[发明专利]一种直驱式涡旋机侧向接触力控制方法

说明书

本发明直驱式涡旋机侧向接触力控制方法：S1.读取涡旋机的动涡盘在XY坐标系下的变量信息，并映射到n‑t坐标系，得到当前vsubgt;t/subgt;、ssubgt;n/subgt;、fsubgt;cn/subgt;；S2.给定期望fsubgt;dn/subgt;，与fsubgt;cn/subgt;叠加，产生位置的修订量S3.与期望位置叠加，产生位置参考值S4.与实际位置ssubgt;n/subgt;叠加，产生偏差值S5.通过位置闭环控制得到电流分量isubgt;qn/subgt;；S6.给定切向参考速度与当前vsubgt;t/subgt;叠加，产生偏差值S7.通过速度闭环控制得到电流分量isubgt;qt/subgt;；S8.n‑t坐标系下的电流分量isubgt;qn/subgt;、isubgt;qt/subgt;通过坐标变换得到XY坐标系下的电流分量isubgt;qx/subgt;、isubgt;qy/subgt;；S9.根据S8得到的电流分量，电机驱动动涡盘运动；S10.判断是否达到法向期望的接触力fsubgt;dn/subgt;，若是，则返回S1；若否，则执行S11；S11.判断接触力是否过大或过小，若否，则返回S1；若是，则停止。

技术领域

本发明属于涡旋机动态密封控制技术领域，特别涉及一种直驱式涡旋机侧向接触力控制方法。

背景技术

涡旋机是在20世纪80年代发展起来的一种新型容积式压缩机,它的核心部件为动涡盘和静涡盘。涡旋机的动涡盘和静涡盘的型线组成相同，两者相位旋转180°安装，形成若干封闭的月牙形工作腔，通过各个工作腔的容积变化来实现气体的压缩。

涡旋式压缩机普遍采用间隙密封，这种技术可以增加涡旋压缩机可靠性，然而间隙过大会产生不必要的泄漏，间隙过小会使零件不能正常配合运转，这阻碍了涡旋压缩机往高压力和大容量方向的发展。

为了解决涡旋机工作过程中的泄漏问题，近年来国内外许多学者提出了涡旋机的泄漏模型以及密封方案。例如，Chen Rong等人建立了切向泄漏模型和径向泄漏模型，研究了不同间隙下的泄露损失以及压缩效率的规律。查海滨等人针对实际的涡旋压缩机原型拓扑出几何模型并运用一种复合的网格构建方法，建立了CFD模型来对气体泄漏进行建模。王建吉等人对涡旋齿的齿顶光滑间隙密封、齿顶迷宫密封以及齿顶组合密封这3种密封结构进行了研究和对比，最后提出一种新型径向组合密封结构。李海生等人对涡旋齿顶的聚四氟乙烯密封条做了有限元分析，为密封条的设计提供了新方法。叶剑等人针对压缩机的切向泄漏，提出了一种切向密封结构来减少泄漏且改善了增压过程。

上述针对涡旋机密封的研究方案都是从结构和材料上入手，属于被动密封方案，动静涡盘之间的机械耦合较为紧密，计算和建模较为复杂。针对被动密封方案的缺点，颜禧龙等人提出了一种用于涡旋压缩机主动密封的控制方法，分别建立了冷态和热态下动涡盘平动轨迹的数据库，根据数据库里的轨迹点来实现涡旋机的侧面密封，但是从接触力的角度上来说这种方法仍属于开环控制，依然存在接触力难以控制的问题。

以上研究工作均没有对涡旋机工作过程中的接触力进行深入分析，而动涡盘与静涡盘保持接触是涡旋机正常工作的必要条件，否则会导致气体泄漏，影响涡旋机的工作效率，但同时涡盘间接触压力过大会导致过摩擦现象发生，影响涡旋机的使用寿命。所以把涡盘间的接触力控制在合理的范围内非常重要，对力控制的研究带来了新的考验。