CN117404310B - 气悬浮离心压缩机、轴向力平衡系统及控制方法、装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了气悬浮离心压缩机、轴向力平衡系统及控制方法、装置，所述方法包括：通过获取所述蒸发器和所述冷凝器的压力差；根据所述压力差，控制所述电子膨胀阀的开度，以使所述第二止推轴承通过从所述电子膨胀阀进入的气体形成止推力。通过本发明实施例，一方面，通过设置第一止推轴承和第二止推轴承，采用双止推轴承结构，共同承担轴承的止推作用，确保了压缩机轴向力平衡，提高了压缩机运行稳定性，另一方面，第二止推轴承通过从电子膨胀阀进入的气体形成止推力，解决极端运行条件下轴向力不平衡问题。
Description
技术领域
本发明涉及空调技术领域，特别是涉及气悬浮离心压缩机、轴向力平衡系统及控制方法、装置。
背景技术
目前，空调已经融入用户的日常生活中，而空调中的制冷机，如小冷量制冷机组多采用涡旋或螺杆压缩机，两者均为容积式压缩机，由于受容积效率的限制，能效已经达到瓶颈，在大型建筑中，如商场、酒店等，需要使用空调的地方，针对空调节能的要求越来越高，因此离心压缩机小型化逐渐成为重要的发展趋势。
在现有技术中，空调一般是使用的离心压缩机为速度型压缩机，效率高，但其加工工艺要求高，主要应用于大冷量制冷机组。离心机压缩机常用的轴承型式有油润滑轴承、磁悬浮轴承和气悬浮轴承。
其中，气悬浮轴承是利用气体挤压产生的浮力将转子抬离轴承，具有摩擦损失小、体积小、无油等优点，而且轴承间隙小，压缩机内泄漏损失小，更有利于压缩机能效的提升，是离心压缩机小型化的最佳选择。相比于油润滑轴承，气悬浮轴承的承载力小、不易磨损，但是，在离心压缩机在高速运转过程中，沿垂直方向对冷媒气体压缩做功时，使用气悬浮轴承，同时也产生较大的轴向力，可能导致压缩机轴向力不平衡等问题。
发明内容
鉴于上述问题，提出了以便提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的气悬浮离心压缩机、轴向力平衡系统及控制方法、装置，包括：
一种气悬浮离心压缩机，包括：
两个叶轮，分别设置于所述气悬浮离心压缩机中电机轴的两侧；
第一止推轴承，用于通过转子转动产生的气体形成止推力；
第二止推轴承，用于通过从电子膨胀阀进入的气体形成止推力；其中；其中，所述电子膨胀阀的一端与所述第二止推轴承的进气口连接，所述电子膨胀阀的另一端与所述气悬浮离心压缩机的排气管道连通，或者，与冷凝器连通。
可选地，还包括：
所述两个叶轮包括第一叶轮和第二叶轮，所述第一叶轮靠近所述气悬浮离心压缩机的进气口，所述第一止推轴承设置于靠近所述第一叶轮的一侧；
所述第二止推轴承设置于所述气悬浮离心压缩机中电机轴的中心位置。
可选地，还包括：
所述从电子膨胀阀进入的气体为以下任一项或多项：所述气悬浮离心压缩机的排气、从冷凝器引进的气体。
一种轴向力平衡系统，所述轴向力平衡系统包括：
如上所述的气悬浮离心压缩机；
与所述气悬浮离心压缩机连通的蒸发器和冷凝器，以及用于控制所述气悬浮离心压缩机中第二止推轴承中气体进入的电子膨胀阀。
可选地，还包括：
第一压力传感器，用于检测蒸发器内部的气体压力；
第二压力传感器，用于检测冷凝器内部的气体压力。
可选地，还包括：
所述电子膨胀阀的一端与所述第二止推轴承的进气口连接，所述电子膨胀阀的另一端与所述气悬浮离心压缩机的排气管道连通，或者，与所述冷凝器连通。
一种基于如上所述的轴向力平衡系统的控制方法，所述方法包括：
获取所述蒸发器和所述冷凝器的压力差；
根据所述压力差，控制所述电子膨胀阀的开度，以使所述第二止推轴承通过从所述电子膨胀阀进入的气体形成止推力。
可选地，还包括：所述电子膨胀阀与所述压力差正相关。
可选地，所述根据所述压力差，控制所述电子膨胀阀的开度，包括：
在所述压力差大于预设压力差的情况下，开启所述电子膨胀阀，并根据所述压力差的变化，控制所述电子膨胀阀的开度。
一种基于如上所述的轴向力平衡系统的控制装置，所述装置包括：
压力差获取模块，用于获取所述蒸发器和所述冷凝器的压力差；
开度控制模块，用于根据所述压力差，控制所述电子膨胀阀的开度，以使所述第二止推轴承通过从所述电子膨胀阀进入的气体形成止推力。
一种空调，包括如上所述的气悬浮离心压缩机，或者，如上所述的轴向力平衡系统。
一种电子设备，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的方法。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的方法。
