專利名稱：渦輪冷凍裝置、其控制裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及渦輪冷凍裝置、其控制裝置及其控制方法，尤其是涉及穩(wěn)定地運轉(zhuǎn)渦輪冷凍裝置、并能夠削減進行循環(huán)的致冷劑量的渦輪冷凍裝置的控制裝置。
背景技術(shù)：
如圖10所示，以往的渦輪冷凍裝置100具有:離心式壓縮機103 ;油霧分離槽102，分離由該離心式壓縮機103所壓縮的高壓氣體致冷劑中的油分；凝結(jié)器105，凝結(jié)由油霧分離槽102分離了油分的高壓氣體氣體致冷劑；高段膨脹閥107，使在凝結(jié)器105凝結(jié)的高壓液體致冷劑膨脹；中間冷卻器106，冷卻由高段膨脹閥107膨脹的液體致冷劑；低段膨脹閥108，使由中間冷卻器106所冷卻的液體致冷劑膨脹；蒸發(fā)器109，使由低段膨脹閥108膨脹的低壓液體致冷劑蒸發(fā)；以及氣液分離器110，將蒸發(fā)后的致冷劑分離為氣體致冷劑和液體致冷劑。
離心式壓縮機103被電動機111通過齒輪101轉(zhuǎn)動驅(qū)動，吸引致冷劑并進行壓縮。由離心式壓縮機103所壓縮的高壓氣體致冷劑成為例如約100°C，被導(dǎo)入油霧分離槽102。被導(dǎo)入油霧分離槽102的高壓氣體致冷劑被離心分離來分離油分(例如，專利文獻I到專利文獻4)。將分離了油分的高壓氣體致冷劑向管殼型的凝結(jié)器105引導(dǎo)，與例如90°C的溫水熱交換。
通過在凝結(jié)器105與溫水熱交換而凝結(jié)的高壓液體致冷劑，通過通過在凝結(jié)器105下流側(cè)被設(shè)置的高段膨脹閥107而被膨脹。將由高級膨脹閥107使之膨脹的液體致冷劑向自身膨脹型的中間冷卻器106引導(dǎo)。
另外，將被引導(dǎo)到中間冷卻器106的致冷劑中的氣相部分向離心式壓縮機103的中間級引導(dǎo)。
將在中間冷卻器106中自身膨脹的液體致冷劑向低級膨脹閥108引導(dǎo)而膨脹。將膨脹的低壓液體致冷劑向管殼型的蒸發(fā)器109引導(dǎo)，與例如40°C的熱源水進行熱交換而蒸發(fā)。在蒸發(fā)器109中蒸發(fā)的致冷劑,被導(dǎo)入氣液分離器110,在氣液分離器110內(nèi)被分離為氣體致冷劑和液體致冷劑。在氣液分離器110內(nèi)被分離的氣體致冷劑被導(dǎo)入離心式壓縮機103而被壓縮。
另外，從油霧分離槽102，油分被分離的高壓氣體致冷劑的一部分經(jīng)由熱氣體旁通閥112被導(dǎo)入氣液分離器110。熱氣體旁通閥112控制被導(dǎo)入氣液分離器110的高壓氣體致冷劑的流量。在該熱氣體旁通閥112的下游，從中間冷卻器106和低級膨脹閥108的之間引導(dǎo)的液體致冷劑通過液體注入閥113而合流。液體注入閥113控制液體致冷劑的流量。
通過了熱氣體旁通閥112的高壓氣體致冷劑和來自液體注入閥113的液體致冷劑分別被噴射到氣液分離器110內(nèi)。由此，在氣液分離器110內(nèi)，被分離為例如溫度下降到40°C 500C的氣體致冷劑和液體致冷劑。像這樣，通過將溫度下降了的氣體致冷劑導(dǎo)入離心式壓縮機103的入口，來控制離心式壓縮機103的負(fù)載。
現(xiàn)有技術(shù)文獻 專利文獻
專利文獻1:日本專利特開2006-329557號公報 專利文獻2:日本專利特開2006-234363號公報 專利文獻3:日本專利特開2007-138919號公報 專利文獻4:日本專利特開2009-138973號公報 專利文獻5:日本專利特開2009-92309號公報
可是，在如圖10的結(jié)構(gòu)中，因為渦輪冷凍裝置100內(nèi)的內(nèi)容積大所以需要的致冷劑填充量變多。為此，在回收致冷劑時，即使是將致冷劑減壓到規(guī)定的壓力以下的情況下，不能夠回收的致冷劑殘留在凝結(jié)器105、蒸發(fā)器109、中間冷卻器106和氣液分離器110等內(nèi)，在這些的設(shè)備內(nèi)殘留的致冷劑最終被放出大氣中。為了減少這些不能夠回收的致冷劑和將致冷劑泄露時的泄露量抑制為最小限度，期望削減用于渦輪冷凍裝置100的致冷劑填充量。
可是，在削減了致冷劑填充量的情況下，存在在渦輪冷凍裝置100內(nèi)循環(huán)的致冷劑的流動產(chǎn)生不均衡，致冷劑積存在蒸發(fā)器109等并從蒸發(fā)器109排出液相狀態(tài)的致冷劑。在從蒸發(fā)器109排出的液相狀態(tài)的致冷劑被離心式壓縮機103吸引的情況下，存在離心式壓縮機103出現(xiàn)故障這樣的問題
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這樣的情況而完成的，其目的是提供穩(wěn)定地運轉(zhuǎn)并可削減致冷劑量的渦輪冷凍裝置、及其控制裝置及控制方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下的單元。
根據(jù)本發(fā)明的第一方式涉及的渦輪冷凍裝置的控制裝置，其特征在于，具有:離心式壓縮機，對致冷劑進行壓縮；凝結(jié)器，與由第一非致冷劑泵所供給的第一非致冷劑進行熱交換來凝結(jié)高壓氣體致冷劑；膨脹閥，使從該凝結(jié)器導(dǎo)出的液體致冷劑膨脹；蒸發(fā)器，將膨脹后的所述液體致冷劑與由第二非致冷劑泵供給的第二非致冷劑進行熱交換而蒸發(fā)；旁路回路用控制閥，設(shè)置在旁路回路，來控制所述高壓氣體致冷劑的流量，其中，該旁路回路將由所述離心式壓縮機所壓縮的所述高壓氣體致冷劑的一部分注入所述離心式壓縮機的吸入口；壓縮機吸入口用壓力測量單元，測量所述氣體致冷劑的所述離心式壓縮機的吸入壓力；以及第二非致冷劑出口用溫度測量單元，測量所述第二非致冷劑的所述蒸發(fā)器的出口溫度，在起動渦輪冷凍裝置時，控制所述膨脹閥為閉狀態(tài)，將所述第一非致冷劑泵以及所述第二非致冷劑泵設(shè)定為運轉(zhuǎn)狀態(tài)而起動所述離心式壓縮機之后，控制所述旁路回路用控制閥的開度以使該離心式壓縮機的吸入飽和溫度和所述第二非致冷劑的出口溫度的溫度差成為規(guī)定溫度差以下。
