專利名稱：對吸收式制冷器的改進控制的制作方法
技術領域：
本發(fā)明背景本發(fā)明總體上涉及對吸收式制冷器的改進控制。在第一個實施方案中，本發(fā)明涉及用于將熱量從熱負荷排出到一個散熱器的吸收式熱交換裝置，特別涉及一種用于改變吸收式熱交換裝置的容量的改進方法。在另一種實施方案中，本發(fā)明涉及一種兩級吸收式制冷機，更具體地講，涉及一種用于檢測結晶并在熱交換系統(tǒng)中從結晶恢復的控制系統(tǒng)。最后，在第三個實施方案中，本發(fā)明更具體地涉及一種控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有一個二項式設定點濾波器，用于消除過調節(jié)，而又不會減弱對工藝波動的反應。
通過一個制冷回路使用復合的制冷劑循環(huán)的吸收式制冷、冷卻、熱泵、和相關裝置是眾所周知的。所述制冷回路包括一個發(fā)生器、一個冷凝器、一個蒸發(fā)器、和一個吸收器?？蓪⒍喾N復合制冷劑系統(tǒng)用于所述裝置。其中的兩個例子是氨/水系統(tǒng)和溴化鋰/水系統(tǒng)。
由一個外部能源對發(fā)生器中的復合制冷劑和吸收劑溶液加熱。所述發(fā)生器對該復合溶液加熱到足于蒸餾出揮發(fā)性更強的制冷劑蒸汽(例如，對于氨/水制冷劑來說為氨蒸汽，而對于溴化鋰/水系統(tǒng)來說為水蒸汽)，留下?lián)]發(fā)性較低的濃縮吸收劑溶液。然后將濃縮吸收劑成分排入所述吸收器。
所述冷凝器接收來自所述蒸發(fā)器的蒸發(fā)性制冷劑，并將其冷凝成液體形式(又被稱為冷凝物)。由于所述蒸汽冷凝所釋放的熱量，被排出到冷卻塔、冷卻水、某些其它外部散熱器、或另一級的制冷裝置中。
所述蒸發(fā)器通過蒸發(fā)直接或間接接觸所述熱負荷的冷凝的液體制冷劑，吸收來自熱負荷的熱量(即建筑物的空氣、冰箱的內容物、冷卻水、或該系統(tǒng)被設計用于冷卻的其它流體或物體)。因此，所述蒸發(fā)器重新蒸發(fā)所述揮發(fā)性制冷劑。
由所述吸收器讓離開蒸發(fā)器的制冷劑蒸汽與離開所述發(fā)生器的濃縮吸收劑溶液接觸。當該蒸汽相被重新吸收到揮發(fā)性較低的溶液相中時，由該接觸過程產(chǎn)生熱量。該熱量被排入冷卻塔、冷卻水、另一級的制冷裝置或某些其它散熱器。原有的組合制冷劑和吸收劑溶液在該吸收器中重新形成，然后回流到所述發(fā)生器，完成所述循環(huán)。
在一種常見的吸收式熱交換裝置中，所述蒸發(fā)器和吸收器位于同一個容器中，以便在蒸發(fā)器中產(chǎn)生的制冷劑蒸汽可以方便地輸送到所述吸收器進行重新吸收。在所述典型的組合蒸發(fā)器和吸收器中，所述接觸過程包括噴射濃縮吸收劑溶液，使其與制冷劑蒸汽接觸。低溫濃縮溶液的存在，能在吸收器中產(chǎn)生飽和蒸汽壓力，該壓力略低于蒸發(fā)器中的飽和蒸汽壓力。所述壓力的不平衡會導致制冷劑蒸汽由蒸發(fā)器流向吸收器，在這里它被重新吸收到溶液中。所述制冷器的制冷容量受蒸發(fā)器中制冷劑蒸發(fā)速度的影響，因此，直接與蒸發(fā)的制冷劑由蒸發(fā)器流向吸收器的速度相關。
需要改變吸收式制冷器的制冷容量，以便適應有可能加給該制冷器的不同負荷?？刂浦评淙萘康淖畛Ｒ姷姆椒ㄊ歉淖兾談┤芤旱臐舛龋鑫談┤芤阂院愣ǖ乃俣葒娚涞剿鑫掌髦?。提高吸收器噴射的吸收劑溶液的濃度，能在該吸收器中產(chǎn)生更大的壓力不平衡，這又會導致更多的制冷劑蒸汽從蒸發(fā)器流向吸收器，從而導致制冷劑在蒸發(fā)器中以更快的速度蒸發(fā)，并最終提高制冷容量。相反，降低吸收器噴射的吸收劑溶液的濃度，會降低其制冷容量。
業(yè)已通過改變由發(fā)生器流向吸收器的吸收劑溶液的流量改變了所述吸收器噴射的吸收劑溶液濃度。當來自發(fā)生器的流量發(fā)生變化時，所述制冷裝置通過將來自吸收器槽的某些稀的復合物與來自發(fā)生器的濃縮吸收劑混合維持進入所述吸收器的恒定流量。然后該裝置通過所述吸收器噴射輸送所述混合物。例如，當來自所述發(fā)生器的流量比較低時，其循環(huán)流量將很高，而且進入所述吸收器的最初的吸收劑溶液也將比較稀。
理論上講，如果來自發(fā)生器的吸收劑溶液的流量降低到0的話，所述制冷器的容量也將降低到0(在這種情況下，流向吸收器噴頭的流量僅僅由來自吸收器槽的循環(huán)構成)。不過，實際上該裝置必須保持通過所述發(fā)生器的最低流量，以避免在所述制冷器熱交換器中發(fā)生流動的停滯和結晶。為了將制冷容量降低到一個特定的點，該裝置必須通過將吸收劑溶液與大量的過量制冷劑混合進一步稀的來自發(fā)生器的吸收劑溶液。不過，在吸收器進一步稀的吸收劑溶液之前，過量制冷劑的使用會增加制冷器的響應時間，并需要一個大的制冷劑儲藏箱。對住宅、辦公室和工業(yè)熱交換用途來說，用戶希望吸收式制冷器可以適應低的制冷負荷，而且還能夠對負荷的改變迅速作出響應，因此，需要另一種裝置。
例如，控制器不能通過改變吸收器噴頭上的吸收劑溶液的濃度而使辦公大樓冷卻系統(tǒng)在低和高制冷容量之間作出迅速改變。在部分的多云天氣里，如果太陽在云中連續(xù)地變強和變弱的話，該系統(tǒng)就要從當烏云遮住太陽時的低或無制冷容量循環(huán)到當太陽透過辦公室窗戶照射并增加室內空氣溫度時的大的制冷容量。在低制冷容量時，所述辦公室冷卻系統(tǒng)會用過量的制冷劑沖淡所述吸收劑溶液，以便降低其濃度。當緊接著辦公室的空氣溫度突然增高而需要明顯提高制冷容量時，所述發(fā)生器必須確確實實地將過量的制冷劑蒸發(fā)出所述復合溶液，以便重新形成濃縮吸收劑。在該制冷器能夠重新獲得其大制冷容量之前必須在發(fā)生器中重新形成該吸收劑。不過，當制冷容量恢復時，太陽可能早就重新隱藏到烏云后面去了。此時，該系統(tǒng)必須再次減弱其制冷容量，因為太陽已經(jīng)不再加熱該辦公室了。
因此，通過改變吸收劑溶液濃度來控制吸收式制冷器的制冷容量的方法是眾所周知的，但現(xiàn)有的系統(tǒng)在低的制冷容量范圍內工作時不夠有效，因為它具有較長的響應時間。另外，即使是為了在低制冷容量范圍內工作，所述系統(tǒng)必須裝備一個大的制冷劑儲藏箱。
另一方面，本發(fā)明還涉及一種兩級吸收式制冷機，更具體地講，涉及一種用于檢測并在一個系統(tǒng)熱交換器中從結晶恢復的控制系統(tǒng)。在使用兩級吸收式制冷機期間，事故或故障的出現(xiàn)會導致吸收劑溶液在該制冷機的流通通道中固化或結晶。發(fā)生結晶的一個最常見的部位是所述濃縮溶液熱交換器的濃縮溶液通道。此時，所述吸收劑溶液業(yè)已被發(fā)生器濃縮并被強制回流到吸收器。在發(fā)生器和吸收器之間，通過一個熱交換器輸送濃縮溶液，將熱量釋放給由發(fā)生器泵送到吸收器的稀的吸收劑溶液。如果由于某種原因而使該吸收劑溶液變得過濃或被冷卻到低于其結晶溫度，所述濃縮溶液流通通道會被堵塞，并由于結晶而最終完全封閉。這種情況可以出現(xiàn)幾分鐘的時間，并業(yè)已了解出現(xiàn)不足1分鐘時間。
有多種情況會導致在熱交換器中發(fā)生吸收劑溶液的結晶。例如，空氣或其它惰性氣體在吸收器中的存在會妨礙其中的吸收劑溶液的稀的。這會導致吸收劑溶液的濃度升高。當該溶液變得過飽和時，它就會開始結晶。如果冷凝器水突然變得比正常的工作溫度低，會導致離開吸收器的稀的吸收劑溶液的溫度降低。反過來，這又會使熱交換器中的吸收劑溶液的溫度降低到低于其結晶點，并開始堵塞該熱交換器。過分加熱蒸發(fā)器，會導致吸收劑溶液的過飽和，這也會導致熱交換通道的結晶堵塞。
希望從根本上避免上述任一種情況的發(fā)生。不過，由于故障或事故，不可能在任何時候都避免在熱交換器中發(fā)生結晶。當出現(xiàn)結晶和熱交換堵塞時，現(xiàn)行的清理所述熱交換通道的方法是用外部熱源對該通道進行加熱，并使其中的吸收劑溶液液化。不過，這種方法是不可接受的，因為，它需要明顯中斷該吸收式制冷機的工作。其它現(xiàn)有的結晶檢測和預防系統(tǒng)在吸收劑溶液流通通道中采用了機械浮閥，該浮閥會在由于結晶而發(fā)生逆流時啟動。不過，業(yè)已證實這種機械系統(tǒng)不可靠并，且昂貴。
最后，在第三方面，本發(fā)明總體上涉及控制系統(tǒng)，更具體地講，涉及一種具有二項式設定點濾波器的控制系統(tǒng)，以消除過調節(jié)，而又不會降低對工藝波動的響應。
實際上用于監(jiān)測和控制所有類型的系統(tǒng)和機械的控制系統(tǒng)都是現(xiàn)有的。采用控制系統(tǒng)通常是因為其在經(jīng)濟上的優(yōu)點。例如，其優(yōu)點之一是保持一個過程接近需要的工作限制的容量。這種控制還能提高所述系統(tǒng)的安全性，并能提高其效率。
現(xiàn)有兩種基本的控制系統(tǒng)類型。一種類型的控制系統(tǒng)是調節(jié)控制系統(tǒng)。這種類型的控制系統(tǒng)主要被用于對所述系統(tǒng)的變化和干擾作出響應。由調節(jié)控制系統(tǒng)控制的裝置的例子包括水制冷機，它被用于為生活冷卻裝置提供冷卻水。
另一種類型的控制系統(tǒng)是跟蹤控制系統(tǒng)。這種類型的控制系統(tǒng)可以跟蹤設定點或相關輸入的變化。這種控制系統(tǒng)改善了所述制冷機的控制。例如，將一個起始設定點輸入一個系統(tǒng)或制冷機，并由該控制系統(tǒng)跟蹤該制冷機所發(fā)生的所有偏差，并盡量維持該制冷機在需要的設定點下工作。
