[发明专利]一种压缩机的防喘振控制系统

说明书

本发明公开了提供了一种压缩机的防喘振控制系统，包括离心式压缩机、冷却器、压缩机分析处理器和通气管道，压缩机分析处理器根据折合流量和级压比PR的数值与压缩机运行特性线进行对比，分析是否到达喘振临界点或者堵塞工况点，对冷却液调节阀进行开口度调节，对压缩机安稳运行提供保护，利用冷却液调节阀对冷却液流量进行调节来维护压缩机，使用成本降低；通过对系统的各项参数进行分析对比，保证压缩机各级之间稳定安全运行，保证压缩机运行在高效区域；中间冷却器和后冷却器处于同一冷却器壳体内，有利于降低换热器的成本、减少装置的重量和尺寸。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术，尤其涉及一种压缩机的防喘振控制系统。

背景技术

流体机械及其管道中介质的周期性振荡，是介质受到周期性吸入和排出的激励作用而发生的机械振动，压缩机喘振是指气流沿压缩机轴线方向发生的低频率(通常只有几赫兹或十几赫兹)、高振幅(强烈的压强和流量波动)的气流振荡现象，这种低频率高振幅的气流振荡是一种很大的激振力来源，它会导致压气机部件的强烈机械振动和热端超温，并在很短的时间内造成部件的严重损坏，所以在任何状态下都不允许压气机进入喘振区工作。

燃料电池技术是一种高效清洁的能量转换技术，其反应物为水，对环境没有污染。其理论能量转化效率不受卡诺循环的限制，可以在接近100％的热效率下运行，由于技术原因的限制以及系统其他能耗，总的转换效率在45％～60％之间。其中最主要的系统能耗是由供气系统产生的，燃料电池在工作时，需要供气系统将空气压缩后送入到电池阴极参与反应。通常供气系统的能耗占燃料电池功率的5％～20％左右。

目前，燃料电池技术逐渐应用在汽车上面，因此对燃料电池动力系统的体积和重量要求十分严格。对燃料电池供气系统也有体积和重量的严格要求。传统的供气系统主要包括进气过滤器、空压机或氧化剂压缩机、冷却器组成。环境空气进过空气过滤器后被吸入空气压缩机，空压机将气体压缩后，进入到冷却器。在冷却器中将气体冷却到合适温度后，进入燃料电池堆。其中空压机是耗能设备。目前供气系统的空压机包括容积式压缩机和速度式压缩机。容积式压缩机技术成熟，但是由于体积大、质量重、噪音大、气体中不能完全无油等缺点，会逐渐被速度式压缩机主要是离心式压缩机取代。

美国霍尼韦尔公司开发了高速电机直驱的两级离心式空气压缩机。成功地用在本田的燃料电池动力汽车上。相比容积式空压机，具有尺寸小、重量轻、相应快、噪音低等优点。由于没有采用级间冷却，所以空压机的功耗偏大。空压机的最大功耗达到20kW，占燃料电池动力输出功率的20％左右。如果采用传统的级间冷却器，又会增大机器重量和体积。此外，离心式空压机存在的喘振的问题。而在燃料电池车上使用时，环境温度变化能从-45℃变化到45℃。这样更加剧了空压机喘振问题。本发明的目的在于提出一种压缩机的防喘振控制系统，防止压缩机发生喘振或者堵塞、降低换热器的成本、减少装置的重量和尺寸、能够稳定的输送洁净气体。

发明内容

本发发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种防止压缩机发生喘振或者堵塞、降低换热器的成本、减少装置的重量和尺寸、能够稳定的输送洁净气体的压缩机的防喘振控制系统。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种压缩机的防喘振控制系统，包括

离心式压缩机、冷却器、压缩机分析处理器和通气管道，所述离心式压缩机包括第一级离心压缩机和第二级离心压缩机，所述冷却器包括中间冷却器和后冷却器，所述第二级离心压缩机进气端设有级间温度传感器和级间管道气压传感器，所述第二级离心压缩机排气端设有流量监测器和输出管道压力传感器，所述中间冷却器上设有冷却液调节阀；