在使用了離心式壓縮機的渦輪冷凍裝置中，在渦輪冷凍裝置的起動時，因在蒸發(fā)器內(nèi)部未蒸發(fā)而液狀積存的液體致冷劑被吸入到離心式壓縮機，而存在渦輪冷凍裝置難于穩(wěn)定地連續(xù)運轉(zhuǎn)這樣的問題。
在此，本發(fā)明的第一方面，著眼于以下內(nèi)容:在蒸發(fā)器內(nèi)部積存由液體致冷劑的情況下，液體致冷劑蒸發(fā)而使蒸發(fā)器內(nèi)的氣相致冷劑占有率增加，第二非致冷劑和液體致冷劑的接觸減少，從而從第二非致冷劑向致冷劑傳遞的熱傳遞降低，離心式壓縮機的吸入飽和溫度和第二非致冷劑的出口的溫度差變大。即，在起動渦輪冷凍裝置時，控制裝置將膨脹閥的開度設(shè)為閉狀態(tài)，控制旁路回路用控制閥的開度，以使離心式壓縮機的吸入飽和溫度和第二非致冷劑的出口溫度的溫度差成為規(guī)定溫度差以下，其中，該旁路回路將從離心式壓縮機導(dǎo)出的被壓縮了的高壓氣體致冷劑的一部分導(dǎo)入離心式壓縮機的吸入口。由此，可減少在蒸發(fā)器內(nèi)部積存的液體致冷劑。因此，在渦輪冷凍裝置起動時可穩(wěn)定地進行運轉(zhuǎn)。另外，離心式壓縮機的吸入飽和溫度可根據(jù)離心式壓縮機的吸入壓力換算。
根據(jù)上述方式涉及的渦輪冷凍裝置的控制裝置，在起動渦輪冷凍裝置時，控制所述膨脹閥為閉狀態(tài)，將所述第一非致冷劑泵設(shè)為運轉(zhuǎn)狀態(tài)來起動所述離心式壓縮機并控制所述旁路回路用控制閥的開度之后，將所述第二非致冷劑泵設(shè)為運轉(zhuǎn)狀態(tài)。
在起動渦輪冷凍裝置時、即、在使離心式壓縮機起動前開始第二非致冷劑泵的運轉(zhuǎn)的情況下，有時從所述蒸發(fā)器輸出比規(guī)定的出口溫度高溫的第二非致冷劑。
在此，在上述方式中使用如下的控制裝置:將膨脹閥的開度設(shè)為閉狀態(tài)，在離心式壓縮機的吸入飽和溫度成為規(guī)定溫度以下之后，開始第二非致冷劑泵的運轉(zhuǎn)。因此，在起動渦輪冷凍裝置時，可使從蒸發(fā)器輸出的第二非致冷劑的溫度下降。由此，從蒸發(fā)器可輸出規(guī)定出口溫度的第二非致冷劑。
根據(jù)上述方式涉及的渦輪冷凍裝置的控制裝置，具有:液體致冷劑注入用控制閥，其被設(shè)置在注入回路來控制所述液體致冷劑的流量，其中，該注入回路將所述液體致冷劑的一部分注入到所述離心式壓縮機的吸入口 ；以及壓縮機排出口用溫度測量單元，測量所述高壓氣體致冷劑的所述離心式壓縮機的排出口溫度；所述液體致冷劑注入用控制閥基于所述離心式壓縮機的排出口溫度來控制開度。
使用如下的控制裝置:基于離心式壓縮機的排出口溫度控制液體致冷劑注入用控制閥的開度。由此，將溫度低的液體致冷劑注入到從旁路回路引導(dǎo)的高溫的高壓氣體致冷劑來控制引導(dǎo)到離心式壓縮機的吸入口的氣體致冷劑的溫度。因此，可使導(dǎo)入到離心式壓縮機的吸入口的致冷劑的溫度下降。
根據(jù)上述方式涉及的渦輪冷凍裝置的控制裝置，具有:節(jié)熱器，將通過膨脹而蒸發(fā)的中間壓致冷劑、與由所述凝結(jié)器凝結(jié)的所述液體致冷劑進行熱交換，并將所述中間壓致冷劑注入所述離心式壓縮機的中間吸入口 ；第一非致冷劑用流量測量單元，測量所述第一非致冷劑的所述凝結(jié)器的流量；第二非致冷劑用流量測量單元，測量所述第二非致冷劑的所述蒸發(fā)器的流量；第一非致冷劑入口用溫度測量單元，測量所述第一非致冷劑的所述凝結(jié)器的入口溫度；第二非致冷劑入口用溫度測量單元，測量所述第二非致冷劑的所述蒸發(fā)器的入口溫度；第一非致冷劑出口用溫度測量單元，測量所述第一非致冷劑的所述凝結(jié)器的出口溫度；第二非致冷劑出口用溫度測量單元，測量所述第二非致冷劑的所述蒸發(fā)器的出口溫度；節(jié)熱器出口用溫度測量單元，測量與所述中間壓致冷劑進行熱交換的所述液體致冷劑的所述節(jié)熱器的出口溫度；第一膨脹閥，將從所述凝結(jié)器導(dǎo)出的所述液體致冷劑的一部分進行膨脹而作為所述中間壓致冷劑；以及第二膨脹閥，將所述中間壓致冷劑和在所述節(jié)熱器熱交換了的所述液體致冷劑膨脹，在起動渦輪冷凍裝置之后，基于所述節(jié)熱器的出口溫度控制所述第二膨脹閥的開度，并基于所述第一非致冷劑和所述第二非致冷劑的流量、所述第一非致冷劑和所述第二非致冷劑的入口溫度和出口溫度、以及所述離心式壓縮機的吸入壓力，控制所述第一膨脹閥的開度。
在進行渦輪冷凍裝置的運轉(zhuǎn)時，使用如下的控制裝置:由節(jié)熱器的出口溫度控制第二膨脹閥的開度，基于第一非致冷劑以及第二非致冷劑的入口溫度和出口溫度、以及離心式壓縮機的吸入壓力來控制第一膨脹閥的開度。因此，可根據(jù)在渦輪冷凍裝置循環(huán)的致冷劑量控制蒸發(fā)器入口的熱量。由此，可防止使蒸發(fā)器出口過熱而從蒸發(fā)器排出液體致冷劑。因此，可進行渦輪冷凍裝置的穩(wěn)定的運行。
根據(jù)本發(fā)明的第二方式涉及的渦輪冷凍裝置，具備上述某一個記載的控制裝置。
使用可減少在蒸發(fā)器內(nèi)部積存的液體致冷劑的控制裝置。因此，可穩(wěn)定地進行渦輪冷凍裝置的運轉(zhuǎn)。
另外，以往，在減少在渦輪冷凍裝置循環(huán)的致冷劑量時，防止致冷劑的不均衡而使用內(nèi)容積大的凝結(jié)器、節(jié)熱器、蒸發(fā)器等的熱交換設(shè)備。另外，為了分離由離心式壓縮機引導(dǎo)的液體致冷劑在離心式壓縮機的吸入口上游側(cè)設(shè)置內(nèi)容積大的氣液分離器。
可是，在本發(fā)明的第二方式中，通過使用對第一非致冷劑泵、第二非致冷劑泵、旁路回路用控制閥、離心式壓縮機以及控制閥進行控制的控制裝置，可使離心式壓縮機的吸入飽和溫度和第二非致冷劑的出口溫度的溫度差成為規(guī)定溫度差以下。由此，減少在蒸發(fā)器7內(nèi)部積存的液體致冷劑，從而在渦輪冷凍裝置起動時能夠進行穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)。因此，可減小凝結(jié)器、節(jié)熱器、蒸發(fā)器等的內(nèi)容積。因此，減小渦輪冷凍裝置全體的內(nèi)容積，并在減少循環(huán)的致冷劑的同時且可進行穩(wěn)定的渦輪冷凍裝置的運轉(zhuǎn)。
