專利名稱：渦輪制冷機(jī)和制冷系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及渦輪制冷機(jī)及制冷系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
作為一種制冷系統(tǒng)，其并聯(lián)排列有多個(gè)渦輪制冷機(jī)，從這些制冷機(jī)獲得冷熱來制造冷水。由制冷系統(tǒng)獲得的冷水被供給到設(shè)置于工廠設(shè)備及高樓的空調(diào)機(jī)或空調(diào)裝置等外部負(fù)荷。在這種制冷系統(tǒng)中，即使在外部負(fù)荷所要求的熱負(fù)荷小的低熱負(fù)荷時(shí)，也要求能夠繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。作為即使是低熱負(fù)荷也要繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的方法，公知的有專利文獻(xiàn)I及2中記載的技術(shù)。 專利文獻(xiàn)I :(日本)特開平7-35426號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :(日本)特開平7-35420號(hào)公報(bào)但是，即使在低熱負(fù)荷能夠繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，也要求在對(duì)外部負(fù)荷側(cè)控制為所需要的溫度的基礎(chǔ)上，以低熱負(fù)荷進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。例如，在所要求的目標(biāo)熱負(fù)荷增加，使得渦輪制冷機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)增多的增擋的情況下，優(yōu)選的是對(duì)于在運(yùn)轉(zhuǎn)開始前要并入的渦輪制冷機(jī)，使其維持外部負(fù)荷所要求的冷水溫度的狀態(tài)，即，以滿足要求冷水溫度的方式一邊以低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)一邊待機(jī)。此外，在目標(biāo)熱負(fù)荷降低而減少渦輪制冷機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)的減擋時(shí)，對(duì)于將要停止運(yùn)轉(zhuǎn)的渦輪制冷機(jī)也要求如上那樣的運(yùn)轉(zhuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于這樣的情況而提出的，其目的在于提供一種即使在目標(biāo)熱負(fù)荷低的情況下也能夠進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的渦輪制冷機(jī)及制冷系統(tǒng)以及它們的控制方法。為解決所述課題，本發(fā)明的渦輪制冷機(jī)及制冷系統(tǒng)以及它們的控制方法采用如下技術(shù)方案。本發(fā)明第一方式提供一種渦輪制冷機(jī)，具備壓縮制冷劑的渦輪壓縮機(jī)；使被壓縮的制冷劑冷凝的冷凝器；使被冷凝的制冷劑膨脹的膨脹閥；使膨脹的制冷劑蒸發(fā)而對(duì)冷水進(jìn)行冷卻的蒸發(fā)器；以及制冷機(jī)側(cè)控制部，所述制冷機(jī)側(cè)控制部控制運(yùn)轉(zhuǎn)，以使得由該蒸發(fā)器冷卻的所述冷水的溫度即冷水出口溫度達(dá)到所期望值，其中，對(duì)于所述制冷機(jī)側(cè)控制部，從所述冷水的輸出端給予目標(biāo)熱負(fù)荷，當(dāng)所述目標(biāo)熱負(fù)荷為規(guī)定值以下時(shí)，所述制冷機(jī)側(cè)控制部基于流入所述蒸發(fā)器的所述冷水的當(dāng)前的溫度即當(dāng)前值冷水入口溫度、和目標(biāo)的冷水出口溫度即目標(biāo)冷水出口溫度，輸出滿足所述目標(biāo)熱負(fù)荷的所述冷水的目標(biāo)冷水流量。渦輪制冷機(jī)的負(fù)荷(輸出)與冷水入口溫度和冷水出口溫度的溫度差及冷水流量成比例。因此，當(dāng)目標(biāo)熱負(fù)荷成為規(guī)定值以下(例如20%以下，優(yōu)選為10%以下)時(shí)，只要冷水流量為額定流量，降低渦輪制冷機(jī)的熱負(fù)荷就存在極限。此外，如果目標(biāo)冷水出口溫度沒有特別設(shè)定，且僅是不輸出熱負(fù)荷的運(yùn)轉(zhuǎn)，那么只要根據(jù)本發(fā)明者等在先申請(qǐng)的(日本)特願(yuàn)2007-166843記載的發(fā)明進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)即可。與此相反，在設(shè)定了目標(biāo)冷水出口溫度，所給予的目標(biāo)熱負(fù)荷小時(shí)，卻成為問題。