CN220726612U - 离心式压缩机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及压缩机设备技术领域，尤其涉及一种离心式压缩机及其控制方法。离心式压缩机包括壳体，壳体内设置有驱动电机、第一叶轮、第二叶轮、第一扩压器、第二扩压器和回流器，回流器分别连接第一扩压器的出口和第二叶轮的入口；第一可变扩压器在第一驱动机构的驱动下沿轴向往复移动以调整第一流道的轴向宽度；第二可变扩压器在第二驱动机构的驱动下沿轴向往复移动以调整第二流道的轴向宽度。通过第一可变扩压器实现对第一流道轴向宽度的调节，通过第二可变扩压器实现对第二流道轴向宽度的调节，可以对气流进行合理地调节，能够有效提升离心压缩机在低负荷工况下的性能，同时能够拓宽离心式压缩机的运行范围。

Description

离心式压缩机

技术领域

本申请涉及压缩机设备技术领域，尤其涉及一种离心式压缩机。

背景技术

离心式压缩机在用于制冷等用途时，其不可能长时间处于额定工况的满负荷输出，经常需要在各种不同的低负荷条件下进行工作，然而离心式压缩机在低负荷运行时，不可避免地会出现喘振，特别是针对新一代环保冷媒R1233ZDE，其密度小，比容大，喘振现象更为严重，同时由于在低负荷运行时，其气流损失会非常大，导致其性能具有大幅度的衰减。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种离心式压缩机。

本申请实施例提供的一种离心式压缩机包括壳体，所述壳体内设置有驱动电机、第一叶轮、第二叶轮、第一扩压器、第二扩压器和回流器，所述回流器分别连接所述第一扩压器的出口和所述第二叶轮的入口；所述离心式压缩机还包括：

第一可变扩压器和第一驱动机构，所述第一可变扩压器设置于所述第一叶轮的出口与所述第一扩压器的入口之间的第一流道，所述第一可变扩压器在所述第一驱动机构的驱动下沿轴向往复移动以调整所述第一流道的轴向宽度；

第二可变扩压器和第二驱动机构，所述第二可变扩压器设置于所述第二叶轮的出口与所述第二扩压器的入口之间的第二流道，所述第二可变扩压器在所述第二驱动机构的驱动下沿轴向往复移动以调整所述第二流道的轴向宽度。

进一步地，所述第一驱动机构为机械驱动结构或气压驱动结构，所述第二驱动机构为机械驱动结构或气动驱动结构。

进一步地，所述第一叶轮和所述第二叶轮设置于所述驱动电机的同一侧，所述第二驱动机构为气动驱动结构。

进一步地，所述第二驱动机构包括依次设置的进气管、气缸和出气管，所述进气管上设置有第一调节阀，所述出气管上设置有第二调节阀，所述气缸用于驱动所述第二可变扩压器沿轴向移动。

进一步地，所述进气管和所述出气管均与外部气源连接。

进一步地，所述进气管与所述离心式压缩机的出气口连通，所述出气管与所述离心式压缩机的进气口连通。

进一步地，所述第一可变扩压器出口处的半径与所述第一叶轮出口处的半径的比值为1.15-1.25。

进一步地，所述第二可变扩压器出口处的半径与所述第二叶轮出口处的半径的比值为1.15-1.25。

进一步地，所述第一叶轮出口的轴向宽度为b1，所述第一流道的轴向宽度的调节范围为0.5b1～0.95b1。

进一步地，所述第二叶轮出口的轴向宽度为b2，所述第二流道的轴向宽度的调节范围为0.5b2～0.95b2。

本申请具有如下有益效果：提出一种具有多级可调扩压器的离心式压缩机，通过第一可变扩压器实现对第一流道轴向宽度的调节，通过第二可变扩压器实现对第二流道轴向宽度的调节，可以对气流进行合理地调节，能够有效提升离心压缩机在低负荷工况下的性能，同时能够拓宽离心式压缩机的运行范围。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示意性地给出了本申请实施例提供的一种离心式压缩机的剖视图；

