專利名稱：用于離心式冷卻器的自適應熱氣旁通控制的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明通常涉及致冷系統(tǒng)或冷卻系統(tǒng)，且更具體地涉及用于控制一個熱氣旁通閥以消除或減少離心式液體冷卻器系統(tǒng)中波動的裝置和方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，波動或喘振是在壓縮機，如離心式壓縮機在輕載高壓比下運行時可能產(chǎn)生的一種不穩(wěn)定狀態(tài)。它是以在壓力和流量、及在某些情況下從完全相反的流向流過壓縮機方面頻繁振動為特征的一種暫態(tài)現(xiàn)象。如果不控制，這樣的喘振產(chǎn)生過度振蕩，并可以導致壓縮機的永久損壞。此外，如果驅(qū)動設備是電機，喘振導致過度的電能消耗。
眾所周知，熱氣旁流有助于在低負載或部分負載的情況下避免壓縮機的喘振。在冷卻負載減少時，要求熱氣旁流增加。在某一負載狀態(tài)下熱氣旁流的量取決于一些參數(shù)，包括理想的離心式壓縮機的排出壓力。因此，最好提供一種用于熱氣旁流的控制系統(tǒng)，它提供最佳控制并對給定的離心式冷卻器系統(tǒng)的特性是靈敏的。
現(xiàn)有技術(shù)中氣旁通閥的控制是在美國專利NO.4,248,055中所述的一個模擬電子電路。該現(xiàn)有技術(shù)的控制提供了與所需要的閥的開啟量成正比的一個直流電壓信號作為其輸出。該現(xiàn)有技術(shù)方法需要校準壓縮機剛好開始波動的二個不同的冷卻器運行點。為此，進行校準耗費了大量的時間并且在冷卻器處需要維護技術(shù)的幫助。此外，在很多場合流量的變化是必要的并因此需要重復的控制校準?，F(xiàn)有技術(shù)方法的另一個缺點是作出了波動邊界是一條直線的錯誤假設。相反，在各種運行條件下它通常的明顯地偏離一直線的曲線為特征。由于該直線假設的緣故，熱氣旁通閥可能開啟得太大或太小。閥開啟太大可以導致無數(shù)操作，而開啟太小則可能導致波動狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的優(yōu)點和目的部分地在下列說明中被陳述。而部分由說明書變得清楚，或者可以由本發(fā)明的實例所了解。本發(fā)明的優(yōu)點和目的借助于在權(quán)利要求中特別指出的元件和組件被實現(xiàn)和獲得。
如本文所表示和概述的，要獲得本發(fā)明的優(yōu)點和根據(jù)本發(fā)明的目的，符合該發(fā)明的系統(tǒng)和方法自動地校準致冷系統(tǒng)的波動控制，致冷系統(tǒng)包括離心式壓縮機，冷凝器、預轉(zhuǎn)葉片、一個負載、及通過其已冷卻的液體致冷劑被循環(huán)的蒸發(fā)器。該系統(tǒng)或方法包括一些元件。首先，符合該發(fā)明的系統(tǒng)或方法探測現(xiàn)有的波動狀態(tài)，探測表示壓縮機壓頭的一個排出參數(shù)，及探測表示負載的一個負載參數(shù)。其次，符合該發(fā)明的系統(tǒng)和方法在探測到波動狀態(tài)時存儲該排出參數(shù)和負載參數(shù)作為致冷系統(tǒng)控制要使用的校準數(shù)據(jù)。
如本文所表示和概述的，要獲得本發(fā)明的優(yōu)點并根據(jù)本發(fā)明的目的，符合該發(fā)明的系統(tǒng)和方法控制致冷系統(tǒng)中的一個熱氣旁通閥，該致冷系統(tǒng)包括一個離心式壓縮機、一個冷凝器、預旋轉(zhuǎn)葉片、及通過其已冷卻的液態(tài)致冷劑被循環(huán)的一個蒸發(fā)器。該系統(tǒng)或方法包括一些元件。首先，符合該發(fā)明的系統(tǒng)或方法探測在冷凝器中代表液態(tài)致冷劑當前壓力的一個當前壓力，探測在蒸發(fā)器中代表液態(tài)致冷劑當前壓力的一個當前壓力，及探測代表預旋轉(zhuǎn)葉片當前位置的一個當前位置。其次，符合該發(fā)明的系統(tǒng)和方法根據(jù)當前冷凝器壓力，當前蒸發(fā)器壓力及當前的葉片位置，或其函數(shù)與存儲的校準數(shù)據(jù)比較，控制熱氣旁通閥的運行以避免壓縮機內(nèi)的波動。