于是，在所述第一方式中，制冷機(jī)側(cè)控制部基于當(dāng)前值冷水入口溫度和目標(biāo)冷水出口溫度，輸出滿足目標(biāo)熱負(fù)荷的目標(biāo)冷水流量。只要基于該目標(biāo)冷水流量向渦輪制冷機(jī)供給冷水，即使在目標(biāo)熱負(fù)荷低的情況下，也可以實(shí)現(xiàn)能夠以目標(biāo)冷水出口溫度進(jìn)行溫度控制的溫度調(diào)節(jié)運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，在所述第一方式的渦輪制冷機(jī)中，也可以是，所述制冷機(jī)側(cè)控制部獲得當(dāng)前的冷水流量即當(dāng)前值冷水流量，當(dāng)該當(dāng)前值冷水流量成為低于所述目標(biāo)冷水流量的規(guī)定值以下的情況下，進(jìn)行使該渦輪制冷機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)停止的動(dòng)作。由于即使冷水流量小時(shí)，渦輪制冷機(jī)也繼續(xù)輸出制冷負(fù)荷，因此，當(dāng)冷水流動(dòng)因某種原因停止時(shí)，可能導(dǎo)致蒸發(fā)器傳熱管內(nèi)的冷水凍結(jié)。于是，在上述方式中，在當(dāng)前值冷水流量低于目標(biāo)冷水流量規(guī)定值以下的情況下，停止渦輪制冷機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。 此外，針對(duì)執(zhí)行渦輪制冷機(jī)的停止動(dòng)作的當(dāng)前值冷水流量的閾值，優(yōu)選根據(jù)目標(biāo)冷水流量而改變。例如，在低于如目標(biāo)冷水流量的60%那樣規(guī)定比例的流量時(shí)，執(zhí)行停止動(dòng)作。由此，能夠按照目標(biāo)冷水流量適當(dāng)?shù)卦O(shè)定閾值。但是，在成為如額定流量的2%那樣的極低流量時(shí)，必須進(jìn)行停止動(dòng)作，以保護(hù)設(shè)備。此外，所述第一方式的渦輪制冷機(jī)中，也可以是，在獲得所述蒸發(fā)器內(nèi)的蒸發(fā)壓力，且該蒸發(fā)壓力成為規(guī)定值以下的情況下，所述制冷機(jī)側(cè)控制部進(jìn)行使該渦輪制冷機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)停止的動(dòng)作。即使冷水流量小時(shí)，由于渦輪制冷機(jī)也繼續(xù)輸出制冷負(fù)荷，因此，當(dāng)冷水的流動(dòng)因某種原因停止時(shí)，可能導(dǎo)致蒸發(fā)器的傳熱管內(nèi)的冷水凍結(jié)。于是，在所述方式中，通過獲得蒸發(fā)器內(nèi)的蒸發(fā)壓力，把握在傳熱管內(nèi)流動(dòng)的冷水的狀態(tài)，在蒸發(fā)壓力為規(guī)定值以下的情況下，則判斷為冷水可能凍結(jié)，并停止渦輪制冷機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。使用該蒸發(fā)壓力的控制，可以與所述的當(dāng)前值冷水流量組合，此外，也可以單獨(dú)使用。此外，作為備用，也可以使用蒸發(fā)器的液體制冷劑溫度、當(dāng)前的冷水出口溫度。此外，在所述第一方式的渦輪制冷機(jī)中，也可以根據(jù)當(dāng)前值冷水流量的下降，降低給予控制所述冷水溫度的溫度調(diào)節(jié)部的反饋控制的輸出的靈敏度。給予溫度調(diào)節(jié)部的反饋控制(例如PID控制或PI控制)的控制增益，通常，以冷水流量為額定值時(shí)為基準(zhǔn)來確定。在冷水流量比額定值小的情況下，使用額定值時(shí)的控制增益時(shí)，靈敏度過高，冷水溫度可能過調(diào)節(jié)。于是，在所述方式中，根據(jù)當(dāng)前值冷水流量的下降來降低反饋控制輸出的靈敏度，確?？刂菩浴＞唧w而言，例如，使比例增益與冷水流量成反比?；?，也可以使積分增益的積分時(shí)間與冷水流量成反比。作為“溫度調(diào)節(jié)部”，可以例舉出設(shè)置于渦輪制冷機(jī)的制冷劑吸入口的進(jìn)行吸入制冷劑氣體量調(diào)節(jié)的入口葉片(容量控制用的進(jìn)口導(dǎo)流葉片)。此外，本發(fā)明的第二方式提供一種制冷系統(tǒng)，具備多個(gè)渦輪制冷機(jī)；冷水供給部，其將自這些渦輪制冷機(jī)供給的冷水向外部負(fù)荷供給；以及設(shè)備側(cè)控制部，其控制所述冷水的流量及溫度，在所述制冷系統(tǒng)中，所述多個(gè)渦輪制冷機(jī)中的至少一臺(tái)被作為上述任一方式所述的渦輪制冷機(jī)，該渦輪制冷機(jī)的所述制冷機(jī)側(cè)控制部從所述設(shè)備側(cè)控制部獲得所述目標(biāo)冷水出口溫度及所述目標(biāo)熱負(fù)荷，并且，對(duì)所述設(shè)備側(cè)控制部輸出所述目標(biāo)冷水流量。