離心式壓縮機(jī)入口導(dǎo)向葉片控制的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】離心式壓縮機(jī)入口導(dǎo)向葉片控制
[0001]發(fā)明背景
[0002]本發(fā)明一般涉及冷卻機(jī)制冷系統(tǒng)，并且更詳細(xì)而言涉及一種在啟動(dòng)時(shí)最大化冷卻機(jī)制冷系統(tǒng)的冷卻能力的方法。
[0003]在許多傳統(tǒng)的冷卻機(jī)中，壓縮機(jī)(例如像離心式壓縮機(jī))由驅(qū)動(dòng)裝置(例如像電動(dòng)馬達(dá))直接驅(qū)動(dòng)或者通過(guò)變速器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。壓縮機(jī)的最佳性能受到壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的強(qiáng)烈影響。必須針對(duì)正在冷卻的空間的空調(diào)要求所需的負(fù)荷變化，而調(diào)節(jié)流經(jīng)壓縮機(jī)的制冷劑的體積。通常通過(guò)單獨(dú)地或以協(xié)同方式改變?nèi)肟趯?dǎo)向葉片和葉輪速度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的控制。
[0004]當(dāng)傳統(tǒng)的冷卻機(jī)系統(tǒng)初始啟動(dòng)時(shí)，入口導(dǎo)向葉片通常處于完全閉合位置，從而僅允許最小流量流入到壓縮機(jī)中，以便防止馬達(dá)停轉(zhuǎn)。只有當(dāng)馬達(dá)達(dá)到全速時(shí)，系統(tǒng)才會(huì)開(kāi)始開(kāi)啟入口導(dǎo)向葉片，進(jìn)而增強(qiáng)系統(tǒng)的能力。因此，從冷卻機(jī)系統(tǒng)初始啟動(dòng)時(shí)，直到導(dǎo)向葉片完全開(kāi)啟并且系統(tǒng)在最大能力下運(yùn)行，可能會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間。一些應(yīng)用(例如像數(shù)據(jù)中心)要求系統(tǒng)以比使用傳統(tǒng)系統(tǒng)所容許的時(shí)間更短的時(shí)間量來(lái)達(dá)到最大能力。
[0005]發(fā)明簡(jiǎn)述
[0006]根據(jù)本發(fā)明的方面，提供一種在包括壓縮機(jī)、冷凝器和冷卻器的冷卻機(jī)系統(tǒng)啟動(dòng)之前定位入口導(dǎo)向葉片組件的方法，所述方法包括從位于所述冷卻器和所述冷凝器中的傳感器接收第一輸入?；趤?lái)自傳感器的所述輸入來(lái)計(jì)算飽和溫度。接收指示耦接至所述壓縮機(jī)的馬達(dá)在啟動(dòng)時(shí)的最小速度的第二輸入。使用所計(jì)算的飽和溫度和所述第二輸入，確定所述入口導(dǎo)向葉片組件的容許位置。然后，將所述入口導(dǎo)向葉片組件移動(dòng)至所確定的容許位置。
[0007]從下文結(jié)合附圖所做的描述中，這些和其它優(yōu)點(diǎn)以及特征將變得更加顯而易見(jiàn)。
[0008]附圖簡(jiǎn)述
[0009]特別在本說(shuō)明書(shū)前面部分的權(quán)利要求書(shū)中指出和明確地要求保護(hù)被視為本發(fā)明的主題。從下文結(jié)合附圖所做的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的上述和其它特征以及優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見(jiàn)的，其中:
[0010]圖1是示例性冷卻機(jī)制冷系統(tǒng)的示意圖；
[0011]圖2是示例性冷卻機(jī)制冷系統(tǒng)的透視圖；
[0012]圖3是示例性入口導(dǎo)向葉片組件的透視圖；
