气悬浮轴承流体供应系统、空调系统的制作方法

1.本公开涉及空调设备技术领域，特别涉及一种气悬浮轴承流体供应系统、空调系统。


背景技术：

2.离心式冷水机组通常被用于各种建筑空调中，目前离心机组的压缩机轴承主要采用油润滑轴承、磁悬浮轴承，最近几年也开始兴起了气体轴承，即气悬浮轴承。
3.气悬浮轴承利用气体力对转轴进行支撑，具有以下优点：1、与使用油润滑轴承的压缩机相比，无需供油系统、回油系统、冷油系统，无润滑油泄漏风险，省去润滑油维护工作。轴承工作时，处于悬浮状态，无摩擦，减小了机械损失，提高了机组性能；2、与采用磁悬浮轴承的压缩机相比，无需复杂的电控控制系统以及异常断电保护系统，轴承体积相对更小。
4.为保证气悬浮轴承正常工作，需要一套可靠稳定的流体供应系统给气悬浮轴承供气。然而，相关技术中的流体供应系统具有供气压力周期波动的问题，且结构较复杂、成本较高、使用寿命短。


技术实现要素：

5.本公开的目的在于提供一种能够保持气悬浮轴承的压力稳定的气悬浮轴承流体供应系统、空调系统。
6.本公开的第一方面提供一种压缩机的气悬浮轴承流体供应系统，包括：
7.压缩机，包括压缩机外壳、转轴和气悬浮轴承，所述压缩机外壳具有用于为所述气悬浮轴承提供冷媒的流体入口和用于回收所述气悬浮轴承排出的冷媒的流体出口，所述气悬浮轴承被配置为支撑所述转轴；
8.冷凝器，所述冷凝器的冷媒入口与所述压缩机的冷媒出口连接，所述冷凝器的冷媒出口与所述流体入口连接；
9.蒸发器，具有第一冷媒口、第二冷媒口和第三冷媒口，所述蒸发器的第一冷媒口与所述冷凝器的冷媒出口连接，所述蒸发器的第二冷媒口与所述流体出口连接，所述蒸发器的第三冷媒口与所述压缩机的冷媒入口连接；
10.第一管路，入口端连接于所述冷凝器的冷媒出口，出口端连接于所述流体入口；
11.第二管路，入口端连接于所述冷凝器的冷媒入口与所述压缩机的冷媒出口之间，出口端连接于所述流体入口；和
12.操纵装置，被配置为使所述第一管路和所述第二管路选择性地接通或切断。
13.根据本公开的一些实施例，所述操纵装置包括：
14.冷媒泵，设置于所述第一管路上并被配置为将所述冷凝器的冷媒输送至所述流体入口；和/或
15.第一控制阀，设置于所述第二管路上并被配置为控制所述第二管路的通断。
16.根据本公开的一些实施例，
17.所述第一控制阀包括电磁阀，所述电磁阀被配置为接通或切断所述第二管路；或
18.所述第一控制阀包括单向阀，所述单向阀被配置为使所述第二管路由所述压缩机的冷媒出口向所述流体入口单向接通。
19.根据本公开的一些实施例，还包括：
20.第一压力检测装置，被配置为获取所述压缩机的电机腔压力p2；
21.第二压力检测装置，被配置为获取所述冷凝器的冷凝压力p3；和
22.第一控制模块，与所述第一压力检测装置和所述第二压力检测装置信号连接，被配置为根据所述压缩机的工作状态、所述压缩机的电机腔压力p2和所述冷凝器的冷凝压力p3，使所述第一管路和所述第二管路选择性地接通或切断。
23.根据本公开的一些实施例，还包括：
24.第一压力检测装置，被配置为获取所述压缩机的电机腔压力p2；
25.第三压力检测装置，所述第三压力检测装置被配置为获取所述冷媒泵的出口压力p1；和
26.第二控制模块，与所述第一压力检测装置和所述第三压力检测装置信号连接，被配置为根据所述出口压力p1与所述压缩机的电机腔压力p2的差值，调节所述冷媒泵的转速。
27.根据本公开的一些实施例，所述压缩机的冷媒出口与所述冷凝器的冷媒入口之间设置有第二控制阀，所述第二控制阀为单向阀。
28.根据本公开的一些实施例，还包括：
29.膨胀阀，入口端与所述冷凝器的冷媒出口连接，出口端与所述蒸发器的第一冷媒口连接；
30.旁通管路，入口端与所述蒸发器的第一冷媒口连接，出口端与所述冷凝器的冷媒出口连接；和
31.旁通阀，设置于所述旁通管路上并被配置为接通或切断所述旁通管路。
32.本公开的第二方面提供一种空调系统，包括本公开第一方面所述的气悬浮轴承流体供应系统。
33.本公开的第三方面提供一种本公开第一方面所述的气悬浮轴承流体供应系统的控制方法，包括：使所述第一管路和所述第二管路选择性地接通或切断，以确定所述气悬浮轴承的流体入口通过所述第一管路供液或通过所述第二管路供气。
34.根据本公开的一些实施例，
35.所述控制方法还包括获取所述压缩机的工作状态，所述工作状态包括停机状态和稳定运行状态；
36.根据所述工作状态、所述冷媒泵的出口压力p1、所述压缩机的电机腔压力p2和所述冷凝器的冷凝压力p3中至少之一，使所述第一管路和所述第二管路选择性地接通或切断。