該技術(shù)方案和下面的詳細說明不限制所要求的發(fā)明的范圍。提供的實施和解釋二者都能使其它方案驗證本發(fā)明。構(gòu)成詳細說明一部分的附圖表示了本發(fā)明的一個實施例并與說明一起闡明本發(fā)明的原理。


插入并構(gòu)成這個說明書一部分的附圖，說明本發(fā)明的一個實例并與說明一起用于闡明本發(fā)明的原理。在圖中，圖1是符合本發(fā)明的一個致冷系統(tǒng)和控制板的圖示；
圖2是存儲分別符合該發(fā)明的控制壓力比和對應的預旋轉(zhuǎn)葉片位置目錄的一份表格及表內(nèi)值的曲線。
圖3A、3B、3C是符合該發(fā)明的自適應熱氣旁通控制程序的流程圖；圖4A、4B、4C是記錄和存儲在如圖2所示的表格中的控制壓力比子程序的流程圖；圖5A、5B、5C是符合該發(fā)明的熱氣旁通閥控制子程序的流程圖；及圖6是確定圖2所示的預旋轉(zhuǎn)葉片目錄子程序的流程圖。
具體實施例方式
該發(fā)明實施例的下列說明提到附圖。相應地，在不同圖中相同的參考數(shù)字涉及相同或相近的元件。
圖1是符合本發(fā)明的一個致冷系統(tǒng)100和控制板的圖示。致冷系統(tǒng)100包括壓縮致冷劑蒸氣并將其經(jīng)由管路114提供給予冷凝器112的一臺離心式壓縮機110。冷凝器112包括一個具有連接至冷卻塔122的一個入口118和一個出口120的熱交換器管束116。來自冷凝器112的已凝結(jié)的液態(tài)致冷劑經(jīng)由管線124流到蒸發(fā)器126。蒸發(fā)器126包括一個具有連接至冷卻負載130的一個供給管路128S和一個回流管路128R的熱交換器管束128。在蒸發(fā)器126中的蒸氣致冷劑經(jīng)由包含預旋轉(zhuǎn)葉片(PRV)133的吸氣管132返回到壓縮機110。熱氣旁通(HGBP)閥134被連接在從壓縮機110的出口延伸到預旋轉(zhuǎn)葉片(PRV)133的入口的管路136和138之間。
控制板140包括用于開閉熱氣旁通閥134的一個接口模塊146?？刂瓢?40包括一個模擬-數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器148、一個微處理器150、一個非易失存儲器144和一個接口模塊146。
壓力探測器154產(chǎn)生與冷凝器壓力成正比的一個直流壓力信號152。壓力探測器160產(chǎn)生與蒸發(fā)器壓力成正比的直流電壓信號162。通常這些信號152、162在0.5V和4.5V(DC)之間。預旋轉(zhuǎn)葉片位置探測器156是提供與預旋轉(zhuǎn)葉片的位置成正比的一個直流電壓信號158的一個電位計。在供給管路128S上的溫度探測器170產(chǎn)生與剩余的冷卻液體溫度成正比的一個直流電壓信號168。四個直流電壓信號158、152、162和168被輸入到控制板140并分別由模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器148轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。這些表示二個壓力、剩余冷卻液體溫度和預旋轉(zhuǎn)葉片位置的數(shù)字信號被輸入到微處理器150。