图2示意性地给出了本申请实施例提供的离心压缩机中的气流结构原理图；

图3示意性地给出了图2中气流结构中的气流方向；

图4示意性地给出了图2中气流机构的主要参数标注；

图5示意性地给出了本申请实施例提供的离心式压缩机中可调扩压器的俯视图；

图6示意性地给出了本申请实施例提供的离心式压缩机中可调扩压器及其相邻结构的剖视图；

图7示意性地给出了本申请实施例提供的另一种离心式压缩机的剖视图；

图8示意性地给出了图7所示离心式压缩机中第一可变扩压器的工作原理图；以及

图9示意性地给出了图7所示离心式压缩机中第二可变扩压器的工作原理图。

图中：

1、壳体；2、驱动电机；3、第一叶轮；4、第二叶轮；5、第一扩压器；6、第二扩压器；7、回流器；8、第一可变扩压器；9、第二可变扩压器；10、第一流道；11、第二流道；12、蜗壳；13、转轴；14、驱动杆；15、进气管；16、气缸；17、出气管；18、第一调节阀；19、第二调节阀；20、活塞；21、第一驱动机构；22、第二驱动机构；23、平面段；24、斜面段。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参考图1-3所示，本申请实施例提供的离心式压缩机的主要结构包括壳体1、驱动电机2、第一叶轮3、第二叶轮4、第一扩压器5、第二扩压器6、回流器7、第一可变扩压器8、第一驱动机构21、第二可变扩压器9和第二驱动机构22，其中驱动电机2、第一叶轮3、第二叶轮4、第一扩压器5、第二扩压器6、回流器7、第一可变扩压器8和第二可变扩压器9均设置在壳体1内，第一叶轮3和第二叶轮4均套设在转轴13上，驱动电机2驱动转轴13围绕其轴线旋转，从而驱动第一叶轮3和第二叶轮4的旋转。所述回流器7分别连接所述第一扩压器5的出口和所述第二叶轮4的入口，所述第一可变扩压器8设置于所述第一叶轮3的出口与所述第一扩压器5的入口之间的第一流道10，所述第一可变扩压器8在所述第一驱动机构21的驱动下沿轴向往复移动以调整所述第一流道10的轴向宽度；所述第二可变扩压器9设置于所述第二叶轮4的出口与所述第二扩压器6的入口之间的第二流道11，所述第二可变扩压器9在所述第二驱动机构22的驱动下沿轴向往复移动以调整所述第二流道11的轴向宽度。

在示出的实例中，第一叶轮3和第二叶轮4的入口均沿轴向设置，并且第一叶轮3和第二叶轮4的出口均沿径向设置。如图3所示，工作介质沿轴向进入第一叶轮3后，在排出之前被旋转的第一叶轮3压缩，被压缩的工作介质依次通过第一可变扩压器8、第一扩压器5和回流器7被送到第二叶轮4的入口，并被旋转的第二叶轮4进一步压缩，被进一步压缩的工作介质排出第二叶轮4后依次经过第二可变扩压器9和第二扩压器6后而进入到下一级叶轮或者蜗壳12中。需要说明的是，本申请附图中示出的离心式压缩机为二级压缩机，但本申请的实施方式也可在具有更多级的压缩机中使用，当离心式压缩机为二级压缩机时，离心式压缩机只包括两个叶轮，此时工作介质排出第二叶轮4后依次经过第二可变扩压器9和第二扩压器6后而进入到蜗壳12中；当离心式压缩机为更多级压缩机时，且第二叶轮4不是最后一级叶轮的情况下，工作介质排出第二叶轮4后依次经过第二可变扩压器9和第二扩压器6后而进入到下一级叶轮中。在本申请实施例和附图中，以离心式压缩机为二级压缩机为例进行示意性说明本申请。

