CN113982929A - 振动频率调节系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种振动频率调节系统。该振动频率调节系统包括可振动部件(102)、至少一个配重块(401，402)、至少一个驱动装置(407、408)和控制器(307)。所述可振动部件(102)被构造为与振动源(101)连接，所述振动源(101)具有工作频率范围，所述可振动部件(102)具有固有振动频率。所述至少一个配重块被构造为可沿所述可振动部件(102)移动。所述至少一个驱动装置被构造为能够使得所述至少一个配重块(401、402)保持在或移动至所述可振动部件(102)上的不同的配重位置(421、422、423)。所述控制器(307)通信连接所述至少一个驱动装置(407、408)。

Description

振动频率调节系统

技术领域

本申请涉及振动频率调节系统，尤其是用于变频螺杆机组的振动频率调节系统。

背景技术

变频螺杆机组中的变频螺杆压缩机以一定的频率向排气管道排出气体。当变频螺杆压缩机的工作频率和排气管道的固有振动频率相同或相近时，容易产生共振。希望能够对排气管道进行避振调节，以减小共振带来的影响。

发明内容

本申请提供一种振动频率调节系统，该调节系统能够对排气管道的固有振动频率进行调节调节，使得减小排气管道的振动。

根据本申请的一个方面，本申请的振动频率调节系统包括，可振动部件、至少一个配重块、至少一个驱动装置和控制器。所述可振动部件被构造为与振动源连接，所述振动源具有工作频率范围，所述可振动部件具有固有振动频率。所述至少一个配重块被构造为可沿所述可振动部件移动。所述至少一个驱动装置被构造为能够使得所述至少一个配重块保持在或移动至所述可振动部件上的不同的配重位置。所述控制器通信连接所述至少一个驱动装置。

如上所述的振动频率调节系统，当所述可振动部件振动时，所述可振动部件上具有至少一个最大振动位移位置。所述控制器被配置为，当所述可振动部件振动时，所述控制器能够控制所述至少一个驱动装置，使得所述至少一个配重块被保持在偏离或移动至偏离所述可振动部件上的所述至少一个最大振动位移位置。

如上所述的振动频率调节系统，所述的控制器被配置为，能够通过控制所述至少一个驱动装置驱动所述至少一个配重块在所述配重位置中的对应的两个预设的配重位置间切换。

如上所述的振动频率调节系统，所述控制器被配置为，能够通过控制所述至少一个驱动装置中的每一个驱动装置分别驱动所述至少一个配重块中的每一个配重块在所述配重位置中的对应的两个预设的配重位置间切换。

如上所述的振动频率调节系统，所述可振动部件在所述振动源的所述工作频率范围内能够以“C型”振型或“S型”振型发生振动。所述的配重位置包括“C型”振型配重位置和“S型”振型配重位置。所述控制器被配置为能够根据所述可振动部件的振型来控制所述至少一个驱动装置：当所述可振动部件以所述“C型”振型振动时，所述控制器控制所述至少一个驱动装置使得所述至少一个配重块被保持在或移动至所述“C型”振型配重位置；或者，当所述可振动部件以所述“S型”振型振动时，所述控制器控制所述至少一个驱动装置使得所述至少一个配重块被保持在或移动至所述“S型”振型配重位置。

如上所述的振动频率调节系统，当所述可振动部件以所述“C型”振型振动时，所述可振动部件具有一个“C型”振型最大振动位移位置，所述“C型”振型配重位置与所述的“C型”振型最大振动位移位置相隔一定距离。当所述可振动部件以所述“S型”振型振动时，所述可振动部件具有一个“S型”振型最小振动位移位置和两个“S型”振型最大振动位移位置，所述两个“S型”振型最大振动位移位置分别为“S型”振型第一最大振动位移位置和“S型”振型第二最大振动位移位置，所述“S型”振型配重位置与所述两个“S型”振型最大振动位移位置相隔一定距离。

如上所述的振动频率调节系统，所述“C型”振型配重位置包括“C型”振型第一配重位置和“C型”振型第二配重位置。所述“C型”振型第一配重位置位于所述“C型”振型最大振动位移位置的一侧，所述“C型”振型第二配重位置位于所述“C型”振型最大振动位移位置的另一侧。所述“S型”振型配重位置位于所述“S型”振型最小振动位移位置处。

如上所述的振动频率调节系统，所述“C型”振型第一配重位置邻近所述“S型”振型第一最大振动位移位置，所述“C型”振型第二配重位置邻近所述“S型”振型第二最大振动位移位置。

如上所述的振动频率调节系统，所述至少一个配重块被构造为具有预定的重量，所述至少一个配重块的所述预定重量使得：当所述可振动部件以所述“C型”振型振动时，所述可振动部件在所述“C型”振型最大振动位移位置处的振动位移小于预定振动位移值；和当所述可振动部件以所述“S型”振型振动时，所述可振动部件在所述两个“S型”振型最大振动位移位置处的振动位移都小于所述预定振动位移值。

如上所述的振动频率调节系统，所述至少一个驱动装置的数量是两个，分别是第一驱动装置和第二驱动装置。所述至少一个配重块的数量是两个，分别是第一配重块和第二配重块。当所述可振动部件以所述“C型”振型振动时，所述第一配重块被保持在或移动至所述“C型”振型第一配重位置，且所述第二配重块被保持在或移动至所述“C型”振型第二配重位置，或当所述可振动部件以所述“S型”振型振动时，所述第一配重块和所述第二配重块都被保持在或移动至所述“S型”振型配重位置。

