專利名稱：自動(dòng)制冷器停機(jī)順序控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空調(diào)系統(tǒng)的操作方法和控制系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種用于復(fù)式蒸汽壓縮冷卻系統(tǒng)(制冷裝置)中的控制裝置的操作方法和控制系統(tǒng)，通過這種方法和系統(tǒng)，制冷裝置可在一預(yù)定負(fù)荷下停機(jī)以便讓建筑物的負(fù)荷由其余的運(yùn)轉(zhuǎn)著的制冷器承擔(dān)而不會超出運(yùn)轉(zhuǎn)中的制冷器的設(shè)定負(fù)載能力。
大型工業(yè)空調(diào)系統(tǒng)一般包括由蒸發(fā)器、壓縮機(jī)及冷凝器組成的制冷裝置。通常，一熱傳遞液流流過在蒸發(fā)器中形成一熱傳遞蛇形管的管道，以將熱量從流過管道的熱傳遞液流傳遞到蒸發(fā)器內(nèi)的冷卻劑中。在蒸發(fā)器管道內(nèi)被冷卻的熱傳遞液流一般是水或乙二醇，它被循環(huán)到一遠(yuǎn)距離的位置以滿足一需要冷卻的負(fù)荷。蒸發(fā)器中的冷卻劑吸收了流過蒸發(fā)器管道的熱傳遞液流的熱量后就開始蒸發(fā)，然后壓縮機(jī)工作以從蒸發(fā)器中抽出這一冷卻劑蒸汽，加以壓縮并將壓縮后的蒸汽排到冷凝器中。在冷凝器中，冷卻劑蒸汽被冷凝并被送回蒸發(fā)器，在那里又開始了新的冷卻循環(huán)。
為了使制冷裝置的工作效率達(dá)到最大，人們需要使壓縮機(jī)所做的功與空調(diào)系統(tǒng)所承擔(dān)的冷卻負(fù)荷相匹配。通常，這是由調(diào)節(jié)流過壓縮機(jī)的冷卻劑蒸汽量的容量控制裝置來實(shí)現(xiàn)的。此容量控制裝置可以是一種響應(yīng)于從蒸發(fā)器蛇形管中出來的、被冷卻的熱傳遞液流的溫度對冷卻劑流進(jìn)行調(diào)節(jié)的裝置。當(dāng)蒸發(fā)器中被冷卻的熱傳遞液流的溫度降低時(shí)，表明冷卻系統(tǒng)所承擔(dān)的冷卻負(fù)荷減少了，此時(shí)，一節(jié)流裝置，例如，導(dǎo)流葉片關(guān)閉，因此減少了流過壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的冷卻劑蒸汽的數(shù)量。這就減少了必須由壓縮機(jī)做的功從而降低了壓縮機(jī)上耗用的功率(KW)。同時(shí)，這提高了從蒸發(fā)器出來的被冷卻的熱傳遞液流的溫度。在這種方式下，壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)得將離開蒸發(fā)器的被冷卻的熱傳遞液流的溫度保持在一設(shè)定的溫度，或者將溫度保持在一定的范圍內(nèi)。
但是，大型工業(yè)空調(diào)系統(tǒng)一般都包括多臺制冷器，其中一個(gè)稱為“引導(dǎo)啟動(dòng)”制冷器(即這個(gè)制冷器最先起動(dòng))，其余的制冷器稱為“后啟動(dòng)”制冷器。制冷器是“引導(dǎo)”還是“后啟動(dòng)”根據(jù)諸如運(yùn)行時(shí)間、起動(dòng)次數(shù)等因素而變化?？偟闹评溲b置是按承受最大設(shè)計(jì)負(fù)荷來置備的。在實(shí)際負(fù)荷小于設(shè)計(jì)負(fù)荷時(shí)，選擇適當(dāng)數(shù)量的制冷器來工作以符合實(shí)際負(fù)荷狀況對總的裝置的效率和各個(gè)制冷器的可靠性有著顯著的影響。