一种用于离心压缩机的性能测试系统及测试方法与流程

本发明涉及压缩机，具体涉及一种用于离心压缩机的性能测试系统及测试方法。

背景技术：

1、在“双碳”背景下，工业余热回收向大型化发展延伸，离心式高温热泵压缩机的开发需求越来越迫切，在热泵离心压缩机的整体开发过程中，压缩机的性能测试工作尤为重要，性能测试工作周期长、数据量庞大、测试成本高昂。常规的测试方法需配套蒸发器、冷凝器、中间冷却器、回热器等主要设备，组装成热泵机组进行测试，存在以下问题：试验测试系统复杂，整体成本高，实验周期长，需要根据压缩机规格设计投产相关容器设备；由于容器设备按测试压缩机规格匹配设计，不能做到多个规格的压缩机通用，造成试验资源的重复浪费；蒸发器、冷凝器均以水作为热传递介质，水侧循环量很大，水泵的循环功耗很高，进一步增加了实验的电能消耗；测试数据调控精度不高，稳定性不足，测试数据易波动。

2、如何准确、高效进行热泵离心压缩机的性能实验测试，成为影响热泵离心压缩机开发的关键问题。

技术实现思路

1、本发明针对现有的技术问题，提供一种用于离心压缩机的性能测试系统及测试方法。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于离心压缩机的性能测试系统，包括控制器、双级压缩机和电机，所述控制器与所述电机通信连接，所述电机的输出端与所述双级压缩机连接，还包括能量平衡器和混合器，所述能量平衡器连接有冷却水进水管路和冷却水出水管路，所述双级压缩机包括串联的低压级压缩机和高压级压缩机，所述高压级压缩机排出的气体通过排气管路进入所述能量平衡器的液体空间并生成饱和气体，所述能量平衡器内的饱和气体通过管路一进入所述混合器，所述能量平衡器内的饱和液体一部分进入所述混合器，另一部分通过供液管路对所述电机进行冷却并生成过热气体，所述过热气体通过管路二进入所述混合器，所述混合器的出口通过进气管路与所述低压级压缩机的入口连接，所述进气管路和所述排气管路上均设有压力传感器、温度传感器和流量计，所述控制器分别与所述能量平衡器、所述混合器、压力传感器、温度传感器和流量计电连接。

3、在上述技术方案的基础上，本发明还可以对上述的技术方案作出如下的改进：

4、进一步，还包括补气管路，所述补气管路的一端与所述双级压缩机的补气口连接，另一端与所述能量平衡器连接。

5、进一步，还包括工质缓冲调节器，所述排气管路通过调节管路与气相管路连接，所述气相管路一端与所述混合器的入口连接，另一端与所述工质缓冲调节器连接，所述工质缓冲调节器通过液相管路与所述能量平衡器的液体空间连接。

6、进一步，所述供液管路上设有供液调节阀，所述供液调节阀与所述控制器电连接。

7、进一步，所述能量平衡器的液体空间为立式储液腔体。

8、本发明的有益效果是：简化了整体的结构，提高经济性，通过设置能量平衡器和混合器，实现测试系统能量平衡，准确稳定测试双级压缩机吸气、补气和排气工况，根据设定工况自行调节稳定并记录数据，提升测试效率，并能够完成不同型号及工况压缩机的性能测试，进一步降低试验成本。

9、本发明还公开了一种用于离心压缩机的性能测试方法，采用如上所述的性能测试系统，具体步骤如下：

10、s1、启动冷却水循环，将冷却水进水管路上的进水调节阀打开至初始开度a，所述控制器根据所述冷却水进水管路上的冷却水流量计和冷却水温度传感器测量的数据，计算所述能量平衡器的冷却负荷，并根据所述能量平衡器的压力调节所述冷却水进水管路的流量；

11、s2、压缩机入口的导叶关闭，全开所述进气管路的吸气调节阀及排气管路上的排气调节阀一，关闭补气管路上的补气调节阀，启动压缩机，压缩机入口导叶逐步打开，吸排气压力逐渐升高，将所述补气管路上的补气调节阀打开至初始开度b；

