CN218376997U - 串联离心压缩机组及空调设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种串联离心压缩机组及空调设备。所述的串联离心压缩机组包括多级串联的离心压缩机和连接低压级离心压缩机吸气口和高压级离心压缩机排气口的旁通,每一级离心压缩机都包含一级叶轮和二级叶轮，所述一级叶轮和所述二级叶轮之间设有补气口；所述串联离心压缩机组还包括:串联设置于冷凝器和蒸发器之间的多级节流装置；每两个节流装置之间设有一个级间经济器，所述级间经济器的气体出口通过管道与对应的补气口连通。本实用新型解决了串联离心压缩机组组成的大温升高压比多级压缩系统的防喘问题，减少开启热气旁通防喘而导致的能效比低，噪音大的问题。

Description

串联离心压缩机组及空调设备

技术领域

本实用新型涉及空调技术领域，尤其涉及一种串联离心压缩机组及使用该机组的空调设备。

背景技术

喘振是离心压缩机的固有特性,当压缩机流量减小或压差增大时，离心压缩机易发生喘振。形成喘振的原因是，当压缩机出口的气体压力小于冷凝压力时，气流会向压缩机倒流，一直到冷凝压力低于压缩机出口压力为止，压缩机恢复正常工作后，会再次出现压缩机出口气体压力小于冷凝压力的情况，气体再次倒流，而这种循环往复的周期性气体振荡现象就是喘振。喘振会给压缩机带来严重的损坏，导致压缩机性能显著恶化，气体参数大幅脉动，电流发生脉动，噪声加大，加剧机组振动，严重时损坏压缩机零部件。

为防止压缩机喘振，目前通常采用的方法设置喘振线，使机组在安全范围内运行。但对于采用多级串联离心压缩机的系统而言，其温升大，压比高，还是容易发生喘振，因此，需要设计一种适合串联高温机组的空调设备，以保证系统正常运行。

实用新型内容

本实用新型提出一种串联离心压缩机组及使用该机组的空调设备，以解决现有技术中存在的大温升、高压比多级串联离心压缩机系统的防喘问题。

本实用新型提出的串联离心压缩机组包括多级串联的离心压缩机和连接低压级离心压缩机吸气口和高压级离心压缩机排气口的旁通，所述旁通上设有旁通阀,其中，每一级离心压缩机都包含一级叶轮和二级叶轮，所述一级叶轮和所述二级叶轮之间设有补气口；所述串联离心压缩机组还包括:串联设置于冷凝器和蒸发器之间的多级节流装置；每两个节流装置之间设有一个级间经济器，所述级间经济器的气体出口通过管道与对应的补气口连通。

在一实施例中，所述的串联离心压缩机组包括：两级串联的低压级离心压缩机和高压级离心压缩机；串联设置于冷凝器和蒸发器之间的一级节流装置、二级节流装置、三级节流装置和四级节流装置；设置在一级节流装置和二级节流装置之间的一二级间经济器，其气体出口通过管道与所述低压级压缩机的补气口连通；设置在二级节流装置和三级节流装置之间的二三级间经济器、其气体出口通过管道与所述低压级离心压缩机的排气管道连通；设置在三级节流装置和四级节流装置之间的三四级间经济器，其气体出口通过管道与所述高压机压缩机的补气口连通。

优选地，所述低压级离心压缩机排气管上设置有第一压力传感器，所述冷凝器内部设有第二压力传感器。

优选地，所述旁通上设有旁通阀，所述旁通阀设有三档开度判断值：yn3、yn2和yn1，其中yn3＜yn2＜yn1，

当旁通阀开度yn＜yn3时，调大旁通阀的开度；

当旁通阀开度位于区间yn3＜yn＜yn2时，保持旁通阀开度不变；

当旁通阀开度位于区间yn2＜yn＜yn1时，调小旁通阀开度。

进一步地，所述的串联离心压缩机组还包括设置在高压级离心压缩机排气口处的气体参数监测装置，用于检测排气压力，当排气压力Pp小于冷凝压力Pc时控制器判定离心压缩机组发生喘振并报警。