簡單地講，一個閉合回路控制系統(tǒng)包括一個處理器，對受控制的可變參數(shù)的設定，和比較實際測定值和需要的值的控制器，并將它們之間的差用于自動調節(jié)輸入所述處理器的輸入信號之一。所述待控制的物理系統(tǒng)可以是電力的、熱力的、液壓的、氣動的、氣體的、機械的或由任何其它物理或化學過程描述的。
一般，將一個系統(tǒng)設計成能滿足兩種目的中的一種。首先，將伺服機構設計成能盡可能緊密地跟蹤設定點的變化。很多電力或機械控制系統(tǒng)都是伺服機構。其次，將一個調節(jié)器設計成保持輸出的穩(wěn)定，盡管有負荷或其它干擾的變化。調節(jié)控制被廣泛用于控制化學過程。一般，由跟蹤控制系統(tǒng)監(jiān)測設定點的改變并作出適當調整。調節(jié)控制系統(tǒng)進行調節(jié)，以補償工藝波動。
一個控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、精確性和響應速度是通過分析其穩(wěn)定狀態(tài)和轉變性能確定的。需要在盡可能短的時間內達到穩(wěn)定狀態(tài)，同時又保持其輸出處在規(guī)定的范圍內。穩(wěn)態(tài)性能是用精確性評價的，通過它控制特定輸入的輸出。所述轉變性能，即輸出由于系統(tǒng)從一種穩(wěn)態(tài)狀態(tài)向另一種穩(wěn)態(tài)狀態(tài)變化而導致的輸出變化現(xiàn)象，用諸如最大過調節(jié)、升高時間和響應時間的量進行評價。
有多種因素影響控制的質量，包括由設定點變化和處理負荷變化導致的波動。設定點和工藝負荷都可以被限定為設定最終的控制元件，以保持控制參數(shù)位于所述設定點。因此，這兩者都會導致最終控制元件重新定位。例如，其它波動可能是輸入工藝流體溫度的變化和水制冷器中冷卻水溫度的變化。
在很多控制系統(tǒng)中，階梯式輸入響應會導致過調節(jié)。不過，階梯式輸入被廣泛用于分析許多原因。首先，容易進行測試。其次，階梯式輸入是最嚴重的干擾，并且對階梯式輸入的響應表現(xiàn)出可能發(fā)生的最大誤差。轉變性能的特征包括最大過調節(jié)的存在和幅度，轉變波動的頻率和響應時間。
在某些場合下，所述輸入變量會過調節(jié)其期望的穩(wěn)態(tài)條件，并發(fā)生轉變的波動。所述第一個過調節(jié)是最大的，而且其作用是設計者所關心的。局限該最大過調節(jié)的主要因素是(1)避免由于控制的變量過分偏離由指令信號所規(guī)定的值而對所述過程或機械造成的損害，和(2)避免與阻尼嚴重不足的系統(tǒng)相關的過長的穩(wěn)定時間。
如上文所述，可將控制系統(tǒng)用作工藝調節(jié)器和跟蹤控制器。例如，可將吸收式制冷器用于工業(yè)用途。在這些用途中，可能需要對制冷器進行控制，以實現(xiàn)一種以上的跟蹤控制功能。用于生活冷卻的水制冷器控制是主要的工藝控制器。所述制冷器將離開蒸發(fā)器的冷卻水控制在一個設定點，該設定點永遠不會改變。對這種類型的用途來說，通常需要將一種較高的積分增量用于PID(比例、積分和導數(shù))控制回路，以消除由工藝波動造成的離去水溫度的誤差。通常，較高的積分增量是有利的，因為它能使得控制系統(tǒng)對負荷的波動更快作出響應。不過，與使用大的積分增量相關的一個問題是，在開始時，該控制器會過調節(jié)其設定點。由高積分增量引起的另一個問題是在低溫下的關機。
所述過調節(jié)問題早先業(yè)已用被稱為“軟加載”的控制功能解決。在設定點改變期間，或者在開始時，制冷系統(tǒng)會經(jīng)歷一個及時和明顯的變化。所述冷卻系統(tǒng)的典型響應是加載到100％，以滿足所述變化。為了補償這一大的變化，所述軟加載功能在開始時限制來自所述控制器的指令輸出，以放慢對該制冷器的負荷。
不過，所述軟加載功能還具有某些問題。例如，所述軟加載被設置在控制系統(tǒng)的尾端，這使得其作用難于實現(xiàn)。由于該軟加載功能限制了其指令輸出，而不是輸入，限制所述輸出變化的方式隨著不同制冷機中的不同類型的控制系統(tǒng)而變化。例如，為了限制水溫的改變，所述軟加載功能必須限制所述指令，以控制水的溫度。另外，限制所述指令的方式還會影響被控制的參數(shù)。對每一種系統(tǒng)來說，這需要所述指令隨每一種系統(tǒng)而改變。另外，為了使所述響應正確發(fā)生，需要大量的經(jīng)驗性工作。
另一種有關的控制發(fā)生在某種場合，其中，需要改變離去水溫的設定點。而且，采用大的積分增量，會導致大的過調節(jié)。此外，現(xiàn)有的生活冷卻裝置中的冷卻水設定點需要每天加以改變。例如，所述溫度可能在夜間升高而在日間降低。這些有規(guī)律的變化也會導致上述過調節(jié)問題。
因此，希望通過調節(jié)控制器提高所述積分控制，以使該系統(tǒng)反應更快。這種加強了的積分控制通常工作良好，直到需要進行設定點改變。然后對設定點的積分增量的提高會過量并導致過調節(jié)。不過，當相同的系統(tǒng)試圖實現(xiàn)跟蹤類型的控制時，會發(fā)生過調節(jié)。因此，需要一種能消除過調節(jié)而又不會降低對工藝波動的響應的控制系統(tǒng)。
本發(fā)明簡要說明因此，本發(fā)明的一個目的是根據(jù)負荷變化，工藝波動，和其它需要改變吸收式制冷器的原因改變其制冷容量的快速方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種在低制冷容量下工作時改變制冷器的響應性的快速方法。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種擴大制冷器的制冷工作范圍而又不損害其響應性或增加該制冷裝置的體積的方法。
本發(fā)明的一個方面是可變容量的吸收式制冷器。該制冷器包括一個用于產(chǎn)生濃縮吸收劑溶液和制冷劑的發(fā)生器，一個吸收器，該吸收器包括一個表面接觸部分，在這里濃縮吸收劑溶液與所述制冷劑接觸，以及一個容器。所述制冷器還包括至少一個管路(例如，導管、管道、通道、或公用容器)，用于將一個濃縮吸收劑溶液流從所述發(fā)生器轉移到所述吸收器的表面接觸部分，并將另一濃縮吸收劑溶液流從所述發(fā)生器轉移到所述容器。最后，該制冷器包括一個流體流量調節(jié)器(例如，一個閥或泵)，用于改變來自所述發(fā)生器的兩股流體的比例。
本發(fā)明的另一個方面是一種改變吸收式制冷器的制冷容量的方法。該方法可在上文所述的一個發(fā)生器、一個吸收器、和一個容器中進行。提供一個由所述發(fā)生器流向所述吸收器的表面接觸部分的濃縮吸收劑溶液流。提供一個由所述發(fā)生器流向所述容器的另一個濃縮吸收劑溶液流。確定該制冷器的理想制冷容量，并改變來自所述發(fā)生器的兩股流體的流量比例，以提供所述理想的制冷容量。
本發(fā)明具有若干優(yōu)點。一個優(yōu)點是可大大縮短對負荷變化或工藝波動作出響應的時間。另一個優(yōu)點是該制冷器的工作范圍可擴展到低容量區(qū)域，而不會損害其響應性或需要大型裝置(如一個大的制冷劑容器)。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于檢測兩級吸收式制冷機的熱交換器中吸收劑溶液結晶的可靠的和廉價的裝置和方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于在檢測到所述結晶之后從所述吸收劑溶液的結晶中恢復的方法和裝置，而不使用外部熱源。
另一方面，本發(fā)明提供了一種用于在兩級吸收式制冷機中檢測結晶的方法，所述制冷機包括一個控制器，一個吸收器，一個蒸發(fā)器，一個高溫發(fā)生器，一個低溫發(fā)生器，一個冷凝器，一個低溫熱交換器，用于使來自高溫和低溫發(fā)生器的濃縮吸收劑溶液，和來自吸收器的稀的吸收劑溶液呈熱交換關系，用于引導濃縮吸收劑溶液通過所述低溫熱交換器的第一通道，用于將濃縮吸收劑溶液由低溫發(fā)生器引入所述第一通道的第二通道，用于將濃縮吸收劑溶液由所述高溫發(fā)生器引入所述第一通道的第三通道，用于將濃縮吸收劑溶液由所述低溫發(fā)生器引入所述高溫發(fā)生器的第四通道，用于檢測所述第二通道中濃縮吸收劑溶液的溫度的第二通道溫度傳感器，用于檢測第三通道中濃縮吸收劑溶液的溫度的第三通道溫度傳感器，和用于檢測第四通道中濃縮吸收劑溶液的溫度的第四通道溫度傳感器。
所述吸收式制冷機還包括一個蒸發(fā)器噴射泵，用于將來自蒸發(fā)器制冷劑收集器的稀的制冷劑輸送到至少一個蒸發(fā)器噴頭，一個吸收器噴射泵，用于將濃縮吸收劑溶液輸送到至少一個吸收器噴頭，用于將濃縮吸收劑溶液由所述低溫熱交換器引入所述吸收器的第五通道，用于將稀的的吸收劑溶液由所述收集器引入所述吸收器噴射泵的第六通道，和一個由安裝在第六通道上的控制器控制的閥，用于控制稀的吸收劑溶液在第六通道中的流動。由第五通道溫度傳感器檢測位于所述低溫熱交換器和吸收器之間的第五通道中的濃縮吸收劑溶液的溫度。
在正常工作時，由第四通道溫度傳感器檢測到的溫度大體上等于由第二通道溫度傳感器檢測到的溫度，并且，第六通道上的閥關閉。當結晶開始堵塞第一通道時，由第二通道溫度傳感器檢測到的溫度開始超過由第四通道傳感器檢測到的溫度。根據(jù)本發(fā)明的結晶檢測方法，當由第二通道溫度傳感器檢測到的溫度大體上等于由第四通道溫度傳感器檢測到的溫度與由第三通道溫度傳感器檢測到的溫度之間的平均值時，發(fā)出一個結晶警報。該溫度被稱為關閉溫度。當由第二通道溫度傳感器檢測到的溫度達到或超過所述關閉溫度時，即在所述低溫熱交換器中檢測到結晶，則所述控制系統(tǒng)進入從結晶恢復模式。
