一种双变频变内容积比的双级螺杆压缩机及其压缩方法与流程

本发明涉及一种压缩机及其压缩方法，尤其涉及一种双变频变内容积比的双级螺杆压缩机及其压缩方法，属于压缩机领域。

背景技术：

1、对于单电机单机双级压缩机，单个电机需同时驱动高、低压级转子，高、低压级流量会同时变化，即高、低压级流量比例固定，无法灵活调整。在非设计工况运行时，吸、排气压力与设计工况不同，因中间压力无法灵活调整，导致无法达到最佳压比，会造成额外耗功，所以性能下降。

2、对于定内容积比压缩机，定内容积比一般是由设计工况决定的，随着工况的变化，定内容积比不再适用，会造成欠压缩或过压缩的问题，增加额外耗功，性能下降。

3、对于定频压缩机，一般通过滑阀调节流量，随着滑阀的移动，会使转子有效工作段变短，造成更多能量损失。

4、目前还没有一种双级可变内容积比、双级可变流量的能耗省的单机双级螺杆压缩机。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，双级可变内容积比、双级可变流量的能耗省的单机双级螺杆压缩机及其压缩方法。

2、本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该双变频变内容积比的双级螺杆压缩机包括机体，所述机体设置有吸气口和排气口，其结构特点在于：还包括低压级转子、低压级滑阀、低压级滑阀杆、低压级油缸、低压级电机、接线板、高压级电机、高压级转子、高压级滑阀、高压级滑阀杆和高压级油缸，所述机体内设置有低压级腔体和高压级腔体，所述吸气口、低压级腔体、高压级腔体和排气口依次连通；所述低压级电机安装在低压级腔体内，所述低压级转子转动安装在低压级腔体内，该低压级转子和低压级电机连接，所述低压级滑阀滑动安装在低压级腔体内，该低压级滑阀和低压级转子配合；所述高压级电机安装在高压级腔体内，所述高压级转子转动安装在高压级腔体内，该高压级转子和高压级电机连接，所述高压级滑阀滑动安装在高压级腔体内，该高压级滑阀和高压级转子配合；所述低压级油缸和高压级油缸均安装在机体的一端，该低压级油缸和高压级油缸中分别安装有低压级油活塞和高压级油活塞，所述低压级油活塞通过低压级滑阀杆和低压级滑阀连接，所述高压级油活塞通过高压级滑阀杆和高压级滑阀连接；所述接线板安装在机体上。

3、作为优选，本发明所述低压级滑阀、低压级滑阀杆和低压级油活塞均为柱状结构。

4、作为优选，本发明所述高压级滑阀、高压级滑阀杆和高压级油活塞均为柱状结构。

5、作为优选，本发明所述低压级油缸的筒体是机体中的一个腔体形成的。

6、作为优选，本发明所述高压级油缸的筒体是机体中的另一个腔体形成的。

7、作为优选，本发明所述接线板上设置有两组以上的接线柱，每组接线柱中的一端均位于机体内部且与低压级电机和高压级电机上的电机线连接，每组接线柱中的另一端均露在机体外用于和外部变频控制器连接。

8、作为优选，本发明所述吸气口和排气口分别位于机体的顶部和底部。

9、作为优选，本发明所述接线板安装在机体的另一端。

10、作为优选，本发明所述高压级滑阀杆位于高压级腔体内，该高压级滑阀杆横跨在排气口上。

11、作为优选，本发明所述低压级转子是一对互相啮合的螺杆转子，所述高压级转子是一对互相啮合的螺杆转子。

12、作为优选，本发明所述低压级电机包括低压级电机定子和低压级电机转子，所述低压级电机定子固定在低压级腔体内，所述低压级电机转子安装在低压级电机定子内，该低压级电机转子和低压级转子连接。

13、作为优选，本发明所述高压级电机包括高压级电机定子和高压级电机转子，所述高压级电机定子固定在高压级腔体内，所述高压级电机转子安装在高压级电机定子内，该高压级电机转子和高压级转子连接。

14、一种所述的双变频变内容积比的双级螺杆压缩机的压缩方法，其特点在于：步骤如下：

15、待压缩的工质从吸气口进入双级螺杆压缩机，先在低压级腔体内被低压级转子压缩，然后从低压级腔体进入高压级腔体，并在高压级腔体内被高压级转子压缩，经过高压级转子压缩后的工质从排气口输出，完成对工质的压缩；

16、在运行过程中，针对不同的工况，外部的变频控制器独立调节低压级电机和高压级电机的电机频率，灵活改变低压级电机和高压级电机的转速，变频控制器的频率升高，电机转速增大，反之电机转速减小，独立改变双级螺杆压缩机低压级排量和高压级排量，电机转速升高，排量增大，反之排量减小，从而灵活改变双级螺杆压缩机的中间压力，当达到最佳中压时，双级螺杆压缩机的性能最佳，这样可以实现在各个工况下匹配最佳排量比，使双级螺杆压缩机在各个工况都可以保持最佳性能；

