CN112211844B - 平衡系统及平衡系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种平衡系统及平衡系统的控制方法。平衡系统包括：调节机构；压缩机，所述压缩机包括叶轮和与所述叶轮驱动连接的电机，所述调节机构与所述压缩机连接并位于所述叶轮远离所述电机的一侧；第一管道、油雾分离器、油箱、第二管道以及第三管道，所述第一管道的两端分别与所述压缩机的前轴承位腔室和所述第二管道连接，所述第二管道的两端分别与所述油雾分离器的入口和所述油箱的出气口连接，所述第三管道的两端分别与所述油箱的回油口和所述油雾分离器的油口连接，所述油雾分离器的气体管道与所述调节机构的空腔连接；蒸发器，所述蒸发器和所述电机的电机腔室之间通过第四管道连通。本发明能够解决压缩机容易出现“跑油”的问题。

Description

平衡系统及平衡系统的控制方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种平衡系统及平衡系统的控制方法。

背景技术

离心压缩机在运行过程中，轴承对高速转子具有支撑和定位作用。轴承与转子间是通过油膜实现支撑、润滑和降温。如果油膜中含有制冷剂或供油量不足对压缩机轴承造成损害，会影响压缩机的安全运行。

压缩机前轴承位于叶轮背后，叶轮泄漏的高压气体会导致前轴承所在位置的压力升高，而该轴承的供油会因供油压力不足失去润滑损坏轴承。因此需要有效控制前轴承所在位置的压力。离心压缩机的电机为制冷剂冷却，制冷剂为来自冷凝器的高压制冷剂，随着电机腔内的压力升高，与冷凝器间的压差减小，冷却效果减弱，不利于电机冷却。一般电机腔会和蒸发器联通，使电机腔内压力接近蒸发压力，保证电机冷却。但是，当电机腔压力低于供油压力时，供给前轴承和后轴承的润滑油，会流向电机腔导致“跑油”。润滑油减少，对轴承产生危害。因此需要有效控制电机腔的压力。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种平衡系统及平衡系统的控制方法，以解决现有技术中压缩机容易出现“跑油”的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种平衡系统，包括：调节机构；压缩机，所述压缩机包括叶轮和与所述叶轮驱动连接的电机，所述调节机构与所述压缩机连接并位于所述叶轮远离所述电机的一侧；第一管道、油雾分离器、油箱、第二管道以及第三管道，所述第一管道的两端分别与所述压缩机的前轴承位腔室和所述第二管道连接，所述第二管道的两端分别与所述油雾分离器的入口和所述油箱的出气口连接，所述第三管道的两端分别与所述油箱的回油口和所述油雾分离器的油口连接，所述油雾分离器的气体管道与所述调节机构的空腔连接；蒸发器，所述蒸发器和所述电机的电机腔室之间通过第四管道连通。

进一步地，所述第一管道上设置有第一控制阀。

进一步地，所述第四管道上设置有第二控制阀。

进一步地，所述第二控制阀为电子膨胀阀或热力膨胀阀或调节阀或电磁阀。

进一步地，所述油雾分离器的气体管道与所述调节机构的空腔之间通过第五管道连通。

进一步地，所述第五管道上设置有第三控制阀。

进一步地，所述第三控制阀为电子膨胀阀或热力膨胀阀或调节阀或电磁阀。

进一步地，所述第三管道上设置有第四控制阀。

进一步地，所述平衡系统还包括：第一压力检测元件，所述第一压力检测元件设置在所述电机上以用于检测所述电机腔室内的压力；第二压力检测元件，所述第二压力检测元件设置在所述压缩机上以用于检测所述前轴承位腔室的压力；第三压力检测元件，所述第三压力检测元件设置在所述调节机构上以用于检测所述压缩机的进口压力；第四压力检测元件，所述第四压力检测元件设置在所述蒸发器上以用于检测所述蒸发器内的压力；第五压力检测元件，所述第五压力检测元件设置在所述油箱上以检测所述油箱内的压力；第六压力检测元件，所述第六压力检测元件设置在所述油箱上以用于检测轴承供油压力。

根据本发明的另一方面，提供了一种平衡系统的控制方法，所述平衡系统的控制方法利用上述的平衡系统执行，所述平衡系统的控制方法包括：调节步骤：检测油箱的压力P5或前轴承位腔室的压力P2，由于前轴承位腔室与油箱联通，即P2＝P5，检测轴承供油压力P6，判断P6-P5的压差值是否在第一预定值范围内，如果不再第一预定值范围内，调整供油压力直至到达第一预定值；第一检测步骤：检测压缩机的进口压力P3或蒸发器的压力P4，P4＝P3，判断P2-P3的压差值是否在第二预定值范围内，如果P2-P3大于第二预定值，则开大第三控制阀的开度，调整P2直到满足判定要求，如果P2-P3小于第二预定值，则关小第三控制阀的开度，调整P2直到到达第二预定值；第二检测步骤：检测电机腔室的压力P1，判断P1-P5的压差值是否在第二预定值范围内，如果P1-P5大于第二预定值，则开大第二控制阀的开度，调整P1直到满足判定要求，如果P1-P5小于第二预定值，则关小第二控制阀的开度，调整P1直到到达第二预定值。

