容積比控制系統(tǒng)和方法技術(shù)方案

提供一種用于控制壓縮機的容積比的系統(tǒng)和方法。所述系統(tǒng)可以使用轉(zhuǎn)子缸內(nèi)的端口（88）或多個此類端口，以將蒸汽從壓縮室引導(dǎo)到壓縮機的排氣通道。控制閥（90）可以用來打開或關(guān)閉所述端口或多個此類端口，以在所述壓縮機內(nèi)實現(xiàn)不同的容積比。所述控制閥（90）可以由一個或多個閥來移動或調(diào)整，所述一個或多個閥會控制流向所述閥的流體流。可以使用一種控制算法來控制所述一個或多個閥來移動所述控制閥，從而實現(xiàn)所述壓縮機的不同容積比。所述控制算法可以響應(yīng)于與所述壓縮機相關(guān)的運行參數(shù)來控制所述一個或多個閥。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)大體涉及正排量壓縮機(positive displacement compressor)。更確切的說，本專利技術(shù)涉及對螺桿式壓縮機(screw compressor)的容積比進行的控制。
技術(shù)介紹
在旋轉(zhuǎn)螺桿式壓縮機中，進氣和壓縮可以由兩個緊密嚙合的、旋轉(zhuǎn)的、有螺旋形突出部分的轉(zhuǎn)子來實現(xiàn)，所述轉(zhuǎn)子交替地把氣體抽吸到螺紋上，并將氣體壓縮到較高壓力。螺桿式壓縮機為具有進氣和壓縮循環(huán)的正排量裝置，類似于活塞式/往復(fù)式壓縮機。螺桿式壓縮機的轉(zhuǎn)子可以安置于緊密配合的孔內(nèi)，所述孔內(nèi)置有界定壓縮機進氣和排氣容積的幾何特征，提供了壓縮機的內(nèi)置容積比。壓縮機的容積比應(yīng)該與并有壓縮機的系統(tǒng)的相關(guān)壓力條件相匹配，藉以避免過分壓縮或不完全壓縮，并避免由此產(chǎn)生的功的損失。在閉合回路制冷系統(tǒng)或空調(diào)系統(tǒng)中，在熱側(cè)換熱器與冷側(cè)換熱器之間建立系統(tǒng)的容積比。固定容積比的壓縮機可以用于避免可變?nèi)莘e比機器帶來的花費和問題。外殼內(nèi)置有固定入口端口和排氣端口的螺桿式壓縮機可以針對特定的吸氣和排氣條件/壓力組合來進行優(yōu)化。然而，連接有壓縮機的系統(tǒng)極少會每時每刻在完全相同的條件下運行，尤其在空調(diào)應(yīng)用中。夜間、白天以及季節(jié)的溫度可以影響系統(tǒng)的容積比以及壓縮機運行的效率。在負(fù)載可變的系統(tǒng)中，被冷凝器拒收的熱量會波動，使得高側(cè)壓力上升或下降，導(dǎo)致壓縮機的容積比偏離壓縮機的最優(yōu)容積比。容積比或容積指數(shù)(volume index) (Vi)為壓縮機在吸氣口閉合時的內(nèi)部容積與排氣口剛剛打開時其內(nèi)部容積之比。螺桿式壓縮機、潤旋式壓縮機(scroll compressor)以及類似機器可以具有基于壓縮機幾何結(jié)構(gòu)的固定容積比。為實現(xiàn)最佳效率，壓縮機腔室內(nèi)部的壓力應(yīng)該基本上等于壓縮機的排氣管線內(nèi)的壓力。如果內(nèi)部壓力超過排氣壓力，會造成氣體的過度壓縮，產(chǎn)生系統(tǒng)損失。如果內(nèi)腔壓力或內(nèi)部壓力太低，排氣口打開時會發(fā)生回流，從而產(chǎn)生另一類型的系統(tǒng)損失。例如，制冷系統(tǒng)等蒸汽壓縮系統(tǒng)可包括壓縮機、冷凝器、膨脹裝置(expansiondevice)以及蒸發(fā)器。壓縮機的效率與蒸發(fā)器以及冷凝器內(nèi)的飽和條件有關(guān)。冷凝器以及蒸發(fā)器內(nèi)的壓力可以用來確定壓縮機外部的系統(tǒng)的壓力比(pressure ratio)。對于當(dāng)前的實例，壓力比(pressure ratio) /壓縮比(compression ratio)可以確定為4。容積比(Vi)與壓縮比相關(guān)，其關(guān)系為Vi增加為自身的Ι/k次冪，k為所壓縮的氣體或制冷劑的比熱的比。基于上述關(guān)系，為了實現(xiàn)在最大負(fù)載條件下的最佳性能，對于當(dāng)前的實例，要在壓縮機幾何結(jié)構(gòu)內(nèi)構(gòu)建的容積比會為3.23。然而，在部分負(fù)載、低溫環(huán)境條件(low ambientcondition)下，或夜間狀態(tài)下，制冷系統(tǒng)中冷凝器的飽和條件下降，而蒸發(fā)器的條件保持相對恒定。