微處理器150用軟件進行所有必要的計算，并如下文所述確定熱氣旁通閥所處位置，以及其它功能。這些功能之一就是電子檢測壓縮機110的波動。微處理器150通過接口模塊146控制熱氣旁通閥134。如下文所述，微處理器150也在非易失存儲器144中保存用于各種波動狀況的預旋轉(zhuǎn)葉片位置和壓力比的記錄。常用的液體冷卻器系統(tǒng)包括很多圖1未表示的其它特點。為了便于說明簡化圖面故意省略了這些特點。
符合該發(fā)明的方法和系統(tǒng)通過找到波動點自適應地校準冷卻器操作。這種自適應熱氣旁通(自適應HGBP或AHGBP)程序建立了代表實際波動曲線而不是線性近似值的波動邊界。通過在壓縮機波動發(fā)生時電子檢測它和在波動發(fā)生時在非易失存儲器144中存儲代表壓縮機壓頭和冷卻器負載的數(shù)字值來實現(xiàn)這點。在最佳實施例中，數(shù)字值如下文所定義的代表控制壓力比和用于各種已檢測的波動狀態(tài)的預旋轉(zhuǎn)葉片位置。用這種方式，控制板140記載波動發(fā)出的部位并可以通過參考存儲于存儲器中的值在以后采取適當?shù)膭幼鞣乐共▌影l(fā)生。
不同的參數(shù)可以被用于代表壓縮機的排出。例如在美國專利NO.4248055中的方法采用壓縮機液體溫度(CLT)代表壓縮機排出。根據(jù)作為參考資料結(jié)合起來的美國專利NO.4282719，壓力比是比壓縮機液體溫度(CLT)好的壓縮機排出參數(shù)。壓力比被定義為冷凝器的壓力減去蒸發(fā)器的壓力，其值除以蒸發(fā)器的壓力。在CLT和壓力比二者都可以用在本發(fā)明的應用中時，當前最好的方法是檢測和使用壓力比。
根據(jù)美國專利NO.4,248,055，在蒸發(fā)器返回冷卻水溫度(RCHWT)和剩余冷卻水溫度(LCHWT)之間的差可以被用于代表冷卻器冷卻負載。當那些參數(shù)可以伴隨該發(fā)明最大范圍被應用時，在最佳實施例中，該發(fā)明使用預旋轉(zhuǎn)葉片(PRV)位置表示冷卻器冷卻負載。PRV位置的應用由于流動減少了變化。此外，因為控制是自校準的，其中全負荷對應于部分開啟葉片的應用，不應該出現(xiàn)問題。
在最佳實施例中，在作為參考資料結(jié)合起來的美國專利NO5764062中所公開的方法和系統(tǒng)被用于檢測波動狀態(tài)。當一個有效的波動情況發(fā)生時，本發(fā)明的程序檢測和/或確定負載的參數(shù)和壓縮機排出。最好，本發(fā)明的程序檢測和確定當前的PRV位置并計算當前的壓力比，而且隨后減去一個小的余量。根據(jù)本發(fā)明，相對于PRV索引值編制數(shù)據(jù)。例如，一個給定的PRV位置被轉(zhuǎn)換成零至100％的百分比。當前為1的PRV索引值可以表示PRV0到5％的百分比。當前為2的PRV索引值表示PRV5％到10％的百分比。等等。這種確定PRV索引的方法只是解釋性的。另外，最佳方法在下文并在圖6中被敘述。
然后程序訪問所有可能的PRV索引值表格。各PRV索引具有一個與其相關的控制壓力比。圖2表示這種表格和PRV索引范圍從1至20，并且存儲的控制壓力比由小寫字母“a”至“t”表示。圖2中曲線的斜率通常是正的。存儲的控制壓力比對應于給定PRV索引值的探測壓力比減去一個小的預選余量。這個表格被存儲在非易失存儲器144中。換言之。表格可以存儲如蒸發(fā)器壓力，冷凝器壓力，PRV位置，連同可以用于確定在哪種狀態(tài)下發(fā)生波動的其它數(shù)據(jù)。
如果在給定的PRV位置檢測到波動并且在對應于PRV位置的PRV索引值上沒有控制壓力比被存儲，則程序存儲當前的壓力比減去一個小的余量，作為在PRV索引上存儲的控制壓力比。該小的系數(shù)由用戶規(guī)定并通過控制板鍵盤編程。