如上所述的振动频率调节系统，所述控制器被配置为：存储所述可振动部件的固有振动频率，所述的固有振动频率至少包括“C型”振型固有振动频率和“S型”振型固有振动频率；获取可振动部件的当前振动频率；和比较所述可振动部件的所述当前振动频率和所述可振动部件的所述固有振动频率。当所述控制器判断所述可振动部件的所述当前振动频率与所述可振动部件的所述“C型”振型固有振动频率之间的偏差小于一预设阈值时，所述控制器判断所述可振动部件以“C型”振型振动，或当所述控制器判断所述可振动部件的所述当前振动频率与所述可振动部件的所述“S型”振型固有振动频率之间的偏差小于一预设阈值时，所述控制器判断所述可振动部件以“S型”振型振动。获取所述可振动部件的所述当前振动频率的方法包括：(1)所述控制器从所述的振动源接收指示所述振动源的所述工作频率的信号，并将所述的振动源的所述工作频率作为所述可振动部件的所述当前振动频率；或(2)将所述振动频率调节系统构造为包括频率探测装置，用于探测所述可振动部件的所述当前振动频率，所述控制器从所述频率探测装置接收指示所述可振动部件的所述当前振动频率的信号。

如上所述的振动频率调节系统，所述振动频率调节系统还包括探测装置，用于探测所述可振动部件的振动情况，所述探测装置通信连接所述控制器。所述探测装置包括：第一位置探测装置、第二位置探测装置和第三位置探测装置。所述第一位置探测装置设置在所述可振动部件的第一探测位置处以探测所述可振动部件在所述第一探测位置处的振动情况，所述第一探测位置位于所述“C型”振型最大振动位移位置处。所述第二位置探测装置设置在所述可振动部件的第二探测位置处以探测所述可振动部件在所述第二探测位置处的振动情况，所述第二探测位置位于所述“S型”振型第一最大振动位移位置处。所述第三位置探测装置设置在所述可振动部件的第三探测位置处以探测所述可振动部件在所述第三探测位置处的振动情况，所述第三探测位置位于所述“S型”振型第二最大振动位移位置处。

如上所述的振动频率调节系统，所述第一位置探测装置包括第一方向第一传感器和第二方向第一传感器，所述第二位置探测装置包括第一方向第二传感器和第二方向第二传感器，所述第三位置探测装置包括第一方向第三传感器和第二方向第三传感器。所述控制器被配置为：基于所述第一位置探测装置中的所述第一方向第一传感器的检测，确定所述可振动部件在所述第一探测位置处在第一方向上的振动位移Y1；基于所述第一位置探测装置中的所述第二方向第一传感器的检测，确定所述可振动部件在所述第一探测位置处在第二方向上的振动位移Z1；基于所述第二位置探测装置中的所述第一方向第二传感器的检测，确定所述可振动部件在所述第二探测位置处在所述第一方向上的振动位移Y2；基于所述第二位置探测装置中的所述第二方向第二传感器的检测，确定所述可振动部件在所述第二探测位置处在所述第二方向上的振动位移Z2；基于所述第三位置探测装置中的所述第一方向第三传感器的检测，确定所述可振动部件在所述第三探测位置处在所述第一方向上的振动位移Y3；和基于所述第三位置探测装置中的所述第二方向第三传感器的检测，确定所述可振动部件在所述第三探测位置处在所述第二方向上的振动位移Z3。

如上所述的振动频率调节系统，当所述控制器判断Z2<Y2、Z1<Y1、Z3<Y3，且Y2和Y3都小于预定振动位移值、Y1大于预定振动位移值时，所述控制器判断所述可振动部件以所述“C型”振型发生振动。或者，当所述控制器判断：(i)Y2<Z2、Y 1<Z1、Y3<Z3、Z1<Z2、Z1<Z3，且Z2和Z3都大于所述预定振动位移值，或(ii)Y2>Z2、Y1>Z1、Y3>Z3、Y1<Y2、Y1<Y3，且Y2和Y3都大于所述预定振动位移值，所述控制器判断所述可振动部件以所述“S型”振型发生振动。

如上所述的振动频率调节系统，所述探测装置是单向位移传感器或单向加速度传感器。

如上所述的振动频率调节系统，所述至少一个配重块为环状结构，所述的环状结构的内侧设置有滚动装置，所述的滚动装置是滚轮或滚珠，所述的滚动装置能够在所述的可振动部件的表面滚动。

如上所述的振动频率调节系统，其特征在于：所述环状结构为偏心环。

如上所述的振动频率调节系统，其特征在于：所述的环状结构的内侧设置有三个均匀分布的滚动装置。

如上所述的振动频率调节系统，所述至少一个驱动装置是气动或液压执行元件，所述至少一个驱动装置包括缸体和推杆，所述推杆的一端可伸缩地固定在在所述缸体内，所述推杆的另一端连接所述至少一个配重块中对应的一个配重块。

如上所述的振动频率调节系统，所述振动源是变频螺杆压缩机，所述可振动部件是与所述变频螺杆压缩机的排气口相连的排气管道。

附图说明

图1是根据现有技术的变频螺杆机组的一个实施例的结构立体示意图。

图2A-2C示出根据本申请测试得到的对应于排气管道的不同固有振动频率的振型。

图3示出根据本申请确定排气管道正在以何种阵型发生振动的一个实施方式的结构示意图。

图4A至4C是根据本申请的配重块设置的一个实施方式的结构示意图。

图5A至5B是根据本申请的配重块设置的另一个实施方式的结构示意图。

图6是根据本申请的控制器的框图。

具体实施方式

下面将参考构成本说明书一部分的附图对本申请的各种具体实施方式进行描述。应该理解的是，在可能的情况下，本申请中使用的相同或者相类似的附图标记指的是相同的部件。

图1是根据现有技术的变频螺杆机组10的结构立体示意图。如图1所示，变频螺杆机组10包括变频螺杆压缩机101、排气管道102、蒸发器103和冷凝器104。变频螺杆压缩机101的进气口连接蒸发器103的出气口。排气管道102的进气口和变频螺杆压缩机101的排气口连接，排气管道102的出气口和冷凝器104连接。从而，变频螺杆压缩机101能够将来自蒸发器103中气态冷媒压缩后经排气管道102输送至冷凝器104。变频螺杆压缩机101以一定范围内的排气脉动频率将经压缩的气态冷媒输送到排气管道102。当变频螺杆压缩机101的排气脉动频率达到或接近排气管道102的固有振动频率时，排气管道102产生共振。当排气管道102发生共振，排气管道102的振幅和应力应变很大，这会降低排气管道102的使用寿命。并且，由于排气管道102的振动会带动变频螺杆压缩机101、蒸发器103、冷凝器104及设置在这些器件上的零件的振动，排气管道102的过大振动也会影响变频螺杆机组10的正常运行。另外，排气管道102发生共振时产生的过大振动还会带来噪声问题。