在本申请实施例中，驱动电机2根据控制器提供的变速指令来调整驱动电机2转子的转速，进而调整第一叶轮3和第二叶轮4的旋转速度。驱动电机2优选为异步变频电机，通过变频器作为控制器来调整输出的转速，采用变频调速不但能实现无级调速，而且根据负载的特性不同，通过适当调节电压和频率之间的关系，可使驱动电机2始终运行在高效区，并保证良好的动态恃性。

在上面的实施方式提供的离心式压缩机中，第一可变扩压器8设置于第一叶轮3的出口与第一扩压器5的入口之间的第一流道10，第一可变扩压器8在所述第一驱动机构21的驱动下沿轴向往复移动以调整所述第一流道10的轴向宽度，第二可变扩压器9设置于第二叶轮4的出口与第二扩压器6的入口之间的第二流道11，第二可变扩压器9在第二驱动机构22的驱动下沿轴向往复移动以调整第二流道11的轴向宽度，从而实现了对第一流道10流通面积的调节和第二流道11流通面积的调节。当离心式压缩机在高负荷工况下，可以通过调节驱动电机2的转速的实现其负荷运行，当在低负荷运行的情况下，可以通过调节第一可变扩压器和第二可变扩压器，改变第一流道10和第二流道11的轴向宽度，提升工作介质的流速，来避免喘振的发生，从而可以使离心式压缩机可以在更低的负荷下正常运行，拓宽了离心式压缩机机的运行范围；并且当离心式压缩机在低负荷工况下运行时，通过调节第一可变扩压器和第二可变扩压器，改变第一流道10和第二流道11的轴向宽度，截面积增大或减小，会导致工作介质径向方向的速度减小或增大，由于工作介质从第一叶轮3和第二叶轮4流出后还具有切向速度，因此工作介质的合速度包括一个径向速度和一个圆周方向的切向速度，根据合速度直角三角形原理，当径向速度减小或增大，那么工作介质的合速度方向必然会改变，进而导致合速度方向与径向面的夹角增大或减小，实现调节气流角度的目的，从而可以降低在该工况下的气流损失，达到提升离心式压缩机性能的目的。

作为一种可选的实施方式，第一可变扩压器8和第二可变扩压器9的结构如图5和6所示，第一可变扩压器8和第二可变扩压器9的截面形状为圆环形，第一叶轮3位于第一可变扩压器8的内环内侧，第一扩压器5则位于第一可变扩压器8的外环外侧，第二叶轮4位于第二可变扩压器9的内环内侧，第二扩压器6则位于第二可变扩压器9的外环外侧。在第一可变扩压器8背离第一流道10的一侧、第二可变扩压器9背离第二流道11的一侧设置有驱动杆14，通过第一驱动机构21推动驱动杆14即实现第一可变扩压器8的轴向移动，通过第二驱动机构22推动驱动杆14即实现第二可变扩压器9的轴向移动。优选地，驱动杆14在第一可变扩压器8或第二可变扩压器9上设置有多个，且多个驱动杆14沿周向均匀分布，可以均匀的提供多个施力点位，提升第一可变扩压器8或第二可变扩压器9轴向移动的稳定性。例如在本申请附图中，驱动杆14在第一可变扩压器8或第二可变扩压器9上设置有三个，且三个驱动杆14沿周向均匀分布。

在一些实施方式中，第一驱动机构21和第二驱动机构22可以选择为机械驱动结构。该机械驱动机构包括但不限于凸轮组件、齿轮齿条组件、直线电机组件及曲柄滑块组件。举例而言，机械驱动机构选择为凸轮组件，凸轮组件包括凸轮、复位件和作为动力源的电机，电机带动凸轮转动，凸轮的边缘抵顶在驱动杆14上实现同步控制，当离心式压缩机的负荷减少时，电机使得凸轮沿着一个方向持续旋转，凸轮推动导杆的轴向移动，实现第一可变扩压器或第二可变扩压器从左往右平移，减小了第一流道10或第二流道11宽度，使其变得收敛，降低紊流损失；当电机使得凸轮沿着相反方向持续旋转时，复位件会推动导杆沿轴向移动，实现第一可变扩压器或第二可变扩压器从右往左平移，增大第一流道10或第二流道11的轴向宽度，满足大流量需求，其中复位件优选为弹簧。