根據(jù)定期探測的當前壓力比值與在表格內(nèi)一個給定的PRV索引上存儲的控制壓力比和比較結(jié)果，開或閉熱氣旁通閥。如果當前的壓力比大于存儲的控制壓力比，則熱氣旁通閥134通過與當前壓力比和存儲的壓力比的差值成正比的一個值(通過使用比例系數(shù))來開啟。這對應于圖2中的運行點A。比例系數(shù)可以通過控制板140被編制。由于時間的推移，如果當前的壓力比增加到表格中存儲的存儲控制壓力比之上時，熱氣旁通閥被進一步打開以消除波動。當當前的壓力比向表格中的存儲控制壓力比方向減少時，閥134開始關閉。
如果當前的壓力比小于或等于表格中的存儲值時，閥134保持關閉因為這時對應于正常運行狀態(tài)。這對應于圖2是的運行點B。
如果系統(tǒng)的特性改變使得壓縮機110在圖2的曲線上或低于圖2的曲線的點上運行產(chǎn)生波動時，則在表格中的存儲控制壓力比被加速地減少。這自動地導致熱氣旁通閥134開啟得更大的停止波動。一旦波動狀態(tài)已停止存儲于表格中的最終值代表著與PRV位置相關的新的波動邊界。不是減少存儲控制壓力比，相反有可能增加比例系數(shù)，它也將自動地使熱氣旁通閥134開啟得更大以停止波動。在其它情況下，有可能系統(tǒng)特性可以改變以便它將對增加存儲控制壓力比而不是減少它們有益。在這種情況下，有可能通過現(xiàn)有的控制方法自適應地增加存儲控制壓力比。
當冷卻器負載改變時上述過程繼續(xù)并因此自己校準。用這種方式，存儲控制壓力比的表格被建立、修改和保持，并在給定的時間上反映波動邊界位于何處，以使得熱氣旁通閥134在合適的冷卻器運行點上開啟和關閉。表格可能不必為各個PRV索引存儲控制壓力比點，因為對于某些應用葉片不可能在部分開啟的狀態(tài)上運行。如PRV百分比可能從不會到達95％至100％并因此20的PRV索引值可能沒有與其相關的存儲控制壓力比。在另一方面，如果在PRV索引上檢測到波動而沒有存儲的控制壓力比，則探測的壓力比被用于創(chuàng)立一個存儲控制壓力比(通過逐漸地減少探測的比值)。
圖3A、3B和3C表示符合該發(fā)明的自適應熱氣旁通(AHGBP)控制程序的流程圖。這個流程圖和后面的流程圖包含變量和常量，它們在下面的說明中包括于括弧中。
微處理器150每秒執(zhí)行一次AHGBP控制程序，盡管它不限于這個特定的時間周期。在AHGBP控制程序開始時，變化的剩余冷卻水128S的溫度(LCHWT)絕對值(lchwt-rate)與可編程的穩(wěn)定極限(stability-limit)相比較(步驟1)。溫度探測器170測量LCHWT。如果超過了，穩(wěn)定極限代表使存儲控制壓力比無效的動態(tài)狀態(tài)。如果LCHWT值大于穩(wěn)定極限(步驟1)，則穩(wěn)定計時器(stability_timer)被檢查(步驟2)。在最佳實施例中，穩(wěn)定極限是每秒0.3°F。如果計時器終止計時(步驟2)，則波動延時計時器(surge_hold_off_timer)開始計時(步驟3)以便在波動建立不穩(wěn)定LCHWT狀態(tài)的情況下創(chuàng)建存儲控制壓力比的時間窗?？刂茐毫Ρ缺淮鎯υ谙旅嫠懻摰牟⒃趫D4A、4B、4C中表示子程序中。波動延時計時器和穩(wěn)定計時器在子程序中被檢查。穩(wěn)定計時器被重置到它的開始時間(步驟4)以便在不穩(wěn)定狀態(tài)已平息之后確保時間延遲已發(fā)生。
接著，當前的壓力比(dp-p)被確定為[(冷凝器壓力/蒸發(fā)器壓力)-1]，它等于((冷凝器壓力-蒸發(fā)器壓力)/蒸發(fā)器壓力)(步驟5)。壓力比只應是正數(shù)。因此，如果壓力比是負的(步驟6)，則被指定為零值(步驟7)。接著，平均壓力比(dp-pa)被指定為包括當前壓力比的前N個壓力比的平均值(步驟8)。在最佳實施例中，N等于10。平均壓力比防止由于波動導致的誤差值變化。然后用于這個程序的計時器被更新。更新計時包括減少它們的值直到它們?yōu)榱恪?br> 在執(zhí)行這個AHGBP程序時，一個獨立的波動檢測程序不斷地檢測壓縮機110中波動狀態(tài)是否出現(xiàn)。如上所述，在美國專利No5764062中討論了檢測波狀態(tài)的最佳方法。在波動檢測程序檢測波動狀態(tài)時，它隨后使波動狀態(tài)“生效”?！坝行А被颉耙焉А钡牟▌硬粌H存在于波動狀態(tài)出現(xiàn)時，而且存在于有十足把握波動正實際發(fā)生時。當波動檢測程序檢測一個有效波動時，它通過設置一個變量(波動)為真來標記它。
