离心压缩机制造技术

一种离心压缩机(22)，包括壳体(30)、第一压缩机构(23a)和第二压缩机构(23b)。壳体(30)具有第一入口部(31a)、第一出口部(33a)、第二入口部(31b)和第二出口部(33b)。第一压缩机构(23a)包括：第一入口导叶(32a)，其配置于第一入口部(31a)；第一叶轮(34a)，其配置于第一入口导叶(32a)的下游；第一扩散器(36a)，其配置于第一叶轮(34a)下游的第一出口部(33a)；以及第一马达(38a)。第二压缩机构(23b)包括：第二入口导叶(32b)，其配置于第二入口部(31b)；第二叶轮(34b)，其配置于第二入口导叶(32b)的下游；第二扩散器(36b)，其配置于第二叶轮(34b)下游的第二出口部(33b)；以及第二马达(38b)。第一和第二马达(38a、38b)布置成使第一和第二轴(42a、42b)旋转，从而使第一和第二叶轮(34a、34b)旋转。

centrifugal compressor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】离心压缩机
技术介绍

本专利技术总体上涉及一种离心压缩机。更具体而言，本专利技术涉及一种带有成对的压缩机和成对的马达的离心压缩机。
技术介绍
冷却器系统是从介质中去除热量的制冷机器或装置。通常使用诸如水之类的液体作为介质，并且冷却器系统在蒸气压缩制冷循环中运转。该液体接着能通过热交换器进行循环，以根据需要对空气或装备进行冷却。作为必要的副产品，制冷会产生废热，必须将其排放到环境中，或者为了获得更高的效率，将其回收以用于加热的目的。常规的冷却器系统通常使用离心压缩机，该离心压缩机通常被称为涡轮压缩机。因而，这种冷却器系统可以被称为涡轮冷却器。替代地，能使用其它类型的压缩机，例如螺杆压缩机。在常规的(涡轮)冷却器中，制冷剂在离心压缩机中被压缩并被送到热交换器，在上述热交换器中，在制冷剂与热交换介质(液体)之间发生热交换。这种热交换器被称为冷凝器，因为制冷剂在该热交换器中冷凝。其结果是，热量被传递到介质(液体)以加热介质。离开冷凝器的制冷剂通过膨胀阀膨胀，并被送到另一个热交换器，在该热交换器中，在制冷剂与热交换介质(液体)之间发生热交换。该热交换器被称为蒸发器，因为制冷剂在该热交换器中加热(蒸发)。其结果是，热量从介质(液体)传递到制冷剂，从而使液体冷却。来自蒸发器的制冷剂接着返回到离心压缩机，并重复该循环。所用的液体通常是水。常规的离心压缩机基本上包括壳体、入口导叶、叶轮、扩散器、马达、各种传感器以及控制器。制冷剂依次流过入口导叶、叶轮以及扩散器。因而，入口导叶联接到离心压缩机的进气端口，而扩散器联接到叶轮的出气端口。入口导叶对进入叶轮的制冷剂气体的流量进行控制。叶轮增大制冷剂气体的速度。扩散器用于将由叶轮给出的制冷剂气体的速度(动态压力)转换成(静态)压力。马达使叶轮旋转。控制器对马达、入口导叶以及膨胀阀进行控制。以这种方式，制冷剂在常规的离心压缩机中被压缩。常规的离心压缩机可具有一级或双级。马达驱动一个或多个叶轮。作为常规技术的示例，参见美国专利第7,942,628号和美国专利申请公布第2010/0251750号。
技术实现思路
冷却器行业在1990年代期间开始提供变速压缩机以改进效率。冷却器行业还开发了双级型离心压缩机，以得到更高的冷却器效率。在双级离心压缩机结构的情况下，使用一个马达来驱动两个叶轮。已经发现该结构具有如下问题：(1)运转范围；(2)效率。关于(1)运转范围，已经发现每个叶轮的运转范围与转速之间存在关系。由于现有技术仅允许每个叶轮以与另一个叶轮相同的速度旋转，因此已经发现，当试图在该范围外运转任一叶轮时，压缩机将难以和/或无法运转。关于(2)效率，已经发现，一旦任一叶轮没有在设计的点上运转，则压缩机的效率将会下降。关于(1)运转范围，已经发现，通过以不同的转速旋转每个叶轮，叶轮可能无法在它们的运转范围之外运转(即，可维持在它们的运转范围内)。关于(2)效率，已经发现，可调节第一级叶轮和第二级叶轮的转速以提高它们的效率，因此，能够改进压缩机整体效率。