在一些实施方式中，第一驱动机构21和第二驱动机构22可以选择为气动驱动结构。气动驱动结构主要是将高压气源引入气缸16的供气腔产生压力使驱动杆14带动第一可变扩压器或第二可变扩压器的轴向移动。

需要说明的是，第一驱动机构21和第二驱动机构22可以同时选择为机械驱动机构，第一驱动机构21和第二驱动机构22可以同时选择为气动驱动机构，第一驱动机构21和第二驱动机构22还可以其中一个选择为机械驱动机构，另一个选择为气动驱动机构，本领域技术人员可根据设计需求进行合理选择。

在生产实践中，离心式压缩机在很多场景中的选型为如图1所示的单悬臂式离心压缩机，即多级气动叶轮结构主要分布于驱动电机2的同一侧，具体在本申请实施例中，第一叶轮3和第二叶轮4均设置于驱动电机2的同一侧。由于单悬臂式多级离心式压缩机其结构要求更为紧凑，悬臂过长会严重影响离心式压缩机的结构和工作稳定性，使得二级叶轮的运行范围调节难度增大。第二驱动机构22位于第一叶轮3和第二叶轮4之间，由于机械驱动机构的空间占用较大，第二驱动机构22选择为机械式驱动机构势必会明显增加单悬臂的长度。基于此，在本实施例中，第二驱动机构22优选为占用空间更小的气动驱动结构，如图7-9所示，提供了一种离心式压缩机，其中第一驱动机构21选择为机械驱动结构，第一可变扩压器8的工作原理如图8所示，第二驱动机构为气动驱动结构，第二可变扩压器9的工作原理如图9所示。

作为第二驱动机构22一种可选的实施方式，如图7和9所示，第二驱动机构22包括依次设置的进气管15、气缸16和出气管17，所述进气管15上设置有第一调节阀18，所述出气管17上设置有第二调节阀19，所述气缸16用于驱动所述第二可变扩压器9沿轴向移动。气缸16内具有腔体，腔体内设置有活塞20，活塞20可滑动地设于腔体内，活塞20通过驱动杆14与第二可变扩压器9连接，通过改变腔体内的介质压力进而驱动活塞20滑动，带动第二可变扩压器9轴向移动。第一调节阀18设于进气管15上，用于控制高压气源流入的通断，第二调节阀19设于出气管17上，用于控制高压气源流出的通断，在调节腔体内介质压力的过程中，通过对第一调节阀18和第二调节阀19开度的调节，可以灵活控制高压气源的流入和流出，灵活控制腔体内的压力，进而可以灵活控制第二可变扩压器9的轴向位移量。本实施方式所涉及的第二可变扩压器采用气缸16驱动，该驱动方式结构尺寸小，易于安装，且可以设计成单元模块，方便独立使用，可以在不影响其他结构的基础上，应用于其他已定型的机型，尤其适用于单悬臂结构的离心式压缩机。其中，第一调节阀18和第二调节阀19均优选为适于自动控制的电子调节阀。

在一些实施方式中，第二驱动机构22所采用的高压气源来源于外部气源，此时进气管15和所述出气管17均与外部气源连接；在另外的实施方式中，高压气源可以选择离心式压缩机本身压缩后的介质，如图9所示，进气管15与所述离心式压缩机的蜗壳12或出气口连通，所述出气管17与所述离心式压缩机的进气口连通。本申请所涉及的第二可变扩压器，由蜗壳12出气口通过进气管15引入高压供气，进气通过电子调节阀，自动调节其进气压力的大小，同时，出气也通过电子调节阀进行自动调节，最终气体流入离心式压缩机机进气口，在运行时，可根据不同的压比、流量、进出口压力进行自动调节。