為了使裝置效率和可靠性達(dá)到最大，有必要在低負(fù)荷狀態(tài)下停止某些經(jīng)選擇的制冷器的工作，并保證所有其余的制冷器有一均衡的負(fù)荷。產(chǎn)生一所希望的制冷量所必需的壓縮機(jī)馬達(dá)電能輸入%功率(%KW)是決定多個(gè)運(yùn)行的壓縮機(jī)的負(fù)載和使之平衡的一種方式。但是，在已有技術(shù)中，當(dāng)建筑物負(fù)荷減少制冷器改變?nèi)萘恳苑辖ㄖ飳?shí)際負(fù)荷需要時(shí)，當(dāng)操作者估計(jì)目前所需要的總負(fù)荷已下降到比正在運(yùn)行的制冷器的估計(jì)的總負(fù)荷低一個(gè)與要加以停止的制冷器的估計(jì)容量相等的數(shù)值時(shí)，就由操作者人工地將該(選定的)制冷器停止。然而，以后當(dāng)建筑物負(fù)荷略有增加時(shí)就要求先前停止的制冷器重新起動(dòng)。制冷器的這種停止和起動(dòng)對制冷器的效率和可靠性具有非常有害的影響。因此，人們需要有一種方法和裝置可用以確定何時(shí)可關(guān)閉一制冷器以便讓其余的制冷器承擔(dān)整個(gè)建筑物的負(fù)荷從而使已有技術(shù)的控制方法的缺點(diǎn)降到最小。
本發(fā)明包括一用于制冷系統(tǒng)的制冷器停止控制系統(tǒng)，它的特點(diǎn)是有一產(chǎn)生%KW設(shè)定點(diǎn)信號的裝置，在這一設(shè)定點(diǎn)上可以停止一制冷器，以讓其余的制冷器來承擔(dān)負(fù)荷而不會超出一低于另行啟動(dòng)一制冷器所需的%KW設(shè)定點(diǎn)的指標(biāo)%KW設(shè)定點(diǎn)，這就可以避免短期循環(huán)，即使不久前停止的制冷器短期內(nèi)重新啟動(dòng)。
當(dāng)所有運(yùn)行的壓縮機(jī)的所耗用的平均%KW功率(用一馬達(dá)電流近似)等于或低于一滿足降低的制冷要求的計(jì)算%KW時(shí)，一后啟動(dòng)壓縮機(jī)可被停止。計(jì)算所得的降低的冷卻要求(%KW)設(shè)定點(diǎn)是這樣一個(gè)%KW，在該設(shè)定點(diǎn)下，一后啟動(dòng)壓縮機(jī)可被停止，建筑物的負(fù)荷可由其余的制冷器承擔(dān)，而不會超出一指標(biāo)%KW設(shè)定點(diǎn)，該指標(biāo)設(shè)定點(diǎn)的值低于需要增加啟動(dòng)一臺制冷器的%KW設(shè)定點(diǎn)的值。降低的制冷要求(%KW)設(shè)定點(diǎn)由以下計(jì)算確定RCR(%KW)SP＝ (〔制冷器容量(N-1)〕×(ACR SP-RCR Hysteresis))/(總的運(yùn)行的制冷器容量(N))式中，制冷器容量(N-1)是正在運(yùn)行的制冷器容量減去下一個(gè)將被停止的制冷器的容量;
總運(yùn)行制冷器容量(N)是正在運(yùn)行的制冷器的容量;
ACR設(shè)定點(diǎn)是需要增加啟動(dòng)一臺制冷器的設(shè)定點(diǎn)，RCRHysteresis是一低于ACR設(shè)定點(diǎn)的指標(biāo)值。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一復(fù)式壓縮機(jī)冷卻水制冷系統(tǒng)的示意圖，其中具有一用于平衡各個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)壓縮機(jī)上耗用%功率的控制系統(tǒng)，圖2為本發(fā)明的控制系統(tǒng)的流程圖。