优选地，所述气体参数监测装置采用压力传感器。

进一步地，所述的串联离心压缩机组还包括电流脉动监测装置，用于读取压缩机电机电流参数，形成电流曲线，电流曲线若发生明显波动，控制器判定机组发生喘振并报警。

本实用新型还提出一种空调设备，所述空调设备使用上述串联离心压缩机组。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1.通过设置多个级间经济器给各级压缩机的每一个叶轮进行补气，解决了串联离心压缩机组组成的大温升高压比多级压缩系统的防喘问题；

2.本实用新型采用调节导叶开度和旁通相结合的方式，不仅拓宽机组运行范围，而且提升机组的综合能效。

3.通过优先调节导叶开度来达到所需运行工况，减少开启热气旁通防喘而导致的能效比低，此外，通过旁通阀设置多个档次，根据需要调节旁通流量，达到控制大流量旁通造成的噪音大等问题。

附图说明

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明，其中：

图1为两级串联离心压缩机组的系统图；

图2为图1中A处的局部放大图，显示补气位置；

图3为本实用新型提出的串联离心压缩机组防喘控制容量调节流程图。

图中，1低压级离心压缩机、2高压级离心压缩机、3冷凝器、4蒸发器、5三四级间经济器、6二三级间经济器、7一二级间经济器、8四级节流装置、9三级节流装置、10二级节流装置、11一级节流装置、12旁通阀、13低压级离心压缩机补气口、14高压级离心压缩机补气口、15第一压力传感器、16第二压力传感器、17一级叶轮、18二级叶轮。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细的说明。应当理解，以下具体实施例仅用以解释本实用新型，并不对本实用新型构成限制。

本实用新型提出的串联离心压缩机组通过采用多级节流装置和多个级级间经济器给离心压缩机的每个叶轮进行补气，有效地防止了机组喘振。

图1为本实用新型提出的串联离心压缩机组的系统图。该系统包括：串联的低压级离心压缩机1，含一二级叶轮，一二级叶轮之间设有第一补气口13，低压级离心压缩机的排气管上设置有第一压力传感器15，用于检测低压级排气压力P_d；高压级离心压缩机2，含三四级叶轮，三四级叶轮之间设有第二补气口14；冷凝器3，其内部设有第二压力传感器16，用于检测冷凝压力P_c；蒸发器4；一组节流装置，包括：一级节流装置11、二级节流装置10、三级节流装置9和四级节流装置8；以及连接低压级离心压缩机进气管和高压级离心压缩机排气管的旁通，该旁通上设有旁通阀12。第一级节流装置11和第二级节流装置10之间设有一二级间经济器7，该经济器的气体出口通过管道与低压级离心压缩机1的第一补气口13连通；第二级节流装置10和第三级节流装置9之间设有二三级间经济器6，该经济器的气体出口通过管道与低压级离心压缩机1的排气管道连通；第三级节流装置9和第四级节流装置8之间设有三四级间经济器5，该经济器的气体出口通过管道与高压级离心压缩机2的第二补气口14连通。

图2显示图1中低压级离心压缩机一级叶轮17和二级叶轮18之间的补气口13的位置。高压级离心压缩机的补气口位置与低压级离心压缩机类似。

图1所示的实例采用两个双级压缩机串联组成四级压缩系统，低温低压的制冷剂液体在蒸发器4中蒸发吸热，变成低温低压气体排出，进入低压级离心压缩机1，该离心式压缩机配置两级叶轮，气体在低压级离心压缩机中通过一级叶轮、完成一级压缩，然后和一二级间经济器出来，经第一补气口13进入的制冷剂气体混合，进入二级叶轮完成二级压缩，排出高压气体；然后在低压级离心压缩机和高压级离心压缩机之间管道中和二三级间经济器6排出的气体混合，进入高压级离心压缩机2，制冷剂在三级叶轮中完成三级压缩后，与三四级间经济器5排出的经第二补气口进入的气体混合，进入第四级叶轮压缩，排出的高温高压气体进入冷凝器3放热冷凝成液体，然后进入节流装置降压，本实施例中制冷剂进行四级节流，并把级间节流产生的制冷剂气体送回对应的补气口，加入下一轮压缩。经四级节流后的低温低压液体进入蒸发器进行吸热气化，然后返回压缩机循环。