技术人员在实践中发现，如图4所示，第一可变扩压器8出口处的半径R2与所述第一叶轮3出口处的半径R1的相对大小，第二可变扩压器9出口处的半径R4与所述第二叶轮4出口处的半径R3的相对大小会影响离心式压缩机的工作范围。

控制R4/R3的值为1.25,第一流道10的轴向宽度为第一叶轮3出口轴向宽度b1的0.5倍，第二流道11的轴向宽度为第二叶轮4出口轴向宽度b2的0.5倍，调整R2/R1的值运行离心式压缩机，调整离心式压缩机的工况，测试在不同的R2/R1的值下所能达到的最小运行范围，记录在表1中。需要说明的是，第一可变扩压器形成流道的壁面包括相互连接的平面段23和斜面段24，其中平面段23相对于斜面段24远离斜面段24，平面段23垂直于轴向，斜面段24相对于轴向倾斜设置，在逐渐靠近平面段23的方向上，斜面段24对应的流道的轴向宽度逐渐缩小，使得斜面段24起到引流作用，将叶轮出口处的工作介质引流至平面段23对应的流道内。其中，第一可变扩压器的平面段23区域对应的流道的轴向宽度记为第一流动的轴向宽度，第二可变扩压器的平面段23区域对应的流道的轴向宽度记为第二流道的轴向宽度。

表1

R2/R1	1.05	1.1	1.15	1.2	1.25	1.3	1.35	1.40
									最小运行范围	33％	31％	30.5％	30.2％	30％	29.8％	30.5％	31.8％

通过表1可以看出，第一可变扩压器8出口处的半径R2与所述第一叶轮3出口处的半径R1的比例满足1.15～1.35时，可以达到的最小运行范围在29.8％-30.5％，即离心式压缩机的可获得的运行范围较大，在该比例范围内，能够有效保证离心式压缩机第一叶轮出口气流的均匀混合，当比例大于1.3时，离心式压缩机的最小运行范围会增大，且不利于扩压器的收敛特性，反而会降低可以调节的运行范围。但是，当第一可变扩压器8出口处的半径R2与所述第一叶轮3出口处的半径R1的比例超过1.25时，由于为了保证第一叶轮3的离心压缩效果，第一叶轮3的直径通常不会随意改动，这种情况下会导致第一可变扩压器8的外径过大，对于离心式压缩机而言在结构布局以及与其它结构的配合上会造成不利影响，因此第一可变扩压器8出口处的半径R2与所述第一叶轮3出口处的半径R1的比例优选为1.15-1.25。此外，R4/R3的值、第一流道10的轴向宽度与第一叶轮3出口轴向宽度比例、第二流道11的轴向宽度与第二叶轮4出口轴向宽度比例等调整为其他特定参数的情况下，重复上面的检测过程，同样可以得到以下结论，第一可变扩压器8出口处的半径R2与所述第一叶轮3出口处的半径R1的比例满足1.15～1.35时，离心式压缩机所能获得的最小运行范围较低。

控制R2/R1的值为1.25，第一流道10的轴向宽度为第一叶轮3出口轴向宽度的0.5倍，第二流道11的轴向宽度为第二叶轮4出口轴向宽度的0.5倍，调整R4/R3的值运行离心式压缩机，调整离心式压缩机的工况，测试在不同的R4/R3的值下所能达到的最小运行范围，记录在表2中。

表2

R2/R1	1.05	1.1	1.15	1.2	1.25	1.3	1.35	1.40
									最小运行范围	33.3％	31.4％	30.6％	30.3％	30.1％	29.7％	30.4％	31.6％