另外，因為能夠避免將凝結(jié)器內(nèi)部積存了的液體致冷劑引導(dǎo)到離心式壓縮機的吸入口，所以可減小氣液分離器的內(nèi)容積、或不用氣液分離器。
根據(jù)本發(fā)明的第3方式涉及的渦輪冷凍裝置的控制方法，其中，該渦輪冷凍裝置具有:離心式壓縮機，對致冷劑進行壓縮；凝結(jié)器，與由第一非致冷劑泵所供給的第一非致冷劑進行熱交換來凝結(jié)高壓氣體致冷劑；膨脹閥，使從該凝結(jié)器導(dǎo)出的液體致冷劑膨脹；蒸發(fā)器，將膨脹后的所述液體致冷劑與由第二非致冷劑泵供給的第二非致冷劑進行熱交換而蒸發(fā)；旁路回路用控制閥，設(shè)置在旁路回路，來控制所述高壓氣體致冷劑的流量，其中，該旁路回路將由所述離心式壓縮機所壓縮的所述高壓氣體致冷劑的一部分注入所述離心式壓縮機的吸入口 ；壓縮機吸入口用壓力測量單元，測量所述氣體致冷劑的所述離心式壓縮機的吸入壓力；以及第二非致冷劑出口用溫度測量單元，測量所述第二非致冷劑的所述蒸發(fā)器的出口溫度；在起動渦輪冷凍裝置時，控制所述膨脹閥為閉狀態(tài)，將所述第一非致冷劑泵以及所述第二非致冷劑泵設(shè)定為運轉(zhuǎn)狀態(tài)而起動所述離心式壓縮機之后，控制所述旁路回路用控制閥的開度以使該離心式壓縮機的吸入飽和溫度和所述第二非致冷劑的出口溫度的溫度差成為規(guī)定溫度差以下。
在起動渦輪冷凍裝置時，控制渦輪冷凍裝置，以使離心式壓縮機的吸入飽和溫度和第二非致冷劑的出口溫度的溫度差為規(guī)定的溫度差以下。由此，可減少在蒸發(fā)器內(nèi)部積存的液體致冷劑。因此，即使是減少渦輪冷凍裝置內(nèi)的致冷劑填充量的情況下，也能夠使致冷劑渦輪冷凍裝置穩(wěn)定地運轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明涉及的渦輪冷凍裝置的控制裝置著眼于:在蒸發(fā)器內(nèi)部液體致冷劑積存時，液體致冷劑蒸發(fā)而使蒸發(fā)器內(nèi)的氣相致冷劑占有率增加，通過減少第二非致冷劑和液體致冷劑的接觸從而降低從第二非致冷劑傳遞到致冷劑的傳遞熱，且離心式壓縮機的吸入飽和溫度和第二非致冷劑的出口的溫度差變大。即，在起動渦輪冷凍裝置時，控制裝置將膨脹閥的開度設(shè)為閉狀態(tài)，控制旁路回路用控制閥的開度以使離心式壓縮機的吸入飽和溫度和第二非致冷劑的出口溫度的溫度差成為規(guī)定的溫度差以下，其中，旁路回路用控制閥將從離心式壓縮機導(dǎo)出的被壓縮的高壓氣體致冷劑的一部分引導(dǎo)到離心式壓縮機的吸入口。由此，可減少在蒸發(fā)器內(nèi)部積存的液體致冷劑。因此，在渦輪冷凍裝置起動時可穩(wěn)定地進行運轉(zhuǎn)。


圖1是本發(fā)明的第一實施方式涉及的渦輪冷凍裝置的冷凍循環(huán)圖。
圖2是圖1示出的渦輪冷凍裝置起動時的前半部的流程圖。
圖3是圖1示出的渦輪冷凍裝置起動時的后半部的流程圖。
圖4是本發(fā)明的渦輪冷凍裝置的循環(huán)和以往循環(huán)的Ρ-h線圖。
圖5是本發(fā)明的第二實施方式涉及的渦輪冷凍裝置起動時的前半部的流程圖。
圖6是發(fā)明的第二實施方式涉及的渦輪冷凍裝置起動時的后半部的流程圖。
圖7是本發(fā)明的第三實施方式的渦輪冷凍裝置正常運轉(zhuǎn)時的副膨脹閥自動控制的流程圖。
圖8是本發(fā)明的第三實施方式的渦輪冷凍裝置正常運轉(zhuǎn)時的主膨脹閥自動控制的流程圖。
圖9是圖7示出的熱量He的計算式和冷凍循環(huán)的Ρ-h線圖。
圖10是以往的渦輪冷凍裝置的冷凍循環(huán)圖。
具體實施例方式 〔第一實施方式〕
以下，對于本發(fā)明的第一實施方式使用圖1到圖4來進行說明。
在圖1中，示出本發(fā)明的第一實施方式涉及的渦輪冷凍裝置的冷凍循環(huán)圖，圖2以及圖3示出圖1示出的渦輪冷凍裝置起動時的流程圖。
渦輪冷凍裝置I具有將二級渦輪壓縮機(離心式壓縮機)2、凝結(jié)器3、節(jié)熱器4、主膨脹閥(第二膨脹閥)5、蒸發(fā)器7順序連接的閉合回路和控制裝置(未圖示)。
二級渦輪壓縮機2是由反向電動機9所驅(qū)動的多級離心式壓縮機，被構(gòu)成為:除了吸入口 2A以及排出口 2B之外，具備設(shè)置在省略圖示的第一葉輪和第二葉輪之間的中間吸入口 2C，從吸入口 2A吸入了的低壓氣體致冷劑通過第一葉輪及第二葉輪的旋轉(zhuǎn)而依次離心壓縮，并將壓縮的高壓氣體致冷劑從排出口 2B排出。
從二級渦輪壓縮機2的排出口 2B被排出了的高壓氣體致冷劑被導(dǎo)入油霧分離槽10，并在油霧分離槽10內(nèi)進行離心分離。油分被離心分離的高壓冷卻氣體，從油霧分離槽10被導(dǎo)入凝結(jié)器3。
凝結(jié)器3是板式熱交換器，使從二級渦輪壓縮機2經(jīng)過油霧分離槽10而提供的高壓氣體致冷劑、和經(jīng)由溫水回路11而被循環(huán)的溫水(第一非致冷劑)進行熱交換，從而將高壓冷卻氣體凝結(jié)液化。另外，優(yōu)選使溫水泵(第一非致冷劑泵)12所提供的溫水的流和高壓氣體致冷劑的流成為逆流。
節(jié)熱器4是如下的板式的致冷劑/致冷劑熱交換器:使在冷凍循環(huán)8的主回路中流動的液體致冷劑、與從主回路分流并由副膨脹閥(第一膨脹閥)13減壓了的致冷劑進行熱交換，并通過致冷劑的蒸發(fā)潛熱使在主回路中流動的液體致冷劑過冷卻。另外，節(jié)熱器4具有氣體回路14，該氣體回路14用于通過對液體致冷劑過冷卻，將蒸發(fā)的氣體致冷劑(中間壓致冷劑)從二級渦輪壓縮機2的中間吸入口 2C向中間壓的壓縮致冷劑中注入，由此，構(gòu)成中間冷卻器方式的節(jié)熱器循環(huán)。
經(jīng)過節(jié)熱器4被過冷卻了的致冷劑，通過通過主膨脹閥5膨脹而被供給到蒸發(fā)器7。蒸發(fā)器7是板式熱交換器，通過使從主膨脹閥5被引導(dǎo)的致冷劑與通過熱源水回路15而循環(huán)的熱源水(第二非致冷劑)進行熱交換，從而使致冷劑蒸發(fā)，由該蒸發(fā)潛熱冷卻熱源水。另夕卜，優(yōu)選使由熱源水泵(第二非致冷劑泵)16供給的熱源水的流和致冷劑的流成為逆流。