通常的制冷系統(tǒng)中，用統(tǒng)一控制制冷系統(tǒng)整體的運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備側(cè)控制部控制冷水溫度及冷水流量。此外，設(shè)備側(cè)控制部可以把握即使是低負(fù)荷也能夠允許的目標(biāo)熱負(fù)荷。于是，在所述第二方式中 ，從設(shè)備側(cè)控制部將目標(biāo)冷水出口溫度及目標(biāo)熱負(fù)荷傳送至制冷機(jī)側(cè)控制部。而且，設(shè)備側(cè)控制部能夠獲得從渦輪制冷機(jī)的制冷機(jī)側(cè)控制部輸出的目標(biāo)冷水流量。由此，可以實(shí)現(xiàn)即使是低的目標(biāo)負(fù)荷也能夠進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)運(yùn)轉(zhuǎn)的制冷系統(tǒng)。此外，本發(fā)明的第三方式提供一種渦輪制冷機(jī)的控制方法，所述渦輪制冷機(jī)具備壓縮制冷劑的渦輪壓縮機(jī)；使被壓縮的制冷劑冷凝的冷凝器；使被冷凝的制冷劑膨脹的膨脹閥；使膨脹的制冷劑蒸發(fā)而對(duì)冷水進(jìn)行冷卻的蒸發(fā)器；以及制冷機(jī)側(cè)控制部，所述制冷機(jī)側(cè)控制部控制運(yùn)轉(zhuǎn)，以使得由該蒸發(fā)器冷卻的所述冷水的溫度即冷水出口溫度達(dá)到所期望值，其中，對(duì)于所述制冷機(jī)側(cè)控制部，從所述冷水的輸出端給予獲得的目標(biāo)熱負(fù)荷，在所述目標(biāo)熱負(fù)荷為規(guī)定值以下時(shí)，所述制冷機(jī)側(cè)控制部基于流入所述蒸發(fā)器的所述冷水的當(dāng)前的溫度即當(dāng)前值冷水入口溫度、和目標(biāo)的冷水出口溫度即目標(biāo)冷水出口溫度，輸出滿足所述目標(biāo)熱負(fù)荷的所述冷水的目標(biāo)冷水流量。渦輪制冷機(jī)的負(fù)荷(輸出)與冷水入口溫度和冷水出口溫度的溫度差及冷水流量成比例。因此，當(dāng)目標(biāo)熱負(fù)荷成為規(guī)定值以下(例如20%以下，優(yōu)選為10%以下)時(shí)，只要冷水流量為額定流量，降低渦輪制冷機(jī)的熱負(fù)荷就存在極限。此外，如果目標(biāo)冷水出口溫度沒有特別設(shè)定，且僅是不輸出熱負(fù)荷的運(yùn)轉(zhuǎn)，那么只要根據(jù)本發(fā)明者等在先申請(qǐng)的(日本)特願(yuàn)2007-166843記載的發(fā)明進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)即可。與此相反，在設(shè)定了目標(biāo)冷水出口溫度，所給予的目標(biāo)熱負(fù)荷小時(shí)，卻成為問題。于是，在所述第三方式中，制冷機(jī)側(cè)控制部基于當(dāng)前值冷水入口溫度和目標(biāo)冷水出口溫度，輸出滿足目標(biāo)熱負(fù)荷的目標(biāo)冷水流量。只要基于該目標(biāo)冷水流量向渦輪制冷機(jī)供給冷水，即使在目標(biāo)熱負(fù)荷低的情況下，也可以實(shí)現(xiàn)能夠以目標(biāo)冷水出口溫度進(jìn)行溫度控制的溫度調(diào)節(jié)運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，本發(fā)明的第四方式提供一種制冷系統(tǒng)的控制方法，所述制冷系統(tǒng)具備多個(gè)渦輪制冷機(jī)；冷水供給部，其將自這些渦輪制冷機(jī)供給的冷水向外部負(fù)荷供給；以及設(shè)備側(cè)控制部，其控制所述冷水的流量及溫度，在制冷系統(tǒng)的控制方法中，所述多個(gè)渦輪制冷機(jī)中的至少一臺(tái)被作為上述的任一方式所述的渦輪制冷機(jī)，該渦輪制冷機(jī)的所述制冷機(jī)側(cè)控制部從所述設(shè)備側(cè)控制部獲得所述目標(biāo)冷水出口溫度及所述目標(biāo)熱負(fù)荷，并且，對(duì)所述設(shè)備側(cè)控制部輸出所述目標(biāo)冷水流量。通常的制冷系統(tǒng)中，用統(tǒng)一控制制冷系統(tǒng)整體的運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備側(cè)控制部控制冷水溫度及冷水流量。此外，設(shè)備側(cè)控制部可以把握即使是低負(fù)荷也能夠允許的目標(biāo)熱負(fù)荷。于是，在所述第四方式中，從設(shè)備側(cè)控制部將目標(biāo)冷水出口溫度及目標(biāo)熱負(fù)荷傳送至制冷機(jī)側(cè)控制部。而且，設(shè)備側(cè)控制部能夠獲得從渦輪制冷機(jī)的制冷機(jī)側(cè)控制部輸出的目標(biāo)冷水流量。