CN110425176A - 气体轴承支撑的离心压缩机供气系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气体轴承支撑的离心压缩机供气系统，涉及制冷空调技术领域，作用于气体轴承支撑的离心压缩机，冷凝器的进口与离心压缩机出口连通；储液器的进口与冷凝器的出口连通；经济器的进口通过第一节流阀与储液器的一路出口连通；喷射器通过液泵、第二控制阀和第一单向阀与储液器的一路出口连通；储罐的进口分别通过第三控制阀和第二单向阀与储液器的一路出口连通。本发明的有益效果是，通过增加液泵、喷射器、储罐和控制阀等部件，组成气体轴承供气系统回路，可保证制冷或热泵系统中离心制冷压缩机在部分负荷工况条件下，也在压差降低的工况条件下，具有较高的供气压力来向气体轴承供气，保证气体轴承的稳定可靠运行。
Description
技术领域
本发明涉及制冷空调技术领域，适用于热泵系统和制冷设备，特别是一种气体轴承支撑的离心压缩机供气系统。
背景技术
无油技术是离心式制冷压缩机发展的重要方向之一，可采用气体轴承作为支撑结构的离心式制冷压缩机具有无油、高速、稳定性好的特点。气体轴承又可以分为静压气体轴承和动压气体轴承，与动压气体轴承相比，静压气体轴承的承载力较大，但需要稳定的气源向气体轴承供气来保证气体轴承的稳定可靠工作。常规的做法可以采用压缩机排出的高压气体作为气源来向轴承供气或者采用外部气源，但由于离心式制冷或热泵机组在工作时大部分时间工作在非额定负荷工况条件下，也即部分负荷工况条件下，部分负荷工况下由于蒸发压力或冷凝压力的变化，导致系统的最大压差会发生变化，此时会导致轴承的供气压力不足。在其他高温工况或低温工况等极端工况条件下也会导致供气压力的变化。供气压力的不足会导致气体轴承承载力减小，进而影响轴承和机器的稳定性和可靠性。采用外部气源会增加系统的复杂性，而且需要消耗多余能耗。因此，为静压气体轴承提供稳定可靠的气源是气体轴承离心压缩机重要的关键技术之一。
发明内容
本发明的目的是为了为气体轴承离心压缩机提供稳定可靠的气源，设计了一种气体轴承支撑的离心压缩机供气系统。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为，一种气体轴承支撑的离心压缩机供气系统，作用于气体轴承支撑的离心压缩机，包括：冷凝器，所述冷凝器的进口与离心压缩机出口连通；储液器，所述储液器的进口与所述冷凝器的出口连通，所述储液器的出口分为三路；经济器，所述经济器的进口通过第一节流阀与所述储液器的一路出口连通，所述经济器的出口分为两路，一路通过第一控制阀与离心压缩机连通，一路通过第二节流阀和蒸发器后与离心压缩机连通；喷射器，所述喷射器通过液泵、第二控制阀和第一单向阀与所述储液器的一路出口连通；储罐，所述储罐的进口分别通过第三控制阀和第二单向阀与所述储液器的一路出口连通；以及气体储罐，所述气体储罐的进口分为三路，一路通过第四控制阀和第三单向阀与所述离心压缩机连通，一路与所述喷射器的出口连通，一路与所述储罐的出口连通。
进一步的，还包括第五控制阀，所述第五控制阀的一端与喷射器连通，另一端与第四控制阀和第三单向阀之间的管路连通。
进一步的，所述喷射器和气体储罐之间设有气液分离器，所述气液分离器的进口与喷射器连通，所述气液分离器的出口分为两路，一路出口与所述气体储罐连通，一路出口通过第一节流阀与经济器连通。
进一步的，所述蒸发器的入口与离心压缩机连通。
本发明的有益效果是：通过增加液泵、喷射器、储罐和控制阀等部件，组成气体轴承供气系统回路，可保证制冷或热泵系统中离心制冷压缩机在部分负荷工况条件下，也即在压差降低的工况条件下，具有较高的供气压力来向气体轴承供气，保证气体轴承的稳定可靠运行。同时通过不同供气回路的切换和控制，保证在压缩机启动过程、部分负荷工况以及额定工况下都有稳定可靠地气源供应。
附图说明
图1是本申请供气系统的循环原理图；
图2是本申请循环的压焓图；
图3是常规循环的压焓图。
以上各图中，1、冷凝器；2、储液器；3、经济器；4、喷射器；5、储罐；6、气体储罐；7、第一节流阀；8、第一控制阀；9、第二节流阀；10、蒸发器；11、液泵；12、第二控制阀；13、第一单向阀；14、第三控制阀；15、第二单向阀；16、第四控制阀；17、第三单向阀；18、第五控制阀；19、气液分离器。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：
一种气体轴承支撑的离心压缩机供气系统，如图1所示，作用于气体轴承支撑的离心压缩机，包括冷凝器1，储液器2，经济器3，喷射器4，储罐5和气体储罐6。
冷凝器1的进口与离心压缩机出口连通。储液器2的进口与冷凝器1的出口连通，储液器2的出口分为三路。经济器3的进口通过第一节流阀7与储液器2的一路出口连通，经济器3的出口分为两路，一路通过第一控制阀8与离心压缩机连通，一路通过第二节流阀9和蒸发器10后与离心压缩机连通。喷射器4通过液泵11、第二控制阀12和第一单向阀13与储液器2的一路出口连通，储罐5的进口分别通过第三控制阀14和第二单向阀15与储液器2的一路出口连通。气体储罐6的进口分为三路，一路通过第四控制阀16和第三单向阀17与离心压缩机连通，一路与喷射器4的出口连通，一路与储罐5的出口连通。
