[發明專利]一種渦旋機軸向力循跡方法和系統

有效

• 申請號: 202110578984.1
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113153747B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 蔡炯炯;吳萱俊;施顏濤;施秧;袁惠祥
• 申請（專利權）人: 浙江科技學院
• 主分類號: F04C28/28
• 分類號: F04C28/28
• 代理公司: 杭州裕陽聯合專利代理有限公司 33289
• 代理人: 張解翠

本發明公開了一種渦旋機軸向力循跡方法和系統，所述方法包括如下步驟：在所述渦旋機內設置電磁探針，獲取渦旋機電磁力參數；建立電磁力“原始理論目標曲線”，并以所述“原始理論目標曲線”為目標進行電磁力跟蹤控制；獲取在跟蹤“原始理論目標曲線”時，渦旋機的排氣流量和主軸電機電流大小；分區，逐個獲取分區間內電磁力的初始大小，記錄排氣流量和主軸電機電流大小，分析反饋的排氣流量和主軸電機電流信號變化規律；根據所述反饋的排氣流量和主軸電機電流信號變化規律，逐個修正各分區的電磁力目標值，生成最適配的新的“目標電磁力曲線”。所述方法對預設工況條件下的渦旋機軸向電磁力的“原始理論目標曲線”，根據反饋信號進行修正尋優。

技術領域

本發明涉及渦旋機技術領域，特別涉及一種渦旋機軸向力循跡方法和系統。

背景技術

渦旋壓縮機是一種新型容積式壓縮的壓縮機，壓縮部件由動渦旋盤和靜渦旋組成，具有結構簡單、易損件少、體積小、可靠性高、機械效率高、噪聲低等優良熱力學性質和力學性質。渦旋壓縮機壓縮腔的結構由動靜渦盤組成，動靜渦盤工作示意圖如圖1。工作過程中，靜渦盤固定在機架上，動盤由偏心軸驅動并由防自轉機構制約，圍繞靜盤基圓中心，作很小半徑的平面轉動。氣體通過空氣濾芯吸入靜盤的外圍，隨著偏心軸的旋轉，氣體在動靜盤噬合所組成的若干個月牙形壓縮腔內被逐步壓縮，然后由靜盤中心部件的軸向孔連續排出。此時，壓縮氣腔內產生的氣體力作用在渦旋盤上，使得動靜渦盤的渦旋齒和端面發生發生傾斜或脫離，增加了氣體的泄漏量。目前，系統難以適應大排氣量和大壓力比的應用場合,如何保障渦旋機渦盤氣密性、有效減少氣體泄漏量是一大技術難題。

動渦旋盤和靜渦旋盤之間的氣密性對壓縮機的工作性能起著重要影響。研究表明，渦旋壓縮機的泄漏主要有切向泄漏和徑向泄漏兩種，即通過軸向或者徑向的間隙發生泄漏，其泄漏模型如圖2。對于渦旋壓縮機徑向間隙中的切向泄漏而言，其主要是由動、靜渦旋盤的加工誤差、各運動部件的摩擦磨損以及各部件裝配精度不夠等因素造成的。而軸向間隙中的徑向泄漏問題，則主要是由渦旋盤壓縮腔中的軸向氣體分離力造成的。根據研究，軸向間隙是導致氣體泄露主要問題，且軸向分離力大小受氣腔溫度、工作頻率和主軸轉角等因素動態變化，導致了氣體的泄漏和零部件的磨損，對渦旋壓縮機的工作性能和使用壽命產生嚴重影響。解決渦旋機軸向動態密封問題，有助于提高渦旋機的工作性能，增加其使用壽命，滿足更廣闊的運用場合。

目前尚缺乏可以通過算法自動對渦旋機軸向力“實際目標曲線”循跡方面的研究和方法。

發明內容

本發明其中一個發明目的在于提供一種渦旋機軸向分離力自動循跡方法和系統，所述方法和系統采用電磁力探針的方法，對預設工況條件下的渦旋機“目標軸向分離力曲線”，從“原始理論目標曲線”開始，分區逐個校正，獲得新的“目標電磁力曲線”。即可根據本發明算法自動找尋用于“平衡軸向分離力”的電磁力“目標電磁力曲線”，以此“目標電磁力曲線”為跟蹤目標，通過電磁力控制算法和硬件系統，實現較好的軸向力平衡控制。通過本發明算可有效改善渦旋機軸向密封性能，從而可以提高渦旋機的電磁伺服系統對復雜工況的適應性。

本發明另一個發明目的在于提供一種渦旋機軸向力循跡方法，所述方法和系統通過對主軸電機轉角360°區域內進行n等分，形成n等分的角度區間，采用PID算法中分步逼近的計算方式可以對每個角度區間進行單獨依次校準，從而使得單個區間中的“目標電磁力曲線”逼近“實際軸向分離力曲線”而不是“原始理論目標軸向分離力曲線”，與實際工況匹配。

本發明另一個發明目的在于提供一種渦旋機軸向力循跡方法，所述方法和系統通過引入渦旋機排氣量和主軸電機電流大小兩個參數，從電磁力“理論目標曲線”修正尋找到真正所需的電磁力“目標電磁力曲線”，通過實時檢測分析渦旋機的排氣量大小和電機主軸電流大小進行最優尋跡，通過和上一次的尋跡狀況進行對比可以實現最優尋跡，提高所述渦旋機的控制精度。

為了實現至少一個上述發明目的，本發明進一步提供一種渦旋機軸向力循跡方法，所述方法包括如下步驟：

在所述渦旋機內設置電磁探針，獲取渦旋機電磁力參數；