由此，可以實(shí)現(xiàn)即使是低的目標(biāo)負(fù)荷也能夠進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)運(yùn)轉(zhuǎn)的制冷系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明，由于制冷機(jī)側(cè)控制部基于當(dāng)前值冷水入口溫度和目標(biāo)冷水出口溫度輸出滿足目標(biāo)熱負(fù)荷的目標(biāo)冷水流量，并基于該目標(biāo)冷水流量進(jìn)行渦輪制冷機(jī)的冷水出口溫度調(diào)節(jié)運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，即使在目標(biāo)熱負(fù)荷特別低的情況下，也可以實(shí)現(xiàn)能夠進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的渦輪制冷機(jī)及制冷系統(tǒng)以及它們的控制方法。


圖I是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的制冷系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)圖。圖2是表示設(shè)備側(cè)控制部和制冷機(jī)側(cè)控制部的數(shù)據(jù)交接的圖。圖3是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的渦輪制冷機(jī)停止時(shí)所使用的冷水流量的閾值的曲線圖。標(biāo)記說明I、制冷系統(tǒng) 11、第一渦輪制冷機(jī)12、第二渦輪制冷機(jī)13、第三渦輪制冷機(jī)21、第一冷水泵22、第二冷水泵23、第三冷水泵24、第一冷水流量計(jì)25、第一旁通流路26、第一旁通流量計(jì)27、第一旁通閥29、第一冷水入口溫度傳感器33、旁通回路40、設(shè)備側(cè)控制部42、制冷機(jī)側(cè)控制部
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖I表不一實(shí)施方式的制冷系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。制冷系統(tǒng)I設(shè)置于高樓或工廠設(shè)備中。該制冷系統(tǒng)I具備三臺(tái)對(duì)于向空調(diào)機(jī)或空調(diào)裝置(風(fēng)扇-盤管空調(diào)機(jī)，77 y ^ ^ ,I )等外部負(fù)荷3供給的冷水供給冷熱的第一至第三渦輪制冷機(jī)11、12、13。這些第一至第三渦輪制冷機(jī)11、12、13相對(duì)于外部負(fù)荷3并聯(lián)配置。渦輪制冷機(jī)11、12、13具備壓縮制冷劑的渦輪壓縮機(jī)、使由渦輪壓縮機(jī)壓縮后的高溫高壓的氣體制冷劑冷凝的冷凝器、使由冷凝器冷凝后的高溫高壓的液體制冷劑膨脹的膨脹閥、以及使由膨脹閥膨脹后的液體制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器。渦輪壓縮機(jī)為離心式的壓縮機(jī)，由變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)在轉(zhuǎn)速控制下被驅(qū)動(dòng)。在渦輪壓縮機(jī)的制冷劑吸入口設(shè)置有控制吸入制冷劑流量的進(jìn)口導(dǎo)流葉片(入口葉片，以下稱為“IGV”)。通過該IGV的開度調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)冷水溫度。IGV開度及渦輪壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速由制冷機(jī)側(cè)控制部進(jìn)行控制。通過在蒸發(fā)器中被吸熱而獲得額定溫度(例如7V )的冷水。即，流過插通于蒸發(fā)器內(nèi)的傳熱管內(nèi)的冷水被制冷劑奪取熱量而被冷卻。該冷水流量由后述的冷水泵21、22、23控制。在按照冷水流向的各渦輪制冷機(jī)11、12、13的上游側(cè)，分別設(shè)置有加壓輸送冷水的第一至第三冷水泵21、22、23。利用這些冷水泵21、22、23向各渦輪制冷機(jī)11、12、13輸送來自回水集水器32的冷水。各冷水泵21、22、23由變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由此，通過將轉(zhuǎn)速設(shè)定為可變來進(jìn)行可變流量控制。此外，關(guān)于冷水泵，采用對(duì)于各制冷機(jī)設(shè)置多臺(tái)的結(jié)構(gòu)，不僅轉(zhuǎn)速可變，也可以通過控制臺(tái)數(shù)來進(jìn)行可變流量控制。冷水泵21、22、23的控制由統(tǒng)一進(jìn)行制冷系統(tǒng)I整體的控制的設(shè)備側(cè)控制部進(jìn)行。