本发明实施例具有以下优点：
在本发明实施例中，一方面，通过将两个叶轮，分别设置于所述气悬浮离心压缩机中电机轴的两侧，实现了使两个叶轮产生的轴向力相互抵消，减小一部分压缩机轴向力，另一方面，通过设置第一止推轴承和第二止推轴承，采用双止推轴承结构，共同承担轴承的止推作用，确保了压缩机轴向力平衡，提高了压缩机运行稳定性，再一方面，第二止推轴承通过从电子膨胀阀进入的气体形成止推力，解决极端运行条件下轴向力不平衡问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本发明的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的一种气悬浮离心压缩机的结构框架图；
图2是本发明一实施例提供的一种轴向力平衡系统的结构框架图；
图3是本发明一实施例提供的一种轴向力平衡系统的控制方法步骤流程图；
图4是本发明一实施例提供的一种轴向力平衡系统的控制装置的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。显然，所描述的实施例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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1，示出了本发明一实施例提供的一种气悬浮离心压缩机的结构框架图，该气悬浮离心压缩机可以应用于空调中，如中央空调，通过使用气悬浮轴承的离心机压缩机，根据气悬浮轴承利用气体挤压产生的浮力将转子抬离轴承，具有摩擦损失小、体积小、无油等优点，而且轴承间隙小，压缩机内泄漏损失小，更有利于压缩机能效的提升。相比于油润滑轴承，气悬浮轴承的承载力小、不易磨损。
具体的，可以包括如下结构：
两个叶轮101，可以分别设置于所述气悬浮离心压缩机中电机轴的两侧。
在一示例中，叶轮可以是指有动叶的轮盘，又可以指轮盘与安装其上的转动叶片的总称，叶轮可以根据形状以及开闭合情况进行分类。
在一示例中，气悬浮离心压缩机可以是指具有气悬浮轴承的离心机压缩机，离心压缩机也叫“涡烨压缩机”，是压缩机的一种。离心压缩机可以用来输送空气、各种工艺气体或混合气体，并提高其压力。
在实际应用中，如图1所示，两个叶轮分别安装在气悬浮离心压缩机1中电机轴的两侧，例如，一个叶轮安装在电机轴的右边，一个叶轮安装在电机轴的左边。在气悬浮轴承的离心机压缩机工作时，叶轮会产生轴向力，通过使用两个叶轮，使得两个叶轮产生的轴向力相互抵消一部分，减小了压缩机的轴向力。
在本发明一实施例中，所述两个叶轮包括第一叶轮和第二叶轮，所述第一叶轮靠近所述气悬浮离心压缩机的进气口。
在一示例中，气悬浮离心压缩机可以包括出气口、进气口和第二止推轴承的进气口，例如，气悬浮离心压缩机的进气口在右边，如图1所示，两个叶轮101，第一叶轮可以安装在靠近气悬浮离心压缩机的进气口处，第二叶轮可以安装在靠近气悬浮离心压缩机的出气口处。
在本发明实施例中，通过采用背靠背压缩机结构，两个叶轮的扇面相对进行安装，两个叶轮产生的轴向力相互抵消，可以减小一部分压缩机轴向力。
第一止推轴承4，可以用于通过转子转动产生的气体形成止推力。
在实际应用中，虽然两个叶轮产生的轴向力相互抵消，但在压缩机工作时，空气从气悬浮离心压缩机的进气口进入后，第一叶轮压缩空气再进入第二叶轮再压缩，气体经过第一叶轮后压力变大，所以第一个叶轮是低压级，第二个叶轮是高压级，气体经过第一叶轮后压力变大，第二叶轮承担的压力提升更高，所产生的轴向力也会更大。
气悬浮离心压缩机在工作状态时，电机轴中的转子转动带动叶轮工作，第一叶轮在压缩做功的同时产生向左的轴向力，第二叶轮在压缩做功的同时产生向右的轴向力，转子转动会产生气体（压缩机高速旋转气体），在第二叶轮产生向右的轴向力大于第一叶轮产生向左的轴向力时，产生的气流对第一止推轴承膜片形成挤压，第一止推轴承可以利用压缩机高速旋转气体挤压，产生反作用力形成止推力，阻止电机轴运转向右移动，第一止推轴承可以作为主要调节轴向力的作用。
在本发明一实施例中，第一止推轴承设置于靠近所述第一叶轮的一侧。
如图1所示，第一止推轴承4可以设置于靠近压缩机第一叶轮的一边。
第二止推轴承5，可以用于通过从电子膨胀阀进入的气体形成止推力。