17、低压级滑阀和高压级滑阀分别通过低压级油缸和高压级油缸进行独立调节，改变滑阀内容积比值，从而灵活改变双级螺杆压缩机的每级内压比，当双级螺杆压缩机的高、低压级内压比都与外压比匹配时，无欠压缩或过压缩的问题，性能更优，所以调节高压级和低压级的内容积比达到最佳，双级螺杆压缩机可以在各个工况发挥最佳性能。

18、作为优选，本发明所述工质依次经过吸气口、低压级腔体、高压级腔体和排气口所形成的轨迹为“几”字形。

19、作为优选，本发明最优制冷量模式为：在某一固定工况运行时，低压级电机频率保持最大不变，此时低压级流量也是最大保持不变，增大高压级电机频率，随着高压级流量的升高，中间压力会降低，同时机组中经济器的过冷度增大，则蒸发器的换热量增加，即制冷量增大；调节中压降低到合理范围内的最低值，即为最大制冷量模式。

20、作为优选，本发明最优耗功模式为：在某一固定工况运行时，低压级电机频率保持某一值不变，此时低压级流量保持不变，同时通过调节高压级电机频率改变高压级流量，从而调整中间压力，使高压级压力与中间压力的比值、中间压力与低压级压力的比值接近相等，并在此中间压力值附近寻优，确定最小耗功的中间压力值，使压缩机在此工况、此流量的耗功最小，即为最小耗功模式。

21、作为优选，本发明最优能效模式为：在某一固定工况运行时，低压级电机频率保持某一值不变，此时低压级流量保持不变，同时通过调节高压级电机频率改变高压级流量，从而调整中间压力，找到实际cop最高的中间压力值，实现在最高cop模式长期运行，即为最高cop模式。

22、本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

23、1、性能更好：

24、a. 双级螺杆压缩机在运行过程中，针对不同的工况，通过变频控制器分别独立调节低压级电机和高压级电机的转速，灵活改变双级螺杆压缩机低压级排量和高压级排量，从而灵活调整双级螺杆压缩机中间压力，当达到最佳中压时，双级螺杆压缩机的性能可以充分发挥，实现各个工况皆可匹配最佳排量比和中压，充分发挥双级螺杆压缩机性能。在同一工况下，可以设置多种不同的中压，分别对应多种模式供客户选择，如：最大制冷量模式、最小耗功模式、最高cop模式，根据客户需求，可以自由切换不同模式。比如：在刚开机时，希望快速降温，有最大制冷量模式；在稳定运行维持库温时，所需制冷量较小，有最小耗功模式；在长期运行过程中，有最高cop模式。本发明可以充分发挥双变频变内容积比双级螺杆压缩机的灵活性，可以实现全过程匹配最合适的中压，灵活满足用户需求。

25、b.分别独立调节低压级滑阀和高压级滑阀，灵活改变每级滑阀内容积比值，从而改变双级螺杆压缩机每级的内压比，当双级螺杆压缩机内压比等于外压比时，性能更优，本发明可以使各个工况都匹配最佳内容积比，充分发挥双级螺杆压缩机的性能。

26、2、生产难度降低：

27、如采用单电机，同时驱动高压级转子和低压级转子，需要用到联轴器连接高压级转子和低压级转子，使用联轴器对制造精度要求高，采用双电机设计可以无需使用联轴器，可以避免此问题。

28、现有的单机双级螺杆压缩机通常需要使用较多的铸件（5-6个），而本发明的结构简洁紧凑，仅使用3个铸件即可实现单机双级功能，生产难度降低。

29、3、相较于两台变频变内容积比单级压缩机串联更紧凑：

30、两台变频变内容积比单级压缩机串联需要各自设计油路，需要两套压缩机壳体，所以体积更大，占地面积更大，对于使用场地面积有更高的要求，而本发明可以将油路、壳体进行整合，保留一套油路和壳体，相比两套单级的压缩机结构更加紧凑，可以避免上述问题。

31、同时本发明的双级螺杆压缩机长度方向显著缩短，更利于在一些安装空间长度受限的场合使用。

32、4、运行范围更大：

33、由于采用双变频设计，可以分别独立调节各级排量，运行范围会更宽广。对于使用单电机的压缩机，在高蒸发低冷凝工况，当中压与高压级压力差值太小时，高压级滑阀会自动卸载，无法满载运行，但是本发明采用双变频设计，可以灵活调整每级排量，只需要灵活的降低低压级排量，即可避免此类问题。

34、5、无级调节：

35、由于采用双变频设计，高、低压级分别由两台电机驱动，可以通过改变电机频率来灵活调整每级排量，实现无级调节，可以达到最大排量和最小排量之间的任意排量。