CN112302901A - 多级压缩结构及控制方法、多级压缩机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多级压缩结构及控制方法、多级压缩机。多级压缩结构包括高压级压缩机构和低压级压缩机构，所述低压级压缩机构包括至少两个压缩单元，所有所述压缩单元依次串联。本发明提供的多级压缩结构及控制方法、多级压缩机，根据多级压缩结构的不同位置，在低压级压缩机构中采用节流机构进行补气，而在高压级压缩机构的吸气口处采用通断机构进行补气，实现了多级压缩结构在单级压缩模式和双级压缩模式下的不同补气方式的切换，保证机组在全工况下能够进行有效的补气，从而提高补气效率，而且采用挡板和过滤机构进行气液分离同时进行补气，有效的简化结构。
Description
技术领域
本发明涉及压缩设备技术领域，特别是一种多级压缩结构及控制方法、多级压缩机。
背景技术
压缩机是一种将低压气体提升为高压气体的从动的流体机械。压缩机从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力，多级压缩机常采用中间补气方案来降低压缩机能耗并提升制冷机组的能效比，然而需要增加多个经济器和多次节流，结构较为复杂且补气效率低。
发明内容
为了解决现有技术中多级压缩机补气结构复杂且补齐效率低的技术问题，而提供一种根据多级压缩机位置不同采用不同的补气结构进行补气的多级压缩结构及控制方法、多级压缩机。
一种多级压缩结构，包括高压级压缩机构和低压级压缩机构，所述低压级压缩机构的排气口通过第一连通管路与所述高压级压缩机构连通，所述低压级压缩机构包括至少两个压缩单元，所有所述压缩单元依次串联，且相互串联的两个所述压缩单元中的一个所述压缩单元的吸气口通过第二连通管路与另一所述压缩单元的排气口连通，所述第一连通管路通过第一管路与补气机构连通，至少一条所述第二连通管路通过第二管路与所述补气机构连通，且所述第一管路上设置有通断机构，所述第二管路上设置有节流机构。
所述多级压缩结构具有单级压缩模式和双级压缩模式；
在所述单级压缩模式时，所述通断机构处于断开状态，所述节流机构处于开启状态；
在所述双级压缩模式时，所述通断机构和所述节流机构均处于开启状态。
在所述双级压缩模式中，当所述补气机构的补气压力大于所述低压级压缩机构的排气压力时，所述通断机构切换至开启状态。
所述压缩单元的数量为两个，两个所述压缩单元包括第一压缩单元和第二压缩单元，所述第一压缩单元的排气口与所述第二压缩单元的吸气口之间设置有所述第二连通管路。
所述补气机构包括壳体、挡板和过滤机构，所述壳体上设置有进液口、出液口和补气口，所述挡板设置于所述进液口和所述补气口之间，所述过滤机构设置于所述挡板和所述补气口之间，且所述第一管路和所述第二管路均与所述补气口连通。
一种上述的多级压缩结构的控制方法，包括
步骤S1、设定压力浮动差值a；
步骤S2、获取节流机构的实际排气压力P6和节流机构的目标压力P6′,计算ΔP＝P6′-P6，并比较ΔP与a和-a；
当ΔP＞a时，增加节流机构的开度；
当-a≤ΔP≤a时，保持节流机构的开度不变；
当ΔP＜-a时，减小节流机构的开度。
在步骤S2中还包括：
设定节流机构的开度变化量D，且在比较ΔP与a和-a之后按照开度变化量调节节流机构的开度。
在步骤S2中还包括：
获取低压级的吸气压力P1和低压级压缩机构排气压力P2，并根据公式：
计算节流机构的目标压力P6′；
b为计算常数。
所述多级压缩结构具有单级压缩模式和双级压缩模式，所述控制方法包括：在步骤S1之前：
获取多级压缩结构的工作状态；
当多级压缩结构处于单级压缩模式时，所述通断机构切换至断开状态，所述节流机构切换至开启状态；
当多级压缩结构处于双级压缩模式时，所述通断机构和所述节流机构均切换至开启状态。
设定第一时间值t0；
获取多级压缩结构启动后的低压级压缩机构的工作时间t1，并在t1＝t0时，获取多级压缩结构的工作状态。
所述控制方法还包括：
获取补气结构的补气压力P4和低压级压缩机构的排气压力P2，比较P4和P2；
当P4＞P2时，通断机构切换至开启状态。
所述控制方法还包括：
设定节流机构的初始开度；
在节流机构切换至开启状态时，节流机构的开度调节至初始开度。
一种多级压缩机，包括上述的多级压缩结构。