37.根据本公开的一些实施例，当所述压缩机开机后且达到所述稳定运行状态前，且p3-p2＜p0，使所述第一管路接通且使所述第二管路断开，其中，p0表示所述冷媒泵的出口压力p1和所述压缩机的电机腔压力p2的差值的目标值。
38.根据本公开的一些实施例，当所述压缩机处于所述稳定运行状态，
39.若p3-p2＜p0，使所述第一管路接通且使所述第二管路断开；和/或
40.若p3-p2≥p0，使所述第二管路接通且使所述第一管路断开；
41.其中，p0表示所述冷凝器的冷凝压力p3和所述压缩机的电机腔压力p2的差值的目标值，或所述冷媒泵的出口压力p1和所述压缩机的电机腔压力p2的差值的目标值。
42.根据本公开的一些实施例，当所述压缩机关机后且达到所述停机状态前，使所述第一管路接通且使所述第二管路断开。
43.根据本公开的一些实施例，使所述第一管路接通包括：根据所述冷媒泵的出口压力p1和所述压缩机的电机腔压力p2的差值，调节设置于所述第一管路上的冷媒泵的转速，直至所述差值达到所述目标值p0。
44.根据本公开的一些实施例，当所述压缩机处于稳定运行状态且所述冷媒泵因故障停止工作，使所述第二管路接通，使所述冷凝器与所述压缩机之间的管路断开，且使所述冷凝器与所述蒸发器之间的管路断开。
45.本公开实施例提供的气悬浮轴承流体供应系统具有以下两条供气路径：1、冷凝器-第一管路-气悬浮轴承-蒸发器；2、压缩机-第二管路-气悬浮轴承-蒸发器。根据空调机组的不同运行状态，可以切换不同的供气、供液路径，流体供应系统结构简洁，同时能够使气悬浮轴承供气更加稳定，有效提高机组可靠性。本公开实施例提供的气悬浮轴承流体供应系统的控制方法以及空调系统具有前述气悬浮流体供应系统所具有的优点。
46.通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
47.此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本技术的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
48.图1为本公开一些实施例的气悬浮轴承流体供应系统的结构示意图。
49.图2为本公开另一些实施例的气悬浮轴承流体供应系统的结构示意图。
50.图1和图2中，各附图标记分别代表：
51.1、压缩机；2、冷凝器；3、膨胀阀；4、蒸发器；5、冷媒泵；6、第一控制阀；7、第二控制阀；8、第一过滤器；9、第二过滤器；10、旁通阀；11、第一压力检测装置；12、第二压力检测装置；13、第三压力检测装置；14、第四压力检测装置；l1、第一管路；l2、第二管路；k1、流体入口；k2、流体出口。
具体实施方式
52.下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
53.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表
达式和数值不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，这些技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
54.在本公开的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。
55.在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
56.如图1至图2所示，本公开的一些实施例提供一种压缩机的气悬浮轴承流体供应系统，包括压缩机1、冷凝器2、蒸发器4、第一管路l1、第二管路l2和操纵装置。
57.压缩机1包括压缩机外壳、转轴和气悬浮轴承，压缩机外壳具有用于为气悬浮轴承提供冷媒的流体入口k1和用于回收气悬浮轴承排出的冷媒的流体出口k2，气悬浮轴承被配置为支撑转轴。
58.冷凝器2的冷媒入口与压缩机1的冷媒出口连接，冷凝器2的冷媒出口与流体入口k1连接。
59.蒸发器4具有第一冷媒口、第二冷媒口和第三冷媒口，蒸发器4的第一冷媒口与冷凝器2的冷媒出口连接，蒸发器4的第二冷媒口与流体出口k2连接，蒸发器4的第三冷媒口与压缩机1的冷媒入口连接。
60.第一管路l1的入口端连接于冷凝器2的冷媒出口，出口端连接于流体入口k1；