如下文中具体讨论的，本申请在排气管道102上的选定配重位置处设置配重块。为了避免配重块在排气管道102发生振动时被损害或者与排气管道102脱离，本申请选定的配重位置和排气管道102的最大振动位移位置相距一定距离。并且，本申请根据排气管道102的当前振动情况控制配重块位于排气管道102上的不同配重位置，使得能够根据需要保持或改变排气管道102的质量分布和刚度。从而，本申请可以根据排气管道102的当前振动情况，按照实际需要保持或改变排气管道102的固有振动频率，确保变频螺杆压缩机101的排气脉动频率和排气管道102的固有振动频率的差值足够大，使得排气管道102的振动足够小，不致于对排气管道102和变频螺杆机组10的运行造成不利影响。如下文中所讨论的，本申请可以在变频螺杆压缩机101向排气管道102排气时，确定排气管道102正在以何种振型发生振动，并基于此使得配重块保持在或移动至排气管道102上的相应配重位置。

可以通过多种方式来确定排气管道102正在以何种振型发生振动。结合图2A至图3具体讨论确定排气管道102正在以何种振型发生振动的一种示例实施方式，在该实施方式中，预先对排气管道102进行测试得到该类型排气管道102的固有振动频率下的对应振型。之后在变频螺杆机组10的工作过程中，在变频螺杆压缩机101向排气管道102排气的时候，实时探测排气管道102发生振动的时候在多个位置处的振动位移情况来判断排气管道102正在以何种振型发生振动。

可以使用仿真分析方法(如，根据中国的国家标准GB/T33582-2017《机械产品结构有限元力学分析通用规则》)预先测试得到排气管道102在固有振动频率下的对应振型。在变频螺杆压缩机101的一个实施例中，变频螺杆压缩机101的排气脉动频率在80～250Hz的范围之间。本申请的发明人通过测试发现排气管道102在80～250Hz的频率范围之间具有三个固有振动频率，在排气管道102的实际振动频率达到或接近这三个固有振动频率时，排气管道102分别以对应的三种振型发生振动。图2A-2C示意性示出排气管道102的这三种振型。

图2A示出排气管道102的“C型”振型。在图2A所示的“C型”振型中，排气管道102在Y轴方向(排气管道102的高度方向)上发生“C型”振动，并在位置201处具有“C型”振型最大振动位移。

图2B示出排气管道102的第一“S型”振型。在图2B所示的第一“S型”振型中，排气管道102在Z轴方向(同时垂直于排气管道102的长度和高度的方向)上发生“S型”振动，并在位置212、213处具有第一“S型”振型最大振动位移，而在位置211处具有第一“S型”振型最小振动位移。

图2C示出排气管道102的第二“S型”振型。在图2C所示的第二“S型”振型中，排气管道102在Y轴方向(管道的高度方向)上发生“S型”振动，并在位置222和223处具有第二“S型”振型最大振动位移，而在位置221处具有第二“S型”振型最小振动位移。

排气管道102的“C型”振型最大振动位移位置201、第一“S型”振型最小振动位移位置211和第二“S型”振型最小振动位移位置221大致重合，排气管道102的第一“S型”振型最小振动位移位置211和第二“S型”振型最小振动位移位置221大致重合，排气管道102的第一“S型”振型最大振动位移位置212和第二“S型”振型最大振动位移位置222大致重合，第一“S型”振型最大振动位移位置213和第二“S型”振型最大振动位移位置223大致重合。对排气管道102的振型探测结果被存储在控制器(在图3中示出)中。

图3示出用于在变频螺杆压缩机101向排气管道102排气的过程中，实时确定排气管道102正在以何种阵型发生振动的一种实施方式的结构示意图。在该实施方式中，通过探测排气管道102在不同位置处的振动位移情况来确定排气管道102正在以何种阵型发生振动。如图3所示，在排气管道102上设置三个探测位置311、312、313。第一探测位置311设置在“C型”振型最大振动位移位置201处，第二探测位置312设置在第一“S型”振型最大振动位移位置212(也即，第二“S型”振型最大振动位移位置222)处，第三探测位置313设置在第一“S型”振型最大振动位移位置213(也即，第二“S型”振型最大振动位移位置223)处。第一位置探测装置包括第一方向第一传感器301和第二方向第一传感器302，第一方向第一传感器301用于检测排气管道102在第一探测位置311处在Y轴方向的振动情况，第二方向第一传感器302用于检测排气管道102在第一探测位置311处在Z轴方向的振动情况。在第二探测位置312处设置第二位置探测装置。第二位置探测装置包括第一方向第二传感器303和第二方向第二传感器304，第一方向第二传感器303用于检测排气管道102在第二探测位置312处在Y轴方向的振动情况，第二方向第二传感器304用于检测排气管道102在第二探测位置312处在Z轴方向的振动情况。在第三探测位置313处设置第三位置探测装置。第三位置探测装置包括第一方向第三传感器305和第二方向第三传感器306，第一方向第三传感器305用于检测排气管道102在第三探测位置313处在Y轴方向的振动情况，第二方向第三传感器306用于检测排气管道102在第三探测位置313处在Z轴方向的振动情况。