正如现有技术中指出的，在温升大，压比高的情况下离心压缩机容易发生喘振，为解决该技术问题，本实用新型提出的串联离心压缩机组在运行时根据机组的极限压比测试结果拟合的曲线得出叶轮的最小导叶开度计算公式，并用该公式计算出不同工况下的最小导叶开度并确定最小导叶开度限定值Y_限定，机组运行是限定机组导叶不能调到导叶的最小开度限定值以下，避免出现机组喘振；当导叶已经处于最小导叶开度限定值仍然不能满足工况要求时，则通过旁通将高压排气返回至低压压缩机入口，增加流量，防止喘振。

本实用新型提出的串联离心压缩机空调系统工作时优先调导叶，导叶调节到最小开度限定值还不能满足工况的情况下再调旁通阀。这样做的优点是可以减少开启热气旁通防喘而导致的能效比低，噪音大等问题。

图3是本实用新型提出的防喘控制容量调节的流程图，包括以下步骤：

(1)计算两个压缩机的最小导叶开度值。

计算公式为：Ymin＝A*Pg⁴+B*Pg³+C*Pg²+D*Pg+E

式中，Pg为高压级压缩机运行压比，Pg＝冷凝压力/低压排气压力。

式中A、B、C、D和E为最小导叶开度值计算参数，可调。

上述计算公式和计算参数是根据机组极限压比测试得出的曲线拟合而得，不同机组计算参数不同。

(2)确定最小导叶开度限定值。

为防止压缩机喘振，设置了最小导叶开度的最大限定值Dmax和最小限定值Dmin，最大限定值和最小限定值根据不同的机组均可调节。

当最小导叶开度值位于区间Dmin-a＜Ymin＜Dmax时，最小导叶开度限定值等于计算值，Y_限定＝Ymin；

当最小导叶开度值小于Dmin-a时，Ymin＜Dmin-a，最小导叶开度限定值等于最大限定值Dmax与a的差值，Y_限定＝Dmin-a；

当最小导叶开度值大于Dmax时，Ymin＞Dmax，最小导叶开度限定值等于最大限定值Dmax，Y_限定＝Dmax；

以上a为最小导叶开度安全余量，由实验数据得到。

(3)根据当前工况进行容量调节。

本实用新型在运行控制过程中通过计算和判断得到最小导叶开度限定值，在控制系统中，导叶开度大于最小导叶开度限定值时仅通过导叶调节机组运行工况，防止机组运行在喘振点。

设定导叶调节开度安全余量b，调节导叶开度Y时，开度不能小于Y_限定+b，当导叶开度Y大于Y_限定+b，且容量已达到机组要求，容量调节完成；

当导叶开度已达到Y_限定+b，机组还没有达到设定工况要求时，导叶开度值维持为Y_限定+b，然后开启旁通阀12，通过旁通将高压级离心压缩机2的排气引至低压级离心压缩机1的吸气口，增加压缩机的流量。

本实施例中旁通阀12的开度判断值有三档：yn3、yn2、yn1，其中：

yn3＜yn2＜yn1，判断值的具体数值可调节。

当旁通阀12的开度为yn＜yn3时旁通能力减小，此时调大热气旁通阀；

当旁通阀12的开度位于区间yn3＜yn＜yn2时保持旁通能力不变，保持旁通阀12的开度不变；

当旁通阀12的开度位于区间yn2＜yn＜yn1时能力增大，调小热气旁通阀；

当旁通阀12的开度为yn＜yn1时调小开度并报故障。

本实用新型通过旁通阀设置多个档次，根据需要调节旁通流量，达到控制大流量旁通造成的噪音大的问题。

采用本实用新型提出的串联离心压缩机组的空调设备在压缩机容量调节过程中，采用多种方式防止系统发生喘振：

(1)通过多级补气，增加各级叶轮的制冷剂流量；

(2)通过检测低压排气压力和冷凝压力，计算出最小导叶开度值，设置最小值安全余量a判断出最终的最小导叶开度限定值，压缩机容量在此范围内调节，可有效避免喘振；

(3)当调节至最小导叶值也不能满足要求的容量时，再通过热气旁通调节来达到要求的容量，这样能在保证机组不喘振的情况下，达到更大允许调整范围，更优的综合能效，而且可减少开启热气旁通产生的噪音。