根據(jù)本發(fā)明的這一方面，在所述從結晶恢復模式中，所述控制系統(tǒng)完成以下步驟1.通過切斷到熱源的熱，暫時終止在低溫和高溫發(fā)生器中吸收劑溶液的濃縮；2.通過關閉所有系統(tǒng)泵，暫時終止吸收劑溶液的循環(huán)；3.開啟位于蒸發(fā)器和吸收器噴射泵之間的第六通道上的閥，使稀的吸收劑溶液由所述收集器流向所述吸收器噴射泵；4.在關閉大約3分鐘之后，所述低溫發(fā)生器和高溫發(fā)生器泵被重新啟動大約5分鐘，以便部分沖走引起結晶的高濃度吸收劑溶液；5.再次關閉所述低溫發(fā)生器和高溫發(fā)生器泵大約3分鐘，以便消除有可能在沖洗期間發(fā)生的任何再結晶；6.重新啟動所有的系統(tǒng)泵，關閉所述閥，并由所述控制系統(tǒng)調節(jié)高溫和低溫發(fā)生器上的熱量輸入，以便在低溫熱交換器和吸收器之間的濃縮吸收劑溶液的溫度保持在一定水平，使得該部位的濃縮溶液的結晶溫度和實際溫度的差距比現(xiàn)有的差距提高5°F(大約3℃)。
所述控制系統(tǒng)可以自動進行兩次恢復循環(huán)。當?shù)谌螜z測到結晶時，所述吸收式制冷機的所有工作都終止，因為這表明存在必須加以糾正的系統(tǒng)問題。
為此，本發(fā)明的另一個實施方案提供了一種控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)消除了過調節(jié)，而又不會降低對工藝波動的響應。具體地講，所述控制系統(tǒng)的一種實施方案包括一個二項式設定點濾波器，用于過濾設定點的變化，以便提供更為漸進的響應，從而消除了過調節(jié)。
本發(fā)明的一方面是一種控制水制冷器的方法，用于提供體現(xiàn)該系統(tǒng)的二項式設定點的預定溫度的冷卻水。所述水制冷器具有一個控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有一個輸入端。該方法是按如下方式進行的。選擇一個標稱設定點溫度。用一個二項式濾波器對該設定點溫度進行過濾，以便提供一個過濾的設定點溫度。然后將該過濾的設定點溫度提供給所述控制系統(tǒng)的輸入端。所述過濾的設定點溫度是時間和溫度的函數(shù)。優(yōu)選地，所述過濾的設定點溫度最初是冷卻水的現(xiàn)有溫度，然后作為時間的函數(shù)轉化成漸近的標稱設定點溫度。
本發(fā)明的一個更為一般的方面是一種控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個系統(tǒng)輸入端，一個反饋回路，和一個二項式濾波器，該濾波器具有一個設定點輸入和一個過濾的設定點輸出。所述反饋回路通過一個求和節(jié)與該系統(tǒng)的輸入端連接。所述二項式濾波器被用于接收位于其設定點輸入的標稱設定點，并隨之通過所述求和節(jié)為該系統(tǒng)輸入提供一個過濾的設定點輸出。
本發(fā)明的另一方面是一種降低控制系統(tǒng)的過調節(jié)的方法。提供了一種具有一個輸入端的控制系統(tǒng)。選擇一個標稱設定點。用一個二項式濾波器對該標稱設定點進行過濾，以便提供一個過濾的設定點。將該過濾的設定點提供給所述控制系統(tǒng)的輸入端。該過濾的設定點漸近地接近所述標稱設定點，從而減弱或消除了所述標稱設定點的過調節(jié)。
具有二項式設定點濾波器的控制系統(tǒng)的一種實施方案的一個優(yōu)點是，使用過濾的設定點容許在該控制系統(tǒng)中使用更大的積分增量，以便對負荷干擾更快地作出反應，同時，對啟動和設定點變化作出響應，而又不會引起過調節(jié)。
另外，所述具有二項式設定點濾波器的控制系統(tǒng)的實施方案的一個優(yōu)點是，將過濾的設定點用于軟加載實施起來比較簡單。例如，它不用限制所述輸出指令，所述濾波器在其前端工作，驅動所述控制響應跟蹤一個需要的軌跡，該軌跡是利用一個二級二項式濾波器獲得的。這樣的二項式濾波器可以使所述理想的設定點逐漸提高，而不是突然提高，這種突然提高正是沒有濾波器或僅有一個一級濾波器時出現(xiàn)的情況。
所述具有二項式設定點濾波器的控制系統(tǒng)的實施方案的另一個優(yōu)點是，通過過濾所述設定點，當溫度設定點發(fā)生變化時，該控制系統(tǒng)不會遇到階梯式輸入。相反，其反應更像是一系列小的工藝波動。
所述具有二項式設定點濾波器的控制系統(tǒng)的實施方案的再一個優(yōu)點是，它使用已被用于離去水溫控制的閉合回路控制，因為所述二項式設定點過濾是在該控制系統(tǒng)的前端或輸入一側進行的。
通過閱讀本說明書可以了解上述一個或幾個目的，或一個或幾個其它目的，這些目的可以通過本文所披露的本發(fā)明全部或部分實現(xiàn)。
附圖的簡要說明

圖1是本發(fā)明吸收式制冷裝置的框圖。
圖2是本發(fā)明一種實施方案的吸收式制冷裝置的一部分的示意圖。
圖3是本發(fā)明第二個實施方案的吸收式制冷裝置的一部分的示意圖。
圖4是采用了本發(fā)明的一種實施方案的兩級吸收式制冷機的示意圖。
圖5是表示本發(fā)明恢復控制系統(tǒng)的流程圖。
圖6是本發(fā)明控制系統(tǒng)的一種實施方案的框圖，表示一個用于過濾該控制系統(tǒng)中的設定點的二級二項式濾波器。
圖7是表示一級和二級濾波器對一個階梯式輸入的響應的曲線。
圖8是表示相應于相對控制系統(tǒng)中的二項式過濾的設定點溫度的時間的冷卻水離去溫度的曲線，在開始時，按照本發(fā)明的裝置和方法工作。
圖9是表示相應于相對二項式過濾的設定點溫度的冷卻水離去溫度的曲線，它是在按照本發(fā)明的裝置和方法運行的控制系統(tǒng)中設定點改變的結果。
圖10是一種工藝控制系統(tǒng)的實施方案的框圖，表示一個具有二級二項式濾波器的吸收器制冷器，所述濾波器用于過濾按照本發(fā)明裝置和方法運行的控制系統(tǒng)中的設定點。
本發(fā)明詳細說明盡管將結合一種或幾種實施方案對本發(fā)明進行說明，但可以理解的是，本發(fā)明并不局限于這些實施方案。相反，本發(fā)明包括有可能包括在所附權利要求書的構思和范圍內的所有替代形式、改進、和等同形式。
在本說明書中，不涉及具體的制冷劑。本領域普通技術人員了解可用于本發(fā)明方法的裝置中的制冷劑系統(tǒng)?？蓪⑾嗤虿煌闹评鋭┫到y(tǒng)用于相關裝置中。
本說明書從性質上涉及典型吸收式制冷溶液的成分，這些成分是揮發(fā)性更強的制冷劑或制冷劑蒸汽(其液體形式有時被稱作冷凝蒸汽)和揮發(fā)性較差的吸收成分。這些成分可以作為溶液共同存在，可以通過對該溶液加熱使其分離，從而將揮發(fā)性較強的制冷劑從中蒸餾出去，而且它們可以重新混合以便重建所述溶液，并除熱。所述蒸汽還可以冷凝以便除熱，或者蒸發(fā)以便吸熱。以不同方式工作但可用于相似裝置中的吸收式制冷劑溶液也可用于本發(fā)明。
首先參見圖1，圖中的框圖表示吸收式制冷系統(tǒng)的熱量和制冷劑轉移。
用系統(tǒng)10將熱量由熱負荷12轉移到散熱器14。眾所周知，無論熱負荷12的溫度高于、低于、或等于散熱器14的溫度，所述熱轉移均可進行。
來自負荷12的熱量經(jīng)通道18進入該裝置的蒸發(fā)器16。(在圖1中，從一個元件中轉走或轉入的所有熱量都用字母Q緊接著一個箭頭表示，箭頭表示傳熱的方向)。蒸發(fā)器16與熱負荷12呈直接傳熱接觸，或者連接蒸發(fā)器16的熱交換器與熱負荷12呈直接傳熱接觸，以實現(xiàn)所述傳熱。
進入蒸發(fā)器16的熱量Q蒸發(fā)業(yè)已通過通道20進入蒸發(fā)器16的冷凝的制冷劑蒸汽。通過通道22流出蒸發(fā)器的流出物是制冷劑蒸汽，它攜帶來自熱負荷12的熱量。
吸收器24a的接觸部分通過通道22接收制冷劑蒸汽，并使其與通過通道28和28a接收的來自發(fā)生器26的揮發(fā)性較低的吸收劑溶液接觸。所導致的制冷劑蒸汽被吸收到揮發(fā)性較低的吸收液體中會由于所述吸收過程而冷凝所述蒸汽、釋放其蒸發(fā)熱量、并釋放溶解熱量。所產(chǎn)生的熱量Q通過通道30排入散熱器14。重建的復合制冷劑溶液通過通道24b排放到容器24c中，在這里它與經(jīng)通道28和28b來自發(fā)生器26的濃縮吸收劑溶液混合。在所述典型的吸收式制冷裝置中，所述容器24c是吸收器槽。不過，任何其它適于容納溶液的器皿、容器、或裝置同樣能有效用于所述制冷器。所述容器的溶液通過通道34經(jīng)熱交換器35輸送到發(fā)生器26。熱交換器35在所述復合制冷劑進入發(fā)生器26之前對通過通道34的該制冷劑進行預熱，所使用的熱量可能是通過吸收劑溶液通道28從所述發(fā)生器中排出的熱量。
由一個溫度傳感器116檢測沿蒸發(fā)器16下游的通道18流動的熱交換液體的溫度。由控制線路13連接溫度傳感器116和控制器118。由另一個控制線路15連接控制器118和流量調節(jié)器111。在接收到來自溫度傳感器116的輸入之后，由控制器118控制流量調節(jié)器111，并相應地調節(jié)由發(fā)生器26經(jīng)通道28和28a流向吸收器24a的接觸部分與經(jīng)通道28和28b流向容器24c的吸收劑溶液的比例?？刂破?18可以通過指示流量調節(jié)器111將通過通道28流出發(fā)生器26的所有吸收劑溶液偏向通過通道28b流入容器24c將流量比例降低為0。所述流量調節(jié)器111可以包括一個泵、閥、一系列的泵或閥，或可以以所述方式調節(jié)改變流經(jīng)通道28a和28b的流量的任何其它裝置。
