CN114688062A - 气悬浮压缩机的控制方法、装置、存储介质及压缩机 - Google Patents

气悬浮压缩机的控制方法、装置、存储介质及压缩机 Download PDF

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刘华
张治平
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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D29/057—Bearings hydrostatic; hydrodynamic

Abstract

本发明提供一种气悬浮压缩机的控制方法、装置、存储介质及压缩机，其中的一种气悬浮压缩机的控制方法，包括：获取压缩机的运行指令信号；当获取的运行指令信号为压缩机开启指令时，控制气源与气悬浮轴承连通；控制所述压缩机转轴旋转，并获取所述压缩机转轴的实时转速；当获取的实时转速超过转轴预设转速时，控制所述气源与所述气悬浮轴承截止连通。根据本发明，能够有效减少气悬浮轴承与压缩机转轴之间在启动时发生干摩擦程度，进而延长其使用寿命、提高轴承可靠性，并有效降低压缩机无法启动的发生频率。

Description

气悬浮压缩机的控制方法、装置、存储介质及压缩机
技术领域
本发明属于压缩机控制技术领域，具体涉及一种气悬浮压缩机的控制方法、装置、存储介质及压缩机。
背景技术
离心式制冷压缩机属于高速度型压缩机，压缩机转子在工作中高速旋转，需要可靠的轴承对转子进行支撑。目前对于环保无油的轴承主要有电磁轴承和气体轴承。电磁轴承是通过无机械接触电磁力和电子控制实现对转子的支承，其避免了转子与轴承的直接接触，无需润滑与密封，完全消除了磨损，但是，由于材料的磁饱和性和电磁发热等原因，无法更进一步地提高电磁轴承的承载能力；另外，电磁轴承运转的所有核心数据都来自于转子的位置，但现有的用于确定转子参考位置的传感器通常容易受到临近电磁铁磁场的干扰，传感器信号的错误经常是导致磁轴承突发损毁性故障的主要原因，这使电磁轴承的控制系统更加复杂，由于磁悬浮轴承需要稳定的电源，为防止系统突然断电，需要增加保护系统，这导致整个压缩机维护成本增加，结构更加复杂化。
目前工程中使用的动压气浮轴承，主要采用气体作为润滑介质，其转子在低速运转状态下承载能力比较低，并且阻尼和刚度也相对比较低，造成停车性能差，由于动压气体在启动时转子速度较低，这时轴内气压不足、支撑力不够会导致轴承出现干摩擦状态，当轴承转速达到一定值时才能形成动压气膜，进入稳定气体润滑状态；同时，停止过程也存在干摩擦状态，轴承转速降低到一定值时动压气膜消失，轴承进入干摩擦状态，在干摩擦的作用下轴承转速降到零，这种轴承干摩擦状态，使轴承工作表面磨损严重，工作寿命降低，甚至使启动扭矩超出电机堵转力矩，电机无法启动，每重复起停一次，都一定会相应地折损一定量的使用寿命，同时造成可靠性的下降。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种气悬浮压缩机的控制方法、装置、存储介质及压缩机，以解决现有技术中的采用气悬浮轴承与压缩机转轴之间在启动时发生干摩擦导致使用寿命及可靠性下降甚至无法启动的问题。
为了解决上述问题，本发明提供一种气悬浮压缩机的控制方法，包括：
获取压缩机的运行指令信号；
当获取的运行指令信号为压缩机开启指令时，
控制气源与气悬浮轴承连通；
控制所述压缩机转轴旋转，并获取所述压缩机转轴的实时转速；
当获取的实时转速超过转轴预设转速时，
控制所述气源与所述气悬浮轴承截止连通。
优选地，在控制所述压缩机转轴旋转之前，还包括：
获取压缩机转轴的实时悬浮高度；
当获取的实时悬浮高度超过转轴预设悬浮高度时，再控制所述压缩机转轴旋转。
优选地，
当获取的运行指令信号为压缩机停机指令且所述实时转速不超过所述转轴预设转速时，
控制所述气源与所述气悬浮轴承连通。
优选地，
当所述实时转速为零时，控制所述气源与所述气悬浮轴承截止连通。
本发明还提供一种气悬浮压缩机的控制装置，包括：
