级间补气的流量多，能够有效改善末级气体流动情况，防止压缩机低负荷运行时喘振的发生，增加压缩机在低负荷运行时的抗喘性，可拓宽压缩机的运行范围。

进一步的，第一补气管路6上设置有第一阀门61，用于控制第一补气管路的开闭。

上述系统还包括：闪发器3，闪发器3的气态介质出口通过第二补气管路7连接至压缩机1的级间管路。第二补气管路7上设置有第二阀门71，用于控制第二补气管路的开闭。

机组正常运行时，第一阀门61关闭，第二阀门71打开，在检测到压缩机进气流量处于压缩机当前工况对应的预设流量范围时，第一阀门61打开，第二阀门71关闭，冷凝器中的高压气体通过第一补气管路直接进入级间补气，由于冷凝器中的气体压力高，流速快，进入级间补气的流量多，有效改善末级压缩机的气体流动情况，有效防止压缩机的喘振。第一补气管路和第二补气管路在不同情况下，交替补气，避免冷凝器长时间旁通而影响机组制冷或制热效果。

在一个可选的实施例中，第一补气管路6与第二补气管路7可以连接至级间管路上的同一位置。具体的，第一补气管路6与第二补气管路7在第一位置A处汇合后连接至压缩机的级间管路，在第一位置A处，第一补气管路6与第二补气管路7的管路夹角θ为直角或者处于预设锐角范围内。

参考图2，在第一位置A处，第一补气管路6与第二补气管路7的管路夹角θ为直角，第一补气管路和第二补气管路连接至级间管路上的同一补气位置B。参考图3，在第一位置A处，第一补气管路6与第二补气管路7的管路夹角θ处于预设锐角范围内，较优的，该预设锐角范围为30度至60度。这样的管路夹角设置，与图2相比，改变了从冷凝器引出的高压气体的方向，使得从冷凝器引出的高压气体与第二补气管路成一个锐角，减少气流冲击和管路损失。

第一补气管路6与第二补气管路7也可以分别连接至级间管路上的不同位置。具体的，第一补气管路6与第二补气管路7分别连接至级间管路上任意两个不同的位置。

考虑到管路中的气流冲击和能量损失，为了保证更好的补气效果，可以利用管路及管路间位置关系的设置来减少气流冲击。级间管路连接于相邻压缩机构之间，前级压缩机构输出的气流通过级间管路流至后级压缩机构，在一个可选的实施例中，级间管路包括至少一个弯折结构，第一补气管路或第二补气管路可在弯折结构处与级间管路连通。

具体的，级间管路包括第一弯折结构，第一补气管路在第一弯折结构处与级间管路连通，从第一补气管路中流出的气流方向与级间管路中起始于第一弯折结构流向后级压缩机构的气流方向一致。

级间管路包括第二弯折结构，第二补气管路在第二弯折结构处与级间管路连通，从第二补气管路中流出的气流方向与级间管路中起始于第二弯折结构流向后级压缩机构的气流方向一致。

本可选实施方式中，级间管路并非一条直线管路，而是以折线方式设置，即，级间管路设置有弯折结构，补气管路在弯折结构处与级间管路连通，使得从补气管路进入级间管路的气流方向与级间管路中起始于弯折结构流向后级压缩机构的气流方向一致，从而能够减少气流冲击，改善气体在管路中的流动情况，减少能量损失。

第一补气管路与第二补气管路可以连接至级间管路中的同一弯折结构(即第一弯折结构和第二弯折结构为同一位置)，也可分别连接至级间管路中的不同弯折结构，当然，还可以一条补气管路连接至级间管路中的弯折结构，另一条补气管路连接至级间管路中除弯折结构之外的位置。

参考图4，第一补气管路6连接至级间管路中的弯折结构C处，且第一补气管路中直接连接于弯折结构C的那一段管路与级间管路中位于弯折结构C后面的那一段管路位于同一条直线上，在补气时，从冷凝器的旁通端口将冷凝器中的高压气体经第一补气管路，引到级间管路的弯折结构C处，这样的位置设置，保证第一补气管路的喷气方向与从弯折结构C流向后级压缩机构12的气流方向一致，从而减少气流冲击，改善气体在管路中的流动情况，减少能量损失。第一补气管路和第二补气管路的补气位置可以不同，如图4所示，弯折结构C就是第一补气管路的补气位置，第二补气管路仍连接至补气位置B。