如图3所示，变频螺杆机组10还包括一控制器307，该控制器307通信连接传感器301、303、303、304、305、306，以从传感器301、302、303、304、305、306接收指示排气管道102在相应探测位置处的振动情况的信号。控制器307根据接收到的指示排气管道102在三个探测位置311、312、313处的振动情况的信号，确定排气管道102在这些位置处的振动位移，进而确定排气管道102正在以何种振型发生振动。具体来说，控制器307基于从第一方向第一传感器301接收到的信号，确定排气管道102在第一探测位置311处在Y轴方向上的振动位移Y1,基于从第二方向第一传感器302接收到的信号，确定排气管道102在第一探测位置311处在Z轴方向上的振动位移Z1,基于从第一方向第二传感器303接收到的信号，确定排气管道102在第二探测位置312处在Y轴方向上的振动位移Y2,基于从第二方向第二传感器304接收到的信号，确定排气管道102在第二探测位置312处在Z轴方向上的振动位移Z2,基于从第一方向第三传感器305接收到的信号，确定排气管道102在第三探测位置313处在Y轴方向上的振动位移Y3，基于从第二方向第三传感器306接收到的信号，确定排气管道102在第三探测位置313处在Z轴方向上的振动位移Z3。控制器307随后比较排气管道102在三个探测位置311、312、313处的振动位移，以确定排气管道102正在以何种振型发生振动。当控制器307判断Z2<Y2、Z1<Y1、Z3<Y3，且Y2和Y3都小于预定振动位移值，且Y1大于所述预定振动位移值时，控制器307判断所述排气管道102正在以“C型”振型发生振动。当控制器307判断Y2<Z2、Y1<Z1、Y3<Z3、Z1<Z2、Z1<Z3，且Z2和Z3都大于预定振动位移值，控制器307判断排气管道102正在以第一“S型”振型发生振动。当控制器307判断Y2>Z2、Y1>Z1、Y3>Z3、Y1<Y2、Y1<Y3，且Y2和Y3都大于预定振动位移值，控制器307判断排气管道102正在以第二“S型”振型发生振动。预定振动位移值被设定成，当振动位移不超过该数值，将对排气管道102和变频螺杆机组10不会造成损害。在一个实施例中，该预定振动位移值被设定为60μm。

传感器301、302、303、304、305、306可以都是单向加速度传感器，用于检测排气管道102在各个探测位置处在Y轴和Z轴方向上的运动加速度，并向控制器307发送指示检测到的运动加速度的信号。控制器307能够基于来自这些单向加速度传感器的加速度信号计算得到排气管道102在各个探测位置处的振动位移。传感器301、302、303、304、305、306也可以都是单向位移传感器，用于检测排气管道102在各个探测位置处在Y轴和Z轴方向上的振动位移，并向控制器307发送指示检测到的振动位移的信号。

除了上述通过比较排气管道102在各振型的最大振动位移位置处的振动位移来确定排气管道102正在以何种振型发生振动的实施方式以外，在其他实施方式中，也可以通过确定排气管道102在发生振动时的当前振动频率，并比较排气管道102的当前振动频率和其固有振动频率来确定其当前振型。

在该实施方式中，可以预先使用试验模态方法对已经安装在特定变频螺杆机组10中的排气管道102进行测试来确定其固有振动频率及其对应振型。通过该测试方法可以发现，在变频螺杆压缩机101的排气脉动频率在80～250Hz的范围之间时，排气管道102同样具有三个固有振动频率及如图2A至2C所示的三种对应振型。测试结果存储在控制器307中。

之后，在变频螺杆机组10的工作过程中，控制器307实时确定排气管道102在发生振动时的当前振动频率。例如，控制器307可以从变频螺杆压缩机101接收指示变频螺杆压缩机101的排气脉动频率的信号，并将变频螺杆压缩机101的排气脉动频率作为排气管道102的当前振动频率。又例如，控制器307也可以从排气管道102的频率探测装置接收指示排气管道102的振动情况的信号，并基于该信号进行频谱分析来确定排气管道102的当前振动频率。在从排气管道102的频率探测装置接收指示排气管道102的振动情况的信号的示例中，该频率探测装置可以是如图3中设置的六个单向加速度传感器或单向位移传感器，也可以是在排气管道102的任意三个位置上设置的三个三向加速度传感器或三向位移传感器。

在控制器307通过确定排气管道102的当前振动频率来确定其当前振型的实施方式中，当排气管道102的当前振动频率和对应排气管道102的“C型”振型的“C型”固有振动频率的差值小于一预设值时，控制器307判断排气管道102正在以“C型”振型发生振动。当排气管道102的当前振动频率和对应排气管道102的第一“S型”振型的第一“S型”固有振动频率的差值小于一预设值时，控制器307判断排气管道102正在以第一“S型”振型发生振动。当排气管道102的当前振动频率和对应排气管道102的第二“S型”振型的第二“S型”固有振动频率的差值小于一预设值时，控制器307判断排气管道102正在以第二“S型”振型发生振动。排气管道102的当前振动频率和各固有振动频率的差值的预设值可以是4Hz。

在控制器307确定排气管道102正在以何种振型发生振动后，控制器307保持或调整配重块的位置来保持或改变排气管道102的固有振动频率，以确保排气管道102的固有振动频率和变频螺杆压缩机101的排气脉动频率之差足够大，从而使得排气管道102的振动足够小，不致于损害排气管道102和变频螺杆机组10。结合图4A至4C和图5A至5B示出的配重块设置的不同实施方式说明对配重块位置的保持或调整。