在一示例中，电子膨胀阀可以是供气电子膨胀阀，用于调节高压气体流量来调节止推力。其中，电子膨胀阀的数量可以为一个或多个，也可以是电动调节阀或者电磁阀，本领域技术人员可以根据需要设置，在此不做限制。
电子膨胀阀的一端可以与第二止推轴承的进气口连接，电子膨胀阀的另一端与气悬浮离心压缩机的排气管道连通，或者，与冷凝器连通。其中，气悬浮离心压缩机的排气管道是与气悬浮离心压缩机出气口进行连接。
冷凝器（Condenser），为制冷系统的机件，属于换热器的一种，能把气体或蒸气转变成液体，将管子中的热量，以很快的方式，传到管子附近的空气中。冷凝器工作过程是个放热的过程，所以冷凝器温度都是较高的。
在实际应用中，设置第二止推轴承，利用电子膨胀阀引入气体对第二止推轴承膜片形成挤压，使第二止推轴承形成止推力，其中，还可以通过电子膨胀阀控制引入气体的流量来调节气体对第二止推轴承的挤压，从而控制第二止推轴承的止推力，共同承担轴向力平衡的控制。
第二止推轴承，通过从电子膨胀阀进入的气体形成止推力，实现了轴向力的抵消，确保了压缩机轴向力的平衡，提高了压缩机的运行稳定性。通过第二止推轴承利用电子膨胀阀进入的气体的作用力形成的推力，可以解决极端运行条件下轴向力不平衡问题，极端运行环境可以如超频运行，或是超出压缩机设计转速，或在特别大流量下的情况。
在本发明一实施例中，第二止推轴承设置于所述气悬浮离心压缩机中电机轴的中心位置。如图1所示，第二止推轴承5设置于气悬浮离心压缩机中电机轴的中间，从而实现第二止推轴承中置，便于压缩机的装配。
在本发明一实施例中，所述从电子膨胀阀进入的气体为以下任一项或多项：所述气悬浮离心压缩机的排气、从冷凝器引进的气体。
在一示例中，电子膨胀阀由于已经与冷凝器或气悬浮离心压缩机进行连接，在第二叶轮产生向右的轴向力大于第一叶轮产生向左的轴向力时，电子膨胀阀根据需要打开阀门，从气悬浮离心压缩机的排气管道或冷凝器引入气体，即气悬浮离心压缩机的排气是指气悬浮离心压缩机的排气管道排除的气体。
在本发明实施例中，一方面，通过将两个叶轮，分别设置于所述气悬浮离心压缩机中电机轴的两侧，实现了使两个叶轮产生的轴向力相互抵消，减小一部分压缩机轴向力，另一方面，通过设置第一止推轴承和第二止推轴承，采用双止推轴承结构，共同承担轴承的止推作用，确保了压缩机轴向力平衡，提高了压缩机运行稳定性，再一方面，第二止推轴承通过从电子膨胀阀进入的气体形成止推力，解决极端运行条件下轴向力不平衡问题。
参照图2，示出了本发明一实施例提供的一种轴向力平衡系统的结构框架图，具体可以包括如下结构：
如上所述的气悬浮离心压缩机1；其中，气悬浮离心压缩机包括：
两个叶轮，分别设置于所述气悬浮离心压缩机中电机轴的两侧；
在一示例中，叶轮可以是指有动叶的轮盘，又可以指轮盘与安装其上的转动叶片的总称，叶轮可以根据形状以及开闭合情况进行分类。
在一示例中，气悬浮离心压缩机可以是指具有气悬浮轴承的离心机压缩机，离心压缩机也叫“涡烨压缩机”，是压缩机的一种。离心压缩机可以用来输送空气、各种工艺气体或混合气体，并提高其压力。
在实际应用中，如图1所示，两个叶轮分别安装在气悬浮离心压缩机1中电机轴的两侧，例如，一个叶轮安装在电机轴的右边，一个叶轮安装在电机轴的左边。在气悬浮轴承的离心机压缩机工作时，叶轮会产生轴向力，通过使用两个叶轮，使得两个叶轮产生的轴向力相互抵消一部分，减小了压缩机的轴向力。
第一止推轴承，用于通过转子转动产生的气体形成止推力；
在实际应用中，虽然两个叶轮产生的轴向力相互抵消，但在压缩机工作时，空气从气悬浮离心压缩机的进气口进入后，第一叶轮压缩空气再进入第二叶轮再压缩，气体经过第一叶轮后压力变大，所以第一个叶轮是低压级，第二个叶轮是高压级，气体经过第一叶轮后压力变大，第二叶轮承担的压力提升更高，所产生的轴向力也会更大。
气悬浮离心压缩机在工作状态时，电机轴中的转子转动带动叶轮工作，第一叶轮在压缩做功的同时产生向左的轴向力，第二叶轮在压缩做功的同时产生向右的轴向力，转子转动会产生气体（压缩机高速旋转气体），在第二叶轮产生向右的轴向力大于第一叶轮产生向左的轴向力时，产生的气流对第一止推轴承膜片形成挤压，第一止推轴承可以利用压缩机高速旋转气体挤压，产生反作用力形成止推力，阻止电机轴运转向右移动，第一止推轴承可以作为主要调节轴向力的作用。
第二止推轴承，用于通过从电子膨胀阀进入的气体形成止推力。
在一示例中，电子膨胀阀可以是供气电子膨胀阀，用于调节高压气体流量来调节止推力。其中，电子膨胀阀的数量可以为一个或多个，也可以是电动调节阀或者电磁阀，本领域技术人员可以根据需要设置，在此不作限制。