获取单元，用于获取压缩机的运行指令信号；
控制单元，用于当获取的运行指令信号为压缩机开启指令时，
控制气源与气悬浮轴承连通；
控制所述压缩机转轴旋转，并获取所述压缩机转轴的实时转速；
当获取的实时转速超过转轴预设转速时，
控制所述气源与所述气悬浮轴承截止连通。
优选地，
控制单元还用于，在控制所述压缩机转轴旋转之前，
获取压缩机转轴的实时悬浮高度；
当获取的实时悬浮高度超过转轴预设悬浮高度时，再控制所述压缩机转轴旋转。
优选地，
当获取的运行指令信号为压缩机停机指令且所述实时转速不超过所述转轴预设转速时，
控制所述气源与所述气悬浮轴承连通。
优选地，当所述实时转速为零时，控制所述气源与所述气悬浮轴承截止连通。
本发明还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
本发明还提供一种压缩机，包括处理器、存储器以及存储在存储器上可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述方法的步骤；或者，包括如上述的装置。
本发明提供的一种气悬浮压缩机的控制方法、装置、存储介质及压缩机，在用户选择开启压缩机时，所述压缩机具有的压缩机转轴不旋转而是控制所述气悬浮轴承通气，进而实现通过所述气悬浮轴承对所述压缩机转轴的静压支承，进而使所述压缩机转轴能够被悬浮，而当所述压缩机转轴的实时转速达到转轴预设转速时，在所述压缩机转轴的旋转作用下，所述气悬浮轴承与所述压缩机转轴之间形成动压气膜，截断对所述气悬浮轴承的通气依靠动压支承即可，从而能够有效减少气悬浮轴承与压缩机转轴之间在启动时发生干摩擦程度，进而延长其使用寿命、提高轴承可靠性，并有效降低压缩机无法启动的发生频率。
附图说明
图1为本发明一种实施例的气悬浮压缩机的控制方法的步骤示意图；
图2为本发明一种实施例的气悬浮压缩机的控制装置的结构框图；
图3为本发明一种实施例中的气悬浮压缩机的结构示意图(图中仅示出了电机部分)；
图4为本发明一种实施例中的气悬浮压缩机中的气悬浮轴承的结构示意图。
附图标记表示为：
1、气悬浮轴承；11、轴承套；12、多孔材料层；13、供气孔；14、密封件；2、压缩机转轴；3、壳体。
具体实施方式
结合参见图1至图4所示，根据本发明的实施例，提供一种气悬浮压缩机的控制方法，包括：
获取压缩机的运行指令信号；
当获取的运行指令信号为压缩机开启指令时，
控制气源与气悬浮轴承1连通；
控制所述压缩机转轴2旋转，并获取所述压缩机转轴2的实时转速；
当获取的实时转速超过转轴预设转速时，
控制所述气源与所述气悬浮轴承1截止连通。
该技术方案中，在用户选择开启压缩机时，所述压缩机具有的压缩机转轴2不旋转而是控制所述气悬浮轴承1通气，进而实现通过所述气悬浮轴承1对所述压缩机转轴2的静压支承，进而使所述压缩机转轴2能够被悬浮，而当所述压缩机转轴2的实时转速达到转轴预设转速时，在所述压缩机转轴2的旋转作用下，所述气悬浮轴承1与所述压缩机转轴2之间形成动压气膜，截断对所述气悬浮轴承1的通气依靠动压支承即可，从而能够有效减少气悬浮轴承与压缩机转轴之间在启动时发生干摩擦程度，进而延长其使用寿命、提高轴承可靠性，并有效降低压缩机(含电机)无法启动的发生频率。
可以理解的，所述气悬浮轴承1支承于所述压缩机转轴2的轴向两端，所述气悬浮压缩机具有壳体3，所述壳体3与两个所述气悬浮轴承1对应的位置处分别设有轴承座，所述轴承座上构造有气流通道，所述气流通道将所述气悬浮轴承1与气源(例如外部气泵)可选择性地连通。所述气悬浮轴承1在结构组成上包括轴承套11以及处于所述轴承套11内周壁上的多孔材料层12，所述轴承套11上具有供气孔13，所述供气孔13与所述气流通道连通，所述多孔材料层12则能够将所述供气孔13引入的压力气体单一方向的引导至所述压缩机转轴2处，进而实现静压支承。所述多孔材料层12的具体材料例如可以是石墨、烧结铜或者烧结不锈钢等。所述多孔材料层12的轴向两端还设有密封件14，其与所述多孔材料层12共同作用以防止压力气体在气悬浮轴承端部的泄露，保证气悬浮效果。所述气悬浮轴承1以过盈配合的方式连接于所述轴承座中，当然，其也可以通过弹性橡胶圈与所述轴承座连接，使压缩机转轴2与气悬浮轴承1能够在运行过程中通过橡胶圈的自适应变形，保证转轴同心稳定运行。