通过表2可以看出，第二可变扩压器9出口处的半径R4与所述第二叶轮4出口处的半径R3的比例满足1.15～1.35时，可以达到的最小运行范围在29.7％-30.6％，即离心式压缩机的可获得的运行范围较大，在该比例范围内，能够有效保证离心式压缩机第二叶轮4出口气流的均匀混合，当比例大于1.3时，离心式压缩机的最小运行范围会增大，且不利于扩压器的收敛特性，反而会降低可以调节的运行范围。但是，当第二可变扩压器9出口处的半径R4与所述第二叶轮4出口处的半径R3的比例超过1.25时，由于为了保证第二叶轮4的离心压缩效果，第二叶轮4的直径不能随意改动，这种情况下会导致第二可变扩压器9的外径过大，对于离心式压缩机而言在结构布局以及与其它结构的配合上会造成不利影响，因此第二可变扩压器9出口处的半径R4与所述第二叶轮4出口处的半径R3的比例优选为1.15-1.25。此外，R2/R1的值、第一流道10的轴向宽度与第一叶轮3出口轴向宽度比例、第二流道11的轴向宽度与第二叶轮4出口轴向宽度比例等调整为其它特定参数的情况下，重复上面的检测过程，同样可以得到相同结论，第二可变扩压器9出口处的半径R4与所述第二叶轮4出口处的半径R3的比例满足1.15～1.35时，离心式压缩机所能获得的最小运行范围较低。

技术人员在实践中还发现，如图4所示，第一流道10的轴向宽度与第一叶轮3出口轴向宽度b1的比例，以及第二流道11的轴向宽度与第二叶轮4出口轴向宽度b2的比例均会影响离心式压缩机的工作范围。

控制R4/R3以及R2/R1的值均为1.25，控制第二流道11的轴向宽度为第二叶轮4出口轴向宽度b2的0.5倍，调整第一流道10的轴向宽度，运行离心式压缩机，调整离心式压缩机的工况，测试第一流道10在不同的轴向宽度下离心式压缩机所能达到的最小运行范围，记录在表3中。

通过表3可以看出，该第一可变扩压器调节范围满足，第一流道的轴向宽度为0.3b1～0.95b1时，离心式压缩机可以达到的最小运行范围在30％-45％，即离心式压缩机的可获得的运行范围较大，但当第一流道的轴向宽度小于0.5b1时，气流通道的流通面积过小，气流通道出现阻塞，从而使离心机的性能大幅降低，故第一流道的轴向宽度为0.5b1～0.95b1。此外，R4/R3的值、R2/R1的值，第二流道11的轴向宽度与第二叶轮4出口轴向宽度的比例等调整为其他特定参数的情况下，重复上面的检测过程，同样可以得到以下结论，第一流道的轴向宽度为0.5b1～0.95b1时，离心式压缩机所能获得的最小运行范围较低，并且可以避免压缩机性能过低。

表3

第一流道轴向宽度	最小运行范围
		0.3b1	45％
0.35b1	43.1％
		0.4b1	42％
0.45b1	38.4％
		0.5b1	30％
0.55b1	31.70％
		0.6b1	33.20％
0.65b1	34％
		0.7b1	35％
0.75b1	38.3％
		0.8b1	42％
0.85b1	43.7％
		0.9b1	44％
0.95b1	45％
		b1	48％

控制R4/R3以及R2/R1的值均为1.25，控制第一流道10的轴向宽度为第一叶轮3出口轴向宽度b1的0.5倍，调整第二流道11的轴向宽度，运行离心式压缩机，调整离心式压缩机的工况，测试第二流道11在不同的轴向宽度下离心式压缩机所能达到的最小运行范围，记录在表4中。

表4

第二流道轴向宽度	最小运行范围
		0.3b2	47％
0.35b2	44.6％
		0.4b2	42.3％
0.45b2	39％
		0.5b2	29.3％
0.55b2	32％
		0.6b2	33％
0.65b2	34.2％
		0.7b2	35％
0.75b2	37％
		0.8b2	41.6％
0.85b2	42.7％
		0.9b2	43.8％
0.95b2	44.7％
		b2	47.5％