供水集水器31可收集各渦輪制冷機(jī)11、12、13獲得的冷水。被收集于供水集水器31中的冷水被供給到外部負(fù)荷3。由外部負(fù)荷3供給到空調(diào)等而升溫的冷水被輸送至回水集水器32。冷水在回水集水器32中被分支，然后被輸送到各渦輪制冷機(jī)11、12、13。在供水集水器31和回水集水器32之間設(shè)置有旁通回路33。在該旁通回路33中設(shè)置有開閉閥34。通過調(diào)節(jié)該開閉閥34來調(diào)節(jié)從供水集水器31向回水集水器32流動(dòng)的冷水流量，調(diào)節(jié)從供水集水器31向外部負(fù)荷3流動(dòng)的冷水的供給壓力。該開閉閥34的控制由設(shè)備側(cè)控制部進(jìn)行。在第一冷水泵21的下游側(cè)設(shè)置有測量自第一冷水泵21流出的流量的第一冷水流量計(jì)24。該第一冷水流量計(jì)24的輸出向設(shè)備側(cè)控制部傳送。設(shè)置有從第一冷水泵21和第一渦輪制冷機(jī)11之間分支并連接到旁通回路33的第一旁通流路25。在第一旁通流路25設(shè)置有測量冷水流量的第一旁通流量計(jì)26及第一旁通閥27。第一旁通流量計(jì)的輸出向設(shè)備側(cè)控制部40 (參照?qǐng)D2)傳送。第一旁通閥27由設(shè)備側(cè)控制部控制其開度。在第一渦輪制冷機(jī)11的上游側(cè)的冷水配管設(shè)置有用于測量向第一渦輪制冷機(jī)11流入的冷水溫度的第一冷水入口溫度傳感器29。該第一冷水入口溫度傳感器29的輸出向設(shè)備側(cè)控制部40傳送。在回水集水器32的上游側(cè)的冷水配管設(shè)置有用于檢測從外部負(fù)荷3返回的冷水的溫度的溫度傳感器29b。針對(duì)第二渦輪制冷機(jī)12及第三渦輪制冷機(jī)13，與第一渦輪制冷機(jī)11同樣，也設(shè)置有旁通流路、旁通流量計(jì)、旁通閥及冷水入口溫度傳感器。但是，在圖I中，為了容易理解僅表示第一渦輪制冷機(jī)11的這些構(gòu)成。當(dāng)然，根據(jù)用途，也可以采用在第二渦輪制冷機(jī)12或第三渦輪制冷機(jī)13不設(shè)置這些設(shè)備的結(jié)構(gòu)。圖2表示設(shè)備側(cè)控制部40和制冷機(jī)側(cè)控制部42之間的數(shù)據(jù)交接。從設(shè)備側(cè)控制部40向制冷機(jī)側(cè)控制部42傳送目標(biāo)熱負(fù)荷、目標(biāo)冷水出口溫度、當(dāng)前值冷水入口溫度。目標(biāo)熱負(fù)荷意思是指對(duì)在供水集水器31合流的冷水溫度不產(chǎn)生影響程度可允許的熱負(fù)荷。即，意思是指在滿足增擋時(shí)將要并入的渦輪制冷機(jī)所要求的冷水出口溫度(目標(biāo)冷水出口溫度)的同時(shí)，對(duì)從其它渦輪制冷機(jī)供給的冷水合流的供水集水器31的冷水溫度不產(chǎn)生影響的程度的熱負(fù)荷。目標(biāo)冷水出口溫度依賴于外部負(fù)荷3要求的冷水溫度，由設(shè)備控制部確定。
當(dāng)前值冷水入口溫度意思是當(dāng)前的冷水入口溫度，由設(shè)備側(cè)控制部40以規(guī)定周期從第一冷水入口溫度傳感器29獲得。制冷機(jī)側(cè)控制部42基于目標(biāo)冷水出口溫度、當(dāng)前值冷水入口溫度來運(yùn)算出滿足目標(biāo)熱負(fù)荷的冷水的目標(biāo)冷水流量，向設(shè)備側(cè)控制部42輸出。即，如下式，使用制冷機(jī)輸出的熱負(fù)荷Q、冷水出口溫度To和冷水入口溫度Ti的溫度差、與冷水流量G成比例這一熱平衡的關(guān)系，運(yùn)算出目標(biāo)冷水流量。Q = (Ti-To) XGXyXA......(I)其中，Y意思是指冷水出入口的平均溫度的冷水的比重，λ意思是指冷水出入口的平均溫度的冷水的比熱。設(shè)備側(cè)控制部40控制第一冷水泵21及第一旁通閥27，以達(dá)到從制冷機(jī)側(cè)控制部42獲得的目標(biāo)冷水流量。進(jìn)行該控制時(shí)，反饋第一冷水流量計(jì)24及第一旁通流量計(jì)26的輸出值。尤其是在如上所述的額定值的3. 3%那樣的極低的低流量的情況下，僅進(jìn)行冷水泵 21的轉(zhuǎn)速控制難以進(jìn)行流量控制，因此，通過調(diào)節(jié)第一旁通閥27的開度來獲得所希望的流量。此外，向第一渦輪制冷機(jī)11供給的冷水流量，可以根據(jù)第一冷水流量計(jì)24的輸出值和第一旁通流量計(jì)26的輸出值的差值獲得。下面，對(duì)上述結(jié)構(gòu)的制冷系統(tǒng)I的控制方法進(jìn)行說明。以渦輪制冷機(jī)增擋時(shí)為例進(jìn)行說明。具體而言，假設(shè)第二渦輪制冷機(jī)12及第三渦輪制冷機(jī)13起動(dòng)而第一渦輪制冷機(jī)11并入之前的狀態(tài)進(jìn)行說明。