对于现有技术的运转，每个压缩机的运转范围将由叶轮的运转范围决定。由于每级可具有其自身的边界极限(扼流极限、失速和喘振极限、最小卸载极限)，因此，双级压缩机可具有更有限的运转范围能力。因而，当叶轮在该范围之外运转时，压缩机不能够或是不应该运转。对于现有技术的运转，若任一叶轮不在其设计点上运转，则压缩机效率将会下降。其原因是由于水头系数和流量系数的变化。一旦这些值发生变化，压缩机就无法在其设计(最高效率)点上运转。另外，已经发现，若两个级未很好地匹配，则在远离设计点运转时，双级相对于单极的循环效率优势会降低或减弱，当向远离设计点和峰值效率点移动时，会导致更严重的效率降低。已经发现，这可导致冷却器在远离“满载设计点”时花费很大比例的运转时间。因此，本专利技术的一个目的在于提供一种能够将运转维持在运转范围内的离心压缩机。本专利技术的另一个目的在于提供一种能够改进效率的离心压缩机。本专利技术的又一个目的在于提供一种离心压缩机，其解决上面描述或本领域技术人员已知的一个或多个其它已发现的问题。一个或多个上述目的基本上能够通过提供一种包括壳体、第一压缩机构和第二压缩机构的离心压缩机来实现。壳体具有第一入口部、第一出口部、第二入口部和第二出口部。第一压缩机构包括：第一入口导叶，其配置于第一入口部；第一叶轮，其配置于第一入口导叶的下游；第一扩散器，其配置于第一叶轮下游的第一出口部；以及第一马达。第一叶轮附接到能绕第一旋转轴线旋转的第一轴。第一马达布置成使第一轴旋转，从而使第一叶轮旋转。第二压缩机构包括：第二入口导叶，其配置于第二入口部；第二叶轮，其配置于第二入口导叶的下游；第二扩散器，其配置于第二叶轮下游的第二出口部；以及第二马达。第二叶轮附接到能绕第二旋转轴线旋转的第二轴。第二马达布置成使第二轴旋转，从而使第二叶轮旋转。从以下结合附图公开优选实施方式的详细描述，本领域技术人员可以更了解本专利技术的上述和其它目的、特征、方面以及优点。附图说明现在参照附图，这些附图形成该原始公开的一部分：图1是示出具有根据本专利技术一实施方式的离心压缩机的双级冷却器系统(具有节热器)的示意图；图2是图1所示的冷却器系统的离心压缩机的立体图，其中，为了进行图示，将上述离心压缩机的一部分切除并且以截面示出；图3是图1～图2所示的离心压缩机的内部部件(例如，轴、叶轮、磁轴承和马达)的立体图；图4是图3所示的离心压缩机的内部部件(例如，轴、叶轮、磁轴承和马达)的主视图；图5是图3～图4所示的离心压缩机的内部部件(例如，轴、叶轮、磁轴承和马达)的示意局部纵剖视图，其更详细地示意示出诸如传感器、备用轴承和线圈等附加部件；图6是示出图1～图5所示的离心压缩机的正常控制的流程图；图7A是示出双级压缩机的运转范围(整体压缩机运转)的图表，其中，A表示在整个运转范围之外的整体运转点；图7B是示出图7A所示的双级压缩机的第一级叶轮的运转范围的图表，其中，A1表示在第一级运转范围之外的第一级运转点；图7C是示出图7A所示的双级压缩机的第二级叶轮的运转范围的图表，其中，A2表示在第二级运转范围之外的第二级运转点；图8A是示出双级压缩机的运转范围(整体压缩机运转)的图表，其中，A表示在整个运转范围之外的整体运转点(与图7A相似)，而B表示在根据本专利技术的整个运转范围内的偏移运转点；图8B是示出图8A所示的双级压缩机的第一级叶轮的运转范围的图表，其中，A1表示在第一级运转范围之外的第一级运转点(与图7B相似)，而B1表示通过降低根据本专利技术的第一级叶轮的转速而发生偏移的第一运转点；图8C是示出图7A所示的双级压缩机的第二级叶轮的运转范围的图表，其中，A2表示在第二级运转范围内的第二级运转点(与图7C相似)；图9A是示出双级压缩机的效率(整体压缩机效率)的图表，其中，E表示设计最高效率点，而D和E表示发生了偏移的较低的效率运转点；图9B是示出图9A所示的双级压缩机的第一级叶轮的效率的图表，其中，E1表示第一级的设计最高效率点，而D1和E1表示第一级的发生了偏移的较低的效率运转点；图9C是示出图9A所示的双级压缩机的第二级叶轮的效率的图表，其中，E2表示第二级的设计最高效率点，而D2和E2表示第二级的发生了偏移的较低