一、可变排量压缩机方式与原理: 可变排量压缩机可以有三种方式: 方式一:定容量压缩机, 通过压缩机电机可变来调整压缩机的排量; 方式二:变容量压缩机, 通过调节压缩机内部压缩腔的压缩容积来改变压缩机的排量; 方式三:定容量压缩机, 通过卸载、滑阀、数码涡旋等方式来调节压缩机的排量。
方式一:定容量压缩机, 通过压缩机电机可变来调整压缩机的排量;
方式二:变容量压缩机, 通过调节压缩机内部压缩腔的压缩容积来改变压缩机的排量;
方式三:定容量压缩机, 通过卸载、滑阀、数码涡旋等方式来调节压缩机的排量。
两者的区别在于供电频率的变化从而调整压缩机电机的转速,比如定转速压缩机就是固定50HZ/60HZ运行,此时压缩机的排量是固定不变的;而变转速压缩机可以通过改变频率来调节压缩机的转速,一般工业通用的变频器来驱动的压缩机频率范围35-70HZ, 专用的变频驱动可调范围会更广;
电机转速与频率的数学公式:n=(1-s)60f/p
(注意:只有交流电机的频率与转速有线性关系, 直流、步进等电机两者之间关系不大。)
这种方式主要是斜盘式压缩机,通过斜盘的倾斜角,调节压缩机腔内的压缩容积,进而调节排气量;
如下图所示:一活塞安装于顶部固定涡旋盘处,确保活塞上移时顶部涡旋盘也上移。在活塞的顶部有一调节室,通过 0.6mm 直径的排气孔和排气压力相连通。一外接电磁阀连接调节室和吸气压力。电磁阀处于常闭位置时,活塞上下侧的压力为排气压力,一弹簧力确保两个涡旋盘共同加载。
电磁阀通电时,调节室内的排气被释放至低压吸气管。这导致活塞上移,顶部涡旋盘也随之上移。该动作分隔开两涡旋盘,导致无制冷剂质流量通过涡旋盘。外接电磁阀断电外接电磁阀断电再次使压缩机满载,恢复压缩操作。应指出的是:顶部涡旋盘的可移动的幅度很小——仅 1.0mm ,因而从高端释放至低端的高压气体的量也较小。
在此阶段,让我们介绍一下“周期时间”的概念。一个周期时间包括“负载状态”时间和“卸载状态”时间。这两个时间阶段的组合决定压缩机的容量调节。例如:在 20 秒周期时间内,若负载状态时间为 10 秒,卸载状态时间为 10 秒,压缩机调节量为( 10 秒× 100% + 10 秒× 0 %)/ 20 = 50%。若在相同的周期时间内负载状态时间为 15 秒而卸载状态时间为 5 秒,则压缩机调节量为 75% 。容量为负载状态和卸载状态时间平均的总和。通过改变负载状态时间和卸载状态时间,压缩机就可提供任意大小的容量 (10%-100% )。
活塞压缩机的压缩缸有2缸、4缸、6缸、8缸等;这些压缩缸通过电磁阀的控制,启动卸载功能;对于2缸的小型压缩机是无法做卸载功能的,4缸的压缩机可以卸掉其中的两个缸,也就是可以实现50%和100%制冷量的运行,对于6缸的活塞压缩机,可以卸载2个缸或者4个缸,也就是实现了33%、66%、100%的制冷量的运行。
滑阀容量调节方式,主要应用于螺杆压缩机,滑阀调节其原理系利用油压活塞推动容量调节滑阀,当部分负载时,滑阀移动将部分制冷剂气体旁通回吸气端,使制冷剂气体流量减少以达到部分负载功能。当停机时,弹簧的力量使活塞复归到起始状态。
根据上述课程的学习,我们看下如何建立变转速压缩机的模型:
直接建立以下模型:
通过分段信号源建立不同的转速,达到变转速的目的,设置如下参数:
前30s转速有1450rpm到2900rpm;中间30s保持2900rpm运转;最后40s有2900rpm到2500rpm。我们看下仿真结果:
变频压缩机是用过频率的调节来改变压缩机的转速,从而达到变排量的需求,频率和转速之间的关系,可以用以下的数学公式来计算:
电机转速与频率的数学公式:n=(1-s)60f/p。根据以上公式,建立变频压缩机的模型:
以上模型,通过调节频率就可以改变电机的转速,进而改变压缩机的排量了。当然,在实际的制冷系统中,变频压缩机的变转速并不是通过我们手动来设置其转速的,是通过环境温度与设定值的偏差值,自动调整压缩机的转速。这个就需要信号处理与PID等相关的知识,后续的提高课程中我们将详细讲解下。
我们接下来模拟下变频压缩机在变转速情况下,在压焓图上是如何体现出来的。
需要在吸排气管道上先增加两个传感器,建立如下的模拟仿真图:
通过改变压缩机腔内的压缩容积或者卸载等方式,也可以建立可变排量的压缩机模型。根据前面的方法,我们建立以下模型:
我们可以用一个常数K值,来调整压缩机的容量比,比如活塞压缩机的卸载电磁阀,4缸卸载成2缸,那么K值可以设定为0.5;6缸卸载为4缸,K值可以设定为0.66;我们也可以根据负载端的输出值,来调节容量比。