通過第二渦輪制冷機(jī)12及第三渦輪制冷機(jī)13來維持例如8°C的目標(biāo)冷水出口溫度。例如，假設(shè)如陣雨臨近、濕度急劇上升時(shí)，預(yù)想在不久的將來因?qū)胪獠靠諝獾臐穸壬仙糜诔凉竦臒嶝?fù)荷急劇增大的情況下，根據(jù)來自設(shè)備側(cè)控制部40的指令，以只要發(fā)出起動(dòng)指令即刻能夠輸出熱負(fù)荷的方式，使第一渦輪制冷機(jī)11進(jìn)入提前起動(dòng)用待機(jī)模式。該提前起動(dòng)用待機(jī)模式供給目標(biāo)冷水出口溫度的冷水，另一方面，一邊輸出對(duì)外部負(fù)荷不產(chǎn)生影響程度的小的熱負(fù)荷，一邊進(jìn)行待機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。這時(shí)的熱負(fù)荷例如為額定值的20%以下，優(yōu)選為額定值的10%以下的超低負(fù)荷。在提前起動(dòng)用待機(jī)模式下，制冷機(jī)側(cè)控制部42從設(shè)備側(cè)控制部40獲得目標(biāo)冷水出口溫度、當(dāng)前值冷水入口溫度及目標(biāo)熱負(fù)荷。然后，在制冷機(jī)側(cè)控制部42中，基于這些目標(biāo)冷水出口溫度和當(dāng)前值冷水入口溫度，運(yùn)算出滿足目標(biāo)熱負(fù)荷的冷水的目標(biāo)冷水流量。即，基于目標(biāo)冷水出口溫度和當(dāng)前值冷水入口溫度的溫度差，獲得相對(duì)于額定值時(shí)的冷水出入口溫度差的比率。該比率成為額定冷水流量時(shí)的制冷機(jī)熱負(fù)荷。而且，以與該制冷機(jī)熱負(fù)荷和目標(biāo)熱負(fù)荷的比率相等的方式，確定目標(biāo)冷水流量相對(duì)額定冷水流量的比率。例如，在冷水出入口的額定溫度差為5°C、當(dāng)前值冷水入口溫度為8°C、目標(biāo)冷水出口溫度為5°C、目標(biāo)熱負(fù)荷為2%的情況下，結(jié)果如下。由于相對(duì)于額定溫度差5°C，當(dāng)前的溫度差為8°C _5°C= 3°C，因此，在冷水流量為額定值的情況下，渦輪制冷機(jī)以3/5X100%= 60%的輸出進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。另一方面，由于所要求的目標(biāo)熱負(fù)荷為2%，因此需要將熱輸出調(diào)節(jié)為2/60X100%= 3.3%,目標(biāo)冷水流量成為額定流量的3. 3 %。這樣獲得的目標(biāo)冷水流量從制冷機(jī)側(cè)控制部42被輸出到設(shè)備側(cè)控制部42。設(shè)備側(cè)控制部42對(duì)第一冷水泵21及第一旁通閥27進(jìn)行反饋控制，用以實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)冷水流量。
在該狀態(tài)下，第一渦輪制冷機(jī)11進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，以準(zhǔn)備將來的急劇的負(fù)荷上升。例如，陣雨到來，當(dāng)為了除濕而由設(shè)備側(cè)控制部40要求急劇的負(fù)荷上升時(shí)，由于第一渦輪制冷機(jī)11立即調(diào)節(jié)到目標(biāo)冷水出口溫度，因此能夠快速提高負(fù)荷。在提前起動(dòng)用待機(jī)模式下，由于冷水流量極少(例如，在上述例中是額定值的3.3% )，而且，渦輪制冷機(jī)輸出與目標(biāo)熱負(fù)荷對(duì)應(yīng)的制冷輸出，因此，在蒸發(fā)器的傳熱管內(nèi)冷水有可能凍結(jié)。于是，優(yōu)選以如下的方式進(jìn)行控制。制冷機(jī)側(cè)控制部42從設(shè)備側(cè)控制部40獲得當(dāng)前的冷水流量(當(dāng)前值冷水流量)。 然后，在當(dāng)前值冷水流量低于根據(jù)目標(biāo)冷水流量求取的閾值時(shí)，判斷為冷水可能在傳熱管內(nèi)停滯并凍結(jié)，于是開始渦輪制冷機(jī)的停止動(dòng)作。閾值的設(shè)定具體而言如圖3所示進(jìn)行。在圖3中，橫軸是目標(biāo)冷水流量，用相對(duì)于額定時(shí)的冷水流量的百分率表示?？v軸是開始渦輪制冷機(jī)的停止動(dòng)作的冷水流量的閾值。如圖3所示，當(dāng)成為額定值30%以下的目標(biāo)冷水流量時(shí)，將目標(biāo)冷水流量的60%設(shè)定為閾值。因此，額定值30%流量時(shí)，其60%的18%成為閾值。這樣，能夠根據(jù)目標(biāo)冷水流量改變閾值，因此，能夠設(shè)定與運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的適當(dāng)?shù)拈撝?。