电子膨胀阀的一端可以与第二止推轴承的进气口连接，电子膨胀阀的另一端与气悬浮离心压缩机的排气管道连通，或者，与冷凝器连通。其中，气悬浮离心压缩机的排气管道是与气悬浮离心压缩机出气口进行连接。
冷凝器（Condenser），为制冷系统的机件，属于换热器的一种，能把气体或蒸气转变成液体，将管子中的热量，以很快的方式，传到管子附近的空气中。冷凝器工作过程是个放热的过程，所以冷凝器温度都是较高的。
在实际应用中，设置第二止推轴承，利用电子膨胀阀引入气体对第二止推轴承膜片形成挤压，使第二止推轴承形成止推力，其中，还可以通过电子膨胀阀控制引入气体的流量来调节气体对第二止推轴承的挤压，从而控制第二止推轴承的止推力，共同承担轴向力平衡的控制。
第二止推轴承，通过从电子膨胀阀进入的气体形成止推力，实现了轴向力的抵消，确保了压缩机轴向力的平衡，提高了压缩机的运行稳定性。通过第二止推轴承利用电子膨胀阀进入的气体的作用力形成的推力，可以解决极端运行条件下轴向力不平衡问题，极端运行环境可以如超频运行，或是超出压缩机设计转速，或在特别大流量下的情况。在本发明一实施例中，所述两个叶轮包括第一叶轮和第二叶轮，所述第一叶轮靠近所述气悬浮离心压缩机的进气口，所述第一止推轴承设置于靠近所述第一叶轮的一侧；所述第二止推轴承设置于所述气悬浮离心压缩机中电机轴的中心位置。
在一示例中，气悬浮离心压缩机可以包括出气口、进气口和第二止推轴承的进气口，例如，气悬浮离心压缩机的进气口在右边，如图1所示，两个叶轮101，第一叶轮可以安装在靠近气悬浮离心压缩机的进气口处，第二叶轮可以安装在靠近气悬浮离心压缩机的出气口处。
如图1所示，第二止推轴承5设置于气悬浮离心压缩机中电机轴的中间，从而实现第二止推轴承中置，便于压缩机的装配。
在本发明一实施例中，所述从电子膨胀阀进入的气体为以下任一项或多项：所述气悬浮离心压缩机的排气、从冷凝器引进的气体。
在一示例中，电子膨胀阀由于已经与冷凝器或气悬浮离心压缩机进行连接，在第二叶轮产生向右的轴向力大于第一叶轮产生向左的轴向力时，电子膨胀阀根据需要打开阀门，从气悬浮离心压缩机的排气管道或冷凝器引入气体，即气悬浮离心压缩机的排气是指气悬浮离心压缩机的排气管道排除的气体。
与所述气悬浮离心压缩机连通的蒸发器3和冷凝器2，以及用于控制所述气悬浮离心压缩机中第二止推轴承中气体进入的电子膨胀阀6。
在实际应用中，空调在制冷循环中，制冷剂可以通过管道进入蒸发器，由于蒸发器内部的压力较低，制冷剂就会从液态变成气态，吸收环境中的热量，使得环境温度降低，从而实现制冷的效果。接着，气态的制冷剂进入气悬浮离心压缩机，经过压缩后进入冷凝器。在冷凝器中，制冷剂会从气态变成液态，同时释放出热量，热量被带走从而使得制冷剂重新变成流体状态。此时，制冷剂已经变成了低温低压的液态，整个制冷循环重新开始。气体从蒸发器到压缩机然后到冷凝器过程中，可以使用1%的气体通过电子膨胀阀导回来控制第二止推轴承形成止推力。
在本发明一实施例中，还包括：
第一压力传感器，用于检测蒸发器内部的气体压力；
如图2所示，第一压力传感器31可以安装在蒸发器3上，用于检测蒸发器内部的气体压力。
第二压力传感器21，用于检测冷凝器内部的气体压力。
如图2所示，第二压力传感器21可以安装在冷凝器上，用于检测冷凝器内部的气体压力。
通过设置第一压力传感器、第二压力传感器，从而使轴向力平衡系统中的中央处理器(Central Processing Unit，CPU)可以根据冷凝器与蒸发器的压力差来控制电子膨胀阀，调节气体流量来调节止推力。
在本发明一实施例中，所述电子膨胀阀的一端与所述第二止推轴承的进气口连接，所述电子膨胀阀的另一端与所述气悬浮离心压缩机的排气管道连通，或者，与所述冷凝器连通。
在实际应用中，由于第一叶轮在压缩做功的同时会产生向左的轴向力，第二叶轮在压缩做功的同时会产生向右的轴向力，两个叶轮产生的轴向力相互抵消一部分，基于第一个叶轮是低压级，第二个叶轮是高压级，即第一叶轮压缩后的空气进入第二叶轮再压缩，第二叶轮承担的压力提升更高，所产生的轴向力也会更大，需要平衡气悬浮离心压缩机的轴向力。
因此，如图2所示，制冷剂可以通过管道进入蒸发器3，蒸发器3经过处理将制冷剂气态化，通过导管进入气悬浮离心压缩机1压缩，气悬浮离心压缩机经过压缩后，通过导管进入冷凝器2，可以将电子膨胀阀6的一端与第二止推轴承的进气口连接，电子膨胀阀6的另一端与冷凝器2连通，从而使得在需要平衡轴向力的时候，电子膨胀阀能够向第二止推轴承的进气口进气，进而让第二止推轴承形成止推力，解决压缩机轴向力不平衡的问题。