12、s3、控制器根据电机的冷却回气过热度控制供液管路对电机的冷却供液量；

13、高压级压缩机的排气经过排气调节阀一降压至中间压力后进入能量平衡器的立式储液腔体，排气降压后形成的过热气体与中间压力下的足量的饱和液体充分混合接触，全部转化为中间压力下的饱和气体，排气的热量由冷却水带走；

14、所述能量平衡器内的饱和气体一部分通过所述补气管路进入所述双级压缩机的补气口；另一部分饱和气体通过调节阀降压后成为过热气体进入所述混合器，所述能量平衡器的一路液体经过调节阀进入混合器，并与电机冷却回气的过热气体在所述混合器内充分混合后，通过所述进气管路进入所述双级压缩机的吸气口；

15、所述控制器根据所述双级压缩机的吸气过热度调节所述混合器的供液量；

16、控制器根据测试工况所要求的补气量调节补气调节阀的开度，根据排气压力调节所述排气调节阀一的开度；

17、测试系统吸气、排气及补气参数稳定后，通过采集流量参数、压力参数、温度参数，进行记录，并将参数输入控制器，通过目标测试工况点，控制器自动调整工质循环量，控制测试系统压力变化待数据达到稳定后，自行记录数据。

18、进一步，当所述双级压缩机的吸气压力或补气压力低于测试工况所要求数值时，工质缓冲调节器向能量平衡器补充工质：所述调节管路上的排气调节阀二打开，所述性能测试系统中的气相管路上的气相调节阀关闭，排气进入所述工质缓冲调节器，对所述工质缓冲调节器进行升压，工质缓冲调节器内的液体压入所述能量平衡器。

19、进一步，当所述双级压缩机的吸气压力或补气压力高于测试工况所要求数值时，需要由能量平衡器向工质缓冲调节器释放工质：所述调节管路上的排气调节阀二关闭，所述性能测试系统中的气相管路上的气相调节阀及液相管路上的液相调节阀均打开，所述能量平衡器内的液体通过液相管路进入所述工质缓冲调节器。

20、进一步，所述进水调节阀的初始开度a为20%-30%，所述补气管路上的补气调节阀的初始开度b为20%-30%。

21、进一步，通过电机冷却回气压力计算得到工质的饱和蒸发温度，通过实测回气温度与饱和蒸发温度计算差值，该差值称为实测过热度，控制器根据实测过热度与目标设定过热度比较后调整供液调节阀的开度，当实测过热度高于目标设定过热度时，则开大供液调节阀的阀门，当实测过热度低于目标设定过热度时，则关小供液调节阀的阀门。

22、本发明的有益效果是：根据目标测试工况与实际运行工况的差别，通过工质缓冲调节器，动态调整工质循环量，实现工质循环量与目标测试工况的精准匹配，测试工况数据稳定性得到保证，测试数据真实可靠质量高。可以针对不同规格大小的压缩机进行测试，通用性强，减少测试工质用量，减少测试能耗。

技术特征：

1.一种用于离心压缩机的性能测试系统，包括控制器、双级压缩机和电机（3），所述控制器与所述电机（3）通信连接，所述电机（3）的输出端与所述双级压缩机连接，其特征在于，还包括能量平衡器（4）和混合器（5），所述能量平衡器（4）连接有冷却水进水管路（6）和冷却水出水管路（7），所述双级压缩机包括串联的低压级压缩机（1）和高压级压缩机（2），所述高压级压缩机（2）排出的气体通过排气管路（8）进入所述能量平衡器（4）的液体空间并生成饱和气体，所述能量平衡器（4）内的饱和气体通过管路一（10）进入所述混合器（5），所述能量平衡器（4）内的饱和液体一部分进入所述混合器（5），另一部分通过供液管路（11）对所述电机（3）进行冷却并生成过热气体，所述过热气体通过管路二（12）进入所述混合器（5），所述混合器（5）的出口通过进气管路（13）与所述低压级压缩机（1）的入口连接，所述进气管路（13）和所述排气管路（8）上均设有压力传感器、温度传感器和流量计（22），所述控制器分别与所述能量平衡器（4）、所述混合器（5）、压力传感器、温度传感器和流量计（22）电连接。