另外，冷凍循環(huán)8具有旁路回路17，該旁路回路17將由油霧分離槽10分離了油分的高壓氣體致冷劑的一部分從凝結(jié)器3和二級渦輪壓縮機2的之間旁路。在該旁路回路17上設(shè)置有熱氣體旁通閥(旁路回路用控制閥)18，該熱氣體旁通閥18調(diào)整從旁路回路17導(dǎo)入二級渦輪壓縮機2的高壓氣體致冷劑的流量。
并且，對于熱氣體旁通閥18的下游側(cè)的旁路回路17，從節(jié)熱器4與主膨脹閥5的之間導(dǎo)入被過冷卻的致冷劑的一部分的液體致冷劑注入回路19進行合流。像這樣，使旁路回路17合流來自液體致冷劑注入回路19的溫度低的致冷劑，從而能夠冷卻被導(dǎo)入液體致冷劑注入回路19所合流了的旁路回路17的下游側(cè)的高壓氣體致冷劑。
在與旁路回路17合流的液體致冷劑注入回路19上設(shè)置有液體注入閥(液體致冷劑注入用控制閥)20，該液體注入閥20調(diào)整從液體致冷劑注入回路19導(dǎo)入的被過冷卻的致冷劑的流量。
另外，作為測量致冷劑、溫水及熱源水的溫度或壓力的測量單元，在二級渦輪壓縮機2的吸入口 2A、排出口 2B、以及中間吸入口 2C設(shè)置有壓力表(壓力測量單元)41、42、43以及溫度計(溫度測量單元)31、32、33，在溫水回路11的入口以及出口、熱源水回路15的入口以及出口分別設(shè)置有溫度計35、36、37、38，在主膨脹閥5的入口設(shè)置有溫度計34。
接著，對于渦輪冷凍裝置I起動時的流程圖，參考圖2及圖3來進行說明。
如圖2所示，通過在步驟I中賦予起動渦輪冷凍裝置I的運轉(zhuǎn)指令，判斷由設(shè)置在凝結(jié)器3的溫水回路11的入口以及出口的溫度計35、36所測量的溫水入口溫度及溫水出口溫度的之間是否產(chǎn)生溫度差，以及溫水出口溫度是否為規(guī)定溫度以上(步驟2)。在溫水入口溫度以及溫水出口溫度之間存在溫度差、并且溫水出口溫度為規(guī)定溫度以下的情況下，判斷為存在負(fù)載而進入步驟3，在判斷為沒有負(fù)載的情況下，即、溫水出口溫度為規(guī)定溫度以上的情況下，重復(fù)步驟2。
在步驟2中判斷為存在負(fù)載的情況下，判斷設(shè)置在渦輪冷凍裝置I的各壓力表41、42、43及各溫度計31、32、33、34、35、36、37、38是否正常工作，從各壓力表41、42、43及各溫度計31、32、33、34、35、36、37、38所發(fā)送的數(shù)值是否是正常值，從各壓力表41、42、43以及從各溫度計31、32、33、34、35、36、37、38所發(fā)送的數(shù)值是否在假定范圍內(nèi)(步驟3)。在步驟3中，在各壓力表41、42、43以及各溫度計31、32、33、34、35、36、37、38未正常工作、或數(shù)值異常、或在假定范圍外的情況下，判斷為渦輪冷凍裝置I狀態(tài)不正常，反復(fù)進行步驟3。
在步驟3中，在設(shè)置在渦輪冷凍裝置I的各壓力表41、42、43以及各溫度計31、32、33、34、35、36、37、38被判斷為正常的情況下，判斷渦輪冷凍裝置I的狀態(tài)正常，并開始溫水泵12以及熱源水泵16的運轉(zhuǎn)(步驟4)。另外，確認(rèn)主膨脹閥5及副膨脹閥13的開度為全關(guān)狀態(tài)(步驟5)。進而，確認(rèn)熱氣體旁通閥18的開度為全開狀態(tài)(步驟6)。
對步驟4到步驟6的全部進行確認(rèn)之后，起動二級渦輪壓縮機2 (步驟7)。
此后，逐漸關(guān)閉熱氣體旁通閥18的開度(步驟8)。另外，液體注入閥20的開度由壓縮機排出口溫度控制，該壓縮機排出口溫度由設(shè)置在離心式壓縮機2的排出口 2B的溫度計32所測量。這樣，使旁路回路17合流從液體致冷劑注入回路19被過冷卻的致冷劑，并將溫度降低了的氣體致冷劑導(dǎo)入離心式壓縮機2的吸入口 2A，從而能夠抑制壓縮機排出口溫度，并逐漸提升渦輪冷凍裝置I的冷凍能力(步驟9)。
如果冷凍能力逐漸上升，熱氣體旁通閥18的開度被關(guān)閉為第一設(shè)定開度之前，反復(fù)進行步驟8以及步驟9 (步驟10)。
根據(jù)發(fā)明者可知:在蒸發(fā)器7內(nèi)部大量殘留液體致冷劑的情況下，二級渦輪壓縮機2的吸入飽和溫度和熱源水出口溫度間的溫度差變?yōu)?°C時，積存在蒸發(fā)器7內(nèi)部的液體致冷劑開始蒸發(fā)。
因此，熱氣體旁通閥18的開度關(guān)閉到第一設(shè)定開度之后，如圖3所示，判斷二級渦輪壓縮機2的吸入口 2A的吸入飽和溫度是否比從由在蒸發(fā)器7的熱源水回路15的出口設(shè)置的溫度計38所測量的熱源水出口溫度減去2°C后的溫度(規(guī)定的溫度差)變低(步驟11)。
像這樣，二級渦輪壓縮機2的吸入飽和溫度成為從熱媒水回路15的熱媒水出口溫度減去2°C的溫度以下，由此蒸發(fā)器7內(nèi)部積存的液體致冷劑開始蒸發(fā)。另一方面，在二級渦輪壓縮機2的吸入飽和溫度比從熱源水出口溫度減去2°C的溫度高的情況下，重復(fù)步驟11。
另外，二級渦輪壓縮機2的吸入飽和溫度是根據(jù)在二級渦輪壓縮機2的吸入口 2A設(shè)置的壓力表41所測量的吸入壓力換算的飽和溫度。
在步驟11中，在判斷為吸入飽和溫度比從熱源水出口溫度減去2°c后的溫度變低的情況下，逐漸關(guān)閉熱氣體旁通閥18的開度(步驟12)，冷凍能力進一步逐漸上升(步驟13)。
根據(jù)發(fā)明者可知:在蒸發(fā)器7內(nèi)部大量殘留有液體致冷劑的情況下，二級渦輪壓縮機2的吸入飽和溫度和熱源水出口溫度之間未產(chǎn)生大的差，但二級渦輪壓縮機2的吸入飽和溫度比從熱源水出口溫度減去4°C后的溫度(規(guī)定的溫度差)變低時，積存在蒸發(fā)器7內(nèi)部的液體致冷劑的大部分蒸發(fā)。
因此，在步驟13之后，判斷二級渦輪壓縮機2的吸入飽和溫度是否比從熱源水出口溫度減去4°C的溫度變低，或開始渦輪冷凍裝置I的起動之后是否經(jīng)過了 300秒(步驟14)。
在步驟14中，在二級渦輪壓縮機2的吸入飽和溫度比從熱源水出口溫度減去4°C之后的溫度變低的情況下、或開始渦輪冷凍裝置I的起動之后經(jīng)過300秒的情況下，積存在蒸發(fā)器7內(nèi)部的液體致冷劑的大部分蒸發(fā)，即使主膨脹閥5以及副膨脹閥13被設(shè)為開狀態(tài)，也不存在液體致冷劑被二級渦輪壓縮機2吸入的可能。