如果在壓縮機中波動狀態(tài)未被檢測(生效或否)(步驟10)，PRV位置(prv)被存儲在存儲器緩沖區(qū)(prv_prior_to_surge)(步驟11)，以在波動之前提供一個準確的PRV位置指示。如果在壓縮機中波動狀態(tài)被檢測(生效或否)(步驟10)，則存儲于這個存儲器緩沖區(qū)的PRV位置保持波動狀態(tài)開始時位置。
接著，如果波動延遲計時器已經(jīng)過延時(步驟12)，則波動狀態(tài)的有效性被檢查(步驟14)。該波動延遲計時器防止重寫以前存儲的控制壓力比，如果另一個波動在現(xiàn)有的波動之后立即發(fā)生。因此，計時器提供了讓系統(tǒng)調(diào)節(jié)采取行動的時間順便說一下原始波動的程序。這個計時器在下文和圖4A、4B及4C中所述的子程序中被討論和開始。如果檢測到有效波動(波動＝真)，則在波動前的PRV位置值(pru-prvor-tosurge)和平均壓力比(dp-pa)被存儲于臨時可變的中間單元(分別為plot-pru and plot-dp-p)。如果條件允許，它們被記錄，即存儲于下文和圖4A、4B及4C將詳細闡述的表格中(步驟16)。通過在控制板用戶顯示器上指示這一點來證實波動狀態(tài)(surge-cendition)(步驟17)。然后，波動標記被清除(假)(步驟18)。最后，在下文和圖5A、5B及5C中所述的熱氣旁通閥的子程序被執(zhí)行(步驟19)。熱氣旁通閥子程序確定閥的開閉量。
如果波動延時計時器未經(jīng)過延時(步驟12)，波動標記被消除(假)(步驟13)并且熱氣旁通閥子程序被執(zhí)行(步驟19)。因為AHGBP程序采取的行動或當前正采用的行動要從系統(tǒng)中取出任何已生效的波動，該波動標記被清除(步驟13和18)。如果必要，上面討論的波動檢測程序?qū)⒃O置波動標記(波動)。
在圖4A、4B及4C中敘述了記錄子程序(步驟16)。如果滿足合適的條件，這個程序采用波動前的PRV位置(rlot-pru)和平均壓力比(plot-dp-p)并將它們做為控制參數(shù)存儲到如在圖2中所示的一個表格中。
首先程序檢查系統(tǒng)狀態(tài)是否是穩(wěn)定的及LCHWT是否在設置點上運行。通過檢查當前的LCHWT是否在其設置點(setpoint)±0.5°F之內(nèi)和溫度控制是否已穩(wěn)定60秒(穩(wěn)定計時器)或者它是否在新的不穩(wěn)定LCHWT狀態(tài)開始的8秒內(nèi)(波動延時計時器)來進行這項工作(步驟20)。如果滿足這些條件，則當前的PRV索引(prv_index)根據(jù)就在波動發(fā)生以前的PRV位置被指定一個值(步驟22)。穩(wěn)定計時器(stabilily_timer)和波動延時計時器(surge_hold_off_timer)在上面和圖2A、2B和2C中被描述。設置點是用戶通過控制板140所編制的溫度。在最佳實施例中，設置點溫度是44°F，PRV索引的計算在下面的圖6中更詳細地敘述。
接著，如在當前的PRV索引(surge_pts[prv_index])上沒有控制壓力比被存儲于表格中(步驟23)(零意味著沒有控制壓力比被存儲，)則程序搜索以一個更高的PRV索引存儲的控制壓力比(步驟25、26和27)。程序不搜索超出的最大PRV索引值(MAX-PRV-INDEX)。在最佳實施例中，PRV索引范圍從零到最大值15。