參見圖1。圖中所示為一具有多個(gè)離心式壓縮機(jī)12a-n的蒸汽式壓縮制冷系統(tǒng)10，它具有一控制系統(tǒng)20用于改變制冷系統(tǒng)10的容量并根據(jù)本發(fā)明的原理關(guān)閉壓縮機(jī)。如圖1所示，制冷系統(tǒng)10包括一冷凝器14，多個(gè)蒸發(fā)器15a-n以及一提升閥16。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，被壓縮的氣態(tài)冷卻劑從一臺或多臺壓縮機(jī)12a-n通過壓縮機(jī)排出管路17a-n被排到冷凝器，在那里氣態(tài)冷卻劑被流過冷凝器14的管子18的較冷的冷凝水冷凝。被冷凝器14中冷凝的液態(tài)冷卻劑穿過冷卻劑管路19中的提升閥16，它構(gòu)成一液態(tài)密封以防止冷凝器蒸汽進(jìn)入蒸發(fā)器，并維持蒸發(fā)器和冷凝器之間的壓力差。蒸發(fā)器15a-n中的液態(tài)冷卻劑被蒸發(fā)以冷卻一流過蒸發(fā)器15a-n的管子13a-n的熱傳遞液流例如水或乙二醇。這被冷卻的熱傳遞液流用來冷卻建筑物或空間，或者使一個(gè)過程冷卻或用于別的目的。蒸發(fā)器15a-n的氣態(tài)冷卻劑流過壓縮機(jī)吸入管路11a-n，在壓縮機(jī)入口導(dǎo)流葉片22a-n的控制下返回到壓縮機(jī)12a-n。通過導(dǎo)流葉片22a-n進(jìn)入壓縮機(jī)12a-n的氣態(tài)冷卻劑被壓縮機(jī)12a-n壓縮，流過壓縮機(jī)排出管路17a-n進(jìn)入冷凝器以完成冷卻循環(huán)。這種冷卻循環(huán)在冷卻系統(tǒng)10的正常操作過程中是連續(xù)地重復(fù)的。
各個(gè)壓縮機(jī)有一電動(dòng)馬達(dá)24a-n以及由導(dǎo)流葉片驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)23a-n打開或關(guān)閉的入口導(dǎo)流葉片22a-n，它們由操作控制系統(tǒng)20加以控制，操作控制系統(tǒng)20可包括一制冷器系統(tǒng)控制器26，一用于各個(gè)制冷器的局部控制板27a-n，以及一用于監(jiān)控和控制建筑物內(nèi)各種功能和系統(tǒng)的建筑物監(jiān)控器30。局部控制板27a-n通過電線29a-n接收來自溫度傳感器25a-n的信號，此信號相應(yīng)于經(jīng)過管路13a-n離開蒸發(fā)器15a-n的熱傳遞液流的溫度，即供應(yīng)建筑物的被冷卻的水的溫度。這種離開的冷卻水溫度由制冷系統(tǒng)控制器26與所要求的離開的冷卻水溫度設(shè)定點(diǎn)進(jìn)行比較，比較器產(chǎn)生一離開冷卻水溫度設(shè)定點(diǎn)，它通過局部控制板27a-n送到制冷器(壓縮機(jī))12a-n。溫度傳感器25a-n最好是一個(gè)響應(yīng)于溫度的電阻裝置，例如一熱敏電阻，其溫度傳感部分設(shè)在離開的水輸送管路13a-n內(nèi)的熱傳遞液流內(nèi)。當(dāng)然，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練人員將很容易地看到，溫度傳感器可以是任何一種溫度傳感器，只要能用來產(chǎn)生一冷卻水管內(nèi)的熱傳遞液流溫度的指示信號就可以。
制冷系統(tǒng)控制器26可以是任何一種裝置或裝置的組合，只要它能按本發(fā)明的方式接收多個(gè)輸入信號，按照預(yù)先編好的程序處理所接收到的信號，并產(chǎn)生相應(yīng)于接收到和處理過的輸入信號的、所需的輸出控制信號就可以。