其次，电子膨胀阀6的一端与第二止推轴承的进气口连接后，还可以将电子膨胀阀6的另一端与气悬浮离心压缩机1的排气管道连通，从而使得在需要平衡轴向力的时候，电子膨胀阀能够向第二止推轴承的进气口进气，进而让第二止推轴承形成止推力，解决压缩机轴向力不平衡的问题。
在本发明实施例中，一方面，通过将两个叶轮，分别设置于所述气悬浮离心压缩机中电机轴的两侧，实现了使两个叶轮产生的轴向力相互抵消，减小一部分压缩机轴向力，另一方面，通过设置第一止推轴承和第二止推轴承，采用双止推轴承结构，共同承担轴承的止推作用，确保了压缩机轴向力平衡，提高了压缩机运行稳定性，再一方面，第二止推轴承通过从电子膨胀阀进入的气体形成止推力，解决极端运行条件下轴向力不平衡问题。
参照图3，示出了本发明一实施例提供的一种基于上述的轴向力平衡系统的控制方法步骤流程图，其中，轴向力平衡系统包括：气悬浮离心压缩机、与所述气悬浮离心压缩机连通的蒸发器和冷凝器，以及用于控制所述气悬浮离心压缩机中第二止推轴承中气体进入的电子膨胀阀。
在本发明一实施例中，还包括：
第一压力传感器，用于检测蒸发器内部的气体压力；
第二压力传感器，用于检测冷凝器内部的气体压力。
在本发明一实施例中，所述电子膨胀阀的一端与所述第二止推轴承的进气口连接，所述电子膨胀阀的另一端与所述气悬浮离心压缩机的排气管道连通，或者，与所述冷凝器连通。
在本发明一实施例中，气悬浮离心压缩机包括：
两个叶轮，分别设置于所述气悬浮离心压缩机中电机轴的两侧；
在一示例中，叶轮可以是指有动叶的轮盘，又可以指轮盘与安装其上的转动叶片的总称，叶轮可以根据形状以及开闭合情况进行分类。
在一示例中，气悬浮离心压缩机可以是指具有气悬浮轴承的离心机压缩机，离心压缩机也叫“涡烨压缩机”，是压缩机的一种。离心压缩机可以用来输送空气、各种工艺气体或混合气体，并提高其压力。
在实际应用中，如图1所示，两个叶轮分别安装在气悬浮离心压缩机1中电机轴的两侧，例如，一个叶轮安装在电机轴的右边，一个叶轮安装在电机轴的左边。在气悬浮轴承的离心机压缩机工作时，叶轮会产生轴向力，通过使用两个叶轮，使得两个叶轮产生的轴向力相互抵消一部分，减小了压缩机的轴向力。
第一止推轴承，用于通过转子转动产生的气体形成止推力；
在实际应用中，虽然两个叶轮产生的轴向力相互抵消，但在压缩机工作时，空气从气悬浮离心压缩机的进气口进入后，第一叶轮压缩空气再进入第二叶轮再压缩，气体经过第一叶轮后压力变大，所以第一个叶轮是低压级，第二个叶轮是高压级，气体经过第一叶轮后压力变大，第二叶轮承担的压力提升更高，所产生的轴向力也会更大。
气悬浮离心压缩机在工作状态时，电机轴中的转子转动带动叶轮工作，第一叶轮在压缩做功的同时产生向左的轴向力，第二叶轮在压缩做功的同时产生向右的轴向力，转子转动会产生气体（压缩机高速旋转气体），在第二叶轮产生向右的轴向力大于第一叶轮产生向左的轴向力时，产生的气流对第一止推轴承膜片形成挤压，第一止推轴承可以利用压缩机高速旋转气体挤压，产生反作用力形成止推力，阻止电机轴运转向右移动，第一止推轴承可以作为主要调节轴向力的作用。
第二止推轴承，用于通过从电子膨胀阀进入的气体形成止推力。
在一示例中，电子膨胀阀可以是供气电子膨胀阀，用于调节高压气体流量来调节止推力。其中，电子膨胀阀的数量可以为一个或多个，也可以是电动调节阀或者电磁阀，本领域技术人员可以根据需要设置，在此不作限制。
电子膨胀阀的一端可以与第二止推轴承的进气口连接，电子膨胀阀的另一端与气悬浮离心压缩机的排气管道连通，或者，与冷凝器连通。其中，气悬浮离心压缩机的排气管道是与气悬浮离心压缩机出气口进行连接。
冷凝器，为制冷系统的机件，属于换热器的一种，能把气体或蒸气转变成液体，将管子中的热量，以很快的方式，传到管子附近的空气中。冷凝器工作过程是个放热的过程，所以冷凝器温度都是较高的。
在实际应用中，设置第二止推轴承，利用电子膨胀阀引入气体对第二止推轴承膜片形成挤压，使第二止推轴承形成止推力，其中，还可以通过电子膨胀阀控制引入气体的流量来调节气体对第二止推轴承的挤压，从而控制第二止推轴承的止推力，共同承担轴向力平衡的控制。