61.第二管路l2的入口端连接于冷凝器2的冷媒入口与压缩机1的冷媒出口之间，出口端连接于流体入口k1。
62.操纵装置被配置为使第一管路l1和第二管路l2选择性地接通或切断。
63.本公开实施例提供的气悬浮轴承流体供应系统具有以下两条供气路径：1、冷凝器-第一管路-气悬浮轴承-蒸发器；2、压缩机-第二管路-气悬浮轴承-蒸发器。根据空调机组的不同运行状态，可以切换不同的供气、供液路径，流体供应系统结构简洁，同时能够使气悬浮轴承供气更加稳定，有效提高机组可靠性。
64.在一些实施例中，如图1和图2所示，操纵装置包括冷媒泵5，冷媒泵5设置于第一管路l1上并被配置为将冷凝器2的冷媒输送至流体入口k1。
65.在一些实施例中，操纵装置包括第一控制阀6，第一控制阀6设置于第二管路l2上并被配置为控制第二管路l2的通断。
66.当冷媒泵5处于启动状态，气悬浮流体供应系统可以使第一管路l1接通，反之则可以使第一管路l1断开。当第一控制阀6处于开启状态，气悬浮流体供应系统可以使第二管路
l2接通，反之则可以使第二管路l2断开。
67.在一些实施例中，如图1所示，第一控制阀6包括电磁阀，电磁阀被配置为接通或切断第二管路l2。
68.在另一些实施例中，如图2所示，第一控制阀6包括单向阀，单向阀被配置为使第二管路l2由压缩机1的冷媒出口向流体入口k1单向接通。
69.图1和图2所示的实施例中，气悬浮轴承流体供应系统还可包括设置于冷凝器2的冷媒出口和冷媒泵5的冷媒入口之间的第一过滤器8和设置于所述流体入口k2的上游的第二过滤器9。
70.在一些实施例中，气悬浮轴承流体供应系统还包括第一压力检测装置11、第二压力检测装置12和第一控制模块。第一压力检测装置11被配置为获取压缩机1的电机腔压力p2。第二压力检测装置12被配置为获取冷凝器2的冷凝压力p3。第一控制模块与第一压力检测装置11和第二压力检测装置12信号连接，被配置为根据压缩机1的工作状态、压缩机1的电机腔压力p2和冷凝器2的冷凝压力p3，使第一管路l1和第二管路l2选择性地接通或切断。
71.在一些实施例中，气悬浮轴承流体供应系统还包括第一压力检测装置11、第三压力检测装置13和第二控制模块。第一压力检测装置11被配置为获取压缩机1的电机腔压力p2。第三压力检测装置13被配置为获取冷媒泵5的出口压力p1。第二控制模块与第一压力检测装置11和第三压力检测装置13信号连接，被配置为根据出口压力p1、流体入口k1和流体出口k2的压力的差值，调节冷媒泵5的转速。
72.图1和图2所示的实施例中，气悬浮轴承流体供应系统还可包括第四压力检测装置14，第四压力检测装置14被配置为获取蒸发器4的蒸发压力p4。
73.在一些实施例中，压缩机1的冷媒出口与冷凝器2的冷媒入口之间设置有第二控制阀7，第二控制阀7为单向阀。
74.上述实施例中，无论气悬浮轴承流体供应系统通过第一管路l1还是第二管路l2向气悬浮轴承供气，设置第二控制阀7均可保证压缩机1的冷媒出口的高压冷媒气体能够稳定地导入第一管路l1或第二管路l2。
75.在一些实施例中，如图2所示，气悬浮轴承流体供应系统还包括膨胀阀3、旁通管路和旁通阀10。膨胀阀3的入口端与冷凝器2的冷媒出口连接，出口端与蒸发器4的第一冷媒口连接。旁通管路的入口端与蒸发器4的第一冷媒口连接，出口端与冷凝器2的冷媒出口连接。旁通阀10设置于旁通管路上并被配置为接通或切断旁通管路。
76.上述实施例中，通常状态下，压缩机1、冷凝器2、膨胀阀3和蒸发器4形成制冷回路。由于旁通管路并联于膨胀阀3的两端，旁通阀10可控制旁通管路的通断，当冷凝器2内的液态冷媒不足时，可通过开启旁通阀10使旁通管路处于由蒸发器4向冷凝器2导通的状态，从而使蒸发器4中的液态冷媒能够通过旁通管路及时地流向冷凝器2，以确保冷凝器2内储存有足够的冷媒用于气悬浮轴承供气。旁通阀10可以是电磁阀。
77.本公开的一些实施例还提供一种空调系统，包括前述气悬浮轴承流体供应系统。例如，该空调系统可以是包含离心式水冷机组的建筑空调系统。该空调系统具有前述气悬浮流体供应系统所具有的优点。
78.本公开的一些实施例还提供前述气悬浮轴承流体供应系统的控制方法，包括使第一管路l1和第二管路l2选择性地接通或切断，以确定气悬浮轴承的流体入口k1通过第一管
路l1供液或通过第二管路l2供气。该控制方法具有前述气悬浮流体供应系统所具有的优点。
79.下面进一步说明气悬浮轴承流体供应系统的控制方法。为保证气悬浮轴承正常悬浮工作，需保证气悬浮轴承供气压差(即流体入口k1的压力-流体出口k2的压力)在一定范围，根据空调机组运行不同阶段，切换不同的供气路径。机组运行的不同阶段可参考压缩机1的工作状态来确定。