所述压缩机转轴2的轴向两端的气悬浮轴承彼此并联的受控于供气开关，以在供气开关打开时使气源中的压力气流同时进入所述气悬浮轴承1，保证两个气悬浮轴承1中的气流压力一致。
进一步地，在控制所述压缩机转轴2旋转之前，还包括：
获取压缩机转轴2的实时悬浮高度；
当获取的实时悬浮高度超过转轴预设悬浮高度时，再控制所述压缩机转轴2旋转。
该技术方案中，在所述压缩机转轴2达到转轴预设悬浮高度后再控制所述压缩机转轴2旋转，也即首先保证所述气悬浮轴承1的静压支承使所述压缩机转轴2悬浮一定高度(此时压缩机转轴2与气悬浮轴承1脱离接触)后再控制其旋转，完全杜绝了压缩机转轴2与气悬浮轴承1之间的接触干摩擦，进而延长轴承使用寿命、提高轴承可靠性，并完全杜绝压缩机(含电机)无法启动的发生。
在一些实施方式中，当获取的运行指令信号为压缩机停机指令且所述实时转速不超过所述转轴预设转速时，控制所述气源与所述气悬浮轴承1连通。也即，在压缩机停机时控制所述气悬浮轴承1通气能够对所述压缩机转轴2形成静压支承，有效防止所述压缩机转轴2与所述气悬浮轴承1之间的碰撞与摩擦；当所述实时转速为零时，控制所述气源与所述气悬浮轴承1截止连通。
根据本发明的实施例，还提供一种气悬浮压缩机的控制装置，包括：
获取单元，用于获取压缩机的运行指令信号；
控制单元，用于当获取的运行指令信号为压缩机开启指令时，
控制气源与气悬浮轴承1连通；
控制所述压缩机转轴2旋转，并获取所述压缩机转轴2的实时转速；
当获取的实时转速超过转轴预设转速时，
控制所述气源与所述气悬浮轴承1截止连通。
该技术方案中，在用户选择开启压缩机时，所述压缩机具有的压缩机转轴2不旋转而是控制所述气悬浮轴承1通气，进而实现通过所述气悬浮轴承1对所述压缩机转轴2的静压支承，进而使所述压缩机转轴2能够被悬浮，而当所述压缩机转轴2的实时转速达到转轴预设转速时，在所述压缩机转轴2的旋转作用下，所述气悬浮轴承1与所述压缩机转轴2之间形成动压气膜，截断对所述气悬浮轴承1的通气依靠动压支承即可，从而能够有效减少气悬浮轴承与压缩机转轴之间在启动时发生干摩擦程度，进而延长其使用寿命、提高轴承可靠性，并有效降低压缩机(含电机)无法启动的发生频率。
可以理解的，所述气悬浮轴承1支承于所述压缩机转轴2的轴向两端，所述气悬浮压缩机具有壳体3，所述壳体3与两个所述气悬浮轴承1对应的位置处分别设有轴承座，所述轴承座上构造有气流通道，所述气流通道将所述气悬浮轴承1与气源(例如外部气泵)可选择性地连通。所述气悬浮轴承1在结构组成上包括轴承套11以及处于所述轴承套11内周壁上的多孔材料层12，所述轴承套11上具有供气孔13，所述供气孔13与所述气流通道连通，所述多孔材料层12则能够将所述供气孔13引入的压力气体单一方向的引导至所述压缩机转轴2处，进而实现静压支承。所述多孔材料层12的具体材料例如可以是石墨、烧结铜或者烧结不锈钢等。所述多孔材料层12的轴向两端还设有密封件14，其与所述多孔材料层12共同作用以防止压力气体在气悬浮轴承端部的泄露，保证气悬浮效果。所述气悬浮轴承1以过盈配合的方式连接于所述轴承座中，当然，其也可以通过弹性橡胶圈与所述轴承座连接，使压缩机转轴2与气悬浮轴承1能够在运行过程中通过橡胶圈的自适应变形，保证转轴同心稳定运行。
所述压缩机转轴2的轴向两端的气悬浮轴承彼此并联的受控于供气开关，以在供气开关打开时使气源中的压力气流同时进入所述气悬浮轴承1，保证两个气悬浮轴承1中的气流压力一致。
进一步地，控制单元还用于，在控制所述压缩机转轴2旋转之前，
获取压缩机转轴2的实时悬浮高度；
当获取的实时悬浮高度超过转轴预设悬浮高度时，再控制所述压缩机转轴2旋转。
该技术方案中，在所述压缩机转轴2达到转轴预设悬浮高度后再控制所述压缩机转轴2旋转，也即首先保证所述气悬浮轴承1的静压支承使所述压缩机转轴2悬浮一定高度(此时压缩机转轴2与气悬浮轴承1脱离接触)后再控制其旋转，完全杜绝了压缩机转轴2与气悬浮轴承1之间的接触干摩擦，进而延长轴承使用寿命、提高轴承可靠性，并完全杜绝压缩机(含电机)无法启动的发生。