进一步地，所述第一预定值在150～280kPa的范围内。

进一步地，所述第二预定值在20～50kPa的范围内。

应用本发明的技术方案，本发明的平衡系统及其控制方法能够控制前轴承位腔室的压力，使其略高于压缩机的进口压力，保证前轴承供油压差在合理范围，预防因供油压力不足损坏前轴承。此外，还能够控制油箱的压力，使其略高于压缩机进口压力，减少油箱内制冷剂的含量，预防制冷剂气化破坏油膜，防止供油压力过高发生的“跑油”现象；与此同时，本发明的平衡系统的控制方法还能够控制电机腔室的压力，使其略高于供油压力，保证前轴承和后轴承的供油不会进入电机腔室，预防“跑油”现象。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了本发明的平衡系统的主视图；

图2示意性示出了本发明的平衡系统的压缩机和电机连接部位的剖视图；

图3示意性示出了本发明的平衡系统的连接关系图；

图4示意性示出了本发明的平衡系统的控制方法的流程图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、调节机构；20、压缩机；22、叶轮；23、轴承位腔室；24、阻油密封圈；25、轮盘扩压器；26、蜗壳；27、前轴承；30、第一管道；40、油雾分离器；50、油箱；51、轴承供油口；60、第二管道；70、第三管道；71、第四控制阀；80、蒸发器；90、第四管道；100、第一控制阀；110、第五管道；130、第二控制阀；150、第一压力检测元件；160、第二压力检测元件；170、第三压力检测元件；180、第四压力检测元件；190、第五压力检测元件；200、第六压力检测元件；210、第三控制阀；220、电机；221、电机腔室；222、后端盖密封圈；223、前端盖；224、后端盖；225、转子；226、定子及机座；227、后轴承；228、前端盖密封圈。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

参见图1至图3所示，根据本发明的实施例，提供了一种平衡系统，本实施例中的平衡系统包括调节机构10、压缩机20、第一管道30、油雾分离器40、油箱50、第二管道60、第三管道70以及蒸发器80。

其中，压缩机20包括叶轮22和与叶轮22连接的电机220，调节机构10与压缩机20连接并位于叶轮22远离电机220的一侧；第一管道30的两端分别与压缩机20的前轴承位腔室23和第二管道60连接，第二管道60的两端分别与油雾分离器40的入口和油箱50的出气口连接，第三管道70的两端分别与油箱50的回油口和油雾分离器40的油口连接，油雾分离器40的气体管道与调节机构10的空腔连接；蒸发器80和电机220的电机腔室221之间通过第四管道90连通。

实施工作时，通过第一管道30的作用，能够将叶轮22末端的前轴承位腔室23内的高温高压的制冷剂输送至第二管道60，经过油雾分离器40的作用，能够将制冷剂中的润滑油分离出来后输送至油箱50内，减少制冷剂中油雾的含量，然后将高温高压的制冷剂输送至调节机构10的空腔内，便于平衡叶轮22两端的压差。通过第二管道60及油雾分离器40将油箱50与调节机构10的空腔连接，平衡油箱压力，防止供油压力异常，预防制冷剂气化破坏油膜。

与此同时，由于电机220的电机腔室221和蒸发器80之间通过第四管道90连通，能够保证电机腔室221和前轴承位腔室23之间的压力平衡，防止电机腔室221压力过低发生“跑油”现象。

为了便于控制，本实施例中的第一管道30上设置有第一控制阀100。第四管道90上设置有第二控制阀130。油雾分离器40的气体管道与调节机构10的空腔之间通过第五管道110连通。第五管道110上设置有第三控制阀210。第三管道70上设置有第四控制阀71。实际工作时，通过第一控制阀100、第二控制阀130、第三控制阀210以及第四控制阀71的作用，便于对整个平衡系统的压力进行控制

优选地，本实施例中的第二控制阀130、第三控制阀210为电子膨胀阀或热力膨胀阀或调节阀或电磁阀。

为了便于对平衡系统的各个部位的压力进行检测，本实施例中的平衡系统还包括第一压力检测元件150、第二压力检测元件160、第三压力检测元件170、第四压力检测元件180、第五压力检测元件190、第六压力检测元件200。