在發(fā)生器26中，由加熱器36將復合制冷劑溶液加熱到足于蒸餾出揮發(fā)性更強的制冷劑蒸汽，留下?lián)]發(fā)性較低的吸收劑溶液。通過通道38將所述制冷劑蒸汽輸送到冷凝器40。濃縮吸收劑溶液通過通道28、28a、和28b到達吸收器24a的接觸部分和容器24c(如上文所述)。
由冷凝器40冷凝經(jīng)通道38進入的制冷劑蒸汽。冷凝的熱量Q被排出，并沿通道42到達散熱器14。然后冷凝的制冷劑蒸汽經(jīng)通道20排出冷凝器40，并回流到蒸發(fā)器16，完成所述循環(huán)。因此，來自熱負荷12和加熱器36的熱量進入所述回路，而熱量由吸收器24和冷凝器40離開該回路。除了損失的浪費熱量之外，所有取自熱負荷12和加熱器36的熱量都進入散熱器14。
參見圖2，所披露的裝置和方法將與圖1所示裝置結合或作為該裝置的一個整體部分起作用。圖2的某些部分相當于圖1中的有關部分，因此，它們具有相同的編號。
圖2表示本發(fā)明吸收式制冷系統(tǒng)10的一種具體實施方案。
系統(tǒng)10包括一個蒸發(fā)器16，一個吸收器24，一個發(fā)生器26，一個冷凝器40，一個熱負荷12，一個散熱器14，和一個熱交換器35。發(fā)生器36具有一個稀的吸收劑入口75，一個制冷劑蒸汽出口55，和一個濃縮吸收劑出85。
由一個蒸發(fā)器-吸收器外殼23結合蒸發(fā)器16和吸收器24部分。蒸發(fā)器16包括制冷劑噴頭21，一個熱負荷線圈18，一個蒸發(fā)器盤17，一個制冷劑儲存箱99，和一個泵102。吸收器24包括一個吸收器噴頭101，熱交換線圈“X”，一個接觸部分24a，和一個吸收器槽24a。吸收器24的接觸部分24a是所述蒸發(fā)器-吸收器外殼23里面的空間和表面，在這里制冷劑蒸汽與吸收劑溶液接觸。在該實施方案中，所述接觸部位主要是由噴頭101覆蓋的空間和熱交換線圈“X”的表面。所述蒸發(fā)器-吸收器外殼還具有一個與通道34連通的復合制冷劑出口107，一個與通道28b相通的吸收劑口130，一個制冷劑儲存入口97，用于通過通道95接收來自蒸發(fā)器盤17的出口93的制冷劑，一個制冷劑儲存出口100，用于通過通道96和泵102將流出制冷劑儲存箱99的制冷劑轉移到制冷劑噴頭，以及一個用于接收來自通道20的冷凝制冷劑蒸汽的入口144。
系統(tǒng)10具有三個傳感器--115、116、和117--以及控制器118和可調頻率的驅動器120。系統(tǒng)10還具有三臺泵。泵102以上文所述方式與制冷劑儲存箱99連接，泵103通過管34和復合制冷劑出口107與吸收器槽連接，泵111連接于通道28、28a、和28b之間的接合部分131。
在發(fā)生器26中，所述復合制冷劑溶液由稀制冷劑入口75進入，并被加熱到足于蒸餾出揮發(fā)性更強的制冷劑蒸汽，留下?lián)]發(fā)性較低的濃縮吸收劑溶液。所述制冷劑蒸汽通過制冷劑蒸汽出口55、經(jīng)管道38輸送到冷凝器40，在這里被冷凝。濃縮吸收劑溶液通過濃縮吸收劑出口85、經(jīng)管道28輸送到吸收器24。當濃縮吸收器溶液通過管道28向吸收器24運動時，它要通過熱交換器35，在這里通過將熱量傳給流過管道34的復合制冷劑溶液而被冷卻。
來自冷凝器40的冷凝制冷劑蒸汽通過管道20，并通過入口144進入蒸發(fā)器盤17。來自蒸發(fā)器盤17的冷凝制冷劑蒸汽通過出口93經(jīng)管道95、通過制冷劑儲存入口97進入制冷劑儲存箱99。由泵102通過制冷劑儲存出口100將存在于制冷劑儲存箱99中的制冷劑吸走，然后強制所述制冷劑經(jīng)管道96流向制冷劑噴頭21。冷凝的制冷劑蒸汽由熱負荷管18上方的制冷劑噴頭21中噴出。仍然是液體形式的殘留噴射物被收集到蒸發(fā)器盤17中，在這里它與通過入口144經(jīng)管道20進入的其它冷凝的制冷劑蒸汽混合。蒸發(fā)器盤17中的冷凝制冷劑蒸汽再次返回制冷劑儲存箱59，并重復上述循環(huán)。
進入蒸發(fā)器16的熱量來自熱負荷12并通過熱負荷管18。通過熱負荷管18的熱量與蒸發(fā)器16進行熱交換接觸，并蒸發(fā)經(jīng)制冷劑噴頭21通過管道96噴射到蒸發(fā)器16中的冷凝制冷劑。蒸發(fā)器16的流出物是容納在蒸發(fā)器-吸收器外殼23中的制冷劑蒸汽，它攜帶著來自熱負荷12的熱量流入吸收器24。
濃縮吸收劑溶液通過吸收器噴頭101進入吸收器24的接觸部分24a，并通過吸收劑口130進入吸收器槽24c。在該實施方案中，進入接觸部分24a的濃縮吸收劑溶液與進入吸收器槽24c的濃縮吸收劑溶液的比例是用以下方法調節(jié)的。濃縮吸收劑溶液流通過管道28進入接合部131，在這里連接泵111的管28a和連接吸收器槽24c的管28b匯合。泵111是一臺可變容量泵，由它計量流入吸收器噴頭101的濃縮吸收劑溶液。
當泵111以高于通過通道28的流量的容量工作時，通過管28b來自吸收劑口130的儲液槽溶液在接合部131與來自管28的濃縮吸收劑溶液合并。合并后的溶液被吸入泵111。在這里它被強制通過管28a進入吸收器噴頭101。當泵111靜止或以低于通過通道28的流量的容量工作時，濃縮吸收劑溶液通過管道28進入接合部131，達到泵111通過管28a抽吸濃縮吸收劑溶液不能滿足整體流動的程度，通過管28b并通過吸收劑口130進入吸收器槽24c。當泵111完全靜止時，通過管28a進入吸收器噴頭101的吸收劑溶液完全終止，因此，將流量比例降低為0。調節(jié)進入接觸24a和吸收器槽24c的濃縮吸收劑溶液的比例的另一種方法是，在管28b而不是在管28a上設置一個泵，或者在每一根管上分別設置一個泵。通過改變泵的容量，以類似于上述方式調節(jié)進入所述吸收器的流量。
來自蒸發(fā)器16的制冷器蒸汽接觸離開吸收器噴頭101的濃縮吸收劑溶液。所導致的制冷劑蒸汽被吸收到揮發(fā)性較低的液體中會冷凝所述蒸汽。釋放其蒸發(fā)熱量，并釋放出由于所述吸收過程而產(chǎn)生的溶解熱量。所產(chǎn)生的熱量通過管130排入散熱器14。
泵103通過復合制冷劑出口107吸出重建的復合制冷劑，并通過管道34強制其進入發(fā)生器26。在所述復合制冷劑進入發(fā)生器26之前由熱交換器對通過管道34的復合制冷劑進行預熱，所使用的熱量可能是通過濃縮吸收劑溶液管28排出發(fā)生器的熱量。
來自負荷12的熱量通過熱負荷管18進入該裝置的蒸發(fā)器16。蒸發(fā)器16與熱負荷12呈熱交換接觸，以實現(xiàn)所述熱交換。當液體流出熱負荷12時，由溫度傳感器115檢測流經(jīng)熱負荷管18的液體溫度。當所述液體流向熱負荷12時，由溫度傳感器116檢測流經(jīng)熱負荷管18的液體的溫度。由控制線路133和控制線路135分別將傳感器115和傳感器118連接。由控制線路137將控制器與可調頻率驅動器120連接。由控制線路139將可調頻率驅動器120與泵131連接。由可調頻率驅動器120根據(jù)輸送給驅動器120的交流電源的頻率控制泵111的泵送量。
控制器118還通過控制線路140與傳感器117連接。由溫度傳感器117檢測管道30里的溫度，來自吸收器20的熱量通過該管道轉移到散熱器14。控制器118還利用由溫度傳感器117檢測到的管道30里的溫度來控制可調頻率驅動器120。
當控制器118通過溫度傳感器115、116、和117檢測到必須的熱負荷中有變化時，由它調節(jié)可調頻率驅動器120，并進而調節(jié)泵111。例如，如果控制器118檢測到熱負荷的增加，它會提高所述可調頻率驅動器120的頻率，這樣可以提高泵111的速度，從而提高流向吸收器噴頭101的濃縮吸收劑溶液的流量，進而這又會提高吸收器24中的壓力差，導致更多的制冷劑蒸汽由蒸發(fā)器16流向吸收器24，導致制冷劑在蒸發(fā)器16中更快的速度蒸發(fā)，從而迅速提高系統(tǒng)10的制冷容量。相反，當控制器118檢測到熱負荷的降低時，它會降低泵111的速度，以便降低系統(tǒng)10的制冷容量。如果控制器118降低泵111的速度--并因此降低其流量比例--至零，會終止所有流向吸收器噴頭101的流量，從而有效地將制冷容量降低為0。
由泵103吸走來自吸收器槽24c的重建復合制冷劑，并強制其進入發(fā)生器26，該泵可以是一臺可變容量泵，它還可以通過改變流入和流出吸收器24的吸收劑溶液和復合制冷劑的總的流量改變該裝置的制冷容量。以這種方法進一步改變制冷容量的另一種方法是在管道28而不是管道34上提供一個可變容量泵，或每一個管道上分別提供一個泵。
圖3表示本發(fā)明的另一種實施方案。在圖3中控制器118通過一個控制線路139與流量調節(jié)閥111連接。流量調節(jié)閥111通過管28劃分來自發(fā)生器26的流量較穩(wěn)定的濃縮吸收劑溶液，通過管28a進入吸收器噴頭101，通過管28b和吸收劑口130進入吸收器槽24c。由控制器118控制流量調節(jié)閥111，改變由蒸發(fā)器26流入吸收器噴頭101和由蒸發(fā)器26又流入吸收器槽24c的濃縮吸收劑溶液的比例。流量調節(jié)閥111可以是比例閥，安裝在管道28a和28c中的任一個上的簡單閥，或安裝在這兩個管道上的獨立閥。
當該實施方案中的控制器118檢測到熱負荷的變化時，它會相應調整流量調節(jié)閥111。例如，如果控制器118檢測到熱負荷的降低，它會調整流量調節(jié)閥111改變經(jīng)管道28進入吸收器槽24c的部分或全部濃縮吸收劑溶液，進而又會降低流入吸收器噴頭101的濃縮吸收劑溶液的流量，降低吸收器24中的壓力差，導致更少的制冷劑蒸汽由蒸發(fā)器16流入吸收器24，導致制冷劑在蒸發(fā)器16中以更慢的速度蒸發(fā)，并最終產(chǎn)生較少的制冷容量。