如果有更高的PRV索引與預先存儲的控制壓力比并且它小于暫時存儲的平均壓力比時(plot-dp-p)(步驟28)，程序在當前的PRV索引(prv-index)上的表格位置指定在更高的PRV索引上的值減去一個子編制余量(surge-margin)(步驟30)。這個用作預防存儲一個大于更高的PRV索引上任何值的一個值，因為在最佳實施例中如圖2所示，曲線應該具有正的斜率。
如果沒有具有預先存儲的控制壓力比的更高PRV索引(步驟28)，或者它大于或等于暫時存儲的平均壓力比(plot-dp-p)(步驟28)，則程序指定在當前的PRV索引上的控制壓力比用暫時存儲的平均壓力比(plot-dp-p)減去可編制系數(shù)(surge-margin)(步驟29)。這個存儲的控制壓力比當前是對應于PRV索引的存儲控制壓力比。在最佳實施例中，可編制的余量值在0.1和0.5之間。
如果控制壓力比被存儲在表格內(nèi)(步驟23)，則程序從這個值減去編制的余量(surge-margin)(步驟24)。在這種情況下，程序如上面所闡述的，正在修改和重新校準，以改變系統(tǒng)狀態(tài)。在所有的情況下，控制壓力比可以具有的最小值是0.1如果實際值低于0.1，則控制壓力比被指定為0.1(步驟31、32)。0.1或更小的平均壓力比遠低于正常要被計算的值并且僅被用作預防，以防止零可能被放在表格內(nèi)(因為零表示控制壓力比未被輸入PRV索引上的表格)。在這時，需要波動響應(步驟33)，并被標記(surge-response-reguired)，即熱氣旁通閥需要被開啟以停止波動。
如果LCHWT條件未滿足及溫度條件未滿足(步驟20)，則單元狀態(tài)是不穩(wěn)定的或者LCHWT不在設置點上運行。在這種情況下，控制值不會被存儲在存儲器內(nèi)，但波動響應仍被需要(如上文所討論的，獨立于需要的波動響應標記)。因此，程度將一個編制的響應增量(response-increment)加到波動響應上(surge-response)(步驟21)。該波動響應是HGBP閥被開啟的量以便停止波動，而它的值在下文及圖5A、5B和5C所闡述的HGBP閥控制子程序中被確定。在各種情況下，程序設置一個波動延遲計時器(步驟34)以便在系統(tǒng)具有一次機會回應HGBP閥的響應以前，沒有控制壓力比被存儲于存儲器內(nèi)。
在圖5A、5B和5C中更詳細地說明HGBP閥控制子程序(步驟19)。這個子程序確定閥的響應包括有閥將被開閉多少，三項對總的閥響應產(chǎn)生影響。第一項，設置點響應與當前的壓力比減去在當前PRV索引上的控制壓力比成正比。第二項，波動響應，是HGBP根據(jù)波動開啟的量。這項不包括設置點響應在內(nèi)并且在非波動的正常狀態(tài)期間總是歸零。
第三項是最小數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)響應。接口模塊146包括DAC，它必須控制發(fā)給HGBP閥134的信號。DAC具有一個能接收的最小值(DA-MIN)，它對應于關閉的HGBP閥的位置。由此，總的閥響應等于設備點響應加波動響應加最小DAC響應。
首先，PRV索引被指定表示當前的PRV位置的一個值(pru)(步驟35)。在下文和圖6中更詳細地闡述指定的PRV索引。如果PRV索引包含預先存儲的控制壓力比，且當前的平均壓力比大于那個值時(步驟36)，則設置點響應被指定為比例系數(shù)(因數(shù))值乘以二個值的差(步驟38)。換言之，通過與平均壓力比和在當前的PRV索引上存儲的控制壓力比之間的差成正比的一個量，來獲取一種開啟HGBP閥的響應。該比例系數(shù)可通過控制板140編制且最佳范圍是從10到100。