第二止推轴承，通过从电子膨胀阀进入的气体形成止推力，实现了轴向力的抵消，确保了压缩机轴向力的平衡，提高了压缩机的运行稳定性。通过第二止推轴承利用电子膨胀阀进入的气体的作用力形成的推力，可以解决极端运行条件下轴向力不平衡问题，极端运行环境可以如超频运行，或是超出压缩机设计转速，或在特别大流量下的情况。在本发明一实施例中，所述两个叶轮包括第一叶轮和第二叶轮，所述第一叶轮靠近所述气悬浮离心压缩机的进气口，所述第一止推轴承设置于靠近所述第一叶轮的一侧；所述第二止推轴承设置于所述气悬浮离心压缩机中电机轴的中心位置。
在一示例中，气悬浮离心压缩机可以包括出气口、进气口和第二止推轴承的进气口，例如，气悬浮离心压缩机的进气口在右边，如图1所示，两个叶轮101，第一叶轮可以安装在靠近气悬浮离心压缩机的进气口处，第二叶轮可以安装在靠近气悬浮离心压缩机的出气口处。
如图1所示，第二止推轴承5设置于气悬浮离心压缩机中电机轴的中间，从而实现第二止推轴承中置，便于压缩机的装配。
在本发明一实施例中，所述从电子膨胀阀进入的气体为以下任一项或多项：所述气悬浮离心压缩机的排气、从冷凝器引进的气体。
在一示例中，电子膨胀阀由于已经与冷凝器或气悬浮离心压缩机进行连接，在第二叶轮产生向右的轴向力大于第一叶轮产生向左的轴向力时，电子膨胀阀根据需要打开阀门，从气悬浮离心压缩机的排气管道或冷凝器引入气体，即气悬浮离心压缩机的排气是指气悬浮离心压缩机的排气管道排除的气体。
具体的，可以包括如下步骤：
步骤301，获取所述蒸发器和所述冷凝器的压力差；
由于蒸发器和冷凝器已经安装了第一压力传感器与第二压力传感器，压缩机从蒸发器中吸气，压缩到冷凝器，所产生的压力提升，即冷凝器与蒸发器的压力差，轴向力平衡系统通过压力传感器获取压力数据进行计算获得压力差，从而通过压力差，可以预算出压缩机的轴向力大小。
步骤302，根据所述压力差，控制所述电子膨胀阀的开度，以使所述第二止推轴承通过从所述电子膨胀阀进入的气体形成止推力。
在一示例中，由于电子膨胀阀的一端与第二止推轴承的进气口连接，电子膨胀阀的另一端与气悬浮离心压缩机的排气管道连通，或者，与所述冷凝器连通，在获得压力差后，可以根据计算出压缩机的轴向力大小，CPU控制电子膨胀阀的开度（进气流量/进气流速），电子膨胀阀向第二止推轴承的进气口进气，使第二止推轴承通过从所述电子膨胀阀进入的气体形成止推力，维持压缩机轴向力的平衡。
在本发明一实施例中，还包括：所述电子膨胀阀与所述压力差正相关。
电子膨胀阀与所述压力差正相关可以为压力差越大，电子膨胀阀开度越大，压力差越小，电子膨胀阀开度越小。
在本发明一实施例中，所述根据所述压力差，控制所述电子膨胀阀的开度，包括：在所述压力差大于预设压力差的情况下，开启所述电子膨胀阀，并根据所述压力差的变化，控制所述电子膨胀阀的开度。
在一示例中，预设压力差可以为在轴向力平衡系统中预先定义的压力差，如压力差为600千帕，在轴向力平衡系统通过压力传感器获取压力数据进行计算获得压力差后，轴向力平衡系统中的CPU可以判断压力差与预设压力差的值，若压力差的值为700，预设压力差的值为600，则压力差大于预设压力差，CPU开启所述电子膨胀阀，并根据压力差的变化，控制所述电子膨胀阀的开度，如压力差已经小于或等于预设压力差，CPU则关闭电子膨胀阀。
在本发明实施例中，一方面，通过将两个叶轮，分别设置于所述气悬浮离心压缩机中电机轴的两侧，实现了使两个叶轮产生的轴向力相互抵消，减小一部分压缩机轴向力，另一方面，通过设置第一止推轴承和第二止推轴承，采用双止推轴承结构，共同承担轴承的止推作用，确保了压缩机轴向力平衡，提高了压缩机运行稳定性，再一方面，第二止推轴承通过从电子膨胀阀进入的气体形成止推力，解决极端运行条件下轴向力不平衡问题。
需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。
参照图4，示出了本发明一实施例提供的一种基于上述的轴向力平衡系统的控制装置的结构示意图，其中，轴向力平衡系统包括：气悬浮离心压缩机、与所述气悬浮离心压缩机连通的蒸发器和冷凝器，以及用于控制所述气悬浮离心压缩机中第二止推轴承中气体进入的电子膨胀阀。
在本发明一实施例中，还包括：
第一压力传感器，用于检测蒸发器内部的气体压力；
第二压力传感器，用于检测冷凝器内部的气体压力。
在本发明一实施例中，所述电子膨胀阀的一端与所述第二止推轴承的进气口连接，所述电子膨胀阀的另一端与所述气悬浮离心压缩机的排气管道连通，或者，与所述冷凝器连通。
在本发明一实施例中，气悬浮离心压缩机包括：
两个叶轮，分别设置于所述气悬浮离心压缩机中电机轴的两侧；
在一示例中，叶轮可以是指有动叶的轮盘，又可以指轮盘与安装其上的转动叶片的总称，叶轮可以根据形状以及开闭合情况进行分类。