若压缩机包括三级或三级以上的压缩机构，第一补气管路连接至多级压缩机构中的末级压缩机构的补气处，即连接到最后两级压缩机构之间的级间管路，由此有效改善末级流动状况，使得补气效果明显。

实施例二

本实施例在上述实施例所述的压缩机补气系统的基础上，提供了一种压缩机补气控制方法，可应用于上述压缩机补气系统。与上述实施例相同或相应的术语解释，本实施例不再赘述。

图5是本发明实施例二提供的压缩机补气控制方法的流程图，如图5所示，该方法包括以下步骤：

S501，检测压缩机进气流量。

S502，从预存信息中获取压缩机当前工况对应的预设流量范围。

S503，判断压缩机进气流量是否处于压缩机当前工况对应的预设流量范围。

S504，若压缩机进气流量处于压缩机当前工况对应的预设流量范围，则控制第一补气管路给压缩机补气。

其中，预存信息可根据实验得到，预存信息是指预先存储的根据压缩机各工况下特性曲线喘振点所设置的各工况对应的预设流量范围，例如，工况一的特性曲线喘振点对应的流量值为Q，那么该工况对应的预设流量范围可以设置为大于流量值Q的一个范围，例如[Q+X1，Q+X2]，其中X1小于X2，从而可以保证在可能发生喘振的情况下，提前补气，避免喘振发生。优选的，X1和X2的取值较小。

示例性的，可以将压缩机各工况下的特性曲线喘振点组成喘振安全流量线，作为预存信息存储，当压缩机运行时的进气流量靠近该喘振安全流量线时(可以设置距离范围，当压缩机实际进气流量与该线上相应工况的点的距离处于该距离范围内，则认为是靠近)，有发生喘振的风险，需要利用第一补气管路从冷凝器引出高压气体进行级间补气。

本实施例在检测到压缩机运行时的进气流量处于压缩机当前工况对应的预设流量范围时，利用第一补气管路从冷凝器引出高压气体进入级间补气，由于冷凝器中的气体压力高，进入级间补气的流量多，改善末级气体流动情况，能有效防止压缩机低负荷运行时喘振的发生，增加压缩机在低负荷运行时的抗喘性，拓宽压缩机的运行范围。

具体的，控制第一补气管路给压缩机补气，包括：打开第一补气管路上的第一阀门，且关闭第二补气管路上的第二阀门。

此外，上述方法还包括：若压缩机进气流量未处于压缩机当前工况对应的预设流量范围，则关闭第一补气管路上的第一阀门，打开第二补气管路上的第二阀门。仅在压缩机进气流量处于压缩机当前工况对应的预设流量范围时，利用第一补气管路从冷凝器引入高压气体来补气，避免一直使用冷凝器旁通补气，影响机组主路的制冷或制热工作。

本发明实施例适用于多级离心式制冷压缩机，以双悬臂离心式制冷压缩机为例，该压缩机具有一级叶轮和位于一级叶轮下游处的二级叶轮，一级叶轮和二级叶轮之间具有级间补气管路。利用冷凝器补气的第一补气管路和利用闪发器补气的第二补气管路均连接至级间补气管路，第一补气管路上设置有第一阀门，第二补气管路上设置有第二阀门。

当离心式制冷压缩机在正常工况下，压缩机可以平稳运行。高温高压液体从冷凝器出来流经闪发器分成两路，一路经节流后流入蒸发器，另一路流经第二阀门进入级间补气，此时系统检测到压缩机进气流量在正常范围内，第二阀门打开，第一阀门关闭。

当离心式制冷压缩机在低负荷靠近喘振线工况下运行时，冷凝器中的高温高压气体一部分引出通过第一阀门进入级间补气，增加末级进气量，改善末级流动，防止喘振的发生；另一部分参与主回路循环。此时系统检测到压缩机进气流量较低，处于低负荷工况，关闭第二阀门，打开第一阀门。

通过检测压缩机运行时的进气流量，控制第一阀门和第二阀门的开闭，进而控制压缩机的补气，避免机组在低负荷工况下，冷凝器中的高温高压气体回流到压缩机引起喘振，拓宽了机组的运行范围，增加了机组在低负荷工况下的抗喘性。