如果既沒有指定用于當前的PRV索引的控制壓力比或平均當前壓力比也小于在PRV索引上存儲的值時(步驟36)，則程序檢查波動響應要求是否被標記(surge-response-required)(步驟37)，因為沒有發(fā)生設置點響應。如果需要一個波動響應(步驟37)，則波動響應(surge-response)被增加(surge-response-increment)(步驟39)。最好，波動響應增量是滿程的5％，但它不限于這個值。
在所有的情況下，波動響應需要的標記被清除(步驟40)因為沒有進一步波動響應的必要，直到另一個有效的波動產(chǎn)生為止。如果波動延遲計時器和循環(huán)響應計時器(cycle-respmse-timer)被終止(步驟41)，HGBP閥控制的波動響應分量由一個預置的量(response-decrement)朝零的方向被緩慢降低，以確定波動是否再次發(fā)生。循環(huán)響應計時器通過只讓閥在周期性的時間間隔內(nèi)移動來防止HGBP閥開/閉得太快。這個預置量(response-decrement)最好是全程的1％。用這種方式，通過僅讓HGBP控制的設置點響應分量以穩(wěn)定的狀態(tài)最大限度地影響閥的開啟，來優(yōu)選HGBP閥的位置。
波動響應不應該是負的。因此，如果波動響應低于零(步驟43)，它被設為零(步驟44)。如果當前的平均壓力比小于或等于PRV索引值時的存儲控制壓力比(步驟45)，該程序從設置點響應減去響應增量(步驟46)以使得HGBP閥緩慢地移動到它的關閉位置。
設置點響應也不應該是負的。因此，如果設置點響應低于零時(步驟47)，程序設置該設置點響應為零(步驟48)。循環(huán)響應計時器(cycle-response-timer)被重置(步驟49)以使得HGBP閥的這部分程序每10秒執(zhí)行一次。
總的閥響應(total-valve-response)等于設置點響應加波動響應加最小DAC值(DA-MIN)(步驟50)。該DAC具有它能接收的對應于閥關閉位置的最小值(DA-MIN)。允計的最大的總的閥響應是整個DAC范圍值(FULL-SCALE)加最小DAC值(步驟51、52)。然后程序借助于接口模塊146根據(jù)總的閥響應需要開閉HGBP閥(步驟60)。
圖6是用于確定存儲控制壓力比的PRV索引(prv-index)的子程序流程圖。如果PRV值(prv-value)低于40％(步驟53)，則返回的索引值(步驟58)是PRV值除以4(步驟54)。如果PRV值不低于40％(步驟53)，但低于100％，則返回的索引(步驟58)是PRV值除以10，加6。如果PRV值不低于100％(步驟55)則返回的索引(步驟58)是允許的最大值(MAX-PRV-INDEX)。在最佳實施例中，允計的最大值是15，PRV值范圍在0和100％之間。
說明書不限制本發(fā)明。相反它提供實施和解釋，以便讓熟練的普通人技術(shù)人員適用不同的方式去實踐本發(fā)明。下面的權(quán)利要求規(guī)定了本發(fā)明的真正的范圍和內(nèi)涵。
權(quán)利要求
1.一種用于自動地校準致冷系統(tǒng)的波動控制的方法，該致冷系統(tǒng)包括一個離心式壓縮機、一個冷凝機、一個預旋轉(zhuǎn)葉片、一個負載和通過其冷卻的液態(tài)致冷劑被循環(huán)的一個蒸發(fā)器，所述的方法包括探測波動狀態(tài)的出現(xiàn)；探測代表壓縮機排出的一個排出參數(shù)；探測代表負載的一個負載參數(shù)；以及當波動狀態(tài)被探測時，存儲排出參數(shù)和負載參數(shù)作為要由致冷系統(tǒng)的控制所使用的校準數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中探測排出參數(shù)包括探測在冷凝器中代表液態(tài)致冷劑壓力的一個壓力；探測在蒸發(fā)器中代表液態(tài)致冷劑壓力一個壓力；計算等于冷凝器壓力和蒸發(fā)器壓力之間差值的差動壓力；及計算等于已計算的差動壓力和蒸發(fā)器壓力之間比值的一個壓力比。