在图4A至4C所示的实施方式中，在排气管道102上设置两个配重块401和402。在排气管道102上还设置两个驱动装置407和408，驱动装置407和配重块401相连，用于驱动配重块401，驱动装置408和配重块402相连，用于驱动配重块402。如图4A和4B所示，驱动装置407和驱动装置408分别和控制器307通信连接，从而控制器307可以控制驱动装置407和408驱动配重块401和402。同样如图4A和4B所示，排气管道102上设有三个配重位置421、422、423,控制器307可以控制驱动装置407使得配重块401移动至配重位置421或422，控制器307可以控制驱动装置408使得配重块402移动至配重位置421或423。第一配重位置421被设置为与排气管道102的第一“S型”振型最大振动位移位置212、213(也即，第二“S型”振型最大振动位移位置222、223)都相隔一定距离。第二配重位置422位于“C型”振型最大振动位移位置201的一侧，与“C型”振型最大振动位移位置201相隔一定距离。第三配重位置423位于“C型”振型最大振动位移位置201的另一侧，与“C型”振型最大振动位移位置201相隔一定距离。在一个实施例中，第一配重位置421位于或邻近第一“S型”振型最小振动位移位置211(也即，第二“S型”振型最小振动位移位置221)处，第二配重位置422位于或邻近第一“S型”振型最大振动位移位置212(也即，第二“S型”振型最大振动位移位置222)处，第三配重位置423位于或邻近第一“S型”振型最大振动位移位置213(也即，第二“S型”振型最大振动位移位置223)处。

当控制器307确定排气管道102正在以“C型”振型振动时，若配重块401和402此时正处于第一配重位置421，控制器307控制驱动装置407将配重块401从第一配重位置421移动至第二配重位置422，并控制驱动装置408将配重块402从第一配重位置421移动至第三配重位置423；若此时配重块401已经处于第二配重位置422，且配重块402已经处于第三配置位置423，控制器307控制驱动装置407将第一配重块401保持在第二配重位置422，并控制驱动装置408将第二配重块402保持在第三配重位置423。当控制器307确定排气管道102正在以第一“S型”或第二“S型”振型振动，若此时配重块401处于第二配重位置422，且配重块402处于第三配置位置423，控制器307控制驱动装置407将第一配重块401移动至第一配重位置421，并控制驱动装置408将第二配重块402也移动至第一配重位置421；若此时配重块401和402已经处于第一配重位置421，控制器307控制驱动装置407将第一配重块401保持在第一配重位置421，并控制驱动装置408将第二配重块402也保持在第一配重位置421。

配重块401、402被构造成具有预定重量。该预定重量使得，当排气管道102以“C型”振型振动时，在配重块401、402位于“C型”振型的相应配重位置422和423的情况下，排气管道102的固有振动频率和变频螺杆机组10的排气脉动频率之差达到一预定频率差，且当排气管道102以第一或第二“S型”振型振动时，在配重块401、402位于第一或第二“S型”振型的相应配重位置421时，排气管道102的固有振动频率和变频螺杆机组10的排气脉动频率之差也达到该预定频率差。从而，当排气管道102以“C型”振型振动时，排气管道102在“C型”振型最大振动位移位置201处的振动位移能够小于预定振动位移值，且当排气管道102以第一或第二“S型”振型振动时，排气管道102在第一“S型”振型最大振动位移位置212、213处或第二“S型”振型最大振动位移位置222、223处的振动位移也都能够小于预定振动位移值，从而排气管道102的振动不致于损害排气管道102和变频螺杆机组10。在一个实施例中，预定振动位移值是60μm，预定频率差是到10～15Hz,为实现该预定频率差，配重块401、402可以被构造成分别具有3kg的重量。

本申请通过在排气管道102上设置配重块，并根据排气管道102的当前振动情况控制配重块位于排气管道102上的不同配重位置，使得能够根据需要保持或改变排气管道102的质量分布和刚度。从而，本申请可以根据排气管道102的当前振动情况，按照实际需要保持或改变排气管道102的固有振动频率，确保变频螺杆压缩机101的排气脉动频率和排气管道102的固有振动频率的差足够大，使得排气管道102的振动足够小，不致于对排气管道102和变频螺杆机组10的运行造成不利影响。并且，由于本申请将配重块设置在处于距离当前振型下的最大振动位移位置一定距离处，在排气管道102发生振动时，配重块不易被破坏，且不易与排气管道102脱离。因此，本申请的振动频率调节系统可以持续有效地起作用。

图4A至4C示出配重块401、402和驱动装置407、408的结构一个实施例。如图4A至4C所示，配重块401、402是环状结构403、405。环状结构403、405内侧设置有滚动装置414，使得配重块401和402可以在排气管道102的表面滚动。该滚动装置414可以是滚轮或滚珠。在配重块的一个实施例中，环状结构403、405的内侧设有三个均匀分布的滚动装置414，使得配重块在排气管道102上可以更为平滑、连续地滚动。作为一个示例，如图4C所示，环状结构403、405可以是偏心环。使用偏心环形式的环状结构403、405有利于配重块401、402以恒定的姿态保持在排气管道102上，从而有利于保持和驱动装置407、408的相对位置，进而使得配重块401、402能够在排气管道102上保持平滑、连续地滚动。如图4A至4C所示，配重块401还可以包括和环状结构403连接的导杆404，用于结合驱动装置407，类似地，配重块402还可以包括和环状结构405连接的导杆406，用于结合驱动装置408。

在图4A至4C所示的实施例中，驱动装置407和408是液压或气动执行元件。驱动装置407包括缸体409和推杆410，类似地，驱动装置408包括缸体411和推杆412。驱动装置407的推杆410的一端可伸缩地固定在缸体409内，另一端和配重块401的导杆404结合，从而能够驱动配重块401。驱动装置408的推杆412的一端可伸缩地固定在缸体411内，另一端和配重块402的导杆406结合，从而能够驱动配重块402。