另外，最好建筑物監(jiān)控裝置30包括一小型(個(gè)人)計(jì)算機(jī)，它起到一數(shù)據(jù)輸入口以及一編程工具的作用，用來組織整個(gè)冷卻系統(tǒng)以及顯示各部件的當(dāng)前狀態(tài)和系統(tǒng)的參數(shù);
此外，局部控制板27a-n包括一用來控制各個(gè)壓縮機(jī)的入口導(dǎo)流葉片的裝置。入口導(dǎo)流葉片響應(yīng)于由制冷系統(tǒng)控制器輸送的信號而被控制?？刂迫肟趯?dǎo)流葉片就控制了壓縮機(jī)12的電動(dòng)馬達(dá)24的KW需求量。另外，局部控制板通過電線28a-n接收來自電動(dòng)馬達(dá)23的信號，此信號相應(yīng)于馬達(dá)耗用的功率，(用馬達(dá)電流近似)是馬達(dá)所用滿負(fù)荷的一個(gè)%功率數(shù)。
現(xiàn)請參閱圖2所示的控制系統(tǒng)的操作細(xì)節(jié)，圖中示出了用來根據(jù)本發(fā)明決定何時(shí)停止一后啟動(dòng)壓縮機(jī)的邏輯流程圖。流程圖包括決定處于停止順序中的下一個(gè)后啟動(dòng)制冷器的容量的步驟32，從這里邏輯線路將進(jìn)入步驟34以計(jì)算所有運(yùn)行中的制冷器平均%KW(AVGKW)。然后邏輯線路進(jìn)入步驟36以據(jù)如下公式計(jì)算降低的制冷要求設(shè)定點(diǎn)RCR設(shè)定點(diǎn)＝ ((制冷器容量N-1)×(ACR-HYS))/(總的運(yùn)行容量)其中式中，制冷器容量N-1是當(dāng)前所有運(yùn)轉(zhuǎn)制冷器的容量總和減去處于停止順序的下一個(gè)制冷器的容量，ACR是要求增加的制冷量，它是一個(gè)程序可控%KW值，在下一個(gè)制冷器起動(dòng)前AVGKW必須高于此值。
HYS是一個(gè)程序可控的、要從ACR中減去的%KW值，用以在下一個(gè)制冷器停止后確定AVGKW的指標(biāo)值，以及總的運(yùn)行容量是所有當(dāng)前正在運(yùn)行的制冷器的容量的總和。
在步驟38中將AVGKW與RCR設(shè)定點(diǎn)進(jìn)行比較，如果AVGKW不小于RCR設(shè)定點(diǎn)，處于停止順序的下一個(gè)制冷器被允許繼續(xù)在步驟42中運(yùn)行。如果步驟38的回答是肯定的話，那么邏輯流程進(jìn)入步驟44以停止下一個(gè)制冷器。
雖然以上結(jié)合較具體的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不局限于前述的細(xì)節(jié)，只要變化和改型落在本發(fā)明的范圍以內(nèi)，本發(fā)明的保護(hù)范圍擬包括所有這些變化或改型。
權(quán)利要求
1.一種用于控制何時(shí)停止一復(fù)式壓縮機(jī)冷卻系統(tǒng)中的一臺壓縮機(jī)的方法，其中冷卻系統(tǒng)包括一用于驅(qū)動(dòng)各個(gè)壓縮機(jī)的馬達(dá)，此方法的特征在于包括以下步驟確定下一個(gè)要停止其運(yùn)行的壓縮機(jī)的容量；確定所有當(dāng)前正在運(yùn)行的壓縮機(jī)的容量(AVGKW)，確定一用于停止所述壓縮機(jī)的降低的制冷要求(RCR)設(shè)定點(diǎn)；將所述所有當(dāng)前正在運(yùn)行的壓縮機(jī)容量與所述降低制冷要求設(shè)定點(diǎn)進(jìn)行比較；以及當(dāng)所述降低的制冷要求設(shè)定點(diǎn)大于所述所有當(dāng)前正在運(yùn)行的壓縮機(jī)的所述容量時(shí)，停止所述下一個(gè)壓縮機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述降低的制冷要求設(shè)定點(diǎn)是通過以下等式計(jì)算的RCR設(shè)定點(diǎn)＝ ((制冷器容量N-1)×(ACR-HYS))/(總的運(yùn)行容量)其中，制冷器容量N-1是當(dāng)前正在運(yùn)行的制冷器容量總和減去下一個(gè)行將停止的制冷器容量，ACR是需要增加的制冷量，它是一個(gè)程序可控值，在下一個(gè)制冷器啟動(dòng)前AVGKW必須大于此值，HYS是一個(gè)程序可控的、要從ACR中減去的值，用以確定在下一個(gè)制冷器停止后AVGKW的指標(biāo)值，總的運(yùn)行容量指當(dāng)前所有正在運(yùn)行的制冷器的容量的總和。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于ACR、AVGKW和HYS是各個(gè)壓縮機(jī)馬達(dá)耗用的千瓦功率值。
4.一種用于控制何時(shí)停止一復(fù)式壓縮機(jī)冷卻系統(tǒng)中的一個(gè)壓縮機(jī)的控制裝置，其中復(fù)式壓縮機(jī)冷卻系統(tǒng)包括用于驅(qū)動(dòng)各個(gè)壓縮機(jī)的馬達(dá)，其特征在于-用于確定下一個(gè)行將被停止的壓縮機(jī)的容量的容量確定裝置;-用于測量當(dāng)前正在運(yùn)行的壓縮機(jī)的輸出(AVGKW)的容量測量裝置;-與所述容量確定裝置和所述容量測量裝置相連的降低的制冷要求設(shè)定點(diǎn)計(jì)算裝置，用于計(jì)算一降低的制冷要求設(shè)定點(diǎn)，該設(shè)定點(diǎn)在停止所述下一個(gè)壓縮機(jī)后將滿足裝置所承擔(dān)的空間負(fù)荷;以及-用于對當(dāng)前正在運(yùn)行的壓縮機(jī)的輸出(AVGKW)和所述降低的制冷容量設(shè)定點(diǎn)(RCR)進(jìn)行比較的比較裝置，當(dāng)當(dāng)前正在運(yùn)行的壓縮機(jī)容量小于或等于所述降低的容量設(shè)定點(diǎn)時(shí)，所述下一個(gè)壓縮機(jī)被停止。
5.如權(quán)利要求4所述的控制裝置，其特征在于所述降低的制冷要求設(shè)定點(diǎn)計(jì)算裝置根據(jù)以下關(guān)系計(jì)算降低的制冷要求(RCR)設(shè)定點(diǎn)RCR設(shè)定點(diǎn)＝ ((制冷器容量N-1)×(ACR-HYS))/(總的運(yùn)行容量)其中，制冷器容量N-1是所有當(dāng)前正在運(yùn)行的制冷器容量的總和減去下一個(gè)行將被停止的制冷器容量，ACR是要求增加的制冷量，它是一個(gè)程序可控值，在下一個(gè)制冷器啟動(dòng)前AVGKW必須高于此值，HYS是一個(gè)程序可控的值，它要從ACR中減去，以確定在下一個(gè)制冷器停止后AVGKW的指標(biāo)值，總的運(yùn)行容量是所有當(dāng)前正在運(yùn)行的制冷器的容量總和。
全文摘要
對一種復(fù)式制冷器冷卻系統(tǒng)的控制裝置和控制方法，使其中的一個(gè)制冷器可在一預(yù)定負(fù)荷情況下停止，而讓建筑物負(fù)荷由其余的仍在運(yùn)行的制冷器承擔(dān)而不會超出運(yùn)行的制冷器的設(shè)定負(fù)荷容量。
文檔編號F25B5/00GK1074747SQ9310114
公開日1993年7月28日 申請日期1993年1月18日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月17日
發(fā)明者保羅·W·詹姆斯 申請人:運(yùn)載器有限公司