[0013]圖4是示例性入口導(dǎo)向葉片致動(dòng)系統(tǒng)的透視圖；
[0014]圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的、用于冷卻機(jī)制冷系統(tǒng)的控制系統(tǒng)；和
[0015]圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的、用以在冷卻機(jī)制冷系統(tǒng)啟動(dòng)之前確定入口導(dǎo)向葉片組件的容許位置的方法。
[0016]發(fā)明詳述
[0017]現(xiàn)在參考圖1和圖2，所示出的示例性冷卻機(jī)制冷系統(tǒng)10包括流動(dòng)性耦接而形成回路的壓縮機(jī)組件30、冷凝器12和冷卻器或蒸發(fā)器20。第一導(dǎo)管11從冷卻器20的出口22鄰近處延伸至壓縮機(jī)組件30的入口 32。壓縮機(jī)組件30的出口 34通過(guò)導(dǎo)管13耦接至冷凝器12的入口 14。在一個(gè)實(shí)施方案中，冷凝器12包括第一腔室17，以及僅可從第一腔室17內(nèi)部接觸的第二腔室18。第二腔室18內(nèi)的浮閥19通過(guò)另一導(dǎo)管15連接至冷卻器20的入口 24。取決于冷卻機(jī)系統(tǒng)10的尺寸，壓縮機(jī)組件30可以包括用于小型系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式、螺桿式或往復(fù)式壓縮機(jī)，或者用于較大系統(tǒng)的螺桿式壓縮機(jī)或離心式壓縮機(jī)。典型的壓縮機(jī)組件30包括殼體36，殼體36在一端具有馬達(dá)40，并且在第二、相對(duì)端具有離心式壓縮機(jī)44，這兩者通過(guò)變速器組件42互連。壓縮機(jī)44包括用以使制冷劑蒸汽加速至高速的葉輪46、用以使制冷劑減速至低速同時(shí)將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓能的擴(kuò)散器48，以及呈蝸殼或收集器形式的、用來(lái)收集排放蒸汽而為了后續(xù)流動(dòng)至冷凝器的排放氣室(未示出)。定位于壓縮機(jī)30的入口 32附近的是入口導(dǎo)向葉片組件60。因?yàn)閺睦鋮s器20流動(dòng)至壓縮機(jī)44的流體必須在進(jìn)入葉輪46之前首先穿過(guò)入口導(dǎo)向葉片組件60，所以入口導(dǎo)向葉片組件60可以用來(lái)控制進(jìn)入壓縮機(jī)44的流體流量。
[0018]冷卻機(jī)制冷系統(tǒng)10內(nèi)的制冷循環(huán)可以如下文所述。壓縮機(jī)44從蒸發(fā)器/冷卻器20接收制冷劑蒸汽，并且將其壓縮至更高溫度和壓力，然后相對(duì)較熱的蒸汽穿入至冷凝器12的第一腔室17中，其中所述相對(duì)較熱的蒸汽通過(guò)與冷卻介質(zhì)(例如像水或空氣)的熱交換關(guān)系而冷卻和冷凝為液態(tài)。因?yàn)榈诙皇?8比第一腔室17具有更低的壓力，所以液體制冷劑的一部分閃蒸為蒸汽，進(jìn)而冷卻剩余的液體。第二腔室18內(nèi)的制冷劑蒸汽通過(guò)冷的熱交換介質(zhì)再次冷凝。然后，制冷劑液體排入到位于第一腔室17和冷卻器20之間的第二腔室18中。浮閥19形成密封，以便防止來(lái)自第二腔室18的蒸汽進(jìn)入冷卻器20。隨著液體制冷劑穿過(guò)浮閥19，制冷劑在進(jìn)入冷卻器20時(shí)膨脹為低溫兩相液體/蒸汽狀態(tài)。冷卻器20為熱交換器，其允許熱能從熱交換介質(zhì)(例如像水)迀移至制冷劑氣體。當(dāng)氣體返回至壓縮機(jī)44時(shí)，制冷劑處于制冷循環(huán)開(kāi)始的溫度和壓力兩者之下。