本发明提供的多级压缩结构及控制方法、多级压缩机，根据多级压缩结构的不同位置，在低压级压缩机构中采用节流机构进行补气，而在高压级压缩机构的吸气口处采用通断机构进行补气，实现了多级压缩结构在单级压缩模式和双级压缩模式下的不同补气方式的切换，保证机组在全工况下能够进行有效的补气，从而提高补气效率，而且采用挡板和过滤机构进行气液分离同时进行补气，有效的简化结构。
附图说明
图1为本发明提供的多级压缩结构及控制方法的实施例的多级压缩结构的结构示意图；
图2为本发明提供的多级压缩结构及控制方法的实施例的补气机构的结构示意图；
图中：
1、高压级压缩机构；2、低压级压缩机构；3、第一连通管路；21、压缩单元；22、第二连通管路；4、第一管路；5、第二管路；6、补气机构；7、通断机构；8、节流机构；61、壳体；62、挡板；63、过滤机构；64、进液口；65、出液口；66、补气口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1和图2所示的多级压缩结构，包括高压级压缩机构1和低压级压缩机构2，所述低压级压缩机构2的排气口通过第一连通管路3与所述高压级压缩机构1连通，利用低压级压缩机构2对流体进行一次压缩，然后在送至高压级压缩机构1中进行二次压缩，从而有效的增加排出的流体压力，其中低压级压缩机构2的排气压力小于高压级压缩机构1的排气压力，所述低压级压缩机构2包括至少两个压缩单元21，所有所述压缩单元21依次串联，且相互串联的两个所述压缩单元21中的一个所述压缩单元21的吸气口通过第二连通管路22与另一所述压缩单元21的排气口连通，所述第一连通管路3通过第一管路4与补气机构6连通，至少一条所述第二连通管路22通过第二管路5与所述补气机构6连通，且所述第一管路4上设置有通断机构7，所述第二管路5上设置有节流机构8，利用节流机构8对补气机构6的补气进行节流并补入低压级压缩机构2中，并利用通断机构7控制补气机构6中的补气是否进入至高压级压缩机构1中，根据节流机构8和通断机构7的状态切换，实现多级压缩结构在不同工况下均能够按照最优的补气方案进行补气，从而有效的增加了补气效率，同时克服了现有技术中需要增加多个经济器和多次节流所造成的结构复杂的问题，有效的简化结构同时降低成本。
所述节流机构优选为电子膨胀阀，所述通断机构优选为电磁阀。
所述多级压缩结构具有单级压缩模式和双级压缩模式，其中双级压缩模式是指低压级压缩机构2的第一次压缩和高压级压缩机构1的第二次压缩所构成的双级；
在所述单级压缩模式时，此时仅是低压级压缩机构2处于工作状态，所述通断机构7处于断开状态，所述节流机构8处于开启状态，此时补气机构6的补气仅通过节流机构8的节流作用降压，并补入至低压级压缩机构2中，完成对低压级压缩机构2的最优补气；
在所述双级压缩模式时，此时低压级压缩机构2和高压级压缩机构1均处于工作状态，所述通断机构7和所述节流机构8均处于开启状态，补气机构6的补气部分通过节流机构8的节流作用降压补入至低压级压缩机构2中，完成对低压级压缩机构2的最优补气，另外部分通过通断机构7直接送至高压级压缩机构1的吸气口处完成对高压级压缩机构1的补气。
为了避免补气机构6的压力无法满足对高压级压缩机构1的补气要求，因此在所述双级压缩模式中，当所述补气机构6的补气压力大于所述低压级压缩机构2的排气压力时，所述通断机构7切换至开启状态，保证补气机构6的补气能够顺利的压入至高压及压缩机构内进行压缩。
所述压缩单元21的数量为两个，两个所述压缩单元21包括第一压缩单元和第二压缩单元，所述第一压缩单元的排气口与所述第二压缩单元的吸气口之间设置有所述第二连通管路22。
所述补气机构6包括壳体61、挡板62和过滤机构63，所述壳体61上设置有进液口64、出液口65和补气口66，所述挡板62设置于所述进液口64和所述补气口66之间，所述过滤机构63设置于所述挡板62和所述补气口66之间，且所述第一管路4和所述第二管路5均与所述补气口66连通，由所述进液口64进入壳体61的冷媒直接冲撞至挡板62上进行一次分离，然后分离出的气态冷媒通过过滤机构63的过滤，将气态冷媒所携带的液态冷媒分离后，由补气口66排出进行补气，而分离出的液态冷媒以及过滤机构63过滤后的液态冷媒由出液口65排出继续进入冷媒换热循环中。
一种上述的多级压缩结构的控制方法，包括
步骤S1、设定压力浮动差值a；
步骤S2、获取节流机构8的实际排气压力P6和节流机构8的目标压力P6′,计算ΔP＝P6′-P6，并比较ΔP与a和-a；
当ΔP＞a时，表明此时补气机构6的补气量不能满足低压级压缩机构2的补气需求，增加节流机构8的开度；