在一示例中，气悬浮离心压缩机可以是指具有气悬浮轴承的离心机压缩机，离心压缩机也叫“涡烨压缩机”，是压缩机的一种。离心压缩机可以用来输送空气、各种工艺气体或混合气体，并提高其压力。
在实际应用中，如图1所示，两个叶轮分别安装在气悬浮离心压缩机1中电机轴的两侧，例如，一个叶轮安装在电机轴的右边，一个叶轮安装在电机轴的左边。在气悬浮轴承的离心机压缩机工作时，叶轮会产生轴向力，通过使用两个叶轮，使得两个叶轮产生的轴向力相互抵消一部分，减小了压缩机的轴向力。
第一止推轴承，用于通过转子转动产生的气体形成止推力；
在实际应用中，虽然两个叶轮产生的轴向力相互抵消，但在压缩机工作时，空气从气悬浮离心压缩机的进气口进入后，第一叶轮压缩空气再进入第二叶轮再压缩，气体经过第一叶轮后压力变大，所以第一个叶轮是低压级，第二个叶轮是高压级，气体经过第一叶轮后压力变大，第二叶轮承担的压力提升更高，所产生的轴向力也会更大。
气悬浮离心压缩机在工作状态时，电机轴中的转子转动带动叶轮工作，第一叶轮在压缩做功的同时产生向左的轴向力，第二叶轮在压缩做功的同时产生向右的轴向力，转子转动会产生气体（压缩机高速旋转气体），在第二叶轮产生向右的轴向力大于第一叶轮产生向左的轴向力时，产生的气流对第一止推轴承膜片形成挤压，第一止推轴承可以利用压缩机高速旋转气体挤压，产生反作用力形成止推力，阻止电机轴运转向右移动，第一止推轴承可以作为主要调节轴向力的作用。
第二止推轴承，用于通过从电子膨胀阀进入的气体形成止推力。
在一示例中，电子膨胀阀可以是供气电子膨胀阀，用于调节高压气体流量来调节止推力。其中，电子膨胀阀的数量可以为一个或多个，也可以是电动调节阀或者电磁阀，本领域技术人员可以根据需要设置，在此不作限制。
电子膨胀阀的一端可以与第二止推轴承的进气口连接，电子膨胀阀的另一端与气悬浮离心压缩机的排气管道连通，或者，与冷凝器连通。其中，气悬浮离心压缩机的排气管道是与气悬浮离心压缩机出气口进行连接。
冷凝器（Condenser），为制冷系统的机件，属于换热器的一种，能把气体或蒸气转变成液体，将管子中的热量，以很快的方式，传到管子附近的空气中。冷凝器工作过程是个放热的过程，所以冷凝器温度都是较高的。
在实际应用中，设置第二止推轴承，利用电子膨胀阀引入气体对第二止推轴承膜片形成挤压，使第二止推轴承形成止推力，其中，还可以通过电子膨胀阀控制引入气体的流量来调节气体对第二止推轴承的挤压，从而控制第二止推轴承的止推力，共同承担轴向力平衡的控制。
第二止推轴承，通过从电子膨胀阀进入的气体形成止推力，实现了轴向力的抵消，确保了压缩机轴向力的平衡，提高了压缩机的运行稳定性。通过第二止推轴承利用电子膨胀阀进入的气体的作用力形成的推力，可以解决极端运行条件下轴向力不平衡问题，极端运行环境可以如超频运行，或是超出压缩机设计转速，或在特别大流量下的情况。在本发明一实施例中，所述两个叶轮包括第一叶轮和第二叶轮，所述第一叶轮靠近所述气悬浮离心压缩机的进气口，所述第一止推轴承设置于靠近所述第一叶轮的一侧；所述第二止推轴承设置于所述气悬浮离心压缩机中电机轴的中心位置。
在一示例中，气悬浮离心压缩机可以包括出气口、进气口和第二止推轴承的进气口，例如，气悬浮离心压缩机的进气口在右边，如图1所示，两个叶轮101，第一叶轮可以安装在靠近气悬浮离心压缩机的进气口处，第二叶轮可以安装在靠近气悬浮离心压缩机的出气口处。
如图1所示，第二止推轴承5设置于气悬浮离心压缩机中电机轴的中间，从而实现第二止推轴承中置，便于压缩机的装配。
在本发明一实施例中，所述从电子膨胀阀进入的气体为以下任一项或多项：所述气悬浮离心压缩机的排气、从冷凝器引进的气体。
在一示例中，电子膨胀阀由于已经与冷凝器或气悬浮离心压缩机进行连接，在第二叶轮产生向右的轴向力大于第一叶轮产生向左的轴向力时，电子膨胀阀根据需要打开阀门，从气悬浮离心压缩机的排气管道或冷凝器引入气体，即气悬浮离心压缩机的排气是指气悬浮离心压缩机的排气管道排除的气体。
具体的，可以包括如下模块：
压力差获取模块401，用于获取所述蒸发器和所述冷凝器的压力差；
开度控制模块402，用于根据所述压力差，控制所述电子膨胀阀的开度，以使所述第二止推轴承通过从所述电子膨胀阀进入的气体形成止推力。
在本发明一实施例中，开度控制模块402，包括：
开度判断子模块，用于在所述压力差大于预设压力差的情况下，开启所述电子膨胀阀，并根据所述压力差的变化，控制所述电子膨胀阀的开度。
本发明一实施例还提供了一种空调，可以包括如上所述的气悬浮离心压缩机，或者，如上所述的轴向力平衡系统。