因此，業(yè)已證實吸收式制冷裝置相應于負荷變化的容量控制快于現(xiàn)有系統(tǒng)和方法，特別是當該裝置已經(jīng)以低的制冷容量工作時尤其如此。另外，所述裝置可以在較大的工作范圍內工作而不會損害響應性或需要較大的制冷劑儲存箱。在不按所述方法調節(jié)流向吸收器噴頭的流量的條件下，為了達到這種范圍的低容量工作，一個相當?shù)南到y(tǒng)所需要的制冷劑儲存箱要比本發(fā)明的大3倍以上。業(yè)已建立了所述裝置和方法的一種具體實施方案，該裝置和方法能比現(xiàn)有裝置和方法更快地作出響應，而無須明顯增加容器的體積。
參見圖4，披露了本發(fā)明的第二方面。一個兩級吸收式制冷機400包括一個封閉在第一流體密封性外殼403中的低溫發(fā)生器401和一個冷凝器402。包括一個蒸發(fā)器405和一個吸收器406的第二流體密封性外殼404。一個封閉在第三流體密封性外殼408中的高溫發(fā)生器407。所述吸收器406包括一個熱交換器409，通過管道410向該交換器提供冷卻流體，所述冷卻流體還由冷卻流體源(未示出)通過冷凝器402。所述冷卻流體通過通道410離開吸收器熱交換器409，并進入冷凝器熱交換器411，并返回冷卻流體源(未示出)。
可將各種合適類型的制冷劑和吸收劑用于本發(fā)明的兩級吸收式制冷機。包含在諸如水的制冷劑中的溴化鋰吸收劑溶液是另人滿意的。本文所說的“濃縮溶液”一詞是指濃縮于吸收劑中的溶液?！跋∪芤骸笔侵赶♂層谖談┲械娜芤骸?br> 來自諸如蒸發(fā)器(未示出)的來源的蒸汽流通過蒸汽通道413經(jīng)過高溫發(fā)生器407的高溫發(fā)生器熱交換器412。所述蒸汽通道413通過冷凝物熱交換器414將冷凝物送回所述蒸汽源。當然，可以理解的是，可以將其它合適的熱源用于高溫發(fā)生器407中的濃縮吸收劑溶液。(例如，所述高溫發(fā)生器可以用一個燃燒器之間加熱)。來自高溫發(fā)生器熱交換器412中的冷凝蒸汽的熱量導致高溫發(fā)生器407中的制冷劑溶液蒸發(fā)，從而產(chǎn)生制冷劑蒸汽并濃縮所述吸收劑溶液。
在高溫發(fā)生器407中所產(chǎn)生的制冷劑蒸汽進入低溫發(fā)生器熱交換器456，通過制冷劑蒸汽通道415進入低溫發(fā)生器401并對該發(fā)生器進行加熱，然后在冷凝器402中冷凝。低溫發(fā)生器401中的稀溶液通過與制冷劑蒸汽通道415中的制冷劑蒸汽進行熱交換而被蒸發(fā)，并且同樣在冷凝器402中冷凝。至少一部分在低溫發(fā)生器401中產(chǎn)生的濃縮溶液通過第四通道416輸送到高溫發(fā)生器泵417，并通過通道418泵送到高溫熱交換器419。在高溫熱交換器419中，至少有一部分濃縮溶液在通道418中，在其被輸送到高溫發(fā)生器407的過程中通過流經(jīng)通道420的高溫濃縮溶液進行熱交換而被預熱。流經(jīng)通道418的一部分濃縮溶液通過通道421流入冷凝物熱交換器414，在這里它與冷凝物通道413中的冷凝物呈熱交換關系，然后再與通道418中的溶液匯合，并被輸送到高溫發(fā)生器407。
高溫濃縮溶液通過高溫熱交換器419由高溫發(fā)生器407通過通道420流入高溫濃縮溶液收集器422。來自收集器422的高溫濃縮溶液通過第三通道423流出與通過第二通道424流出低溫發(fā)生器401的低溫濃縮溶液在混合點425處混合。合并后的濃縮溶液由所述混合點425通過第一通道427流入低溫熱交換器426，然后通過第五通道428進入吸收器406、吸收器噴射泵429、和通道430。
來自冷凝器402的液體制冷劑通過通道431進入蒸發(fā)器405。液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器405中被蒸發(fā)，從而通過蒸發(fā)器熱交換器433除去流經(jīng)通道432的冷卻流體的熱量。該冷卻流體被循環(huán)到一個熱負荷，以便形成所需要的循環(huán)。
由于吸收器406與蒸發(fā)器405呈蒸汽連通狀態(tài)，所述吸收劑溶液可以吸收來自蒸發(fā)器405的制冷劑蒸汽，從而除去來自蒸發(fā)器部分的熱量。至少一部分由蒸發(fā)器熱交換器433流出的制冷劑液體被收集到收集器434中。所述制冷劑液體通過通道435由收集器434流向儲存容器436。制冷劑液體通過通道437由儲存容器436輸送到蒸發(fā)器噴射泵438，該噴射泵通過通道439輸送制冷劑液體，以便通過噴頭440噴射到蒸發(fā)器405中。
來自吸收器406的稀溶液通過通道441、低溫發(fā)生器泵442、通道443、低溫熱交換器426和通道444流向低溫發(fā)生器401，在這里被濃縮。在所述低溫熱交換器426中，所述濃縮溶液與來自吸收器406的稀溶液形成熱交換關系，以便對所述稀溶液進行預熱，所述稀溶液被輸送到低溫發(fā)生器401。
來自低溫熱交換器426的濃縮溶液通過第五通道428流向吸收器噴射泵429。由吸收器噴射泵429強制所述濃縮溶液通過通道430并通過吸收器噴頭445排入吸收器406。在儲存容器436和吸收器噴射泵429之間設置一個通道446。儲存容器436和吸收器噴射泵429之間的流量通過在正常情況下關閉的閥447控制。
當?shù)蜏責峤粨Q器426中的濃縮溶液發(fā)生結晶時，第一通道427中的濃縮溶液的流動因為結晶堵塞而反向。這一作用使得它有可能通過監(jiān)測特定溶液流的溫度來檢測結晶。
由第四通道溫度傳感器448檢測位于低溫發(fā)生器401和高溫發(fā)生器泵417之間的第四通道416中的濃縮溶液的溫度。由第二通道溫度傳感器449檢測位于低溫發(fā)生器401和混合點425之間的第二通道424中的濃縮溶液的溫度。由第三通道溫度傳感器450檢測第三通道423中的高溫濃縮溶液的溫度。由第五通道溫度傳感器451檢測第五通道428中的濃縮溶液的溫度。
所述吸收式制冷機的操縱通常是由操縱器453完成的，該操縱器具有處理電路，例如，一個微處理器?？刂破?53可以是反饋類型的，它包括一個輸入信號接收器454和一個輸出信號發(fā)生器455。輸出控制信號是由信號發(fā)生器455根據(jù)輸入信號接收器454接收到的信號而產(chǎn)生的。
正常穩(wěn)態(tài)作業(yè)時，由第四通道溫度傳感器448檢測到的溫度大體上等于由第二通道溫度傳感器449檢測到的溫度，并由所述控制系統(tǒng)調節(jié)對高溫發(fā)生器407的熱量輸入，以便使由第五通道溫度傳感器451檢測到的第五通道428中的濃縮溶液的溫度保持在比該濃縮溶液的結晶溫度高大約15°F。
當?shù)蜏責峤粨Q器426中的濃縮溶液發(fā)生結晶時，通過第一通道427的流體開始由于堵塞而反向。因此，由第二通道溫度傳感器449檢測到的溫度開始超過由第四通道溫度傳感器448檢測到的溫度。根據(jù)本發(fā)明，當由第二通道溫度傳感器449檢測到的溫度達到或超過由第四通道溫度傳感器448檢測到的溫度和由第三通道溫度傳感器450檢測到的溫度的數(shù)學平均值發(fā)出一個結晶警報，并指示糾正作業(yè)，所述平均溫度是通過以下公式確定的
其中T3是由第三通道溫度傳感器檢測到的溫度；和T4是由第四通道溫度傳感器檢測到的溫度；該溫度值被稱為“關閉溫度”。
如果由第二通道溫度傳感器449檢測到的溫度達到或超過所述關閉溫度，則所述控制系統(tǒng)開始采取措施以便將低溫熱交換器426中的濃縮溶液的結晶恢復正常。
在恢復模式中，所述控制系統(tǒng)采取以下步驟1.關閉低溫發(fā)生器401和高溫發(fā)生器407的熱源，終止產(chǎn)生濃縮溶液。在圖4所示實施方案中，這一目的是通過關閉蒸汽閥452切斷對高溫發(fā)生器407的蒸汽供應而實現(xiàn)的；2.通過關閉高溫發(fā)生器泵417、低溫發(fā)生器泵442、吸收器噴射泵429和蒸發(fā)器噴射泵438終止吸收劑溶液的循環(huán)；3.通過開啟閥447讓稀溶液由儲存容器436流向射泵429用稀的溶液所述吸收器中的溶液；4.大約3分鐘之后，所述結晶的濃縮溶液被重新啟動的低溫發(fā)生器泵442和高溫發(fā)生器泵417用大約5分鐘時間沖走。
5.低溫發(fā)生器泵442和高溫發(fā)生器泵417被再次關閉大約3分鐘(這樣做是因為所述泵在步驟4中的重新啟動可能導致臨時性的再結晶)；6.重新啟動高溫發(fā)生器407的熱源。不過，由所述控制系統(tǒng)調節(jié)對高溫發(fā)生器407和低溫發(fā)生器401的熱量輸入，以使通過第五通道428離開低溫熱交換器426的濃縮溶液的溫度保持在一定水平，使得該部位的濃縮溶液的結晶溫度與實際溫度之間的差別比現(xiàn)有的控制差別提高大約5°F(3℃)；和7.在經(jīng)歷了步驟5所述的3分鐘時間之后，所有泵均被重新啟動。
對所述控制系統(tǒng)進行編程，以使該系統(tǒng)以預定次數(shù)，例如兩次執(zhí)行所述恢復程序。如果所檢測到的結晶次數(shù)高于所述預定次數(shù)，該控制系統(tǒng)會關閉所述吸收式制冷機的所有工作，以便進行必要的維修，糾正所述重復發(fā)生的結晶問題。
圖5是表示上述本發(fā)明恢復過程的流程圖。
下面將說明本發(fā)明的另一方面。例如，用于水制冷器上的控制系統(tǒng)的主要作用是工藝管理。工藝管理包括保持冷卻的離去水處于需要的溫度。因此，所述控制系統(tǒng)必須能對工藝波動作出迅速響應，以便降低所述離去水溫度與需要設定點之間的差別幅度和持續(xù)時間。為了降低所述差別，可以調整所述控制響應以有利于整體行動。