在部分負(fù)載或低溫環(huán)境條件下，為維持壓縮機的最佳性能，壓縮機的Vi應(yīng)該降為2.5o因此，需要這樣一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在部分負(fù)載或低溫環(huán)境條件下改變壓縮機的容積比，而且無需使用諸如滑閥(slide valve)等昂貴而又復(fù)雜的裝置。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)涉及一種壓縮機。所述壓縮機包括進氣通道，排氣通道以及壓縮機構(gòu)。所述壓縮機構(gòu)經(jīng)安置以接收來自所述進氣通道的蒸汽，并將經(jīng)壓縮的蒸汽提供給所述排氣通道。所述壓縮機還包括:端口，其位于所述壓縮機構(gòu)內(nèi)，用于將在所述壓縮機構(gòu)內(nèi)的蒸汽中的一部分引導(dǎo)到所述排氣通道；以及閥，其安置在所述端口附近，用于對通過所述端口的蒸汽流進行控制。所述閥具有:第一位置，其允許第一蒸汽流從所述壓縮機構(gòu)流向所述排氣通道；第二位置，其允許第二蒸汽流從所述壓縮機構(gòu)流向所述排氣通道；以及第三位置，其阻止蒸汽從所述壓縮機構(gòu)流向所述排氣通道。所述壓縮機:響應(yīng)于所述閥處于所述第一位置而具有第一容積比；響應(yīng)于所述閥處于所述第二位置而具有第二容積比；以及響應(yīng)于所述閥處于所述第三位置而具有第三容積比。所述第一容積比小于所述第二容積比，并且所述第二容積比小于所述第三容積比。所述壓縮機進一步包括至少一個電磁閥和控制器。所述至少一個電磁閥經(jīng)安置以對流向所述閥的流體流進行控制，并且由流向所述閥的流體流確定所述閥的位置。所述控制器包括用于執(zhí)行計算機程序的微處理器，所述計算機程序響應(yīng)于運行參數(shù)而對所述至少一個電磁閥進行激勵以及解除激勵，來對流向所述閥的流體流進行控制，并調(diào)整所述閥的位置。 本專利技術(shù)還涉及一種用于控制壓縮機容積比的方法。所述方法包括提供控制閥，所述控制閥安置在壓縮機的壓縮機構(gòu)中的端口附近處；以及提供第一閥和第二閥，用于調(diào)整所述控制閥的位置來打開和關(guān)閉所述端口。所述端口用于將所述壓縮機構(gòu)中的一部分蒸汽引導(dǎo)到所述壓縮機的排氣通道。所述方法進一步包括:計算飽和溫度差(saturatedtemperature difference);將所述計算所得飽和溫度差與預(yù)定給定值相比較；以及如果所述計算出的飽和溫度差小于將所述預(yù)定給定值減去預(yù)定死區(qū)值所得之差值，則響應(yīng)于此，控制所述第一閥來將所述控制閥移動到第一位置，形成所述壓縮機的第一容積比。本專利技術(shù)的一個實施例包括一種包括壓縮機構(gòu)的壓縮機。所述壓縮機構(gòu)經(jīng)配置并安置為接收來自進氣通道的蒸汽，并將經(jīng)壓縮的蒸汽提供給排氣通道。所述壓縮機還包括 端口，其位于所述壓縮機構(gòu)內(nèi)，用于將所述壓縮機構(gòu)內(nèi)的所述蒸汽的一部分引導(dǎo)到所述排氣通道；以及閥，其經(jīng)配置及安置以對通過所述端口的蒸汽流進行控制。所述閥具有:第一位置，其允許蒸汽流從所述壓縮機構(gòu)流向所述排氣通道；以及第二位置，其阻止蒸汽從所述壓縮機構(gòu)流向所述排氣通道。所述壓縮機:響應(yīng)于所述閥處于所述第二位置而具有第一容積比；以及響應(yīng)于所述閥處于所述第一位置而具有第二容積比。所述第一容積比大于所述第二容積比。可響應(yīng)于預(yù)定的條件來控制所述閥以在所述第一容積比或所述第二容積比下運行所述壓縮機。本專利技術(shù)的另一實施例包括一種螺桿式壓縮機，其包括接收蒸汽的進氣通道，供應(yīng)蒸汽的排氣通道，以及一對嚙合轉(zhuǎn)子。所述一對嚙合轉(zhuǎn)子中的各轉(zhuǎn)子安置在相應(yīng)的汽缸內(nèi)。所述一對嚙合轉(zhuǎn)子經(jīng)配置以接收來自所述進氣通道的蒸汽，并將經(jīng)壓縮的蒸汽提供給所述排氣通道。所述螺桿式壓縮機還包括:端口，其安置在至少一個轉(zhuǎn)子汽缸內(nèi)，用于將由所述一對哨合轉(zhuǎn)子形成的壓縮凹槽(compression pocket)內(nèi)的一部分蒸汽引導(dǎo)到所述排氣通道；以及閥，其經(jīng)配置和安置以對流過所述端口的蒸汽流進行控制。所述閥具有:打開位置，其允許蒸汽流從所述壓縮凹槽流向所述排氣通道；以及閉合位置，其阻止蒸汽從所述壓縮凹槽流向所述排氣通道。所述壓縮機:響應(yīng)于所述閥處于所述閉合位置而具有第一容積比；以及響應(yīng)于所述閥處于所述打開位置而具有第二容積比。所述第一容積比大于所述第二容積比。可響應(yīng)于預(yù)定的條件來控制所述閥以在所述第一容積比或所述第二容積比下運行所述壓縮機。