其中，第一压力检测元件150设置在电机220上以用于检测电机腔室221内的压力P1；第二压力检测元件160设置在压缩机20上以用于检测前轴承位腔室23的压力P2；第三压力检测元件170设置在调节机构10上以用于检测压缩机20的进口压力P3；第四压力检测元件180设置在蒸发器80上以用于检测蒸发器80内的压力P4；第五压力检测元件190设置在油箱50上以检测油箱50内的压力P5；第六压力检测元件200设置在油箱50上以用于检测轴承供油压力P6。

优选地，本实施例中的第一压力检测元件150、第二压力检测元件160、第三压力检测元件170、第四压力检测元件180、第五压力检测元件190以及第六压力检测元件200均为压力传感器。

参见图1所示，本实施例中的前轴承位腔室23由叶轮22、阻油密封圈24、轮盘扩压器25、蜗壳26、前端盖223、前端盖密封圈228、转子225以及前轴承27围成；电机腔室221由前端盖223、定子及机座226、转子225、前端盖密封圈228、后端盖224、后端盖密封圈222围成。后轴承位置空间由后端盖密封圈222，转子225，后端盖224，后轴承227围成。

实际工作时，压缩机20上的第一管道30和油箱50上的第二管道60中的制冷剂气体含有少量润滑油雾，进入油雾分离器40进行油雾分离，分离后的润滑油由重力作用经第三管道70返回油箱50，分离后的气体经分离气体进入调节机构10后，再次进入压缩机20的进口。

实际加工时，油雾分离器40的出口与第三管道70焊接，第三管道70与油箱50的回油口通过第四控制阀71连接；油雾分离器40的气体出口与第五管道110焊接，第五管道110与第三控制阀210焊接，第三控制阀210与调节机构10焊接；第四管道90与蒸发器80和电机腔室221间法兰连接，轴承供油口51与后轴承227和前轴承27连接。上述连接方式均可以选择采用阀连接、螺纹接头连接、法兰连接、焊接等方式。

上述实施例中的电子膨胀阀均可采用其他压力调节装置替代，如果产品运行负荷波动较小，可根据压力关系设计孔板或毛细管等固定节流调压装置。

参见图4所示，根据本发明的另一方面，提供了一种平衡系统的控制方法，该平衡系统的控制方法利用上述实施例中的平衡系统执行。

具体来说，本实施例中的平衡系统的控制方法包括调节步骤、第一检测步骤以及第二检测步骤。

首先执行调节步骤：检测油箱50的压力P5或前轴承位腔室23的压力P2，由于前轴承位腔室23与油箱50联通，即P2＝P5，检测轴承供油压力P6，判断P6-P5的压差值是否在第一预定值范围内，如果不再第一预定值范围内，调整供油压力直至到达第一预定值；然后执行第一检测步骤：检测压缩机20的进口压力P3或蒸发器80的压力P4，P4＝P3，判断P2-P3的压差值是否在第二预定值范围内，如果P2-P3大于第二预定值，则开大第三控制阀210的开度，调整P2直到满足判定要求，如果P2-P3小于第二预定值，则关小第三控制阀210的开度，调整P2直到到达第二预定值；最后执行第二检测步骤：检测电机腔室221的压力P1，判断P1-P5的压差值是否在第二预定值范围内，如果P1-P5大于第二预定值，则开大第二控制阀130的开度，调整P1直到满足判定要求，如果P1-P5小于第二预定值，则关小第二控制阀130的开度，调整P1直到到达第二预定值。

优选地，第一预定值在150～280kPa范围内。第二预定值在20～50kPa范围内。蒸发器80的压力P4＝压缩机20进口压力P3＜油箱50压力P5＝前轴承位腔室23压力P2＜轴承供油压力P6＝后轴承位置空间压力＜电机腔室221压力P1。后轴承位腔室的压力基本和供油压力相等，保证电机腔室221的压力高于供油压力，后轴承位腔室内的油就不会跑到前轴承位腔室23。

根据上述的实施例可以知道，本发明的平衡系统的控制方法能够控制前轴承位腔室23的压力，使其略高于压缩机20的进口压力，保证前轴承27供油压差在合理范围，预防因供油压力不足损坏前轴承27。此外，还能够控制油箱50的压力，使其略高于压缩机20进口压力，减少油箱50内制冷剂的含量，预防制冷剂气化破坏油膜，防止供油压力过高发生的“跑油”现象；与此同时，本发明的平衡系统的控制方法还能够控制电机腔室221的压力，使其略高于供油压力，保证前轴承27和后轴承227的供油不会进入电机腔室221，预防“跑油”现象。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (11)