如上文所述，在某些場合下可能遇到問題。例如，當進行設定點的改變時，以及在設定期間，大的積分增量會導致該系統(tǒng)明顯過調節(jié)所述設定點。通過過濾設定點的改變，可以消除過調節(jié)，而又不會降低對工藝波動的響應。
因此，本發(fā)明的設定濾波器具有另一個功能性優(yōu)點。在該制冷機的預啟動過程中，過濾的設定點被預置為現(xiàn)有的離去水溫度。當閉合回路控制進行時，離去水溫度的最初誤差為0。當過濾的設定點接近所期望的設定點時，閉合回路控制將檢測到小的誤差。該控制系統(tǒng)將跟蹤所述過濾設定點隨時間的變化。所述過濾設定點達到所述預期設定點所用的時間是沉降時間。通過將所述沉降時間作為一個可調節(jié)的輸入，過濾的設定點可以代替被稱為“軟加載”功能的作用。在該控制系統(tǒng)前端將過濾設定點用于軟加載的優(yōu)點是，它使用了業(yè)已被用于離去水溫控制的閉合回路控制。這樣簡化了所述功能的實施和證實。
被設計用于預過濾所述控制設定點的二級二項式濾波器的實施方案如圖6的框圖所示。圖中示出了控制系統(tǒng)500?？刂葡到y(tǒng)500包括一個反饋回路505，該回路具有一個求和節(jié)508。圖6還示出了總體上用510編號的二項式濾波器。二項式濾波器510被連接和安裝用于接收設定點輸入515。隨后，二項式設定點濾波器510可以提供一個編號為520的過濾的設定點輸出。過濾的設定點520作為一個輸入通過一個求和節(jié)508與控制系統(tǒng)500和反饋回路505連接。如圖6所示，二項式設定點濾波器510設置在控制系統(tǒng)500的輸入一側。
圖7表示對一個階梯式輸入的響應。例如，所述控制系統(tǒng)對階梯式輸入的理想響應是臨界-阻尼至弱阻尼二級功能(參見圖7)。所述濾波器接收一個階梯式輸入(在典型的方法中，所述離去水溫設定點被改變)并輸入一個臨界-阻尼二級輸出。如果所述濾波器的沉降時間小到足于使截止頻率處于過開放回路系統(tǒng)的帶寬范圍內，預過濾設定點不會增加沉降時間。
如圖7所示，所述輸入是用編號字母I表示的階梯式輸入。一級濾波器的響應曲線用編號字母F表示。所述一級濾波器響應F在靠近起點處有一個陡的斜率，這會導致在所述階梯式輸入的開始部分產(chǎn)生一個突然的不連續(xù)性。與所述一級響應相反，還示出了一個用編號字母S表示的二級響應曲線。如圖7所示，該二級響應曲線S在該曲線的開始部分具有一個較緩的斜率，以便根據(jù)所述階梯式輸入提供一個較平滑的過渡。如圖7所示，一級響應F與階梯式輸入I的匯合略快于二級響應S。不過，二級響應S在可接受的響應時間極限內。
圖8是表示一系列曲線的曲線圖。該曲線表示一臺吸收式水制冷機上的二項式設定點濾波器510的工作，該濾波器根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法運行。圖8的曲線圖在其垂直軸線上表示溫度，而在其水平軸線上表示持續(xù)時間。
如圖所示，最初的幾分鐘涉及啟動所述制冷器的燃燒器和泵。對于最初12分鐘來說，該制冷器開始預熱，并且該系統(tǒng)運行所示出的一段時間。大約在12分鐘的時間點上，解除所述控制，而二項式設定點濾波器510被預置為與離去水溫度相同。一旦解除所述控制，該系統(tǒng)優(yōu)選遵循圖8所示的過濾設定點。
在圖8中，水溫開始大約為82°F，但濾波器設定點顯示FS下降到44°F。離開編號為CWL的蒸發(fā)器曲線的冷卻水也遵循圖8所示的過濾設定點FS的向下方向。過濾設定點FS和離開CWL的冷卻水時間的誤差被反饋到所述控制系統(tǒng)。圖8表明，該誤差不像該制冷器剛啟動時那樣大，剛啟動時設定點為44°，而冷卻水溫度為80-83°。因此，本發(fā)明的該實施方案中的二項式設定點過濾消除了在剛啟動時出現(xiàn)的大的誤差。設定點的二項式過濾能使冷卻水溫度以更平緩的速度降低。另外，如圖8所示，不會對離開蒸發(fā)器曲線CWL與過濾設定點曲線FS的冷卻水產(chǎn)生過調節(jié)。還示出了進入蒸發(fā)器曲線CWE的冷卻水。進入蒸發(fā)器曲線CWE的冷卻水表明，一旦其溫度達到接近圖8所示的51°水平，一個回路控制器試圖保持所述進入溫度。圖8表示對進入蒸發(fā)器的冷卻水略有過調節(jié)。當水溫下降時，負荷增加。
由于二項式設定點濾波器510設置在所述控制系統(tǒng)的前端或輸入部分(參見圖6)，與輸出部分相反，其響應是逐步的，如圖7所示。如果沒有二項式濾波器510，所述吸收式制冷器會由于44°的設定點差別，馬上將負荷提高到100％。由于水溫升高速度很快，這樣，該制冷器又會開始限制其加載。在某些較緩慢的系統(tǒng)中，這一過程不能很好的工作，因為該制冷器會在水溫改變之前達到滿負荷。因此，現(xiàn)有的軟加載方式反作用力更大，并且難于實施。不過，與此相反的是，在該控制系統(tǒng)的輸入階段進行的二項式設定點預過濾克服了這些問題，如上文所述。
圖9圖解說明了具有恒定負荷的吸收式制冷器在遇到設定點下降時出現(xiàn)的情況。參見圖9，所述下降是從大約55°降至49.5°。另外，還示出了按照曲線CWE進入蒸發(fā)器的冷卻水。圖9類似于圖7所示的響應，只不過其方式相反。
圖9表示操作者在上午重新設定水溫的情況，例如，在夜間將冷卻溫度設定為較高溫度的舒適溫度的冷卻制冷器溫度之后重新設定。因此，用戶希望在白天降低所述冷卻水溫度。
因此，圖9表明所述設定點業(yè)已從55°F降低到49.5°F。二項式設定點濾波器的二級響應類似于圖7所示的響應。所述水溫以穩(wěn)定的速度下降，并逐漸達到設定點。點劃線表示離開蒸發(fā)器的冷卻水。如果沒有所述二項式設定點過濾，水溫的最初降低有可能一次產(chǎn)生60°F的溫度誤差。不過，用本發(fā)明二項式設定點濾波器進行的設定點的過濾僅會緩慢增加其負荷，用一系列較小的變化代替馬上將該制冷器提升到滿負荷。因此，本發(fā)明更像是一系列工藝波動在起作用，這些作用都在同一個系列，以此取代將制冷器一次提高到100％的運行狀態(tài)的大的跳躍。其結果是，本發(fā)明避免了將所述制冷器加載100％，并使得溫度迅速下降以至制冷器很快又關機。
實際濾波器設定點會與所述沉降時間匯合，但不用重新設定，直到該制冷機關機。然后將該制冷機設定到實際離去水溫度?；蛘咴撝评淦髯裱瓕嶋H的設定點。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是在相反情況下，例如，設定點從49°F變成55°F，本發(fā)明同樣能有利的工作。例如，在大部分已知制冷器中，存在著某種被稱為差動停止的問題。如果人們試圖將設定點提高到大約代表所述差動停機的特定量，該制冷機會由于所述差動停機最大值的擾亂而馬上關機。不過，由于上文所述的二項式設定點濾波器的較緩慢的性質，按照本發(fā)明實施方案的原理運行的制冷器將會逐漸提高其負荷，并提高其離去水的溫度而不會關機。
圖10是本發(fā)明的另一種實施方案，圖10表示作為一個較大工藝的一部分的吸收式制冷器。例如，圖10所示的吸收器采用了一個如上文所述的二項式設定點濾波器510。在該用途中，所述吸收式制冷器僅僅是一個較大型的完整系統(tǒng)的一部分。在該用途中，可能需要制冷器控制，以便實施圖10所示的多種跟蹤控制功能。在這種類型的應用中，制冷器的響應是由二項式設定點濾波器510確定的。這使得圖10所示的工藝控制的設計比較容易，因為制冷器的動力學業(yè)已十分清楚。
因此，本發(fā)明利用對設定點的過濾來避免過調節(jié)，同時又保持了對工藝波動的響應。如上文所述，可以使用一級濾波器；不過，通過與圖7所示的一級和二級濾波器的響應加以比較可以發(fā)現(xiàn)，所述二級濾波器具有更平緩的起始響應。相反，一級濾波器的起始響應相當突然。
一級濾波器或二級濾波器可以數(shù)字方式運算。這樣做是有利的，因為所述濾波器的數(shù)字化運算和數(shù)學體現(xiàn)可方便地用計算機編程。另外，這種可編程性使得可將一臺微機用于控制系統(tǒng)。可將以下方法用于開發(fā)一種獨立形式的一級數(shù)字化濾波器。如上文所述，其結果是便于用微機進行編程的形式，或類似形式。
首先，使用一級Laplace傳遞函數(shù)G(s)=as+a]]>其中a是該濾波器的截止頻率。
接著，由以下公式計算脈沖傳動函數(shù)Γ(s)＝∑F(p)(1/1-e-(s-p).T)的余式F(p)＝(1-eSt/s)(a/s+a)s＝p其中，F(xiàn)(p)是Laplace的零級變形，其中的s用p取代。
F(p)的極點是零和-a。因此，所述脈沖傳遞函數(shù)為Γ(s)＝[(1-e-s.T/p)(a)(1/1-e-(s-p).T)]p＝-a+[(1-e-s.T)(a/p+a)(1/1-e-(s-p).T)]p＝0Γ(s)＝[(1-e-s.T)(-1/1-e-(s+a).T)]＝[(1-e-s.T)(1/1-e-s.T)]Γ(s)＝e-s.T(1-e-a.T)/1-e-s.T.e-a.T)通過以下取代實現(xiàn)向Z域的換算Z-1＝e-s.TΓ(z)＝(Z-1)(1-e-a-.T)/1-(Z-1)·e-a.T最后，用以下方法換算成可編程形式Γ(z)＝0(z)/I(z)0(z)·[1-(Z-1)·e-a.T]＝I(z)·[(Z-1)·(1-e-a.T)]0(z)·[1-e-a.T)·In-1+e-a.T·On-1n＝2...10步驟＝10...100設定沉降時間＝5-60分鐘