在一些实施方式中，当获取的运行指令信号为压缩机停机指令且所述实时转速不超过所述转轴预设转速时，控制所述气源与所述气悬浮轴承1连通。也即，在压缩机停机时控制所述气悬浮轴承1通气能够对所述压缩机转轴2形成静压支承，有效防止所述压缩机转轴2与所述气悬浮轴承1之间的碰撞与摩擦；当所述实时转速为零时，控制所述气源与所述气悬浮轴承1截止连通。
根据本发明的实施例，还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
根据本发明的实施例，还提供一种压缩机，包括处理器、存储器以及存储在存储器上可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述方法的步骤；或者，包括如上述的装置。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种气悬浮压缩机的控制方法，其特征在于，包括：
获取压缩机的运行指令信号；
当获取的运行指令信号为压缩机开启指令时，
控制气源与气悬浮轴承(1)连通；
控制所述压缩机转轴(2)旋转，并获取所述压缩机转轴(2)的实时转速；
当获取的实时转速超过转轴预设转速时，
控制所述气源与所述气悬浮轴承(1)截止连通。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在控制所述压缩机转轴(2)旋转之前，还包括：
获取压缩机转轴(2)的实时悬浮高度；
当获取的实时悬浮高度超过转轴预设悬浮高度时，再控制所述压缩机转轴(2)旋转。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，
当获取的运行指令信号为压缩机停机指令且所述实时转速不超过所述转轴预设转速时，
控制所述气源与所述气悬浮轴承(1)连通。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，
当所述实时转速为零时，控制所述气源与所述气悬浮轴承(1)截止连通。
5.一种气悬浮压缩机的控制装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取压缩机的运行指令信号；
控制单元，用于当获取的运行指令信号为压缩机开启指令时，
控制气源与气悬浮轴承(1)连通；
控制所述压缩机转轴(2)旋转，并获取所述压缩机转轴(2)的实时转速；
当获取的实时转速超过转轴预设转速时，
控制所述气源与所述气悬浮轴承(1)截止连通。
6.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，
控制单元还用于，在控制所述压缩机转轴(2)旋转之前，
获取压缩机转轴(2)的实时悬浮高度；
当获取的实时悬浮高度超过转轴预设悬浮高度时，再控制所述压缩机转轴(2)旋转。
7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，
当获取的运行指令信号为压缩机停机指令且所述实时转速不超过所述转轴预设转速时，
控制所述气源与所述气悬浮轴承(1)连通。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，
当所述实时转速为零时，控制所述气源与所述气悬浮轴承(1)截止连通。
9.一种存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现权利要求1-4任一所述方法的步骤。
10.一种压缩机，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在存储器上可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-4任一所述方法的步骤；或者，包括如权利要求5-8任一所述的装置。
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