[發明專利]一種雙螺桿壓縮機補氣壓力控制系統及方法

有效

• 申請號: 201610400283.8
• 申請日: 2016-06-08
• 公開（公告）號: CN105910339B
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 何永寧;邢林芬;王華東;曹鋒
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業學院
• 主分類號: F25B30/02
• 分類號: F25B30/02;F25B49/02;F25B1/047
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司41125
• 代理人: 張紹琳,張真真

技術領域

本發明屬于機械工程技術領域，具體涉及一種雙螺桿壓縮機補氣壓力控制系統及方法。

背景技術

熱泵技術以其較高的制熱效率、安全的使用環境等優勢獲得了長遠的發展，目前大量取代原有的燃油、燃煤、燃氣鍋爐，降低了城市供暖需求對一次能源直接消耗的依賴。目前熱泵主要應用于民用及商用加熱場合，工業加熱場合，如物料干燥、紡織品印染、原油加熱等，需要大量的90~150℃高溫熱水滿足工業過程需求。由于該類場合同時存在大量的高溫廢水，余熱資源豐富，為高溫熱泵技術的推廣提供了條件。

受熱泵單機容量的限制，目前高溫熱泵常用的壓縮機為雙螺桿壓縮機。雙螺桿壓縮機作為典型的容積式壓縮機，與活塞式壓縮機相比，其自身無吸、排氣閥的存在，壓縮機的吸、排氣過程均依靠螺桿轉子的轉動完成。隨著轉子的轉動，當壓縮腔與排氣孔口連通時，開始排氣過程。理想情況下，螺桿壓縮機的壓縮過程如圖1所示。壓縮機壓縮腔與排氣孔口連通后，隨著轉子的轉動，齒間容積進一步減小，高壓氣體逐漸從排氣孔口排出。

由于螺桿壓縮機的嚙合轉子與機殼形成的壓縮腔的體積決定了其壓縮終了的制冷劑壓力，而吸、排氣孔口的位置與形狀就直接決定了該螺桿壓縮機的內壓力比。排氣管道中制冷劑壓力受冷凝溫度的影響，不同工況下系統外壓比為一變化值。當系統內壓比及外壓比存在差異時，就導致了壓縮過程中過壓縮及欠壓縮的過程。壓縮過程中的過壓縮及欠壓縮過程在p-V圖上如圖2所示。

過壓縮時，壓縮機內壓縮終了壓力高于管道壓力，當壓縮腔與排氣孔口連通時，齒間容積中的氣體迅速流入排氣孔口，使得齒間容積中的氣體壓力由p_i迅速降低至p_d，后隨著齒間容積的縮小而排出；欠壓縮過程中，壓縮機內壓縮終了壓力低于管道壓力，當壓縮腔與排氣孔口連通時，排氣孔口的氣體迅速流入齒間容積中，使得齒間容積中的氣體壓力由p_i迅速增加至p_d，后隨著齒間容積的縮小而排出。過壓縮及欠壓縮過程中，內外壓比的不同直接導致了功耗的增加。

高溫熱泵應用于工業加熱場合時，由于其熱源及熱匯側，介質流量及溫度變化較大，使得熱泵冷凝溫度及蒸發溫度變化較大。在此工況下，雙螺桿壓縮機外壓比增大而壓縮機內壓比變化較小。工況的變化導致了壓縮機內外壓比之間差值增大，壓縮機欠壓縮程度增大，壓縮機附加功耗增加，系統能效比下降。為維持高溫熱泵在較寬工況下運行的能效比及經濟性，就需要對高溫熱泵運行時壓縮機的欠壓縮過程進行調節。

發明內容

本發明要解決的技術問題是現在現有的雙螺桿壓縮機欠壓縮過程中，內外壓比的不同導致壓縮機容積比功的增加，提供一種通過設置經濟器過程，向雙螺桿壓縮機壓縮腔中進行補氣，調節壓縮機壓縮終了壓力，消除壓縮機運行過程中的欠壓縮過程，實時調整壓縮機運行狀態，保證高溫熱泵運行能效比的高溫熱泵用雙螺桿壓縮機補氣壓力控制系統及方法。

為解決上述技術問題，本發明采用下述技術方案：一種雙螺桿壓縮機補氣壓力控制系統，包括高溫熱泵系統和控制系統；雙螺桿壓縮機、冷凝器、第二節流閥與蒸發器依次連接組成高溫熱泵系統；經濟器、第一節流閥及壓差傳感器組成控制系統；與冷凝器出口相連的管道分成兩路，一路直接連接經濟器的第一入口，另一路通過第一節流閥連接經濟器的第二入口；經濟器的第一出口通過第二節流閥連接蒸發器的入口；經濟器的第二出口連接雙螺桿壓縮機的補氣口。

所述的壓差傳感器用于檢測雙螺桿壓縮機壓縮腔內的壓縮終了壓力和壓縮機的排氣管道的壓力，壓差傳感器通過電信號與第一節流閥連接，用于控制第一節流閥的開度。

一種雙螺桿壓縮機補氣壓力的控制方法，包括以下步驟：①設定壓差值：在壓差傳感器上設定排氣管道壓力與壓縮機壓縮終了壓力壓差；②高溫熱泵運行過程中，用壓差傳感器同時監測雙螺桿壓縮機壓縮腔內的壓縮終了壓力與排氣管道壓力；③當壓差傳感器檢測到排氣管道壓力與壓縮機終了壓力壓差大于設定壓差值時，調整第一節流閥的開度，將冷凝器里的制冷劑氣體通過雙螺桿壓縮機上的補氣口補入壓縮腔中，提升壓縮終了壓力，降低壓縮腔內排氣管道壓力與壓縮終了壓力的差值，降低壓縮機欠壓縮程度，使得壓縮機運行容積比功最小。