O0＝0 In-1＝0
O1＝0 I步驟＝10T＝5秒 時間n＝n·T/60α＝ωcOn＝(1-e-a.T)·In-1+e-a.T·On-1因此，可以用一臺計算機或微處理器，以可編程形式對上述方程進行數(shù)字化運算，類似地，二項式濾波器可以用可編程形式表示。二項式濾波器被定義為具有相同和真實的極點。二項式濾波器還具有緩慢響應、不會過調節(jié)的特點。二項式濾波器的可編程形式是以與一級濾波器相同的基本方法確定的。主要的方程式在下面給出。
Laplace形式G(s)＝ωc2/(s+ωc)2Z變形G(z)＝z·(1-e-T.ωc-ωc·T·-e-T.ωc)+e-T.c·(e-T.ωc-1+ωc·T)/(z-e-ωc.T)2二級濾波器510的一種實施方案的算法如下
α＝eΔt*截止頻率系數(shù)1＝1-α-截止頻率*Δt*α系數(shù)2＝-α*(1-α-截止頻率*Δt)系數(shù)3＝2*α系數(shù)4＝1-系數(shù)1-系數(shù)2-系數(shù)3其中Δt＝循環(huán)時間系數(shù)(α的計算可以通過一系列的展開實現(xiàn)。前3次展開可以得到適當?shù)慕Y果α＝1-Δ2t*截止頻率+Δt*Δt*截止頻率*截止頻率/2。
因此，用可編程形式表現(xiàn)的二項式濾波器如下過濾的設定點n＝系數(shù)1*設定點n-1+系數(shù)2*設定點n-2+系數(shù)3*過濾的設定點n-1+系數(shù)4*過濾的設定點n-2另外，具有PID控制器的一級設置將起到二級的作用。因此，該系統(tǒng)會自然地遵循二級設定點。二級功能的響應可能以決定該功能的自然頻率和阻尼為特點。通過選擇二項式功能(兩個相同的極點)，對所述響應進行臨界阻尼，這意味著所述響應受到盡可能快的阻尼，而不會過調節(jié)。因此，只有一個參數(shù)，那就是沉降時間需要設定。
通過預過濾所述設定點，當該設定點改變時，該控制系統(tǒng)不會發(fā)生離去水溫度的突然的、大的誤差。當離去水溫設定點發(fā)生階梯式變化時，所述過濾的設定點將所述階梯式的每一個控制周期改變一小部分，因此，該控制僅會在離去水溫度方面出現(xiàn)小的誤差，并相應地作出反應。當過濾的設定點繼續(xù)變化時，該控制系統(tǒng)會出現(xiàn)小的，但是持續(xù)的誤差范圍，并持續(xù)改變離去水溫度。所述過濾的設定點將開始漸進地接近實際設定點。由于過濾的設定點是緩慢地接近實際設定點，該控制將起到防止離去水溫度偏離期望的設定點的作用(或者至少降低所述過調節(jié))。
盡管業(yè)已圖示并說明了本發(fā)明的具體元件、實施方案和用途，理應理解的是，本發(fā)明并不局限于這些方面，因為本領域技術人員特別是在閱讀上述說明之后可以進行改進。因此，我們希望用所附權利要求書覆蓋采用了所述特征的改進，這些改進屬于本發(fā)明的構思和范圍。
權利要求
1.一種可變容量吸收式制冷器，包括A.一個用于產(chǎn)生濃縮吸收劑溶液和制冷劑的發(fā)生器；B.一個吸收器，具有一個用于使所述濃縮吸收劑溶液與所述制冷劑接觸的表面接觸部分；C.一個容器；D.至少一個用于將所述濃縮吸收劑溶液的第一股流體由所述發(fā)生器轉移到所述吸收器的表面接觸部分，并將第二股濃縮吸收劑溶液由所述發(fā)生器轉移到所述容器的管道；和E.一個用于改變所述第一和第二股流體的流量比例的流體流量調節(jié)器。
2.如權利要求1的裝置，其中所述吸收器的表面接觸部分包括至少一個噴頭。
3.如權利要求1的裝置，其中，所述吸收器的表面接觸部分包括至少一個噴頭和至少一個熱交換器。
4.如權利要求1的裝置，其中，所述吸收器還包括一個槽形部分。
5.如權利要求4的裝置，其中，所述容器是所述吸收器的槽形部分。
6.如權利要求1的裝置，還包括在所述制冷器的控制點處的溫度傳感器，其中，所述流體流量調節(jié)器可操作地與該溫度傳感器連接，以便根據(jù)由該溫度傳感器檢測到的溫度改變所述第一和第二股流體的流量比例。
7.如權利要求1的裝置，其中，通過一個分支的管路將所述濃縮吸收劑溶液由所述發(fā)生器轉移到所述吸收器，所述分支的管路包括一個用于將所述第一股流體轉移到所述吸收器的表面接觸部分的第一個分支，和用于將所述第二股流體轉移到所述容器的第二個分支。
8.如權利要求7的裝置，其中，所述流體流量調節(jié)器位于所述分支管路的分支點上。
9.如權利要求7的裝置，其中，所述流體流量調節(jié)器位于所述分支管路的第一個分支上。
10.如權利要求1的裝置，其中，所述流體流量調節(jié)器包括至少一個閥。
11.如權利要求1的裝置，其中，所述流體流量調節(jié)器包括至少一個可調流量泵。
12.如權利要求1的裝置，還包括至少一個可調流量泵，用于改變由所述發(fā)生器流向所述吸收器的濃縮吸收劑溶液的總的流量。
13.一種用于改變吸收式制冷裝置的制冷容量的方法，該方法包括以下步驟A.提供一個用于產(chǎn)生濃縮吸收劑溶液和制冷劑的發(fā)生器；B.提供一個吸收器，該吸收器具有一個用于使所述濃縮吸收劑溶液與所述制冷劑接觸的表面接觸部分；C.提供一個容器；D.提供第一股由所述發(fā)生器流向所述吸收器的表面接觸部分的濃縮吸收劑溶液，并提供第二股由所述發(fā)生器流向所述容器的濃縮吸收劑溶液；E.在特定時間確定所述裝置的理想的制冷容量；F.改變所述第一和第二股流體的流量比例，以便提供至少接近所述理想的制冷容量。
14.如權利要求13的方法，其中，所述濃縮吸收劑溶液被噴射到所述吸收器的表面接觸部分。
15.如權利要求13的方法，其中，確定所述裝置的理想的制冷容量的方法包括以下步驟A.提供一個溫度傳感器，以便測定所述裝置中控制點處的溫度；和B.由在特定時間在所述控制點處檢測到的溫度計算所述理想的制冷容量。
16.如權利要求13的方法，至少使用一個流量調節(jié)閥，以改變所述第一和第二股流體的流量比例。
17.如權利要求13的方法，至少使用可調流量泵，以改變所述第一和第二股流體的流量比例。
18.如權利要求13的方法，其中，通過提供至少一個可調流量泵進一步改變所述裝置的制冷容量，以改變由所述發(fā)生器流向所述吸收器的濃縮吸收劑溶液的總的流量。
19.如權利要求13的方法，其中，通過將所述流量比例降低到0而將所述裝置的制冷容量降低到0。
20.一種用于檢測二級吸收式制冷機中的結晶的方法，該制冷機包括一個控制器、一個吸收器、一個蒸發(fā)器、一個高溫發(fā)生器、一個低溫發(fā)生器、一個冷凝器、一個低溫熱交換器，用于使來自所述高溫和低溫發(fā)生器的濃縮吸收劑溶液與來自所述吸收器的稀的吸收劑溶液呈熱交換關系，一個引導濃縮吸收劑溶液通過所述低溫熱交換器的第一通道，一個引導濃縮吸收劑溶液由所述低溫發(fā)生器流向所述第一通道的第二通道，一個用于引導濃縮吸收劑溶液由所述高溫發(fā)生器流向所述第一通道的第三通道，一個用于引導濃縮吸收劑溶液由所述低溫發(fā)生器流向所述高溫發(fā)生器的第四通道，所述方法包括以下步驟a.檢測第二通道中的濃縮吸收劑溶液的溫度；b.檢測第三通道中的濃縮吸收劑溶液的溫度；c.檢測第四通道中的濃縮吸收劑溶液的溫度；和d.當所述第二通道中的濃縮吸收劑溶液的溫度達到或超過第三通道中的濃縮吸收劑溶液的溫度和第四通道中的濃縮吸收劑溶液的溫度的平均值時，產(chǎn)生一個警告在所述第一通道中發(fā)生濃縮吸收劑溶液結晶的控制信號，所述溫度平均值是按以下公式確定的
式中T3是第三通道中濃縮吸收劑溶液的溫度，而T4是第四通道中濃縮吸收劑溶液的溫度。
21.一種用于檢測二級吸收式制冷機中的結晶的裝置，該裝置包括a.一個控制器；b.一個吸收器；c.一個蒸發(fā)器；d.一個高溫發(fā)生器；e.一個低溫發(fā)生器；f.一個冷凝器；g.一個低溫熱交換器，用于使來自所述高溫和低溫發(fā)生器的濃縮吸收劑溶液與來自所述吸收器的稀的吸收劑溶液呈熱交換關系；h.一個引導濃縮吸收劑溶液通過所述低溫熱交換器的第一通道；i.一個引導濃縮吸收劑溶液由所述低溫發(fā)生器流向所述第一通道的第二通道；j.一個用于引導濃縮吸收劑溶液由所述高溫發(fā)生器流向所述第一通道的第三通道；k.一個用于引導濃縮吸收劑溶液由所述低溫發(fā)生器流向所述高溫發(fā)生器的第四通道；l.用于檢測第二通道中的濃縮吸收劑溶液的溫度的第二通道溫度傳感器；m.用于檢測第三通道中的濃縮吸收劑溶液的溫度的第三通道溫度傳感器；n.用于檢測第四通道中的濃縮吸收劑溶液的溫度的第四通道溫度傳感器；和o.一信號發(fā)生器，當所述第二通道中的濃縮吸收劑溶液的溫度達到或超過第三通道中的濃縮吸收劑溶液的溫度和第三通道中的濃縮吸收劑溶液的溫度的平均值時，產(chǎn)生一個警告在所述第一通道中發(fā)生濃縮吸收劑溶液結晶的控制信號，所述平均值是按以下公式測定的
T3是第三通道中濃縮吸收劑溶液的溫度，而T4是第四通道中濃縮吸收劑溶液的溫度。