当-a≤ΔP≤a时，表明此时补气机构6的补气量能够满足低压级压缩机构2的补气需求，保持节流机构8的开度不变；
当ΔP＜-a时，表明此时补气机构6的补气量超过了低压级压缩机构2的补气需求，减小节流机构8的开度。
在步骤S2中还包括：
设定节流机构8的开度变化量D，且在比较ΔP与a和-a之后按照开度变化量调节节流机构8的开度，优选的，D为1％，也即每次完成ΔP与a和-a的比较之后，使节流机构8的开度增大1％或者不进行调节或者减小1％，之后再次比较ΔP与a和-a，直到-a≤ΔP≤a，不对节流机构8的开度进行调节。
在步骤S2中还包括：
获取低压级压缩机构2的吸气压力P1和低压级压缩机构2的排气压力P2，并根据公式：
计算节流机构8的目标压力P6′；
b为计算常数，b的数值范围为10Kpa-30Kpa，优选的，b为20Kpa，利用b使节流机构8的排气压力应该与低压级压缩机构2的中间压力存在一定的差值，从而保证顺利的对低压级压缩机构2的补气。
所述多级压缩结构具有单级压缩模式和双级压缩模式，所述控制方法包括：在步骤S1之前：
获取多级压缩结构的工作状态；
当多级压缩结构处于单级压缩模式时，此时高压级压缩机构1处不需要补气，仅需要对低压级压缩机构2处进行补气，所述通断机构7切换至断开状态，所述节流机构8切换至开启状态；
当多级压缩结构处于双级压缩模式时，此时高压级压缩机构1和低压级压缩机构2均可以进行补气，所述通断机构7和所述节流机构8均切换至开启状态；
其中在获取多级压缩机构的工作状态之前，所述节流机构8处于断开状态。
所述控制方法还包括：
设定第一时间值t0；
获取多级压缩结构启动后的低压级压缩机构2的工作时间t1，并在t1＝t0时，获取多级压缩结构的工作状态，也即在多级压缩结构工作t0时间段后，才进行获取多级压缩结构的工作状态，优选的t0的范围为1min-5min，优选为3min。
所述控制方法还包括：
获取补气结构的补气压力P4和低压级压缩机构2的排气压力P2，比较P4和P2；
当P4＞P2时，通断机构7切换至开启状态，此时补气机构6的补气压力大于低压级压缩机构2的排气压力，才能够保证压缩机内的流体不会回流至补气机构6内部而能够顺利的进行补气；
当P4≤P2时，通断机构7保持断开状态。
所述控制方法还包括：
设定节流机构8的初始开度；
在节流机构8切换至开启状态时，节流机构8的开度调节至初始开度，优选的，所述初始开度为节流机构8完全打开的开度的30％-70％，优选为50％。
多级压缩结构的控制流程如下，多级压缩结构开机并工作t0时间后，获取多级压缩结构的工作状态；
若多级压缩结构处于单级压缩模式时，则确定此时仅低压级压缩机构2处于工作状态而高压级压缩机构1处于停机状态，然后控制节流机构8开启至初始开度，并分别获取低压级压缩机构2的吸气压力P1、低压级压缩机构2的排气压力P2以及节流机构8的实际排气压力P6，根据
的计算后获得比较结果，根据比较结果调节节流机构8的开度，完成开始补气和动态补气调节的过程，实现最优补气的目的，有效的增加补气效率；
若多级压缩结构处于双级压缩模式时，则确定此时低压级压缩机构2和高压级压缩机构1均处于工作状态，补气机构6需要对低压级压缩机构2和高压级压缩机构1均进行补气，此时控制节流机构8开启至初始开度，并分别获取低压级压缩机构2的吸气压力P1、低压级压缩机构2的排气压力P2、节流机构8的实际排气压力P6以及补气机构6的补气压力P4，根据
的计算后获得比较结果，根据比较结果调节节流机构8的开度，完成低压级压缩机构2的开始补气和动态补气调节的过程，同时比较P4和P2，当P4＞P2时，通断机构7切换至开启状态，对高压级压缩机构1进行补气，也即完成对低压级压缩机构2的补气以及高压级压缩机构1的补气，保证了多级压缩结构在不同工况下均能够进行高效率的补气。
一种多级压缩机，包括上述的多级压缩结构。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (13)
1.一种多级压缩结构，包括高压级压缩机构(1)和低压级压缩机构(2)，所述低压级压缩机构(2)的排气口通过第一连通管路(3)与所述高压级压缩机构(1)连通，其特征在于：所述低压级压缩机构(2)包括至少两个压缩单元(21)，所有所述压缩单元(21)依次串联，且相互串联的两个所述压缩单元(21)中的一个所述压缩单元(21)的吸气口通过第二连通管路(22)与另一所述压缩单元(21)的排气口连通，所述第一连通管路(3)通过第一管路(4)与补气机构(6)连通，至少一条所述第二连通管路(22)通过第二管路(5)与所述补气机构(6)连通，且所述第一管路(4)上设置有通断机构(7)，所述第二管路(5)上设置有节流机构(8)。