1.一种平衡系统，其特征在于，包括：

调节机构（10）；

压缩机（20），所述压缩机（20）包括叶轮（22）和与所述叶轮（22）驱动连接的电机（220），所述调节机构（10）与所述压缩机（20）连接并位于所述叶轮（22）远离所述电机（220）的一侧；

第一管道（30）、油雾分离器（40）、油箱（50）、第二管道（60）以及第三管道（70），所述第一管道（30）的两端分别与所述压缩机（20）的前轴承位腔室（23）和所述第二管道（60）连接，所述第二管道（60）的两端分别与所述油雾分离器（40）的入口和所述油箱（50）的出气口连接，所述第三管道（70）的两端分别与所述油箱（50）的回油口和所述油雾分离器（40）的油口连接，所述油雾分离器（40）的气体管道与所述调节机构（10）的空腔连接；

蒸发器（80），所述蒸发器（80）和所述电机（220）的电机腔室（221）之间通过第四管道（90）连通；

所述第四管道（90）上设置有第二控制阀（130），所述油雾分离器（40）的气体管道上设置有第三控制阀（210），所述第二控制阀（130）和第三控制阀（210）分别能够调节开度大小；

第一压力检测元件（150），所述第一压力检测元件（150）设置在所述电机（220）上以用于检测所述电机腔室（221）内的压力；

第二压力检测元件（160），所述第二压力检测元件（160）设置在所述压缩机（20）上以用于检测所述前轴承位腔室（23）的压力。

2.根据权利要求1所述的平衡系统，其特征在于，所述第一管道（30）上设置有第一控制阀（100）。

3.根据权利要求1所述的平衡系统，其特征在于，所述第二控制阀（130）为电子膨胀阀或热力膨胀阀或电磁阀。

4.根据权利要求1所述的平衡系统，其特征在于，所述油雾分离器（40）的气体管道与所述调节机构（10）的空腔之间通过第五管道（110）连通。

5.根据权利要求4所述的平衡系统，其特征在于，所述第五管道（110）上设置有所述第三控制阀（210）。

6.根据权利要求5所述的平衡系统，其特征在于，所述第三控制阀（210）为电子膨胀阀或热力膨胀阀或电磁阀。

7.根据权利要求1所述的平衡系统，其特征在于，所述第三管道（70）上设置有第四控制阀（71）。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的平衡系统，其特征在于，所述平衡系统还包括：第三压力检测元件（170），所述第三压力检测元件（170）设置在所述调节机构（10）上以用于检测所述压缩机的进口压力；

第四压力检测元件（180），所述第四压力检测元件（180）设置在所述蒸发器（80）上以用于检测所述蒸发器（80）内的压力；

第五压力检测元件（190），所述第五压力检测元件（190）设置在所述油箱（50）上以检测所述油箱（50）内的压力；

第六压力检测元件（200），所述第六压力检测元件（200）设置在所述油箱（50）上以用于检测轴承供油压力。

9.一种平衡系统的控制方法，其特征在于，所述平衡系统的控制方法利用权利要求1至8中任一项所述的平衡系统执行，所述平衡系统的控制方法包括：

调节步骤：检测油箱（50）的压力P5或前轴承位腔室（23）的压力P2，由于前轴承位腔室（23）与油箱（50）联通，即P2=P5，检测轴承供油压力P6，判断P6-P5的压差值是否在第一预定值范围内，如果不在第一预定值范围内，调整供油压力直至到达第一预定值的取值范围内；

第一检测步骤：检测压缩机（20）的进口压力P3或蒸发器（80）的压力P4，P4=P3，判断P2-P3的压差值是否在第二预定值范围内，如果P2-P3的压差值大于所述第二预定值的最大取值，则开大第三控制阀（210）的开度，调整P2直到满足判定要求，如果P2-P 3的压差值小于第二预定值的最小取值，则关小第三控制阀（210）的开度，调整P2直到P2-P3的压差值到达第二预定值的范围内；

第二检测步骤：检测电机腔室（221）的压力P1，判断P1-P5的压差值是否在第二预定值范围内，如果P1-P5的压差值大于第二预定值的最大取值，则开大第二控制阀（130）的开度，调整P1直到满足判定要求，如果P1-P5的压差值小于第二预定值的最小取值，则关小第二控制阀（130）的开度，调整P1直到P1-P5的压差值到达第二预定值的范围内。

10.根据权利要求9所述的平衡系统的控制方法，其特征在于，所述第一预定值在150~280kPa的范围内。

11.根据权利要求10所述的平衡系统的控制方法，其特征在于，所述第二预定值在20~50kPa的范围内。

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