通过表4可以看出，该第二可变扩压器调节范围满足，第二流道的轴向宽度为0.35b2～0.95b2时，离心式压缩机可以达到的最小运行范围在29.3％-44.7％，即离心式压缩机的可获得的运行范围较大，但当第二流道的轴向宽度小于0.5b2时，气流通道的流通面积过小，气流通道出现阻塞，从而使离心机的性能大幅降低，故第二流道的轴向宽度为0.5b2～0.95b2。此外，R4/R3的值、R2/R1的值，第一流道10的轴向宽度与第一叶轮3出口轴向宽度的比例等调整为其他特定参数的情况下，重复上面的检测过程，同样可以得到以下结论，第二流道的轴向宽度为0.5b2～0.95b2时，离心式压缩机所能获得的最小运行范围较低，并且可以避免压缩机作性能过低。

本申请实施例还提供了一种离心式压缩机的控制方法，用于控制本申请前述实施例所公开的离心式压缩机。离心式压缩机的控制方法包括以下步骤。

当所述离心式压缩机的运行范围在第一区间时，保持所述第一流道10和所述第二流道11在最大轴向宽度，调节所述驱动电机2转速进行流量控制；

当所述离心式压缩机的运行范围在第二区间时，驱动所述第一可变扩压器和所述第二可变扩压器中的至少一个，调整所述第一流道10和所述第二流道11中至少一个的轴向宽度，所述第一区间高于所述第二区间。

在上面的控制方法中，第一区间高于所述第二区间，其作用主要是在高负荷工况下，通过驱动电机的转速调节即可实现其负荷运行，当在低负荷的情况下，可以通过调节第一可变扩压器和第二可变扩压器，调节第一流道和第二流道的轴向宽度，避免喘振的发生，从而可以使离心式压缩机可以在更低的负荷下正常运行，拓宽了离心机的运行范围。此外，当离心式压缩机处于低负荷工况下，根据流量的大小，调节第一可变扩压器和第二可变扩压器，可以实现调节气流角度的目的，从而降低气流在第一流道和第二流道中的摩擦损失和分离损失，降低在该工况下的气流损失，达到提升离心式压缩机性能的目的。

在一些实施方式中，第一区间为100％-80％，第二区间为低于80％，即当所述离心式压缩机的运行范围在100％-80％时，保持所述第一流道10和所述第二流道11在最大轴向宽度，调节所述驱动电机2转速进行流量控制；当所述离心式压缩机的运行范围低于80％时，驱动所述第一可变扩压器和所述第二可变扩压器中的至少一个，调整所述第一流道10和所述第二流道11中至少一个的轴向宽度。在80％～100％的运行范围内，通过驱动电机的转速调节，完全可以实现其负荷运行，无需调整第一可变扩压器和第二可变扩压器，使得第一流道和第二流动保持在最大开度，保证了压缩机的性能。当运行范围小于80％时，离心式压缩机处于低负荷，此时通过可调扩压器可以避免喘振的发生，从而使离心式压缩机机可以在更低的负荷下正常运行，拓宽了离心机的运行范围，并且通过调节气流角度，达到提升离心机性能的目的。

在一些实施方式中，当所述离心式压缩机的运行范围在80％～50％时，保持所述第一流道10在最大轴向宽度，驱动所述第二可变扩压器以调整所述第二流道11的轴向宽度；当所述离心式压缩机的运行范围低于50％时，所述第一可变扩压器与所述第二可变扩压器联动调节，所述第一流道10和所述第二流道11的轴向宽度均调整。技术人员发现，离心式压缩机的喘振现象通常先发生在高压缩级，由高压缩级向低压缩级传递，因此，在喘振发生时优先调节高压缩级的壳体变压器会更有针对性。并且流量越低，发生喘振的可能性越大，因此对于运行范围小于80％的情况，在相对高的80％～50％运行范围区间，无需调整第一可变扩压器，只需要调整第二可变扩压器即可消除喘振，此时第一可变扩压器处的第一流道处于全开状态，压缩机一级压缩效率位于最佳点附近，高效率运行使到达第二叶轮进口位置处气体温度较低，可以降低二级压缩的功耗，此时第二可变扩压器动作，使得第二流道收窄，降低机组负荷量，此过程可以保证机组在运行区间高效稳定运行。对于相对低的小于50％的运行范围区间时，若第二可变扩压器动作后不足以适应负荷量变小的幅度，第一可变扩压器均动作，第一叶轮后的第一流道变窄来适应负荷量变小的情况，降低第一可变扩压器和第一扩压器的流道气体的湍流强度，联动调节第一可变扩压器和第二可变扩压器来消除喘振。