如图4A和4B所示，排气管道102的至少一部分可以被构造成沿其长度方向倾斜。为了使驱动装置407、408能够驱动配重块401、402在沿长度方向倾斜的排气管道102上移动，希望驱动装置407、408的推杆410、412能够沿着配重块401、402的导杆404、406的高度方向上下移动。图4C进一步示出驱动装置407的推杆410和配重块401的导杆404的结构的放大图，所示结构使得能够实现这种移动。如图4C所示，配重块401的导杆404上设有导轨槽413，驱动装置407的推杆410的未固定在缸体409中的一端被接合在导杆404导轨槽413中，且推杆410和导杆404大致垂直，并且驱动装置407被设置成能够在推杆410和导杆404限定的平面内旋转。配重块401和驱动装置407的这种结构设置使得，当配重块401沿排气管道102向下倾斜移动，驱动装置407的推杆410在导轨槽413内沿着导轨槽413的高度向上移动，而当配重块401沿排气管道102向上倾斜移动，驱动装置407的推杆410在导轨槽413内沿着导轨槽413的高度向下移动。从而，在配重块401沿排气管道102向下或向上倾斜移动时，驱动装置407能够保持对配重块401的驱动。尽管图4C中只示出配重块401的导杆404和驱动装置407的推杆410的连接，应当理解的是，配重块402和其驱动装置408也可以根据需要以类似方式连接。同样应该理解的是，如果排气管道102在其整个长度方向上是平直、不存在倾斜的，则驱动装置407、408的推杆410、412不需要被构造成沿着配重块401、402的导杆404、406的高度方向移动，从而驱动装置407、408的推杆410、412和配重块401、402的导杆404、406也可以被设计成具有不同的构造。

图5A至5B是4A至4B所示的配重块设置的替换实施例。图5A和5B的实施例和图4A至4B的实施方式类似，区别仅在于5A至5B的实施方式中仅使用一个配重块401。在控制器307判断出排气管道102正在以何种振型振动后，控制器307控制驱动装置407使得配重块401保持在或移动至“S型”振型配重位置421或“C型”振型第一配重位置422。在该只设置一个配重块的实施例中，配重块401例如可以被构成具有6kg的重量。

尽管本申请只示出了如图4A至5B所示的配重块401、402和驱动装置407、408的结构，应当理解的是，任何其他能够实现驱动装置对配重块的移动的结构都适用于本申请，且在本申请的精神之内。作为一个示例，可以使用电机、牵引绳和定滑轮组合形成的牵引机构作为驱动装置实现对配重块的移动。通过使得牵引绳经过定滑轮，牵引绳可以在电机的驱动下做环形运动。可以将配重块连接至牵引绳，从而在电机驱动牵引绳作环形运动的过程中，配重块随着牵引绳的环形运动而移动。在控制器控制电机以第一方向旋转时，牵引绳以第一方向作环形运动，从而电机随着牵引绳的运动移动至一个配重位置。在控制器控制电机以第二方向旋转时，牵引绳以第二方向作环形运动，从而电机随着牵引绳的运动移动至另一个配重位置。可以在配重位置设置限位器，使得控制器能够判断配重块已经移动到配重位置，从而控制电机停止转动。在使用这种驱动装置的实施例中，配重块可以被构造成仅包括图4A至5B所示的环状结构，而不需要包括和环状结构连接的导杆。

图6示出控制器307的示意性框图。如图6所示，控制器307包括总线601。处理器602、存储器603、大容量存储装置604、输入接口605和输出接口606连接到总线601。输入接口和输出接口可以是无线控制模块。处理器602可以从存储器603或大容量存储装置604中读出程序(或指令)，并执行该程序(或指令)以执行对驱动装置407、408的控制功能；处理器602还可以将数据或指令写入存储器603或大容量存储装置604中。存储器603和大容量存储装置604可以存储程序(指令)或数据。通常，存储器603具有比大容量存储装置604的访问速度快的访问速度，而大容量存储装置604具有比存储器603的存储器尺寸大的存储器尺寸。通过执行存储器603中的指令，处理器602可以控制存储器603、大容量存储装置604、输入接口605和输出接口606。输入接口605从变频螺杆压缩机101或传感器301、302、303、304、305和306接收输入，并将接收的输入转换成处理器602可识别的信号。输出接口606从处理器602接收控制信号，并将控制信号转换为适合驱动装置407、408的输出。

在操作中，当通过输入接口605从变频螺杆压缩机101或传感器301、302、303、304、305和306接收到输入，处理器602根据接收到的输入来执行所需功能。同样在操作中，当从处理器602接收到控制信号时，输出接口606将控制信号转换成输出，并将转换后的输出使用到驱动装置407、408，以控制驱动装置407、408将配重块401、402保持在或移动至排气管道102上合适的配重位置。

本申请至少包括以下技术效果：

1.减小排气管道的振动，从而减少变频螺杆机组使用过程中的噪声；

2.减小排气管道的振动，从而延长排气管道的使用寿命，确保变频螺杆机组的正常运行；

3.配重块距离排气管道最大振动位移位置一定距离，使得配重块不易被破坏，且不易与排气管道脱离。

Claims (20)

1.一种振动频率调节系统，其特征在于：所述振动频率调节系统包括：

可振动部件(102)，所述可振动部件(102)被构造为与振动源(101)连接，所述振动源(101)具有工作频率范围，所述可振动部件(102)具有固有振动频率；

至少一个配重块(401，402)，所述至少一个配重块被构造为可沿所述可振动部件(102)移动；

至少一个驱动装置(407、408)，所述至少一个驱动装置被构造为能够使得所述至少一个配重块(401、402)保持在或移动至所述可振动部件(102)上的不同的配重位置(421、422、423)；