因此，設(shè)定熱氣體旁通閥18自動控制(步驟15)、主膨脹閥5以及副膨脹閥13的初始開度(步驟16)。初始開度被設(shè)定的主膨脹閥5以及副膨脹閥13此后開始各自的自動控制(步驟17)。
另一方面，在步驟14中，在判斷為在二級渦輪壓縮機2的吸入飽和溫度比從熱源水出口溫度減去4°C的溫度高、或開始渦輪冷凍裝置I的起動之后經(jīng)過時間是300秒以下的情況下，判斷為積存在蒸發(fā)器7內(nèi)的液體致冷劑未充分蒸發(fā)，而進入步驟18。在步驟18中，熱氣體旁通閥18的開度在成為第二設(shè)定開度之前被進一步關(guān)閉。
在熱氣體旁通閥18的開度成為了第二設(shè)定開度的情況下，進入步驟14，在熱氣體旁通閥18的開度未成為第二設(shè)定開度的情況，反復(fù)執(zhí)行步驟12到步驟14。
如上所述，使積存在蒸發(fā)器7內(nèi)的液體致冷劑蒸發(fā)之后，打開主膨脹閥5以及副膨脹閥13，從而在起動渦輪冷凍裝置I時避免二級渦輪壓縮機2吸入液體致冷劑。因此，可抑制2級渦輪冷卻器2的故障并穩(wěn)定地進行渦輪冷凍裝置I的控制。
另外，盡管在步驟14中，將起動渦輪冷凍裝置I之后的經(jīng)過時間在本實施方式作為300秒進行說明，但該經(jīng)過時間，也可以根據(jù)設(shè)置在渦輪冷凍裝置I的蒸發(fā)器7的內(nèi)容積而改變。
其次，對于本實施方式的P-h線圖，參照圖4進行說明。
在圖4中，虛線表示是以往的情況，實線示出本實施方式的情況。
在本實施方式的渦輪冷凍裝置I的冷凍循環(huán)8中，被二級渦輪壓縮機2的吸入口 2A吸入的低溫低壓的氣體致冷劑“點)由第一葉輪壓縮到B點，與從中間吸入口 2C被注入的中間壓的氣體致冷劑混合而成為了 C點的狀態(tài)之后，被第二葉輪吸入而被壓縮到D點。
在該狀態(tài)下，從二級渦輪壓縮機2排出的高壓氣體致冷劑，通過由凝結(jié)器3冷卻而凝結(jié)液化，成為E點的高壓液體致冷劑。該E點的液體致冷劑一部分被分流，由副膨脹閥13減壓到F點，而流入節(jié)熱器4。
該中間壓致冷劑在節(jié)熱器4與在渦輪冷凍裝置I的主回路中流動的E點的液體致冷劑進行熱交換，從液體致冷劑(E)吸熱蒸發(fā)之后，經(jīng)由氣體回路14從二級渦輪壓縮機2的中間吸入口 2C被注入到壓縮途中的中間壓氣體致冷劑中。
另一方面，在節(jié)熱器4中，被與F點的致冷劑熱交換的主回路中的液體致冷劑(E)，被過冷卻到G點而達(dá)到節(jié)熱器4的出口。從節(jié)熱器4出來的液體致冷劑被主膨脹閥5減壓到H點而流入蒸發(fā)器7。
從節(jié)熱器4出來的液體致冷劑(E)的一部分被液體致冷劑注入回路19分流而經(jīng)由旁路回路17返回到蒸發(fā)器7和二級渦輪壓縮機2之間，從而與蒸發(fā)器7的出口致冷劑(A)合流。
由蒸發(fā)器7所供給的液體單相狀態(tài)的致冷劑，與經(jīng)由熱源水回路15而循環(huán)的熱源水熱交換而蒸發(fā)。由此，經(jīng)由熱源水回路15而循環(huán)的熱源水變冷。經(jīng)由熱源水回路15而熱交換了的致冷劑成為低壓氣體致冷劑(A)，與從高通回路17引導(dǎo)的溫度下降了的氣體致冷劑合流了之后，再次由二級渦輪壓縮機2吸入，反復(fù)以下同樣的作用。
如上所述，根據(jù)本實施方式涉及的渦輪冷凍裝置1、其控制裝置以及其控制方法，可起到以下的效果。
在起動渦輪冷凍裝置I時，控制裝置(未圖示)將主膨脹閥(膨脹閥)5以及副膨脹閥(膨脹閥)13的開度設(shè)為閉狀態(tài)，控制熱氣體旁通閥(旁路回路用控制閥)18的開度，以使二級渦輪壓縮機(離心式壓縮機)2的吸入飽和溫度和熱源水(第二非致冷劑)的出口溫度的溫度差成為_2°C (規(guī)定的溫度差)以及_4°C (規(guī)定的溫度差)以下，其中，該熱氣體旁通閥18將從二級渦輪壓縮機2所導(dǎo)出的被壓縮的高壓氣體致冷劑的一部分導(dǎo)入二級渦輪壓縮機2的吸入口 2A。由此，可減少在蒸發(fā)器7內(nèi)部積存的液體致冷劑。因此，在渦輪冷凍裝置I的起動時可穩(wěn)定地進行運轉(zhuǎn)。
使用基于二級渦輪壓縮機2的排出口溫度控制液體注入閥(液體致冷劑注入用控制閥)20的開度的控制裝置。由此，將溫度低的液體致冷劑注入從旁路回路17導(dǎo)入的高溫的高壓氣體致冷劑，能夠控制導(dǎo)入二級渦輪壓縮機2的吸入口 2A的氣體致冷劑的溫度。因此，能夠使被導(dǎo)入到二級渦輪壓縮機2的吸入口 2A的致冷劑的溫度下降。
通過使用溫水泵(第一非致冷劑泵)12、熱源水泵(第二非致冷劑泵)16、熱氣體旁通閥(旁路回路用控制閥門)18、二級渦輪壓縮機2、以及對主膨脹閥5和副膨脹閥13進行控制的控制裝置，從而能夠使二級渦輪壓縮機2的吸入飽和溫度與熱源水的出口溫度的溫度差成為-2°C以及_4°C以下。由此，減少在蒸發(fā)器7內(nèi)部積存的液體致冷劑，從而在渦輪冷凍裝置I起動時能夠進行穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)。因此，可減小凝結(jié)器3、節(jié)熱器4、蒸發(fā)器7等的內(nèi)容積。由此，通過減小渦輪冷凍裝置I整體的內(nèi)容積，可將進行循環(huán)的致冷劑量與以往相比例如削減3到4成，并能夠進行穩(wěn)定的渦輪冷凍裝置I的運轉(zhuǎn)。
另外，因為不將在凝結(jié)器7內(nèi)部積存的致冷劑導(dǎo)入二級渦輪壓縮機2的吸入口 2A，所以可不用以往所需要的氣液分離器(未圖示)。
在起動渦輪冷凍裝置I時，控制渦輪冷凍裝置I以使二級渦輪壓縮機2的吸入飽和溫度和熱源水的出口溫度的溫度差成為-2°C以及-4°C以下。由此，可減少在蒸發(fā)器7內(nèi)部積存的減液體致冷劑。因此，即使是減少渦輪冷凍裝置I內(nèi)的致冷劑填充量的情況下，也能夠使致冷劑渦輪冷凍裝置I穩(wěn)定地運轉(zhuǎn)。
〔第二實施方式〕
本實施方式的渦輪冷凍裝置、其控制裝置以及其控制方法，在起動渦輪冷凍裝置的時候，在將熱源水的溫度降到規(guī)定的溫度以下之后輸出熱源水這點上與第一實施方式不同，其他相同。因此，關(guān)于同樣的組成及流程，賦予同樣的符號并省略其說明。
