[发明专利]一种热动力压缩机和热泵系统及热泵系统控制方法

说明书

本发明公开了一种热动力压缩机，包括发动机、发电机、电动机和压缩机，其中压缩机采用带有外伸驱动轴的开启式压缩机，可以采用发动机、电动机驱动压缩机，还能发电；还公开一种热泵系统，包含两台或两台以上压缩机，其中至少有一台压缩机采用热动力压缩机，可利用热动力压缩机发电驱动其他压缩机；本发明还提供一种热泵系统的控制方法。本发明能实现电力和天然气的优势互补，而且有多种运行模式，能源利用效率高，具备显著的经济效益和社会效益。

技术领域

本发明涉及燃气发电和空调领域，尤其涉及一种热动力压缩机和一种热泵系统及控制方法。

背景技术

目前空调压缩机无论大型机还是小型压缩机，基本采用电力驱动，或在汽车等行业采用燃料动力压缩机，没有将电力驱动和燃料驱动整合的空调系统。其中空调负荷调节一般采用间歇启停压缩机，或采用成本较高的变频器，来改变压缩机电机转速。

发明内容

本发明提供一种技术，将发电机与开启式压缩机电机直接串联，既能采用电力驱动压缩机，也能很方便采用发动机驱动压缩机，而且当空调系统有多台压缩机时，能将多台压缩机动力驱动进行整合，由通过调节发动机转速，改变发电频率，不用变频器就能实现调节其他其压缩机的频率的功能。其技术解决方案如下：

一种热动力压缩机，其特征在于，包括发动机、发电机、电动机和压缩机；其中压缩机采用带有外伸驱动轴的开启式压缩机，一般为开启式离心压缩机、开启式螺杆压缩机或开启式活塞机；所述发电机和电动机均包括定子、转子和轴承，其中定子包括定子铁芯和定子绕组；所述发动机采用燃料内燃机、燃气轮机或蒸汽轮机，或燃气轮机和蒸汽轮机组合形式，其中燃料可采用天然气或汽柴油等。其中发动机、发电机、电动机和压缩机通过连轴装置采用以下任一顺序进行连接：

（1）按发动机、发电机、电动机和压缩机的顺序依次连接，其中发电机和电动机采用双伸驱动轴；

（2）按发电机、发动机、电动机和压缩机的顺序依次连接，发其中动机和电动机采用双伸驱动轴；

（3）按发电机、发动机、压缩机和电动机的顺序依次连接，其中发动机和压缩机采用双伸驱动轴；

（4）按发动机、发电机、压缩机和电动机的顺序依次连接，其中发电机和压缩机采用双伸驱动轴

让发动机、发电机、电动机和压缩机的四轴串联直驱，效率更高，结构更简单，更于维护。如内燃机在驱动发电动机输出50Hz三相交流电时，有的转速为3000r/min，而现有开启式压缩机所采用的两极驱动电动机在50Hz三相交流电源驱动时转速约为2960r/min，二者转速基本一样，从而使上述直驱连接成为可能。

进一步，当所述发电机或电动机定子、转子和传动轴处于水平布置时，位于所述发电机或电动机转子上方的定子绕组中包含一个或多个反重力励磁绕组；所述反重力励磁绕组通过在发电机或电动机定子绕组之间增加引出导线而获得，所述反重力励磁绕组通过引出导线可与其他定子绕组电气分离，形成可独立通电工作的回路，也可接入到定子绕组回路中。

发电机和电动机转子内主要材料为铁芯，当所述反重力励磁绕组通入电流时，能对发电机或电动机转子内的铁芯产生向上反重力方向的电磁吸力，该电磁吸力能让发电机或电动机传动轴的水平支撑轴承，或连同发动机和压缩机传动轴的水平支撑轴承，所受的竖直向下压力减小或为零， 此时工况为发动机驱动压缩机，发电机或电动机不发电或不驱动。

由于发动机、发电机、电动机和压缩机均为水平安装，而且在四者中的运动部件，发电机和电动机转子和传动轴的重量相对其他部件要重的多，传动轴转动时轴承产生的摩擦力只与轴承承受的竖直径向压力有关，而与压缩机负荷和传动轴的转矩大小无关，一旦该压力减小甚至为零，将大大降低轴承转动时的摩擦阻力，同时可降低震动和噪音。这种普通轴承加转子和反重力励磁绕组的结构方式，与磁悬浮轴承结构类似，能使轴承径向方向承受的重力减小甚至到零，相当于处于失重环境下，获得近似于磁悬浮轴承的效果。