2.根据权利要求1所述的性能测试系统，其特征在于，还包括补气管路（14），所述补气管路（14）的一端与所述双级压缩机的补气口连接，另一端与所述能量平衡器（4）连接。

3.根据权利要求1或2所述的性能测试系统，其特征在于，还包括工质缓冲调节器（15），所述排气管路（8）通过调节管路（16）与气相管路（17）连接，所述气相管路（17）一端与所述混合器（5）的入口连接，另一端与所述工质缓冲调节器（15）连接，所述工质缓冲调节器（15）通过液相管路（18）与所述能量平衡器（4）的液体空间连接。

4.根据权利要求1所述的性能测试系统，其特征在于，所述供液管路（11）上设有供液调节阀（20），所述供液调节阀（20）与所述控制器电连接。

5.根据权利要求1所述的性能测试系统，其特征在于，所述能量平衡器（4）的液体空间为立式储液腔体（9）。

6.一种用于离心压缩机的性能测试方法，其特征在于，采用权利要求1至5任一项所述的性能测试系统，具体步骤如下：

7.根据权利要求6所述的性能测试方法，其特征在于，当所述双级压缩机的吸气压力和补气压力低于测试工况所要求数值时，工质缓冲调节器（15）向能量平衡器（4）补充工质：所述调节管路（16）上的排气调节阀二（21）打开，所述性能测试系统中的气相管路（17）上的气相调节阀关闭，排气进入所述工质缓冲调节器（15），对所述工质缓冲调节器（15）进行升压，工质缓冲调节器（15）内的液体压入所述能量平衡器（4）。

8.根据权利要求6所述的性能测试方法，其特征在于，当所述双级压缩机的吸气压力和补气压力高于测试工况所要求数值时，需要由能量平衡器（4）向工质缓冲调节器（15）释放工质：所述调节管路（16）上的排气调节阀二（21）关闭，所述性能测试系统中气相管路（17）上的气相调节阀及液相管路（18）上的液相调节阀均打开，所述能量平衡器（4）内的液体通过液相管路（18）进入所述工质缓冲调节器（15）。

9.根据权利要求6所述的性能测试方法，其特征在于，所述进水调节阀的初始开度a为20%-30%，所述补气管路（14）上的补气调节阀的初始开度b为20%-30%。

10.根据权利要求6所述的性能测试方法，其特征在于，通过电机（3）冷却回气压力计算得到工质的饱和蒸发温度，通过实测回气温度与饱和蒸发温度计算差值，该差值称为实测过热度，控制器根据实测过热度与目标设定过热度比较后调整供液调节阀（20）的开度，当实测过热度高于目标设定过热度时，则开大供液调节阀（20）的阀门，当实测过热度低于目标设定过热度时，则关小供液调节阀（20）的阀门。

技术总结
本发明涉及压缩机技术领域，具体为一种用于离心压缩机的性能测试系统及测试方法，性能测试系统包括控制器、双级压缩机、能量平衡器和混合器，能量平衡器连接有冷却水进水管路和冷却水出水管路，双级压缩机包括串联的低压级压缩机和高压级压缩机，高压级压缩机排出的气体进入能量平衡器的液体空间并生成饱和气体，能量平衡器内的饱和气体通过进入所述混合器，能量平衡器内的饱和液体一部分进入混合器，另一部分供液管路对电机进行冷却并生成过热气体，过热气体进入所述混合器，混合器的出口与所述低压级压缩机的入口连接。简化了整体结构，实现测试系统能量平衡，准确测试双级压缩机吸气、补气和排气工况，满足不同型号及工况压缩机的性能测试。

技术研发人员：韩献军,徐树伍,刘昌丰,杨永才,孙志辉,张会明,李永泽,于家伟,李增群,赵宝国
受保护的技术使用者：冰轮环境技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15