但是，即使目?biāo)冷水流量進(jìn)一步降低，也使閾值不會(huì)低于2%。這樣，通過設(shè)置成為絕對(duì)的下限的閾值來謀求設(shè)備的保護(hù)。此外，也可以在制冷機(jī)側(cè)控制部42獲得蒸發(fā)器內(nèi)的蒸發(fā)壓力，而該蒸發(fā)壓力為規(guī)定值以下時(shí)，開始渦輪制冷機(jī)的停止動(dòng)作。由此，蒸發(fā)壓力為規(guī)定值以下的情況，意思是指蒸發(fā)溫度降低到了規(guī)定值以下，因此，能夠準(zhǔn)確地預(yù)測傳熱管內(nèi)的冷水的凍結(jié)。優(yōu)選的是利用該蒸發(fā)壓力的控制與所述的利用冷水流量的控制并用。具體而言，在冷水流量或蒸發(fā)壓力的任一方低于規(guī)定值時(shí)，進(jìn)行渦輪制冷機(jī)的停止動(dòng)作。這樣，通過使用冷水流量及蒸發(fā)壓力，即使任何一個(gè)傳感器發(fā)生故障，也能夠可靠地進(jìn)行停止動(dòng)作。此外，通常，來自流量計(jì)的輸出由制冷機(jī)側(cè)控制部42從設(shè)備側(cè)控制部40獲得，但是，如果使用蒸發(fā)壓力，則具有與設(shè)備側(cè)控制部40無關(guān)而由制冷機(jī)側(cè)控制部42完成處理的優(yōu)點(diǎn)。此外，在無法從設(shè)備側(cè)控制部40獲得冷水流量的環(huán)境情況下，也可以僅利用蒸發(fā)壓力進(jìn)行停止動(dòng)作有關(guān)的控制。此外，為了防備傳感器的故障等，也可以使用蒸發(fā)器的液體制冷劑溫度、或當(dāng)前的冷水出口溫度。在提前起動(dòng)用待機(jī)模式下，由于上述的冷水流量極少，因此，優(yōu)選的是對(duì)于渦輪制冷機(jī)的溫度調(diào)節(jié)控制如下進(jìn)行。冷水的溫度控制通過改變IGV的開度來進(jìn)行。該IGV的開度通過反饋控制(例如PID控制或PI控制)當(dāng)前值冷水出口溫度來設(shè)定。使該反饋控制時(shí)的控制輸出的靈敏度對(duì)應(yīng)于當(dāng)前值冷水流量的下降而降低。在通常的額定運(yùn)轉(zhuǎn)中，獲得IGV開度時(shí)的控制增益使用以冷水流量為額定值的情況為基準(zhǔn)所設(shè)定的值。但是，在提前起動(dòng)用待機(jī)模式下，由于冷水流量比額定值大幅減小，因此，使用額定值時(shí)的控制增益時(shí)，有可能使靈敏度過度而產(chǎn)生過調(diào)節(jié)。于是，根據(jù)當(dāng)前值冷水流量的下降，使獲得IGV開度時(shí)的反饋控制輸出的靈敏度降低，以確?？刂菩浴＠?，將比例增益設(shè)定為與冷水流量成反比。或者，也可以將積分增益的積分時(shí)間設(shè)定為與冷水流量成反比。此外，在本實(shí)施方式中，雖然對(duì)將渦輪制冷機(jī)增擋時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行了說明，但是，本發(fā)明也可以用于減少渦輪制冷機(jī)的臺(tái)數(shù)的減擋時(shí)。即，在外部負(fù)荷3要求的熱負(fù)荷減少，而使一臺(tái)渦輪制冷機(jī)減擋時(shí)，不是使該渦輪制冷機(jī)停止，而是采用上述的提前起動(dòng)用待機(jī)模式使其繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。由此，當(dāng)負(fù)荷再次上升時(shí)，能夠立即應(yīng)對(duì)。此外，渦輪制冷機(jī)的擋數(shù)，不局限于本實(shí)施方式的三擋，也可以是兩擋或四擋以
上。 此外，上述的可以采用提前起動(dòng)用待機(jī)模式的渦輪制冷機(jī)，可以僅是一臺(tái)，此外，也可以是一部分的多臺(tái)渦輪制冷機(jī)，此外，也可以是全部的渦輪制冷機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種渦輪制冷機(jī)，具備壓縮制冷劑的渦輪壓縮機(jī)；使被壓縮的制冷劑冷凝的冷凝器；使被冷凝的制冷劑膨脹的膨脹閥；使膨脹的制冷劑蒸發(fā)而對(duì)冷水進(jìn)行冷卻的蒸發(fā)器；以及制冷機(jī)側(cè)控制部，所述制冷機(jī)側(cè)控制部控制運(yùn)轉(zhuǎn)，以使得由該蒸發(fā)器冷卻的所述冷水的溫度即冷水出口溫度達(dá)到所期望值，其中， 對(duì)于所述制冷機(jī)側(cè)控制部，從所述冷水的輸出端給予目標(biāo)熱負(fù)荷， 當(dāng)所述目標(biāo)熱負(fù)荷為規(guī)定值以下時(shí)，所述制冷機(jī)側(cè)控制部基于流入所述蒸發(fā)器的所述冷水的當(dāng)前的溫度即當(dāng)前值冷水入口溫度、和目標(biāo)的冷水出口溫度即目標(biāo)冷水出口溫度，輸出滿足所述目標(biāo)熱負(fù)荷的所述冷水的目標(biāo)冷水流量。