[0019]現(xiàn)在參考圖3和4，其中更為詳細(xì)地示出示例性入口導(dǎo)向葉片組件60。入口導(dǎo)向葉片組件60包括多個(gè)導(dǎo)向葉片子組件70和翼片環(huán)殼體62。每個(gè)導(dǎo)向葉片子組件70都包括大體上扁平的空氣箔葉片72、與翼片環(huán)殼體62的外部相鄰定位的翼片滑輪76，以及將葉片72連接至翼片滑輪76的葉片軸74。葉片軸74在安裝于翼片環(huán)殼體62中的軸承內(nèi)旋轉(zhuǎn)。入口導(dǎo)向葉片組件60另外包括多個(gè)惰輪78，其安裝至相鄰翼片滑輪之間的翼片環(huán)殼體62。纜線(xiàn)77纏繞所述多個(gè)惰輪78和翼片滑輪76。入口導(dǎo)向葉片組件60安裝在抽吸殼體79內(nèi)。
[0020]入口導(dǎo)向葉片組件60包括致動(dòng)系統(tǒng)80，用以使導(dǎo)向葉片子組件70在閉合位置和開(kāi)啟位置之間移動(dòng)。導(dǎo)向葉片致動(dòng)器82(例如)利用所示出的支架81而安裝至抽吸殼體79的一部分。從導(dǎo)向葉片致動(dòng)器82延伸的致動(dòng)器軸84包括致動(dòng)器鏈輪86。翼片滑輪76中的一個(gè)滑輪充當(dāng)驅(qū)動(dòng)滑輪，并且被配置成將所述多個(gè)翼片滑輪76耦接至致動(dòng)系統(tǒng)80。驅(qū)動(dòng)滑輪的葉片軸74延伸穿過(guò)抽吸殼體79的密封組件，并且連接至驅(qū)動(dòng)鏈輪83。密封組件85防止制冷劑滲漏至大氣。驅(qū)動(dòng)鏈輪83和致動(dòng)器鏈輪86由鏈條88連接，從而使得致動(dòng)器軸84的旋轉(zhuǎn)引起所述多個(gè)惰輪78和翼片滑輪76相對(duì)于翼片環(huán)殼體62而旋轉(zhuǎn)。致動(dòng)系統(tǒng)80可以圍封在外殼89內(nèi)，以便防止灰塵聚集，并且防止在維修壓縮機(jī)30時(shí)受損。所述致動(dòng)方法僅僅出于說(shuō)明性目的，并且用以使所述多個(gè)入口導(dǎo)向葉片子組件70旋轉(zhuǎn)的額外致動(dòng)方法也處于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0021]圖5中所示出的、包括控制器110的控制系統(tǒng)100，控制冷卻機(jī)制冷系統(tǒng)10的運(yùn)行。可以使用執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序以執(zhí)行本文所述操作的通用控制器來(lái)實(shí)施控制器110?？梢允褂糜布?例如，ASIC、FPGA)和/或硬件與軟件的組合來(lái)實(shí)施控制器110。控制器110的一種功能是響應(yīng)于負(fù)荷條件，例如，通過(guò)調(diào)節(jié)入口導(dǎo)向葉片組件60的定位，而控制冷卻機(jī)10的冷卻能力。耦接至入口導(dǎo)向葉片組件60的一部分的傳感器120(例如像電位計(jì))向控制器110提供指示導(dǎo)向葉片子組件70的位置的輸入信號(hào)IGVl。微控制器110也被配置成與入口導(dǎo)向葉片致動(dòng)系統(tǒng)80進(jìn)行通信，以便來(lái)自控制器110的輸出信號(hào)將使得致動(dòng)系統(tǒng)80調(diào)節(jié)入口導(dǎo)向葉片子組件70的位置。
[0022]控制系統(tǒng)100包括被配置成向控制器110提供輸入的多個(gè)額外傳感器。在一個(gè)實(shí)施方案中，第一傳感器130為壓力換能器，其被配置成向控制器110提供指示冷卻器20中的絕對(duì)壓力的輸入信號(hào)Pl。第二傳感器135可以是壓力換能器，其被配置成向控制器110提供指示冷凝器12中的絕對(duì)壓力的輸入信號(hào)P2。壓力換能器130、135可以分別位于在冷卻器20和壓縮機(jī)入口 32之間延伸的導(dǎo)管11中，以及在壓縮機(jī)出口 34和冷凝器入口 14之間延伸的導(dǎo)管13中。壓力換能器130、135將感應(yīng)表示壓縮機(jī)44的排放和抽吸壓力的壓力。在另一實(shí)施方案中，第一傳感器130和第二傳感器135為溫