以下，對于本發(fā)明的第二實施方式使用圖5及圖6來進行說明。
如圖5所示，賦予起動渦輪冷凍裝置的運轉(zhuǎn)指令(步驟21)。
在步驟21中賦予運轉(zhuǎn)指令之后，判斷由設(shè)置在凝結(jié)器的溫水回路的入口及出口處的溫度計所測量的溫水(第一非致冷劑)的溫水入口溫度及溫水出口溫度之間是否產(chǎn)生溫度差，溫水出口溫度是否在規(guī)定溫度以上(步驟22)。在溫水入口溫度以及溫水出口溫度之間存在溫度差、并且溫水出口溫度為規(guī)定溫度以下的情況下，判斷為存在負(fù)載而進入步驟23，在判斷為沒有負(fù)載的情況下，即、溫水出口溫度為規(guī)定溫度以上的情況下，重復(fù)步驟22。
在步驟22判斷為存在負(fù)載的情況下，判斷設(shè)置在渦輪冷凍裝置的各壓力表(壓力測量單元)以及各溫度計(溫度測量單元)是否正常工作、從各壓力表及各溫度計所發(fā)送的數(shù)值是否為正常值、從各壓力表以及各溫度計所發(fā)送的數(shù)值是否在假定范圍內(nèi)(步驟23)。在步驟23中，在各壓力表以及各溫度計未正常工作、或數(shù)值異常、或為假定范圍外的情況下，判斷為渦輪冷凍裝置的狀態(tài)不正常，重復(fù)步驟23。
在步驟23中，在判斷為設(shè)置在渦輪冷凍裝置的各壓力表以及各溫度計正常時，判斷為渦輪冷凍裝置的狀態(tài)正常，開始溫水泵(第一非致冷劑泵)的運轉(zhuǎn)(步驟24)。另外，確認(rèn)主膨脹閥(膨脹閥)以及副膨脹閥(膨脹閥)的開度為全關(guān)狀態(tài)(步驟25)。并且，確認(rèn)熱氣體旁通閥(旁路回路用控制閥)的開度為全開狀態(tài)(步驟26)。
在確認(rèn)了步驟24到步驟26全部之后，起動二級渦輪壓縮機(離心式壓縮機)(步驟27)。另外，液體注入閥(液體致冷劑注入用控制閥)的開度通過設(shè)置在二級渦輪壓縮機的排出口的溫度計測量的壓縮機排出口溫度來控制。
此后，判斷二級渦輪壓縮機的吸入口的吸入飽和溫度是否比用戶設(shè)定熱源水溫度(規(guī)定溫度)低(步驟28)。在步驟28中，在二級渦輪壓縮機的吸入口的吸入飽和溫度比用戶設(shè)定熱源水溫度低的情況下，開始熱源水泵(第二非致冷劑泵)的運轉(zhuǎn)(步驟29)。在步驟28中，在二級渦輪壓縮機的吸入口的吸入飽和溫度比用戶設(shè)定熱源水溫度高的情況下，進入步驟32。
另外，在步驟27之后，逐漸關(guān)閉熱氣體旁通閥的開度(步驟30)。這樣，通過使旁路回路與從液體致冷劑注入回路引導(dǎo)的過冷卻的致冷劑合流，并將溫度降低了的氣體致冷劑導(dǎo)入離心式壓縮機的吸入口，從而渦輪冷凍裝置內(nèi)的致冷劑開始蒸發(fā)，冷凍能力逐漸上升(步驟 31)。
在熱氣體旁通閥的開度成為規(guī)定的第一設(shè)定開度之前反復(fù)進行步驟28、29、30以及31 (步驟 32)。
此后，如圖6所示，熱氣體旁通閥的開度被關(guān)閉到第一設(shè)定開度之后，判定熱源水泵的運轉(zhuǎn)狀態(tài)(步驟33)。在熱源水泵處于運轉(zhuǎn)中的情況下，進入步驟36，在熱源水泵處于停止中的情況下，判斷二級渦輪壓縮機的吸入口的吸入飽和溫度是否比用戶設(shè)定熱源水溫度變低(步驟34)。在步驟34中，在吸入口飽和溫度比用戶設(shè)定熱源水溫度高的情況下，進入步驟36，在吸入口飽和溫度比用戶設(shè)定熱源水溫度低的情況下，開始熱源水泵的運轉(zhuǎn)(步驟35)。
在步驟33、34以及35之后，判斷從熱源水出口的溫度減去2°C后的溫度(規(guī)定溫度差)是否比二級渦輪壓縮機的吸入口的吸入飽和溫度低(步驟36)。在步驟36中，通過從熱源水出口的溫度減去2°C后的溫度比二級渦輪壓縮機的吸入口的吸入飽和溫度低，作為積存在蒸發(fā)器內(nèi)部的致冷劑開始蒸發(fā)的條件。
在二級渦輪壓縮機的吸入口的吸入飽和溫度比從熱源水出口的溫度減去2°C后的溫度高的情況下，反復(fù)進行步驟33到步驟36。
在步驟36中，在二級渦輪壓縮機的吸入口的吸入飽和溫度比從熱源水出口的溫度減去2°C的溫度低的情況下，進一步逐漸關(guān)閉熱氣體旁通閥的開度(步驟37)，冷凍能力進一步逐漸上升(步驟38)。
在步驟38之后，判斷二級渦輪壓縮機的吸入口的吸入飽和溫度是否比從熱源水出口的溫度減去4°C后的溫度(規(guī)定溫度差)低，或在開始渦輪冷凍裝置的起動之后是否經(jīng)過了300秒(步驟39)。
在步驟39中，在二級渦輪壓縮機的吸入口的吸入飽和溫度比從熱源水出口的溫度減去4°C后的溫度低的情況下，開始熱氣體旁通閥的自動控制(步驟40)，設(shè)定主膨脹閥及副膨脹閥的初始開度(步驟41)。在步驟41中，初始開度被設(shè)定的主膨脹閥及副膨脹閥開始自動控制(步驟42)。
另一方面，在步驟39中，在判斷二級渦輪壓縮機的吸入口的吸入飽和溫度比從熱源水出口的溫度減去4°C后的溫度高的情況下，或被判斷為在開始渦輪冷凍裝置的起動之后的經(jīng)過時間是300秒以下的情況下，進入步驟43。
在步驟43中，將熱氣體旁通閥的開度關(guān)閉到第二設(shè)定開度。在熱氣體旁通閥的開度成為了第二設(shè)定開度的情況下，進入步驟39，在熱氣體旁通閥的開度未成為第二設(shè)定開度的情況下，重復(fù)步驟37到步驟39。
如上所述，根據(jù)本實施方式涉及的渦輪冷凍裝置、其控制裝置以及其控制方法，可起到以下的效果。
使用如下的控制裝置:將主膨脹閥(膨脹閥)以及副膨脹閥(膨脹閥)的開度設(shè)為閉狀態(tài)，使二級渦輪壓縮機(離心式壓縮機)工作來控制熱氣體旁通閥(旁路回路用控制閥)的開度之后開始熱源水泵(第二非致冷劑泵)的運轉(zhuǎn)。因此，在起動渦輪冷凍裝置時，可使從蒸發(fā)器輸出的熱源水(第二非致冷劑)的溫度下降。由此，可從蒸發(fā)器輸出用戶設(shè)定熱源水溫度(規(guī)定溫度)的熱源水。
〔第3實施方式〕
本實施方式的渦輪冷凍裝置、其控制裝置及其控制方法，在起動渦輪冷凍裝置之后的主膨脹閥及副膨脹閥進行的自動控制這點與第一實施方式不同，其他同樣。因此，對于同樣的結(jié)構(gòu)及流程，賦予同樣的符號并省略其說明。