控制器(307)，所述控制器(307)通信连接所述至少一个驱动装置(407、408)。

2.根据权利要求1所述的振动频率调节系统，其特征在于：

当所述可振动部件(102)振动时，所述可振动部件(102)上具有至少一个最大振动位移位置；

所述控制器(307)被配置为，当所述可振动部件(102)振动时，所述控制器(307)能够控制所述至少一个驱动装置(407、408)，使得所述至少一个配重块(401，402)被保持在偏离或移动至偏离所述可振动部件(102)上的所述至少一个最大振动位移位置。

3.根据权利要求2所述的振动频率调节系统，其特征在于：

所述的控制器(307)被配置为，能够通过控制所述至少一个驱动装置(407、408)驱动所述至少一个配重块(401、402)在所述配重位置(421、422、423)中的对应的两个预设的配重位置(421、422、423)间切换。

4.根据权利要求3所述的振动频率调节系统，其特征在于：

所述控制器(307)被配置为，能够通过控制所述至少一个驱动装置(407、408)中的每一个驱动装置(407、408)分别驱动所述至少一个配重块(401、402)中的每一个配重块(401、402)在所述配重位置(421、422、423)中的对应的两个预设的配重位置(421、422、423)间切换。

5.根据权利要求3所述的振动频率调节系统，其特征在于：

所述可振动部件(102)在所述振动源(101)的所述工作频率范围内能够以“C型”振型或“S型”振型发生振动；

所述的配重位置(421、422、423)包括“C型”振型配重位置(422，423)和“S型”振型配重位置(421)；和

所述控制器(307)被配置为能够根据所述可振动部件(102)的振型来控制所述至少一个驱动装置：

当所述可振动部件(102)以所述“C型”振型振动时，所述控制器(307)控制所述至少一个驱动装置(407、408)使得所述至少一个配重块(401，402)被保持在或移动至所述“C型”振型配重位置(422，423)；或

当所述可振动部件(102)以所述“S型”振型振动时，所述控制器(307)控制所述至少一个驱动装置(407、408)使得所述至少一个配重块(401，402)被保持在或移动至所述“S型”振型配重位置(421)。

6.根据权利要求5所述的振动频率调节系统，其特征在于：

当所述可振动部件(102)以所述“C型”振型振动时，所述可振动部件(102)具有一个“C型”振型最大振动位移位置(201)，所述“C型”振型配重位置(422，423)与所述的“C型”振型最大振动位移位置(201)相隔一定距离；

当所述可振动部件(102)以所述“S型”振型振动时，所述可振动部件(102)具有一个“S型”振型最小振动位移位置(211，221)和两个“S型”振型最大振动位移位置(212、213，222，223)，所述两个“S型”振型最大振动位移位置(212、213，222，223)分别为“S型”振型第一最大振动位移位置(212，222)和“S型”振型第二最大振动位移位置(213，223)，所述“S型”振型配重位置(421)与所述两个“S型”振型最大振动位移位置(212、213，222，223)相隔一定距离。

7.根据权利要求6所述的振动频率调节系统，其特征在于：

所述“C型”振型配重位置(422，423)包括“C型”振型第一配重位置(422)和“C型”振型第二配重位置(423)；

所述“C型”振型第一配重位置(422)位于所述“C型”振型最大振动位移位置(201)的一侧，

所述“C型”振型第二配重位置(423)位于所述“C型”振型最大振动位移位置(201)的另一侧；

所述“S型”振型配重位置(421)位于所述“S型”振型最小振动位移位置(211，221)处。

8.根据权利要求7所述的振动频率调节系统，其特征在于：

所述“C型”振型第一配重位置(422)邻近所述“S型”振型第一最大振动位移位置(212，222)；

所述“C型”振型第二配重位置(423)邻近所述“S型”振型第二最大振动位移位置(213，223)。

9.根据权利要求7所述的振动频率调节系统，其特征在于

所述至少一个配重块(401，402)被构造为具有预定的重量，所述至少一个配重块(401，402)的所述预定重量使得：

当所述可振动部件(102)以所述“C型”振型振动时，所述可振动部件(102)在所述“C型”振型最大振动位移位置(201)处的振动位移小于预定振动位移值；和

当所述可振动部件(102)以所述“S型”振型振动时，所述可振动部件(102)在所述两个“S型”振型最大振动位移位置(212、213，222，223)处的振动位移都小于所述预定振动位移值。

10.根据权利要求7所述的振动频率调节系统，其特征在于：

所述至少一个驱动装置(407、408)的数量是两个，分别是第一驱动装置(407)和第二驱动装置(408)；

所述至少一个配重块(401，402)的数量是两个，分别是第一配重块(401)和第二配重块(402)；

当所述可振动部件(102)以所述“C型”振型振动时，所述第一配重块(401)被保持在或移动至所述“C型”振型第一配重位置(422)，且所述第二配重块(402)被保持在或移动至所述“C型”振型第二配重位置(423)；或

当所述可振动部件(102)以所述“S型”振型振动时，所述第一配重块(401)和所述第二配重块(402)都被保持在或移动至所述“S型”振型配重位置(421)。

11.根据权利要求5所述的振动频率调节系统，其特征在于，

所述控制器(307)被配置为：

存储所述可振动部件(102)的固有振动频率，所述的固有振动频率至少包括“C型”振型固有振动频率和“S型”振型固有振动频率；

获取可振动部件(102)的当前振动频率；和

比较所述可振动部件(102)的所述当前振动频率和所述可振动部件(102)的所述固有振动频率；

其中：

当所述控制器(307)判断所述可振动部件(102)的所述当前振动频率与所述可振动部件(102)的所述“C型”振型固有振动频率之间的偏差小于一预设阈值时，所述控制器(307)判断所述可振动部件(102)以“C型”振型振动；或