2.如權(quán)利要求I所述的渦輪制冷機(jī)，其中， 所述制冷機(jī)側(cè)控制部獲得當(dāng)前的冷水流量即當(dāng)前值冷水流量，當(dāng)所述當(dāng)前值冷水流量為低于所述目標(biāo)冷水流量的規(guī)定值以下時(shí)，所述制冷機(jī)側(cè)控制部進(jìn)行使該渦輪制冷機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)停止的動(dòng)作。
3.如權(quán)利要求I或2所述的渦輪制冷機(jī)，其中， 所述制冷機(jī)側(cè)控制部獲得所述蒸發(fā)器內(nèi)的蒸發(fā)壓力，當(dāng)所述蒸發(fā)壓力為規(guī)定值以下時(shí)，所述制冷機(jī)側(cè)控制部進(jìn)行使該渦輪制冷機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)停止的動(dòng)作。
4.如權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的渦輪制冷機(jī)，其中， 根據(jù)當(dāng)前值冷水流量的下降，降低給予控制所述冷水溫度的溫度調(diào)節(jié)部的反饋控制輸出的靈敏度。
5.一種制冷系統(tǒng)，具備 多個(gè)渦輪制冷機(jī)； 冷水供給部，其將自這些渦輪制冷機(jī)供給的冷水向外部負(fù)荷供給；以及 設(shè)備側(cè)控制部，其控制所述冷水的流量及溫度， 在所述制冷系統(tǒng)中， 所述多個(gè)渦輪制冷機(jī)中的至少一臺(tái)被作為權(quán)利要求I 4中的任一項(xiàng)所述的渦輪制冷機(jī)， 該渦輪制冷機(jī)的所述制冷機(jī)側(cè)控制部從所述設(shè)備側(cè)控制部獲得所述目標(biāo)冷水出口溫度及所述目標(biāo)熱負(fù)荷，并且，對(duì)所述設(shè)備側(cè)控制部輸出所述目標(biāo)冷水流量。
6.一種渦輪制冷機(jī)的控制方法，所述渦輪制冷機(jī)具備壓縮制冷劑的渦輪壓縮機(jī)；使被壓縮的制冷劑冷凝的冷凝器；使被冷凝的制冷劑膨脹的膨脹閥；使膨脹的制冷劑蒸發(fā)而對(duì)冷水進(jìn)行冷卻的蒸發(fā)器；以及制冷機(jī)側(cè)控制部，所述制冷機(jī)側(cè)控制部控制運(yùn)轉(zhuǎn)，以使得由該蒸發(fā)器冷卻的所述冷水的溫度即冷水出口溫度達(dá)到所期望值，其中， 對(duì)于所述制冷機(jī)側(cè)控制部，從所述冷水的輸出端給予獲得的目標(biāo)熱負(fù)荷， 在所述目標(biāo)熱負(fù)荷為規(guī)定值以下時(shí)，所述制冷機(jī)側(cè)控制部基于流入所述蒸發(fā)器的所述冷水的當(dāng)前的溫度即當(dāng)前值冷水入口溫度、和目標(biāo)的冷水出口溫度即目標(biāo)冷水出口溫度，輸出滿足所述目標(biāo)熱負(fù)荷的所述冷水的目標(biāo)冷水流量。
7.一種制冷系統(tǒng)的控制方法，所述制冷系統(tǒng)具備 多個(gè)渦輪制冷機(jī)； 冷水供給部，其將自這些渦輪制冷機(jī)供給的冷水向外部負(fù)荷供給；以及 設(shè)備側(cè)控制部，其控制所述冷水的流量及溫度，在制冷系統(tǒng)的控制方法中， 所述多個(gè)渦輪制冷機(jī)中的至少一臺(tái)被作為權(quán)利要求I 4中的任一項(xiàng)所述的渦輪制冷 機(jī)， 該渦輪制冷機(jī)的所述制冷機(jī)側(cè)控制部從所述設(shè)備側(cè)控制部獲得所述目標(biāo)冷水出口溫度及所述目標(biāo)熱負(fù)荷，并且，對(duì)所述設(shè)備側(cè)控制部輸出所述目標(biāo)冷水流量。
全文摘要
提供一種即使在目標(biāo)熱負(fù)荷低時(shí)也能夠進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的渦輪制冷機(jī)。渦輪制冷機(jī)(11)具備以使冷水出口溫度達(dá)到所期望值的方式控制運(yùn)轉(zhuǎn)的制冷機(jī)側(cè)控制部。制冷機(jī)側(cè)控制部在目標(biāo)熱負(fù)荷為規(guī)定值以下時(shí)，基于流入蒸發(fā)器的冷水的當(dāng)前溫度即當(dāng)前值冷水入口溫度和目標(biāo)的冷水出口溫度即目標(biāo)冷水出口溫度，輸出滿足目標(biāo)熱負(fù)荷的冷水的目標(biāo)冷水流量。
文檔編號(hào)F24F11/02GK102741624SQ20088010891
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2008年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月27日
發(fā)明者上田憲治, 松尾實(shí) 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社