容积比控制系统和方法技术方案

提供一种用于控制压缩机的容积比的系统和方法。所述系统可以使用转子缸内的端口（88）或多个此类端口，以将蒸汽从压缩室引导到压缩机的排气通道。控制阀（90）可以用来打开或关闭所述端口或多个此类端口，以在所述压缩机内实现不同的容积比。所述控制阀（90）可以由一个或多个阀来移动或调整，所述一个或多个阀会控制流向所述阀的流体流。可以使用一种控制算法来控制所述一个或多个阀来移动所述控制阀，从而实现所述压缩机的不同容积比。所述控制算法可以响应于与所述压缩机相关的运行参数来控制所述一个或多个阀。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体涉及正排量压缩机(positive displacement compressor)。更确切的说，本专利技术涉及对螺杆式压缩机(screw compressor)的容积比进行的控制。
技术介绍
在旋转螺杆式压缩机中，进气和压缩可以由两个紧密啮合的、旋转的、有螺旋形突出部分的转子来实现，所述转子交替地把气体抽吸到螺纹上，并将气体压缩到较高压力。螺杆式压缩机为具有进气和压缩循环的正排量装置，类似于活塞式/往复式压缩机。螺杆式压缩机的转子可以安置于紧密配合的孔内，所述孔内置有界定压缩机进气和排气容积的几何特征，提供了压缩机的内置容积比。压缩机的容积比应该与并有压缩机的系统的相关压力条件相匹配，藉以避免过分压缩或不完全压缩，并避免由此产生的功的损失。在闭合回路制冷系统或空调系统中，在热侧换热器与冷侧换热器之间建立系统的容积比。固定容积比的压缩机可以用于避免可变容积比机器带来的花费和问题。外壳内置有固定入口端口和排气端口的螺杆式压缩机可以针对特定的吸气和排气条件/压力组合来进行优化。然而，连接有压缩机的系统极少会每时每刻在完全相同的条件下运行，尤其在空调应用中。夜间、白天以及季节的温度可以影响系统的容积比以及压缩机运行的效率。在负载可变的系统中，被冷凝器拒收的热量会波动，使得高侧压力上升或下降，导致压缩机的容积比偏离压缩机的最优容积比。容积比或容积指数(volume index) (Vi)为压缩机在吸气口闭合时的内部容积与排气口刚刚打开时其内部容积之比。螺杆式压缩机、润旋式压缩机(scroll compressor)以及类似机器可以具有基于压缩机几何结构的固定容积比。为实现最佳效率，压缩机腔室内部的压力应该基本上等于压缩机的排气管线内的压力。如果内部压力超过排气压力，会造成气体的过度压缩，产生系统损失。如果内腔压力或内部压力太低，排气口打开时会发生回流，从而产生另一类型的系统损失。例如，制冷系统等蒸汽压缩系统可包括压缩机、冷凝器、膨胀装置(expansiondevice)以及蒸发器。压缩机的效率与蒸发器以及冷凝器内的饱和条件有关。冷凝器以及蒸发器内的压力可以用来确定压缩机外部的系统的压力比(pressure ratio)。对于当前的实例，压力比(pressure ratio) /压缩比(compression ratio)可以确定为4。容积比(Vi)与压缩比相关，其关系为Vi增加为自身的Ι/k次幂，k为所压缩的气体或制冷剂的比热的比。基于上述关系，为了实现在最大负载条件下的最佳性能，对于当前的实例，要在压缩机几何结构内构建的容积比会为3.23。然而，在部分负载、低温环境条件(low ambientcondition)下，或夜间状态下，制冷系统中冷凝器的饱和条件下降，而蒸发器的条件保持相对恒定。在部分负载或低温环境条件下，为维持压缩机的最佳性能，压缩机的Vi应该降为2.5o因此，需要这样一种系统，该系统能够在部分负载或低温环境条件下改变压缩机的容积比，而且无需使用诸如滑阀(slide valve)等昂贵而又复杂的装置。