当所述控制器(307)判断所述可振动部件(102)的所述当前振动频率与所述可振动部件(102)的所述“S型”振型固有振动频率之间的偏差小于一预设阈值时，所述控制器(307)判断所述可振动部件(102)以“S型”振型振动；

其中，获取所述可振动部件(102)的所述当前振动频率的方法包括：

(1)所述控制器(307)从所述的振动源(101)接收指示所述振动源(101)的所述工作频率的信号，并将所述的振动源(101)的所述工作频率作为所述可振动部件(102)的所述当前振动频率；或

(2)将所述振动频率调节系统构造为包括频率探测装置，用于探测所述可振动部件(101)的所述当前振动频率，所述控制器(307)从所述频率探测装置接收指示所述可振动部件(101)的所述当前振动频率的信号。

12.根据权利要求6所述的振动频率调节系统，其特征在于：

所述振动频率调节系统还包括探测装置(301，302，333，304，305，306)，用于探测所述可振动部件(102)的振动情况，所述探测装置(301、302、303、304、305、306)通信连接所述控制器(307)，所述探测装置(301、302、303、304、305、306)包括：

第一位置探测装置(301、302)，所述第一位置探测装置(301、302)设置在所述可振动部件(102)的第一探测位置(311)处以探测所述可振动部件(102)在所述第一探测位置(311)处的振动情况，所述第一探测位置(311)位于所述“C型”振型最大振动位移位置(201)处；

第二位置探测装置(303、304)，所述第二位置探测装置(303、304)设置在所述可振动部件(102)的第二探测位置(312)处以探测所述可振动部件(102)在所述第二探测位置(312)处的振动情况，所述第二探测位置(312)位于所述“S型”振型第一最大振动位移位置(212，222)处；和

第三位置探测装置(305、306)，所述第三位置探测装置(305、306)、设置在所述可振动部件(102)的第三探测位置(313)处以探测所述可振动部件(102)在所述第三探测位置(313)处的振动情况，所述第三探测位置(313)位于所述“S型”振型第二最大振动位移位置(213，223)处。

13.根据权利要求12所述的振动频率调节系统，其特征在于：

所述第一位置探测装置(301、302)包括第一方向第一传感器(301)和第二方向第一传感器(302)；

所述第二位置探测装置(303、304)包括第一方向第二传感器(303)和第二方向第二传感器(304)；

所述第三位置探测装置(305、306)包括第一方向第三传感器(305)和第二方向第三传感器(306)；和

所述控制器(307)被配置为基于：

所述第一位置探测装置(301、302)中的所述第一方向第一传感器(301)的检测，确定所述可振动部件(102)在所述第一探测位置(311)处在第一方向上的振动位移Y1,；

所述第一位置探测装置(301、302)中的所述第二方向第一传感器(302)的检测，确定所述可振动部件(102)在所述第一探测位置(311)处在第二方向上的振动位移Z1；

所述第二位置探测装置(303、304)中的所述第一方向第二传感器(303)的检测，确定所述可振动部件(102)在所述第二探测位置(312)处在所述第一方向上的振动位移Y2；

所述第二位置探测装置(303、304)中的所述第二方向第二传感器(304)的检测，确定所述可振动部件(102)在所述第二探测位置(312)处在所述第二方向上的振动位移Z2；

所述第三位置探测装置(305、306)中的所述第一方向第三传感器(305)的检测，确定所述可振动部件(102)在所述第三探测位置(313)处在所述第一方向上的振动位移Y3；和

所述第三位置探测装置(305、306)中的所述第二方向第三传感器(306)的检测，确定所述可振动部件(102)在所述第三探测位置(313)处在所述第二方向上的振动位移Z3。

14.根据权利要求13所述的振动频率调节系统，其特征在于：

(1)当所述控制器(307)判断Z2<Y2、Z1<Y1、Z3<Y3，且Y2和Y3都小于预定振动位移值、Y1大于预定振动位移值时，所述控制器(307)判断所述可振动部件(102)以所述“C型”振型发生振动；或

(2)当所述控制器(307)判断：

(i)Y2<Z2、Y 1<Z1、Y3<Z3、Z1<Z2、Z1<Z3，且Z2和Z3都大于所述预定振动位移值，或

(ii)Y2>Z2、Y1>Z1、Y3>Z3、Y1<Y2、Y1<Y3，且Y2和Y3都大于所述预定振动位移值，

所述控制器(307)判断所述可振动部件(102)以所述“S型”振型发生振动。

15.根据权利要求12所述的振动频率调节系统，其特征在于：所述探测装置(301、302、303、304、305、306)是单向位移传感器或单向加速度传感器。

16.根据权利要求1所述的振动频率调节系统，其特征在于：所述至少一个配重块(401、402)为环状结构(403、405)，所述的环状结构的内侧设置有滚动装置(414)，所述的滚动装置(414)是滚轮或滚珠，所述的滚动装置能够在所述的可振动部件(102)的表面滚动。

17.根据权利要求16所述的振动频率调节系统，其特征在于：所述环状结构(403、405)为偏心环。

18.根据权利要求16所述的振动频率调节系统，其特征在于：所述的环状结构的内侧设置有三个均匀分布的滚动装置(414)。

19.根据权利要求4所述的振动频率调节系统，其特征在于：所述至少一个驱动装置(407、408)是气动或液压执行元件，所述至少一个驱动装置(407)包括缸体(409、411)和推杆(410、412)，所述推杆(410、412)的一端可伸缩地固定在在所述缸体(409、411)内，所述推杆(410、412)的另一端连接所述至少一个配重块(401、402)中对应的一个配重块(401、402)。

20.根据权利要求1所述的振动频率调节系统，其特征在于：所述振动源(101)是变频螺杆压缩机，所述可振动部件(102)是与所述变频螺杆压缩机的排气口相连的排气管道。

Images