本專利技術(shù)包括一種控制系統(tǒng),其使用可使壓縮機Vi梯級變化(step change)的機構(gòu)來實現(xiàn)壓縮機效率的最佳化，同時所述控制系統(tǒng)還涉及將所述Vi控制機構(gòu)的不必要的循環(huán)最小化。本專利技術(shù)的一個優(yōu)勢在于，由于使用較小的容積比帶來了更好的部分負(fù)載性能，所以相較于固定容積比壓縮機，提高了能效等級(energy efficiency rating, EER)。本專利技術(shù)的另一優(yōu)勢在于，所述壓本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2010.09.14 US 61/382,8491.一種壓縮機,包含: 進氣通道； 排氣通道； 壓縮機構(gòu)，所述壓縮機構(gòu)經(jīng)安置以接收來自所述進氣通道的蒸汽，并將經(jīng)壓縮的蒸汽提供給所述排氣通道； 端口，所述端口安置在所述壓縮機構(gòu)中，以將在所述壓縮機構(gòu)中的蒸汽中的一部分引導(dǎo)到所述排氣通道； 閥，所述閥安置在所述端口附近，以控制流過所述端口的蒸汽流； 所述閥具有:允許第一蒸汽流從所述壓縮機構(gòu)流向所述排氣通道的第一位置，允許第二蒸汽流從所述壓縮機構(gòu)流向所述排氣通道的第二位置，以及阻止蒸汽從所述壓縮機構(gòu)流向所述排氣通道的第三位置； 所述壓縮機:具有響應(yīng)于所述閥處于所述第一位置的第一容積比，響應(yīng)于所述閥處于所述第二位置的第二容積比，以及響應(yīng)于所述閥處于所述第三位置的第三容積比，所述第一容積比小于所述第二容積比，并且所述第二容積比小于所述第三容積比； 至少一個電磁閥，所述至少一個電磁閥經(jīng)安置以控制流向所述閥的流體流，其中由流向所述閥的所述流體流確定所述閥的位置；以及 控制器，所述控制器包含執(zhí)行計算機程序的微處理器，所述計算機程序響應(yīng)于運行參數(shù)而對所述至少一個電磁閥進行激勵以及解除激勵，以控制流向所述閥的所述流體流，并調(diào)整所述閥的所述位置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮 機，其中所述至少一個電磁閥包含第一電磁閥和第二電磁閥，所述第一電磁閥和所述第二電磁閥由所述控制器來分別進行控制。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓縮機，其中所述運行參數(shù)為飽和溫度差。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓縮機，其中所述控制器控制所述第一電磁閥和所述第二電磁閥以將所述閥安置在所述第一位置。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓縮機，其中如果所測得的飽和溫度差小于預(yù)定給定值，則所述控制器響應(yīng)于此而對所述第一電磁閥和所述第二電磁閥同時進行激勵。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓縮機，其中所述控制器控制所述第一電磁閥和所述第二電磁閥以將所述閥安置在所述第二位置。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓縮機，其中如果所測得的飽和溫度差小于預(yù)定給定值，則所述控制器響應(yīng)于此而對所述第一電磁閥進行激勵并同時對所述第二電磁閥解除激勵。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓縮機，其中所述控制器控制所述第一電磁閥和所述第二電磁閥以將所述閥安置在所述第三位置。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的壓縮機，其中如果所測得的飽和溫度差大于預(yù)定給定值，則所述控制器響應(yīng)于此而對所述第一電磁閥和所述第二電磁閥同時解除激勵。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的壓縮機，其中如果所述壓縮機處于啟動過程或者是所述壓縮機處于不運轉(zhuǎn)狀態(tài)，則所述控制器響應(yīng)于此而對所述第一電磁閥和所述第二電磁閥同時解除激勵。11.一種用于對壓縮機的容積比進行控制的方法，所述方法包含: ...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：W·L·卡普卡，小P·奈米特，A·M·康斯托克，
申請(專利權(quán))人：江森自控科技公司，
類型：
國別省市：