优选地，上述实施方式中，所述第一可变扩压器与所述第二可变扩压器联动调节的过程可以包括：当在某一工况下，所述离心式压缩机出现喘振时，首先调节所述第二可变扩压器，调整所述第二流道11的轴向宽度逐步减小，直至喘振消除；当所述第二流道11的轴向宽度调节至最小时，所述离心式压缩机依然喘振，进一步调节所述第一可变扩压器，调整所述第一流道10的轴向宽度逐步减小，直至其喘振消除。上面的过程中，可以充分利用离心式压缩机的喘振现象通常先发生在高压缩级，由高压缩级向低压缩级传递的规律，使得第一可变扩压器和第二可变扩压器的操作更具有可操作性，可以快速的消除喘振现象。基于前述实施例的相关记载，所述第一流道10的轴向宽度的调节范围满足为0.5b1～0.95b1，所述第二流道11的轴向宽度的调节范围满足为0.5b2～0.95b2。

本说明书中部分实施例采用递进或并列的方式描述，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部分互相参见即可。

以上仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种离心式压缩机，其特征在于，包括壳体，所述壳体内设置有驱动电机、第一叶轮、第二叶轮、第一扩压器、第二扩压器和回流器，所述回流器分别连接所述第一扩压器的出口和所述第二叶轮的入口；所述离心式压缩机还包括：

第一可变扩压器和第一驱动机构，所述第一可变扩压器设置于所述第一叶轮的出口与所述第一扩压器的入口之间的第一流道，所述第一可变扩压器在所述第一驱动机构的驱动下沿轴向往复移动以调整所述第一流道的轴向宽度；

第二可变扩压器和第二驱动机构，所述第二可变扩压器设置于所述第二叶轮的出口与所述第二扩压器的入口之间的第二流道，所述第二可变扩压器在所述第二驱动机构的驱动下沿轴向往复移动以调整所述第二流道的轴向宽度。

2.根据权利要求1所述的离心式压缩机，其特征在于，所述第一驱动机构为机械驱动结构或气压驱动结构，所述第二驱动机构为机械驱动结构或气动驱动结构。

3.根据权利要求1所述的离心式压缩机，其特征在于，所述第一叶轮和所述第二叶轮设置于所述驱动电机的同一侧，所述第二驱动机构为气动驱动结构。

4.根据权利要求1所述的离心式压缩机，其特征在于，所述第二驱动机构包括依次设置的进气管、气缸和出气管，所述进气管上设置有第一调节阀，所述出气管上设置有第二调节阀，所述气缸用于驱动所述第二可变扩压器沿轴向移动。

5.根据权利要求4所述的离心式压缩机，其特征在于，所述进气管和所述出气管均与外部气源连接。

6.根据权利要求4所述的离心式压缩机，其特征在于，所述进气管与所述离心式压缩机的出气口连通，所述出气管与所述离心式压缩机的进气口连通。

7.根据权利要求1所述的离心式压缩机，其特征在于，所述第一可变扩压器出口处的半径与所述第一叶轮出口处的半径的比值为1.15-1.25。

8.根据权利要求1所述的离心式压缩机，其特征在于，所述第二可变扩压器出口处的半径与所述第二叶轮出口处的半径的比值为1.15-1.25。

9.根据权利要求1所述的离心式压缩机，其特征在于，所述第一叶轮出口的轴向宽度为b1，所述第一流道的轴向宽度的调节范围为0.5b1～0.95b1。

10.根据权利要求1所述的离心式压缩机，其特征在于，所述第二叶轮出口的轴向宽度为b2，所述第二流道的轴向宽度的调节范围为0.5b2～0.95b2。