2.根据权利要求1所述的多级压缩结构，其特征在于：所述多级压缩结构具有单级压缩模式和双级压缩模式；
在所述单级压缩模式时，所述通断机构(7)处于断开状态，所述节流机构(8)处于开启状态；
在所述双级压缩模式时，所述通断机构(7)和所述节流机构(8)均处于开启状态。
3.根据权利要求2所述的多级压缩结构，其特征在于：在所述双级压缩模式中，当所述补气机构(6)的补气压力大于所述低压级压缩机构(2)的排气压力时，所述通断机构(7)切换至开启状态。
4.根据权利要求1所述的多级压缩结构，其特征在于：所述压缩单元(21)的数量为两个，两个所述压缩单元(21)包括第一压缩单元和第二压缩单元，所述第一压缩单元的排气口与所述第二压缩单元的吸气口之间设置有所述第二连通管路(22)。
5.根据权利要求1所述的多级压缩结构，其特征在于：所述补气机构(6)包括壳体(61)、挡板(62)和过滤机构(63)，所述壳体(61)上设置有进液口(64)、出液口(65)和补气口(66)，所述挡板(62)设置于所述进液口(64)和所述补气口(66)之间，所述过滤机构(63)设置于所述挡板(62)和所述补气口(66)之间，且所述第一管路(4)和所述第二管路(5)均与所述补气口(66)连通。
6.一种权利要求1至5中任一项所述的多级压缩结构的控制方法，其特征在于：包括
步骤S1、设定压力浮动差值a；
步骤S2、获取节流机构(8)的实际排气压力P6和节流机构(8)的目标压力P6′,计算ΔP＝P6′-P6，并比较ΔP与a和-a；
当ΔP＞a时，增加节流机构(8)的开度；
当-a≤ΔP≤a时，保持节流机构(8)的开度不变；
当ΔP＜-a时，减小节流机构(8)的开度。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：在步骤S2中还包括：
设定节流机构(8)的开度变化量D，且在比较ΔP与a和-a之后按照开度变化量调节节流机构(8)的开度。
8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：在步骤S2中还包括：
获取低压级压缩机构(2)的吸气压力P1和低压级压缩机构(2)的排气压力P2，并根据公式：
计算节流机构(8)的目标压力P6′；
b为计算常数。
9.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：所述多级压缩结构具有单级压缩模式和双级压缩模式，所述控制方法包括：在步骤S1之前：
获取多级压缩结构的工作状态；
当多级压缩结构处于单级压缩模式时，所述通断机构(7)切换至断开状态，所述节流机构(8)切换至开启状态；
当多级压缩结构处于双级压缩模式时，所述通断机构(7)和所述节流机构(8)均切换至开启状态。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于：所述控制方法还包括：
设定第一时间值t0；
获取多级压缩结构启动后的低压级压缩机构(2)的工作时间t1，
并在t1＝t0时，获取多级压缩结构的工作状态。
11.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于：所述控制方法还包括：
获取补气结构的补气压力P4和低压级压缩机构(2)的排气压力P2，比较P4和P2；
当P4＞P2时，通断机构(7)切换至开启状态。
12.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于：所述控制方法还包括：
设定节流机构(8)的初始开度；
在节流机构(8)切换至开启状态时，节流机构(8)的开度调节至初始开度。
13.一种多级压缩机，其特征在于：包括权利要求1至5中任一项所述的多级压缩结构。
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- 2020-11-10 CN CN202011248422.2A patent/CN112302901A/zh active Pending
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