22.一種用于檢測并在二級吸收式制冷機中從結晶恢復的方法，該制冷機包括一個控制器、一個吸收器、一個蒸發(fā)器，該蒸發(fā)器具有一個用于收集稀的吸收劑溶液的收集器，一個由第一熱源加熱的高溫發(fā)生器，一個由第二熱源加熱的低溫發(fā)生器，一個低溫熱交換器，用于使來自所述高溫和低溫發(fā)生器的濃縮吸收劑溶液與來自所述吸收器的稀的吸收劑溶液呈熱交換關系，一個用于將濃縮吸收劑溶液從所述低溫發(fā)生器輸送到所述高溫發(fā)生器的高溫發(fā)生器泵，一個用于將稀的吸收劑溶液從所述吸收器輸送到所述低溫熱交換器的低溫發(fā)生器泵，一個用于將稀的制冷劑從所述收集器輸送到至少一個蒸發(fā)器噴頭的蒸發(fā)器噴射泵，一個用于將濃縮吸收劑溶液輸送到至少一個吸收器噴頭的吸收器噴射泵，一個用于引導濃縮吸收劑溶液通過所述低溫熱交換器的第一通道，一個用于將濃縮吸收劑溶液由所述低溫發(fā)生器導入所述第一通道的第二通道，一個用于將濃縮吸收劑溶液由所述高溫發(fā)生器導入所述第一通道的第三通道，一個用于將濃縮吸收劑溶液由所述低溫發(fā)生器導入所述高溫發(fā)生器的第四通道，一個用于將濃縮吸收劑溶液由所述低溫熱交換器導入所述吸收器第五通道，一個用于將稀的吸收劑溶液由所述收集器導入所述吸收器噴射泵的第六通道，以及一個由設置在所述第六通道上的控制器控制的閥，以便控制第六通道中稀的吸收劑溶液的流量，該方法包括以下步驟a.檢測第二通道中的濃縮吸收劑溶液的溫度；b.檢測第三通道中的濃縮吸收劑溶液的溫度；c.檢測第四通道中的濃縮吸收劑溶液的溫度；和d.當所述第二通道中的濃縮吸收劑溶液的溫度達到或超過第三通道中的濃縮吸收劑溶液的溫度和第四通道中的濃縮吸收劑溶液的溫度的平均值時，產(chǎn)生一個警告在所述第一通道中發(fā)生濃縮吸收劑溶液結晶的控制信號，所述溫度平均值是按以下公式確定的
T3是第三通道中濃縮吸收劑溶液的溫度，而T4是第四通道中濃縮吸收劑溶液的溫度；e.將所述控制信號傳遞給所述控制器，該控制器根據(jù)所述控制信號產(chǎn)生并發(fā)出響應信號，并完成從結晶恢復過程，該過程包括以下步驟i.關閉所述第一和第二熱源；ii.關閉所述低溫發(fā)生器泵、高溫發(fā)生器泵、吸收器噴射泵、和蒸發(fā)器噴射泵；iii.驅動所述閥開啟，讓來自所述收集器的稀的吸收劑溶液通過所述第六通道流入所述吸收器噴射泵；iv.重新啟動所述低溫發(fā)生器泵和高溫發(fā)生器泵大約5分鐘；v.關閉所述低溫發(fā)生器泵和高溫發(fā)生器泵大約3分鐘；vi.重新啟動所述低溫發(fā)生器泵、高溫發(fā)生器泵、吸收器噴射泵和蒸發(fā)器噴射泵；vii.驅動所述閥關閉；和viii.重新啟動所述第一和第二熱源，并調節(jié)所述第一和第二熱源，以便將所述第五通道中濃縮吸收劑溶液的結晶溫度和第五通道中濃縮吸收劑溶液的溫度之間的差提高5°F。
23.一種用于檢測并在二級吸收式制冷機中從結晶恢復的方法，該制冷機包括a.一個控制器；b.一個吸收器；c.一個蒸發(fā)器，該蒸發(fā)器具有一個用于收集稀的吸收劑溶液的收集器；d.一個由第一熱源加熱的高溫發(fā)生器；e.一個由第二熱源加熱的低溫發(fā)生器；f.一個低溫熱交換器，用于使來自所述高溫和低溫發(fā)生器的濃縮吸收劑溶液與來自所述吸收器的稀的吸收劑溶液呈熱交換關系；g.一個用于將濃縮吸收劑溶液從所述低溫發(fā)生器輸送到所述高溫發(fā)生器的高溫發(fā)生器泵；h.一個用于將稀的吸收劑溶液從所述吸收器輸送到所述低溫熱交換器的低溫發(fā)生器泵；i.一個用于將稀的制冷劑從所述收集器輸送到至少一個蒸發(fā)器噴頭的蒸發(fā)器噴射泵；j.一個用于將濃縮吸收劑溶液輸送到至少一個吸收器噴頭的吸收器噴射泵；k.一個用于引導濃縮吸收劑溶液通過所述低溫熱交換器的第一通道；l.一個用于將濃縮吸收劑溶液由所述低溫發(fā)生器導入所述第一通道的第二通道；m.一個用于將濃縮吸收劑溶液由所述高溫發(fā)生器導入所述第一通道的第三通道；n.一個用于將濃縮吸收劑溶液由所述低溫發(fā)生器導入所述高溫發(fā)生器的第四通道；o.一個用于將濃縮吸收劑溶液由所述低溫熱交換器導入所述吸收器第五通道；p.一個用于將稀的吸收劑溶液由所述收集器導入所述吸收器噴射泵的第六通道；以及q.一個由設置在所述第六通道上的控制器控制的閥，用于控制第六通道中稀的吸收劑溶液的流量；r.用于檢測第二通道中的濃縮吸收劑溶液的溫度的第二通道溫度傳感器；s.用于檢測第三通道中的濃縮吸收劑溶液的溫度的第三通道溫度傳感器；t.用于檢測第四通道中的濃縮吸收劑溶液的溫度的第四通道溫度傳感器；和u.一信號發(fā)生器，當所述第二通道中的濃縮吸收劑溶液的溫度達到或超過第三通道中的濃縮吸收劑溶液的溫度和第四通道中的濃縮吸收劑溶液的溫度的平均值時，產(chǎn)生一個警告在所述第一通道中發(fā)生濃縮吸收劑溶液結晶的控制信號，所述溫度均值是按以下公式確定的
式中T3是第三通道中濃縮吸收劑溶液的溫度，而T4是第四通道中濃縮吸收劑溶液的溫度；v.用于接收傳給所述控制器的控制信號接收器，該控制器根據(jù)所述控制信號產(chǎn)生并發(fā)出響應信號，以完成從結晶恢復過程，該過程包括以下步驟i.關閉所述第一和第二熱源；ii.關閉所述低溫發(fā)生器泵、高溫發(fā)生器泵、吸收器噴射泵、和蒸發(fā)器噴射泵；iii.驅動所述閥開啟，讓來自所述收集器的稀的吸收劑溶液通過所述第六通道流入所述吸收器噴射泵；iv.重新啟動所述低溫發(fā)生器泵和高溫發(fā)生器泵大約5分鐘；v.關閉所述低溫發(fā)生器泵和高溫發(fā)生器泵大約3分鐘；vi.重新啟動所述低溫發(fā)生器泵、高溫發(fā)生器泵、吸收器噴射泵和蒸發(fā)器噴射泵；vii.驅動所述閥關閉；和viii.重新啟動所述第一和第二熱源，并調節(jié)所述第一和第二熱源，以便將所述第五通道中濃縮吸收劑溶液的結晶溫度和第五通道中濃縮吸收劑溶液的溫度之間的差提高5°F。
24.如權利要求23的裝置，其中，所述第一和第二熱源包括蒸汽。
25.如權利要求23的裝置，其中，所述第一熱源包括蒸汽，而第二熱源包括高溫濃縮吸收劑溶液。
26.如權利要求23的裝置，其中，所述至少一個蒸發(fā)器噴頭包括若干蒸發(fā)器噴頭。
27.如權利要求23的裝置，其中，所述至少一個吸收器噴頭包括若干吸收器噴頭。
28.如權利要求23的裝置，還包括一個用于儲存稀的制冷劑的儲存容器，該儲存容器位于所述吸收器噴射泵和所述收集器之間，與所述第六通道呈流體連通狀態(tài)。
29.一種用于控制水制冷系統(tǒng)以便以預定溫度提供離去水供應的方法，該方法包括以下步驟提供一個用于所述水制冷系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)具有一個輸入端；選擇一個設定點溫度；用一個二項式濾波器過濾所述設定點溫度，以便提供一個過濾的設定點；和將所述過濾的設定點提供給所述控制系統(tǒng)的輸入端。
30.如權利要求29的方法，還包括以下步驟預置所述過濾的設定點，使其大體上等于所述離去水的現(xiàn)有溫度。
31.如權利要求29的方法，還包括以下步驟提供一種由所述離去水的現(xiàn)有溫度向期望的設定點溫度的逐漸過渡。
32.一種控制系統(tǒng)，包括一個系統(tǒng)輸入端；一個通過求和節(jié)與所述系統(tǒng)輸入端連接的反饋回路；和一個二項式濾波器，被安裝用于接收一個設定點輸入，并通過所述求和節(jié)為所述控制系統(tǒng)提供一個過濾的設定點輸出。
33.如權利要求32的控制系統(tǒng)，其中，所述二項式濾波器提供的過濾的設定點輸入具有通過所述求和節(jié)而對所述控制系統(tǒng)作出的逐漸開始的響應。
34.一種用于降低控制系統(tǒng)的過調節(jié)的方法，包括以下步驟提供具有一個輸入端的控制系統(tǒng)；選擇一個設定點；用一個二項式濾波器過濾所述設定點，以便提供一個過濾的設定點；和將所述過濾的設定點提供給所述控制系統(tǒng)的輸入端。
35.如權利要求34的方法，還包括以下步驟預置所述過濾的設定點，使其等于控制系統(tǒng)中的現(xiàn)有控制參數(shù)。
36.如權利要求34的方法，還包括以下步驟提供一個過濾的設定點，該設定點對所述控制系統(tǒng)的輸入具有逐漸開始的響應。
全文摘要
在第一個實施方案中,提供了一種包括一個發(fā)生器(26)和一個吸收器(24)的吸收式制冷器,至少有一股濃縮吸收劑溶液流從發(fā)生器(26)流向吸收器(24)。獨立的濃縮吸收劑溶液流被輸送到吸收器(24)的表面接觸部分(24a),并輸送到容器(24c),該容器可以是吸收器槽。所述制冷器的容量是通過改變流向吸收器(24)的表面接觸部分(24a)與流向所述容器的吸收劑溶液的流量比例而加以控制的?？刂破?118)調節(jié)吸收劑溶液的流量比例,以獲得所需要的制冷容量。在第二個實施方案中,提供了一種用于兩級吸收式制冷機(400)的結晶檢測和從結晶恢復方法。通過比較特定吸收劑溶液流之間的溫度,檢測低溫熱交換器(426)中的結晶?；謴统绦虬ǔソY晶,并防止隨后出現(xiàn)再結晶的步驟。最后,在第三個實施方案中,提供了用于控制根據(jù)設定點輸入(515)控制對控制系統(tǒng)(500)的過調節(jié)的控制系統(tǒng)(500)。所述控制系統(tǒng)(500)包括一個反饋回路(505),該回路通過一個求和節(jié)(508)與控制系統(tǒng)(500)連接;還包括一個二項式濾波器(310),該濾波器用于接收設定點輸入(515),并通過求和節(jié)(508)為控制系統(tǒng)(500)提供一個過濾的設定點輸出(520)。所述控制系統(tǒng)包括提供一個過濾設定點輸出(520)的二項式濾波器(510),所述輸出具有通過求和節(jié)(508)作用于控制系統(tǒng)的逐漸啟動的反應。還提供了一種利用控制系統(tǒng)(500)控制水制冷系統(tǒng)的方法,以便提供預定溫度的離去水供應。
文檔編號F25B15/06GK1255192SQ98804990
公開日2000年5月31日 申請日期1998年3月23日 優(yōu)先權日1997年3月21日
發(fā)明者L·西比克, M·貝格特 申請人:氣體研究院