[发明专利]涡旋机电磁轴向动态密封优化控制方法

说明书

本发明属于涡旋机轴向力平衡控制技术领域，具体涉及涡旋机电磁轴向动态密封优化控制方法。包括以下步骤：S1，构建涡旋机“排气压力‑轴向力‑位置角”数据库；S2，基于累积误差和方差协同评价，构建双提前量步数数据库；S3，根据从步骤S1和步骤S2建立的数据库中获得的频率信息、待平衡的气体分离力信息，在线进行具有提前量的动态PID跟踪，实现动态平衡。本发明具有能够以略过压方式确保动态接触密封以及提升涡旋机运行效率的特点。

技术领域

本发明属于涡旋机轴向力平衡控制技术领域，具体涉及涡旋机电磁轴向动态密封优化控制方法。

背景技术

涡旋压缩机作为一种近直驱的旋转形容积式压缩机，具有压力稳定，效率高，振动小，噪声低，零部件少等优点,但是涡旋压缩机动、静涡盘之间的内部压缩腔在工作时，受到轴向气体分离力的作用，该气体力会使动、静涡盘具有分离趋势，且该气体分离力随着转动角度、排气口压力的不同而不同。

涡旋压缩机在吸气排气过程中，各个压缩腔内气体会对动静涡盘产生一个推力，使动静涡盘分离，这个推力之和，就是气体分离力。气体分离力过大，会使动静涡盘分离，增加轴向间隙，造成气体径向泄露。

目前，针对改善涡旋压缩机轴向力平衡方法，有采用弹簧背压式、推力轴承式、气体背压式、背压腔注入润滑油、轴向随变机构,在静涡旋盘的背面设置密封组件形成背压腔等。但是轴向气体分离力随主轴转角变化呈现大幅度变化，这些方案动态响应慢，难以满足对改善气体泄漏的高精度高动态性能要求。

而针对动态响应慢，难以满足对改善气体泄漏的高精度高动态性能要求的问题，目前采用电磁力来平衡涡旋机气体分离力，具有结构简单且动态响应快的优点。

然而，采用涡旋机轴向力电磁平衡控制方法同样还存在以下问题：

采用的自适应PID提前跟踪算法虽然优化了滞后问题，改善了滞后导致的泄露和磨损问题，但是总存在单侧压力略微不足的缺陷，在高频率时，跟踪点位少时，影响会更加明显。

因此，设计一种能够以略过压方式确保动态接触密封以及提升涡旋机运行效率的涡旋机电磁轴向动态密封优化控制方法，就显得十分必要。

例如，申请号为CN201911241902.3的中国发明专利所述的涡旋机及其轴向背压动态控制方法、存储介质，所述方法包括如下步骤：在涡旋机稳定运行状态下，采用迭代法确定使力评价指标总体最优的提前步数；设置转速增量，获取不同转速对应的最优提前步数，生成“转速-提前步数”曲线；检测当前时刻的排气压力及转角值，结合“轴向气体分离力-转角-排气压力”曲线，获取当前时刻的轴向气体分离力；根据当前转角值确定当前转速，结合“转速-提前步数”曲线，确定提前步数N0；结合当前时刻的轴向气体分离力，对动涡盘进行提前步数为N0的PID超前控制。虽然可精确控制动涡盘的外部背压，从而平衡其内部气体分离力，但是其缺点在于，利用带铁芯的电磁力机构，在动态控制时，输入输出具有难以忽略的滞后特性，且随着频率的上升滞后相位更加明显。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中，目前的轴向电磁动态密封控制方法存在单侧压力不足，尤其在高频率时，跟踪点位少时，影响会更加明显的问题，提供了一种能够以略过压方式确保动态接触密封以及提升涡旋机运行效率的涡旋机电磁轴向动态密封优化控制方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

涡旋机电磁轴向动态密封优化控制方法，包括以下步骤：

S1，构建涡旋机“排气压力-轴向力-位置角”数据库；

S2，基于累积误差和方差协同评价，构建双提前量步数数据库；

S3，根据从步骤S1和步骤S2建立的数据库中获得的频率信息、待平衡的气体分离力信息，在线进行具有提前量的动态PID跟踪，实现动态平衡。

作为优选，步骤S2包括如下步骤：