本发明一实施例还提供了一种电子设备，可以包括处理器、存储器及存储在存储器上并能够在处理器上运行的计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上轴向力平衡系统的控制方法。
本发明一实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上轴向力平衡系统的控制方法。
对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本领域内的技术人员应明白，本发明实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对所提供的气悬浮离心压缩机、轴向力平衡系统及控制方法、装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (12)
1.一种气悬浮离心压缩机，其特征在于，包括：
两个叶轮，分别设置于所述气悬浮离心压缩机中电机轴的两侧；
第一止推轴承，用于在工作状态时，转子转动带动叶轮工作，第一叶轮在压缩做功的同时产生向左的轴向力，第二叶轮在压缩做功的同时产生向右的轴向力，在第二叶轮产生向右的轴向力大于第一叶轮产生向左的轴向力时，产生的气流对第一止推轴承膜片形成挤压，第一止推轴承利用压缩机高速旋转气体挤压，产生反作用力形成止推力；
第二止推轴承，用于通过从电子膨胀阀进入的气体形成止推力；其中，所述电子膨胀阀的一端与所述第二止推轴承的进气口连接，所述电子膨胀阀的另一端与所述气悬浮离心压缩机的排气管道连通，或者，与冷凝器连通。
2.根据权利要求1所述的气悬浮离心压缩机，其特征在于，所述两个叶轮包括第一叶轮和第二叶轮，所述第一叶轮靠近所述气悬浮离心压缩机的进气口，所述第一止推轴承设置于靠近所述第一叶轮的一侧；
所述第二止推轴承设置于所述气悬浮离心压缩机中电机轴的中心位置。
3.根据权利要求1或2所述的气悬浮离心压缩机，其特征在于，所述从电子膨胀阀进入的气体为以下任一项或多项：
所述气悬浮离心压缩机的排气、从冷凝器引进的气体。
4.一种轴向力平衡系统，其特征在于，所述轴向力平衡系统包括：
如权利要求1至3任一项所述的气悬浮离心压缩机；
与所述气悬浮离心压缩机连通的蒸发器和冷凝器，以及用于控制所述气悬浮离心压缩机中第二止推轴承中气体进入的电子膨胀阀。
5.根据权利要求4所述的轴向力平衡系统，其特征在于，还包括：
第一压力传感器，用于检测蒸发器内部的气体压力；
第二压力传感器，用于检测冷凝器内部的气体压力。
6.一种基于如权利要求4至5任一项所述的轴向力平衡系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取所述蒸发器和所述冷凝器的压力差；
根据所述压力差，控制所述电子膨胀阀的开度，以使所述第二止推轴承通过从所述电子膨胀阀进入的气体形成止推力。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述电子膨胀阀与所述压力差正相关。
8.根据权利要求6或7所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述压力差，控制所述电子膨胀阀的开度，包括：
在所述压力差大于预设压力差的情况下，开启所述电子膨胀阀，并根据所述压力差的变化，控制所述电子膨胀阀的开度。
9.一种基于如权利要求4至5任一项所述的轴向力平衡系统的控制装置，其特征在于，所述装置包括：
压力差获取模块，用于获取所述蒸发器和所述冷凝器的压力差；
开度控制模块，用于根据所述压力差，控制所述电子膨胀阀的开度，以使所述第二止推轴承通过从所述电子膨胀阀进入的气体形成止推力。
10.一种空调，其特征在于，包括如权利要求1至3任一项所述的气悬浮离心压缩机，或者，如权利要求4至5任一项所述的轴向力平衡系统。
11.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求6至8中任一项所述的方法。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求6至8中任一项所述的方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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