80.在一些实施例中，控制方法还包括获取压缩机1的工作状态，工作状态包括停机状态和稳定运行状态；根据工作状态、冷媒泵5的出口压力p1、压缩机1的电机腔压力p2和冷凝器2的冷凝压力p3中至少之一，使第一管路l1和第二管路l2选择性地接通或切断。
81.上述实施例中，可以通过多种方式获取压缩机1的工作状态。例如，可以通过压缩机1的转轴的实时转速以及转速的变化情况确定压缩机1的工作状态，实时转速保持为0可表示停机状态，实时转速保持为某一设定值之上可表示稳定运行状态。
82.在一些实施例的控制方法中，当压缩机1开机后且达到稳定运行状态前，且p3-p2＜p0，使第一管路l1接通且使第二管路l2断开，其中，p0表示冷媒泵5的出口压力p1和压缩机1的电机腔压力p2的差值的目标值。
83.图1和图2所示的实施例中，当空调机组处于启动阶段时，压缩机1尚未达到稳定运行状态，此时开启冷媒泵5以使第一管路l1接通，并通过冷媒泵5将冷凝器2中的液态冷媒加压并向气悬浮轴承提供液态冷媒，使压缩机的转轴悬浮后，启动压缩机电机以使压缩机开启，制冷循环启动。
84.在一些实施例的控制方法中，当压缩机1处于稳定运行状态，若p3-p2＜p0，使第一管路l1接通且使第二管路l2断开。
85.在一些实施例的控制方法中，当压缩机1处于稳定运行状态，若p3-p2≥p0，使第二管路l2接通且使第一管路l1断开。
86.其中，p0表示冷凝器2的冷凝压力p3和压缩机1的电机腔压力p2的差值的目标值，或冷媒泵5的出口压力p1和压缩机1的电机腔压力p2的差值的目标值。
87.图1和图2所示的实施例中，当空调机组处于稳定运行阶段时，压缩机相应地处于稳定运行状态，当冷凝器2的冷凝压力p3与压缩机1的电机腔压力p2的差值达到一定数值时，或冷媒泵5的出口压力p1和压缩机1的电机腔压力p2的差值达到一定数值时，表明压缩机1产生的高压气态冷媒足以提供使转轴悬浮的压力，通过开启第一控制阀6使第二管路l2接通，压缩机1可以通过第二管路l2向气悬浮轴承提供高压气态冷媒。
88.在一些实施例的控制方法中，当压缩机1关机后且达到停机状态前，使第一管路l1接通且使第二管路l2断开。
89.在一些实施例的控制方法中，使第一管路l1接通包括：根据冷媒泵5的出口压力p1和压缩机1的电机腔压力p2的差值，调节设置于第一管路l1上的冷媒泵5的转速，直至差值达到目标值p0。
90.在一些实施例的控制方法中，当压缩机1处于稳定运行状态且冷媒泵5因故障停止工作，使第二管路l2接通，使冷凝器2与压缩机1之间的管路断开，且使冷凝器2与蒸发器4之间的管路断开。
91.上述实施例中，冷媒泵5故障停机的瞬间，使第二管路l2接通且使与冷凝器2连接
的压缩机1和蒸发器4之间的管路全部断开，制冷循环停止。例如，图1和图2所示的实施例中，除了第二管路l2上的第一控制阀6开启外，使其他和冷凝器2连接的相关管路上的阀门全部关闭，如膨胀阀3、第二控制阀7等，此时可以利用停机时冷凝器2中尚存的高压气态冷媒，给气悬浮轴承继续供气，直到压缩机的电机停止运行，避免电机还在运转阶段，轴承出现断气而无法正常悬浮工作，进而出现磨轴导致轴承损坏的情况。
92.在一些实施例中，在上面所描述的第一控制模块和第二控制模块可以实现为用于执行本公开所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(programmable logic controller，简称：plc)、数字信号处理器(digital signal processor，简称：dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，简称：asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，简称：fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。
93.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本公开进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本公开的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，其均应涵盖在本公开请求保护的技术方案范围当中。