以下，關(guān)于本發(fā)明的第3實施方式，使用圖7到圖9來進行說明。
在起動渦輪冷凍裝置以后，需要防止致冷劑在渦輪冷凍裝置內(nèi)不均衡而進行穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。因此，在本實施方式中，根據(jù)凝結(jié)器出口的焓的狀態(tài)來控制主膨脹閥(膨脹閥)以及副膨脹閥(膨脹閥)。
對于副膨脹閥的自動控制的流程，使用圖7的流程圖進行說明，對于主膨脹閥的自動控制的流程，使用圖8流程圖來進行說明。
首先，對于副膨脹閥的自動控制使用圖7進行說明。
在步驟51中，開始副膨脹閥的自動控制的情況下，計算凝結(jié)器出口的焓He (步驟52)。另外，凝結(jié)器出口的焓He的算出方法，使用圖9中的式子進行。
計算凝結(jié)器出口的焓He之后，計算設(shè)定凝結(jié)器出口冷卻液焓Hcset (步驟53)。在這里，可將致冷劑的液溫度應(yīng)用到計算液焓的函數(shù)而得到設(shè)定凝結(jié)器出口冷卻液焓Hcset，該致冷劑的液溫度根據(jù)從二級渦輪壓縮機(離心式壓縮機)的排出壓力得到的壓縮機排出壓力飽和溫度CT和校正值α而被求出的。
在步驟53中的校正值α，是由根據(jù)二級渦輪壓縮機的排出壓力得到的壓縮機排出壓力飽和溫度CT和根據(jù)二級渦輪壓縮機的吸入壓力得到的壓縮機吸入壓力飽和溫度(二級渦輪壓縮機的吸入口的吸入飽和溫度)ET的差、和凝結(jié)器交換熱量Qcon得到的值。
此后，對凝結(jié)器出口的焓He和設(shè)定凝結(jié)器出口過冷卻液焓Hcset進行比較(步驟54)。在步驟54中，在凝結(jié)器出口的焓He比設(shè)定凝結(jié)器出口過冷卻液焓Hcset小的情況下，將副膨脹閥的開度設(shè)為逐漸開狀態(tài)(步驟55)。
另一方面，在步驟54中，在凝結(jié)器出口的焓He比設(shè)定凝結(jié)器出口過冷卻液焓Hcset大的情況下，進入到步驟56，再次比較凝結(jié)器出口的焓He和設(shè)定凝結(jié)器出口過冷卻液焓Hcset0
在步驟56中，在設(shè)定凝結(jié)器出口冷卻液焓Hcset比凝結(jié)器出口的焓He小的情況下，將副膨脹閥的開度設(shè)為逐漸閉狀態(tài)(步驟57)。
在步驟55中將副膨脹閥的開度設(shè)為逐漸開狀態(tài)，在步驟57中將副膨脹閥的開度設(shè)為逐漸閉狀態(tài)，在步驟56中設(shè)定凝結(jié)器出口過冷卻液焓Hcset比凝結(jié)器出口的焓He大的情況下，返回到步驟52，重復(fù)步驟52到步驟54。
這樣，通過控制凝結(jié)器出口的焓He，能夠調(diào)整被導(dǎo)入凝結(jié)器的致冷劑的重量流量。
接著，使用圖8對主膨脹閥的自動控制進行說明。
在步驟61中，在開始主膨脹閥的自動控制的情況下，計算主回路側(cè)的設(shè)定節(jié)熱器高壓出口溫度Tecohset (步驟62)。設(shè)定節(jié)熱器高壓出口溫度Tecohset可由從在二級潤輪壓縮機的中間吸入口的吸入壓力(中間吸入壓力)求得的壓縮機中間吸入壓力飽和溫度MT和校正值β得到。
在這里，步驟62中的校正值β是由從二級渦輪壓縮機的排出口的壓力得到的壓縮機排出壓力飽和溫度CT、從二級渦輪壓縮機的吸入口的壓力得到的壓縮機吸入壓力飽和溫度ΕΤ、以及從凝結(jié)器交換熱量Qcon得到的值。
此后，比較主回路側(cè)的節(jié)熱器高壓出口溫度Tecoh和設(shè)定節(jié)熱器高壓出口溫度Tecohset (步驟63)。在步驟63中，在節(jié)熱器高壓出口溫度Tecoh比設(shè)定節(jié)熱器高壓出口溫度Tecohset小的情況下，將主膨脹閥的開度設(shè)為逐漸開狀態(tài)(步驟64)。
另一方面，在步驟63中，在節(jié)熱器高壓出口溫度Tecoh比設(shè)定節(jié)熱器高壓出口溫度Tecohset大的情況下,進入步驟65,再次比較節(jié)熱器高壓出口溫度Tecoh和節(jié)熱器高壓出口溫度 Tecohset。
在步驟65，在設(shè)定節(jié)熱器高壓出口溫度Tecohset比節(jié)熱器高壓出口溫度Tecoh小的情況下，將主膨脹閥的開度設(shè)為逐漸閉狀態(tài)(步驟66)。
在步驟64中，將主膨脹閥的開度設(shè)為逐漸開狀態(tài)，或者在步驟66中，將主膨脹閥的開度設(shè)為逐漸閉狀態(tài)，在步驟65中，在設(shè)定節(jié)熱器高壓出口溫度Tecohset比節(jié)熱器高壓出口溫度Tecoh大的情況下,進入步驟62,重復(fù)步驟62到步驟63。
像這樣，通過根據(jù)凝結(jié)器出口的焓He以及節(jié)熱器高壓出口溫度Tecoh，控制主膨脹閥以及副膨脹閥，從而可根據(jù)在渦輪冷凍裝置循環(huán)的致冷劑量控制蒸發(fā)器入口的熱量。
如上所述，根據(jù)本實施方式涉及的渦輪冷凍裝置、其控制裝置以及其控制方法，可起到以下的效果。
在進行渦輪冷凍裝置的運轉(zhuǎn)時，使用如下的控制裝置:由節(jié)熱器的主回路側(cè)的節(jié)熱器高壓出口溫度(出口溫度)Tecoh控制副膨脹閥(第二膨脹閥)的開度，由溫水(第一非致冷劑)及熱源水(第二非致冷劑)的入口溫度以及出口溫度、二級渦輪壓縮機(離心式壓縮機)的吸入壓力、中間吸入壓力、排出壓力控制主膨脹閥(第一膨脹閥)的開度。因此，可根據(jù)在渦輪冷凍裝置循環(huán)的致冷劑量控制蒸發(fā)器入口的熱量。由此，可防止蒸發(fā)器出口過熱而從蒸發(fā)器排出液相的致冷劑。因此，可進行渦輪冷凍裝置穩(wěn)定的運行。
另外，本實施方式的副膨脹閥及主膨脹閥的自動控制也可以是PID控制。
標(biāo)號說明
I渦輪冷凍裝置
2二級渦輪壓縮機(離心式壓縮機)
2A吸入口 2B排出口 3凝結(jié)器
5主膨脹閥(膨脹閥)
7蒸發(fā)器
12溫水泵(第一非致冷劑泵)
16熱源水泵(第二非致冷劑泵)
17旁路回路
18熱氣體旁通閥(旁路回路用控制閥)
權(quán)利要求