技术实现思路
本专利技术涉及一种压缩机。所述压缩机包括进气通道，排气通道以及压缩机构。所述压缩机构经安置以接收来自所述进气通道的蒸汽，并将经压缩的蒸汽提供给所述排气通道。所述压缩机还包括:端口，其位于所述压缩机构内，用于将在所述压缩机构内的蒸汽中的一部分引导到所述排气通道；以及阀，其安置在所述端口附近，用于对通过所述端口的蒸汽流进行控制。所述阀具有:第一位置，其允许第一蒸汽流从所述压缩机构流向所述排气通道；第二位置，其允许第二蒸汽流从所述压缩机构流向所述排气通道；以及第三位置，其阻止蒸汽从所述压缩机构流向所述排气通道。所述压缩机:响应于所述阀处于所述第一位置而具有第一容积比；响应于所述阀处于所述第二位置而具有第二容积比；以及响应于所述阀处于所述第三位置而具有第三容积比。所述第一容积比小于所述第二容积比，并且所述第二容积比小于所述第三容积比。所述压缩机进一步包括至少一个电磁阀和控制器。所述至少一个电磁阀经安置以对流向所述阀的流体流进行控制，并且由流向所述阀的流体流确定所述阀的位置。所述控制器包括用于执行计算机程序的微处理器，所述计算机程序响应于运行参数而对所述至少一个电磁阀进行激励以及解除激励，来对流向所述阀的流体流进行控制，并调整所述阀的位置。 本专利技术还涉及一种用于控制压缩机容积比的方法。所述方法包括提供控制阀，所述控制阀安置在压缩机的压缩机构中的端口附近处；以及提供第一阀和第二阀，用于调整所述控制阀的位置来打开和关闭所述端口。所述端口用于将所述压缩机构中的一部分蒸汽引导到所述压缩机的排气通道。所述方法进一步包括:计算饱和温度差(saturatedtemperature difference);将所述计算所得饱和温度差与预定给定值相比较；以及如果所述计算出的饱和温度差小于将所述预定给定值减去预定死区值所得之差值，则响应于此，控制所述第一阀来将所述控制阀移动到第一位置，形成所述压缩机的第一容积比。本专利技术的一个实施例包括一种包括压缩机构的压缩机。所述压缩机构经配置并安置为接收来自进气通道的蒸汽，并将经压缩的蒸汽提供给排气通道。所述压缩机还包括 端口，其位于所述压缩机构内，用于将所述压缩机构内的所述蒸汽的一部分引导到所述排气通道；以及阀，其经配置及安置以对通过所述端口的蒸汽流进行控制。所述阀具有:第一位置，其允许蒸汽流从所述压缩机构流向所述排气通道；以及第二位置，其阻止蒸汽从所述压缩机构流向所述排气通道。所述压缩机:响应于所述阀处于所述第二位置而具有第一容积比；以及响应于所述阀处于所述第一位置而具有第二容积比。所述第一容积比大于所述第二容积比。可响应于预定的条件来控制所述阀以在所述第一容积比或所述第二容积比下运行所述压缩机。本专利技术的另一实施例包括一种螺杆式压缩机，其包括接收蒸汽的进气通道，供应蒸汽的排气通道，以及一对啮合转子。所述一对啮合转子中的各转子安置在相应的汽缸内。所述一对啮合转子经配置以接收来自所述进气通道的蒸汽，并将经压缩的蒸汽提供给所述排气通道。所述螺杆式压缩机还包括:端口，其安置在至少一个转子汽缸内，用于将由所述一对哨合转子形成的压缩凹槽(compression pocket)内的一部分蒸汽引导到所述排气通道；以及阀，其经配置和安置以对流过所述端口的蒸汽流进行控制。所述阀具有:打开位置，其允许蒸汽流从所述压缩凹槽流向所述排气通道；以及闭合位置，其阻止蒸汽从所述压缩凹槽流向所述排气通道。所述压缩机:响应于所述阀处于所述闭合位置而具有第一容积比；以及响应于所述阀处于所述打开位置而具有第二容积比。所述第一容积比大于所述第二容积比。