作为一种补充，还可以通过监测机组排气压力及电流波动情况来判断机组是否发生失速或喘振，确定失速喘振后，停机保护，以防止发生喘振给机组带来的伤害。停机检查排除故障后再重新开机运行。例如，可以设置气体参数监测装置或电流脉动监控装置，判断机组是否处于失速或喘振状态，若处于失速喘振状态，立即下达停机命令，以保护机组，待机组维护人员检查后，条件允许再开机。

气体参数监测装置可以是设置在高压级压缩机排气口处的压力传感器，用于检测高压排气压力P_p。若高压排气压力小于冷凝压力时，P_p＜P_c，判定机组发生喘振，此时报故障，停机。

电流脉动监控装置可以是控制系统读取压缩机电机的电流参数，形成电流曲线，电流曲线若发生明显波动，判定机组发生喘振，此时报故障，停机。

以上所述仅为本实用新型的具体实施方式。应当指出的是，凡在本实用新型构思的精神和框架内所做出的任何修改、等同替换和变化，都应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种串联离心压缩机组，包括多级串联的离心压缩机和连接低压级离心压缩机吸气口和高压级离心压缩机排气口的旁通,其特征在于，每一级离心压缩机都包含一级叶轮和二级叶轮，所述一级叶轮和所述二级叶轮之间设有补气口；所述串联离心压缩机组还包括:串联设置于冷凝器和蒸发器之间的多级节流装置；每两个节流装置之间设有一个级间经济器，所述级间经济器的气体出口通过管道与对应的补气口连通。

2.如权利要求1所述的串联离心压缩机组，其特征在于，包括：两级串联的低压级离心压缩机和高压级离心压缩机；串联设置于冷凝器和蒸发器之间的一级节流装置、二级节流装置、三级节流装置和四级节流装置；设置在一级节流装置和二级节流装置之间的一二级间经济器，其气体出口通过管道与所述低压级压缩机的补气口连通；设置在二级节流装置和三级节流装置之间的二三级间经济器、其气体出口通过管道与所述低压级离心压缩机的排气管道连通；设置在三级节流装置和四级节流装置之间的三四级间经济器，其气体出口通过管道与所述高压级压缩机的补气口连通。

3.如权利要求2所述的串联离心压缩机组，其特征在于，所述低压级离心压缩机排气管上设置有第一压力传感器，所述冷凝器内部设有第二压力传感器。

4.如权利要求1所述的串联离心压缩机组，其特征在于，所述旁通上设有旁通阀，所述旁通阀设有三档开度判断值：yn3、yn2和yn1，其中:

yn3＜yn2＜yn1，

当旁通阀开度yn＜yn3时，调大旁通阀的开度；

当旁通阀开度位于区间yn3＜yn＜yn2时，保持旁通阀开度不变；

当旁通阀开度位于区间yn2＜yn＜yn1时，调小旁通阀开度。

5.如权利要求2所述的串联离心压缩机组，其特征在于，还包括设置在高压级离心压缩机排气口处的气体参数监测装置，用于检测排气压力，当排气压力Pp小于冷凝压力Pc时控制器判定离心压缩机组发生喘振并报警。

6.如权利要求5所述的串联离心压缩机组，其特征在于，所述气体参数监测装置采用压力传感器。

7.如权利要求1或2所述的串联离心压缩机组，其特征在于，还包括电流脉动监测装置，用于读取压缩机电机电流参数，形成电流曲线，电流曲线若发生明显波动，控制器判定机组发生喘振并报警。

8.一种空调设备，其特征在于，所述空调设备使用权利要求1-7任一项所述的串联离心压缩机组。

Images