实施例三

本实施例提供了一种压缩机补气控制装置，可以用于实现上述实施例所述的压缩机补气控制方法。该装置可以通过软件和/或硬件实现，该装置一般可集成于压缩机的控制系统中。

本实施例的压缩机补气控制装置包括：

检测模块，用于检测压缩机进气流量；

获取模块，用于从预存信息中获取压缩机当前工况对应的预设流量范围；

判断模块，用于判断压缩机进气流量是否处于压缩机当前工况对应的预设流量范围；

控制模块，用于若压缩机进气流量处于压缩机当前工况对应的预设流量范围，则控制第一补气管路给压缩机补气。

可选的，控制模块具体用于：打开第一补气管路上的第一阀门，且关闭第二补气管路上的第二阀门。

可选的，上述控制模块还用于：若压缩机进气流量未处于压缩机当前工况对应的预设流量范围，则关闭第一补气管路上的第一阀门，打开第二补气管路上的第二阀门。

上述装置可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例提供的方法。

实施例四

本实施例提供了一种空调设备，包括：上述实施例一所述的压缩机补气系统。

本实施例的空调设备，在检测到压缩机运行时的进气流量处于压缩机当前工况对应的预设流量范围时，利用第一补气管路从冷凝器引出高压气体进入级间补气，由于冷凝器中的气体压力高，进入级间补气的流量多，改善末级气体流动情况，能有效防止压缩机低负荷运行时喘振的发生，增加压缩机在低负荷运行时的抗喘性，拓宽压缩机的运行范围。

实施例五

本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明实施例二所述的压缩机补气控制方法。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种压缩机补气系统，其特征在于，包括：

压缩机；

冷凝器，所述冷凝器设置有旁通端口；

第一补气管路，一端连接至所述冷凝器的旁通端口，另一端连接至所述压缩机的级间管路，用于当压缩机进气流量处于压缩机当前工况对应的预设流量范围时，给所述压缩机补气；

闪发器，所述闪发器的气态介质出口通过第二补气管路连接至所述压缩机的级间管路；

所述第一补气管路上设置有第一阀门，所述第二补气管路上设置有第二阀门；

若所述压缩机进气流量处于所述压缩机当前工况对应的预设流量范围，则打开第一补气管路上的第一阀门，且关闭第二补气管路上的第二阀门；

若所述压缩机进气流量未处于所述压缩机当前工况对应的预设流量范围，则关闭第一补气管路上的第一阀门，打开第二补气管路上的第二阀门。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一补气管路与所述第二补气管路在第一位置处汇合后连接至所述级间管路，在所述第一位置处，所述第一补气管路与所述第二补气管路的管路夹角为直角或者处于预设锐角范围内。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述预设锐角范围为30度至60度。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述级间管路包括第一弯折结构，所述第一补气管路在所述第一弯折结构处与所述级间管路连通，从所述第一补气管路中流出的气流方向与所述级间管路中起始于所述第一弯折结构流向后级压缩机构的气流方向一致。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述级间管路包括第二弯折结构，所述第二补气管路在所述第二弯折结构处与所述级间管路连通，从所述第二补气管路中流出的气流方向与所述级间管路中起始于所述第二弯折结构流向后级压缩机构的气流方向一致。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述压缩机为多级离心式压缩机。

7.一种压缩机补气控制方法，其特征在于，应用于权利要求1至6中任一项所述的压缩机补气系统，所述方法包括：

检测压缩机进气流量；

从预存信息中获取压缩机当前工况对应的预设流量范围；

判断所述压缩机进气流量是否处于所述压缩机当前工况对应的预设流量范围；

若所述压缩机进气流量处于所述压缩机当前工况对应的预设流量范围，则控制第一补气管路给压缩机补气；

控制第一补气管路给压缩机补气，包括：打开第一补气管路上的第一阀门，且关闭第二补气管路上的第二阀门；

若所述压缩机进气流量未处于所述压缩机当前工况对应的预设流量范围，则关闭第一补气管路上的第一阀门，打开第二补气管路上的第二阀门。

8.一种空调设备，其特征在于，包括：权利要求1至6中任一项所述的压缩机补气系统。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求7所述的方法。

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