的效率运转点；图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离心压缩机，其特征在于，包括壳体、第一压缩机构以及第二压缩机构，其中，所述壳体具有第一入口部、第一出口部、第二入口部和第二出口部，所述第一压缩机构具有：第一入口导叶，所述第一入口导叶配置于所述第一入口部；第一叶轮，所述第一叶轮配置于所述第一入口导叶的下游，所述第一叶轮附接到能绕第一旋转轴线旋转的第一轴；第一扩散器，所述第一扩散器配置于所述第一叶轮下游的所述第一出口部；以及第一马达，所述第一马达布置成使所述第一轴旋转，从而使所述第一叶轮旋转，所述第二压缩机构具有：第二入口导叶，所述第二入口导叶配置于所述第二入口部；第二叶轮，所述第二叶轮配置于所述第二入口导叶的下游，所述第二叶轮附接到能绕第二旋转轴线旋转的第二轴；第二扩散器，所述第二扩散器配置于所述第二叶轮下游的所述第二出口部；以及第二马达，所述第二马达布置成使所述第二轴旋转，从而使所述第二叶轮旋转。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.15 US 15/266,4031.一种离心压缩机，其特征在于，包括壳体、第一压缩机构以及第二压缩机构，其中，所述壳体具有第一入口部、第一出口部、第二入口部和第二出口部，所述第一压缩机构具有：第一入口导叶，所述第一入口导叶配置于所述第一入口部；第一叶轮，所述第一叶轮配置于所述第一入口导叶的下游，所述第一叶轮附接到能绕第一旋转轴线旋转的第一轴；第一扩散器，所述第一扩散器配置于所述第一叶轮下游的所述第一出口部；以及第一马达，所述第一马达布置成使所述第一轴旋转，从而使所述第一叶轮旋转，所述第二压缩机构具有：第二入口导叶，所述第二入口导叶配置于所述第二入口部；第二叶轮，所述第二叶轮配置于所述第二入口导叶的下游，所述第二叶轮附接到能绕第二旋转轴线旋转的第二轴；第二扩散器，所述第二扩散器配置于所述第二叶轮下游的所述第二出口部；以及第二马达，所述第二马达布置成使所述第二轴旋转，从而使所述第二叶轮旋转。2.如权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，所述第一马达的转速和所述第二马达的转速能够独立地控制。3.如权利要求2所述的离心压缩机，其特征在于，还包括：控制器，所述控制器被编程为独立地控制所述第一马达的转速和所述第二马达的转速。4.如权利要求3所述的离心压缩机，其特征在于，还包括：第一变频驱动器(VFD)，所述第一变频驱动器(VFD)连接到所述第一马达和所述控制器，以可变地控制所述第一马达的转速；以及第二变频驱动器(VFD)，所述第二变频驱动器(VFD)连接到所述第二马达和所述控制器，以可变地控制所述第二马达的转速。5.如权利要求1至4中任一项所述的离心压缩机，其特征在于，还包括：第一磁轴承，所述第一磁轴承能旋转地支承所述第一轴；以及第二磁轴承，所述第二磁轴承能旋转地支承所述第二轴。6.如权利要求5所述的离心压缩机，其特征在于，所述第一旋转轴线与所述第二旋转轴线彼此重合。7.如权利要求5或6所述的离心压缩机，其特征在于，所述第一轴具有：第一入口端部，所述第一入口端部上安装有所述第一叶轮；以及第一远端部，所述第一马达安装在所述第一轴的位于所述第一叶轮与所述第一远端部之间的位置处，所述第二轴具有：第二入口端部，所述第二入口端部上安装有所述第二叶轮；以及第二远端部，所述第二马达安装在所述第二轴的位于所述第二叶轮与所述第二远端部之间的位置处，所述第一磁轴承包括第一叶轮侧径向磁轴承，所述第一叶轮侧径向磁轴承轴向配置在所述第一叶轮与所述第一马达之间，所述第二磁轴承包括第二叶轮侧径向磁轴承，所述第二叶轮侧径向磁轴承轴向配置在所述第二叶轮与所述第二马...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·A·约翰逊，小野寺文明，上田剛，
申请(专利权)人：大金应用美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US