1.一種渦輪冷凍裝置的控制裝置，控制所述渦輪冷凍裝置，其特征在于， 該渦輪冷凍裝置具有: 離心式壓縮機，對致冷劑進行壓縮； 凝結(jié)器，與由第一非致冷劑泵所供給的第一非致冷劑進行熱交換來凝結(jié)高壓氣體致冷劑； 膨脹閥，使從該凝結(jié)器導(dǎo)出的液體致冷劑膨脹； 蒸發(fā)器，將膨脹后的所述液體致冷劑與由第二非致冷劑泵供給的第二非致冷劑進行熱交換而蒸發(fā)； 旁路回路用控制閥，設(shè)置在旁路回路，來控制所述高壓氣體致冷劑的流量，其中，該旁路回路將由所述離心式壓縮機所壓縮的所述高壓氣體致冷劑的一部分注入所述離心式壓縮機的吸入口； 壓縮機吸入口用壓力測量單元，測量所述氣體致冷劑的所述離心式壓縮機的吸入壓力；以及 第二非致冷劑出口用溫度測量單元，測量所述第二非致冷劑的所述蒸發(fā)器的出口溫度， 在起動渦輪冷凍裝置時，控制所述膨脹閥為閉狀態(tài)，將所述第一非致冷劑泵以及所述第二非致冷劑泵設(shè)定為運轉(zhuǎn)狀態(tài)而起動所述離心式壓縮機之后，控制所述旁路回路用控制閥的開度以使該離心式壓縮機的吸入飽和溫度和所述第二非致冷劑的出口溫度的溫度差成為規(guī)定溫度差以下。
2.如權(quán)利要求1所 述的渦輪冷凍裝置的控制裝置，其特征在于， 在起動渦輪冷凍裝置時，控制所述膨脹閥為閉狀態(tài)，將所述第一非致冷劑泵設(shè)為運轉(zhuǎn)狀態(tài)來起動所述離心式壓縮機并控制所述旁路回路用控制閥的開度之后，將所述第二非致冷劑泵設(shè)為運轉(zhuǎn)狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的渦輪冷凍裝置的控制裝置，其特征在于， 具有: 液體致冷劑注入用控制閥，其被設(shè)置在注入回路來控制所述液體致冷劑的流量，其中，該注入回路將所述液體致冷劑的一部分注入到所述離心式壓縮機的吸入口 ；以及 壓縮機排出口用溫度測量單元，測量所述高壓氣體致冷劑的所述離心式壓縮機的排出口溫度； 所述液體致冷劑注入用控制閥基于所述離心式壓縮機的排出口溫度來控制開度。
4.如權(quán)利要求1至權(quán)利要求3任一項所述的渦輪冷凍裝置的控制裝置，其特征在于，該渦輪冷凍裝置具有: 節(jié)熱器，具有如下回路:將通過膨脹而蒸發(fā)的中間壓致冷劑、與由所述凝結(jié)器凝結(jié)的所述液體致冷劑進行熱交換，并將所述中間壓致冷劑注入所述離心式壓縮機的中間吸入口 ；第一非致冷劑用流量測量單元，測量所述第一非致冷劑的所述凝結(jié)器的流量； 第二非致冷劑用流量測量單元，測量所述第二非致冷劑的所述蒸發(fā)器的流量； 第一非致冷劑入口用溫度測量單元，測量所述第一非致冷劑的所述凝結(jié)器的入口溫度； 第二非致冷劑入口用溫度測量單元，測量所述第二非致冷劑的所述蒸發(fā)器的入口溫度；第一非致冷劑出口用溫度測量單元，測量所述第一非致冷劑的所述凝結(jié)器的出口溫度；第二非致冷劑出口用溫度測量單元，測量所述第二非致冷劑的所述蒸發(fā)器的出口溫度； 節(jié)熱器出口用溫度測量單元，測量與所述中間壓致冷劑進行熱交換后的所述液體致冷劑的所述節(jié)熱器的出口溫度； 第一膨脹閥，使從所述凝結(jié)器導(dǎo)出的所述液體致冷劑的一部分進行膨脹而作為所述中間壓致冷劑；以及第二膨脹閥，使與所述中間壓致冷劑在所述節(jié)熱器熱交換后的所述液體致冷劑膨脹，在起動渦輪冷凍裝置之后，基于所述節(jié)熱器的出口溫度控制所述第二膨脹閥的開度，并基于所述第一非致冷劑和所述第二非致冷劑的流量、所述第一非致冷劑和所述第二非致冷劑的入口溫度和出口溫度、以及所述離心式壓縮機的吸入壓力，控制所述第一膨脹閥的開度。
5.一種渦輪冷凍裝置，具有: 權(quán)利要求1至權(quán)利要求4任一項所記載的控制裝置。
6.一種渦輪冷凍裝置的控制方法，其中，該渦輪冷凍裝置具有: 離心式壓縮機，對致冷劑進行壓縮； 凝結(jié)器，與由第一非致冷劑泵所供給的第一非致冷劑進行熱交換來凝結(jié)高壓氣體致冷劑； 膨脹閥，使從該凝結(jié)器導(dǎo)出的液體致冷劑膨脹； 蒸發(fā)器，將膨脹后的所述液體致冷劑與由第二非致冷劑泵供給的第二非致冷劑進行熱交換而蒸發(fā)； 旁路回路用控制閥，設(shè)置在旁路回路，來控制所述高壓氣體致冷劑的流量，其中，該旁路回路將由所述離心式壓縮機所壓縮的所述高壓氣體致冷劑的一部分注入所述離心式壓縮機的吸入口； 壓縮機吸入口用壓力測量單元，測量所述氣體致冷劑的所述離心式壓縮機的吸入壓力；以及 第二非致冷劑出口用溫度測量單元，測量所述第二非致冷劑的所述蒸發(fā)器的出口溫度； 在起動渦輪冷凍裝置時，控制所述膨脹閥為閉狀態(tài)，將所述第一非致冷劑泵以及所述第二非致冷劑泵設(shè)定為運轉(zhuǎn)狀態(tài)并起動所述離心式壓縮機之后，控制所述旁路回路用控制閥的開度以使該離心式壓縮機的吸入飽和溫度和所述第二非致冷劑的出口溫度的溫度差成為規(guī)定溫度差以下。
全文摘要
本發(fā)明其目的是提供一種在穩(wěn)定地運轉(zhuǎn)的同時可削減致冷劑量的渦輪冷凍裝置的控制裝置。是控制渦輪冷凍裝置(1)的控制裝置，該渦輪冷凍裝置(1)具有離心式壓縮機(2)；第一非致冷劑供給用的第一非致冷劑泵(12)；第一非致冷劑與致冷劑進行熱交換的凝結(jié)器(3)；使致冷劑膨脹的膨脹閥(5)；第二非致冷劑供給用的第二非致冷劑泵(16)；第二非致冷劑和致冷劑進行熱交換的蒸發(fā)器(7)；從離心式壓縮機2的排出口(2B)將致冷劑的一部分注入離心式壓縮機(2)的吸入口(2A)的旁路回路(17)；以及控制該致冷劑的流量的旁路回路用控制閥(18)。在起動渦輪冷凍裝置(1)的時候，將膨脹閥(5)控制為閉狀態(tài)，并將第一非致冷劑泵(12)以及第二非致冷劑泵(16)設(shè)定為運轉(zhuǎn)狀態(tài)而起動離心式壓縮機(2)之后，控制旁路回路用控制閥(18)的開度以使離心式壓縮機(2)的吸入飽和溫度和第二非致冷劑的出口溫度的溫度差成為規(guī)定溫度差以下。
文檔編號F25B1/00GK103140726SQ20118002088
公開日2013年6月5日 申請日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者松倉紀(jì)行, 上田憲治, 奧田誠一, 永井建 申請人:三菱重工業(yè)株式會社