本申请提供了气体轴承支撑的离心压缩机补气、扩稳、轴承供气和电机冷却的方法。工作回路：压缩机A出来的高压气体经冷却器1冷却为制冷剂液体进入储液器2，然后经第一节流阀7进入经济器3。从经济器3分为两个回路，一路从经济器3上出口进入压缩机A的二级进口位置进行补气循环，另一路制冷剂流体经第二节流阀9进入蒸发器10，从蒸发器10的出口的饱和蒸汽进入压缩机A的低压级的进口进行压缩。从经济器3出来的制冷剂流体分出一部分经第一控制阀8进入压缩机A的壳体，用于电机定子和转子的冷却，冷却后的这部分流体进入蒸发器10的进口进行回收循环。
为保证气体轴承的供气压力，系统设置三个回路进行气体轴承的供气。第一供气回路为第四控制阀16、第三单向阀17组成的回路，在压缩机A排气压力足够高时，可以用此回路向轴承直接供气。第二供气回路为储罐5、第三控制阀14和第二单向阀15组成的供气系统。第二供气回路启动时，储罐5配备有电加热功能，用于系统启动时为轴承供气，通过电加热作用在储罐5中产生高压气体，为轴承供气。储罐5的补液在系统正常运行时进行，在储罐5中配备液位传感器，当液位低于限定值时，通过第三控制阀14进行补液，当液位高于限定值时，切断第三控制阀14。储罐5中储存足够的制冷剂流体用于系统的启动过程，当整个制冷或热泵循环系统正常工作后，此回路切断，停止工作。
第三供气回路为第一单向阀13、第二控制阀12、液泵11、喷射器4组成的供气系统，来满足制冷或热泵系统在部分负荷时的气体轴承的供气。来自储液器2的制冷剂流体经第一单向阀13和第二控制阀12进入液泵11，经液泵11提升制冷剂流体压力后作为工作流体进入两相喷射器4，引射来自压缩机A的排气，此时第五控制阀18打开，第四控制阀16关闭。优选的，在喷射器4和气体储罐6之间设有气液分离器19，气液分离器19的进口与喷射器4连通，气液分离器19的出口分为两路，一路出口与气体储罐6连通，一路出口通过第一节流阀7与经济器3连通。在喷射器4出口产生的制冷剂流体压力高于压缩机A排气压力，经气液分离器19分理处的气体进入压缩机A内部用于气体轴承的供气，或用于离心压缩机A的气动扩稳。气液分离器19分离出的制冷剂液体返回制冷剂主管路进行循环。
主要工作原理：如图2和图3分别为本发明的压焓图和常规循环的压焓图。常规循环中，由于在部分负荷下工作，导致冷凝压力Pc降低，供气压差即为冷凝压力Pc与蒸发压力Pe的压差。采用本发明循环后，通过液泵11的增压后的流体作为工作流体引射压缩机A排气，喷射后的混合流体压力增高为Ps，而液泵11的工作介质为液体，所消耗的功耗较小，且喷射器4为静止部件，运行可靠。所以在冷凝压力Pc降低时或压差降低时，仍可向气体轴承提供较高的供气压力，从而保证气体轴承的稳定可靠运行。
蒸发器10的入口与离心压缩机连通，冷却后的气体回到蒸发器10入口。来自蒸发器10的低温低压蒸汽进入离心压缩机压缩后变为高温高压的蒸汽，在冷凝器1冷凝后，分别经第一节流阀7和第二节流阀9降压后进入蒸发器10，完成制冷循环。
以上参考了优选实施例对本发明进行了描述，但本发明的保护范围并不限制于此，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，且不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。因此，任何落入权利要求的范围内的所有技术方案均在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种气体轴承支撑的离心压缩机供气系统，作用于气体轴承支撑的离心压缩机，其特征在于，包括：
冷凝器(1)，所述冷凝器(1)的进口与离心压缩机出口连通；
储液器(2)，所述储液器(2)的进口与所述冷凝器(1)的出口连通，所述储液器(2)的出口分为三路；
经济器(3)，所述经济器(3)的进口通过第一节流阀(7)与所述储液器(2)的一路出口连通，所述经济器(3)的出口分为两路，一路通过第一控制阀(8)与离心压缩机连通，一路通过第二节流阀(9)和蒸发器(10)后与离心压缩机连通；
喷射器(4)，所述喷射器(4)通过液泵(11)、第二控制阀(12)和第一单向阀(13)与所述储液器(2)的一路出口连通；
储罐(5)，所述储罐(5)的进口分别通过第三控制阀(14)和第二单向阀(15)与所述储液器(2)的一路出口连通；以及
气体储罐(6)，所述气体储罐(6)的进口分为三路，一路通过第四控制阀(16)和第三单向阀(17)与所述离心压缩机连通，一路与所述喷射器(4)的出口连通，一路与所述储罐(5)的出口连通。
2.根据权利要求1所述的气体轴承支撑的离心压缩机供气系统，其特征在于，还包括第五控制阀(18)，所述第五控制阀(18)的一端与喷射器(4)连通，另一端与第四控制阀(16)和第三单向阀(17)之间的管路连通。
3.根据权利要求1所述的气体轴承支撑的离心压缩机供气系统，其特征在于，所述喷射器(4)和气体储罐(6)之间设有气液分离器(19)，所述气液分离器(19)的进口与喷射器(4)连通，所述气液分离器(19)的出口分为两路，一路出口与所述气体储罐(6)连通，一路出口通过第一节流阀(7)与经济器(3)连通。
4.根据权利要求1所述的气体轴承支撑的离心压缩机供气系统，其特征在于，所述蒸发器(10)的入口与离心压缩机连通。
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