可响应于预定的条件来控制所述阀以在所述第一容积比或所述第二容积比下运行所述压缩机。本专利技术包括一种控制系统,其使用可使压缩机Vi梯级变化(step change)的机构来实现压缩机效率的最佳化，同时所述控制系统还涉及将所述Vi控制机构的不必要的循环最小化。本专利技术的一个优势在于，由于使用较小的容积比带来了更好的部分负载性能，所以相较于固定容积比压缩机，提高了能效等级(energy efficiency rating, EER)。本专利技术的另一优势在于，所述压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.14 US 61/382,8491.一种压缩机,包含: 进气通道； 排气通道； 压缩机构，所述压缩机构经安置以接收来自所述进气通道的蒸汽，并将经压缩的蒸汽提供给所述排气通道； 端口，所述端口安置在所述压缩机构中，以将在所述压缩机构中的蒸汽中的一部分引导到所述排气通道； 阀，所述阀安置在所述端口附近，以控制流过所述端口的蒸汽流； 所述阀具有:允许第一蒸汽流从所述压缩机构流向所述排气通道的第一位置，允许第二蒸汽流从所述压缩机构流向所述排气通道的第二位置，以及阻止蒸汽从所述压缩机构流向所述排气通道的第三位置； 所述压缩机:具有响应于所述阀处于所述第一位置的第一容积比，响应于所述阀处于所述第二位置的第二容积比，以及响应于所述阀处于所述第三位置的第三容积比，所述第一容积比小于所述第二容积比，并且所述第二容积比小于所述第三容积比； 至少一个电磁阀，所述至少一个电磁阀经安置以控制流向所述阀的流体流，其中由流向所述阀的所述流体流确定所述阀的位置；以及 控制器，所述控制器包含执行计算机程序的微处理器，所述计算机程序响应于运行参数而对所述至少一个电磁阀进行激励以及解除激励，以控制流向所述阀的所述流体流，并调整所述阀的所述位置。2.根据权利要求1所述的压缩 机，其中所述至少一个电磁阀包含第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一电磁阀和所述第二电磁阀由所述控制器来分别进行控制。3.根据权利要求2所述的压缩机，其中所述运行参数为饱和温度差。4.根据权利要求3所述的压缩机，其中所述控制器控制所述第一电磁阀和所述第二电磁阀以将所述阀安置在所述第一位置。5.根据权利要求4所述的压缩机，其中如果所测得的饱和温度差小于预定给定值，则所述控制器响应于此而对所述第一电磁阀和所述第二电磁阀同时进行激励。6.根据权利要求3所述的压缩机，其中所述控制器控制所述第一电磁阀和所述第二电磁阀以将所述阀安置在所述第二位置。7.根据权利要求6所述的压缩机，其中如果所测得的饱和温度差小于预定给定值，则所述控制器响应于此而对所述第一电磁阀进行激励并同时对所述第二电磁阀解除激励。8.根据权利要求3所述的压缩机，其中所述控制器控制所述第一电磁阀和所述第二电磁阀以将所述阀安置在所述第三位置。9.根据权利要求8所述的压缩机，其中如果所测得的饱和温度差大于预定给定值，则所述控制器响应于此而对所述第一电磁阀和所述第二电磁阀同时解除激励。10.根据权利要求8所述的压缩机，其中如果所述压缩机处于启动过程或者是所述压缩机处于不运转状态，则所述控制器响应于此而对所述第一电磁阀和所述第二电磁阀同时解除激励。11.一种用于对压缩机的容积比进行控制的方法，所述方法包含: ...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·L·卡普卡，小P·奈米特，A·M·康斯托克，
申请(专利权)人：江森自控科技公司，
类型：
国别省市：