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中探測負載參數(shù)包括探測表示預旋轉(zhuǎn)葉片位置的一個位置。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中探測排出參數(shù)包括探測在冷凝器中表示液態(tài)致冷劑壓力的一個壓力；探測在蒸發(fā)器中代表液態(tài)致冷劑壓力的一個壓力；計算等于冷凝器壓力和蒸發(fā)器壓力之間差的一個差動壓力；及計算等于已計算的差動壓力和蒸發(fā)器壓力之間比值的一個壓力比；而且其中探測負載參數(shù)包括探測表示預旋轉(zhuǎn)葉片位置的一個位置。
5.如權(quán)利要求4的方法，其中存儲排出參數(shù)包括存儲壓力比減去一個小的系數(shù)，作為在波動狀態(tài)被探測時存儲的控制壓力比；及存儲相應的葉片位置，作為在波動狀態(tài)被探測時存儲的控制葉片位置。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中致冷系統(tǒng)的控制包括控制熱氣旁通閥，其包含探測表示壓縮機當前排出的一個當前排出參數(shù)；探測表示當前負載的一個當前負載參數(shù)；及根據(jù)當前的排出參數(shù)，當前的負載參數(shù)和存儲的控制校準數(shù)據(jù)控制熱氣旁通閥的運行。以避免在壓縮機內(nèi)的波動。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中探測當前的排出參數(shù)包括探測在冷凝器內(nèi)表示液態(tài)致冷劑當前壓力的一個當前壓力；探測在蒸發(fā)器內(nèi)代表液態(tài)致冷劑當前壓力的一個當前壓力；計算等于當前冷凝器壓力和當前蒸發(fā)器壓力之間差的一個當前差動壓力；及計算等于當前計算的差動壓力和當前蒸發(fā)器壓力之間比值的一個現(xiàn)在壓力比。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中探測的當前負載參數(shù)包括探測表示預旋轉(zhuǎn)葉片當前位置的一個當前位置。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其中探測的當前排出參數(shù)包括；探測表示冷凝器內(nèi)液態(tài)致冷劑當前壓力的一個當前壓力；探測在蒸發(fā)器內(nèi)表示液態(tài)致冷劑當前壓力的一個當前壓力；計算等于當前冷凝器壓力和當前蒸發(fā)器之間差的一個當前差動壓力；計算等于當前已計算的差動壓力和當前蒸發(fā)器壓力之間比值的一個當前壓力比；及探測表示預旋轉(zhuǎn)葉征當前位置的一個當前位置。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中存儲的控制校準數(shù)據(jù)包括一個儲存的控制壓力比和一個存儲的控制葉片位置，所述的方法包括如果當前壓力比大于存儲的控制壓力比時，該存儲的控制壓力比對應于等于當前葉片位置的存儲控制葉片位置，則使熱氣旁通閥開啟一個與當前壓力比和存儲的控制壓力比之間的差成正比的量。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中存儲的校準數(shù)據(jù)包括一個存儲的控制壓力比和一個存儲的控制葉片位置，所述的方法法包括如果當前壓力比低于或等于存儲的控制壓力比時，該存儲的控制壓力比對應于等于當前葉片位置的存儲控制葉片位置，則完全關閉熱氣旁通閥。
12.一種在包括一個離心式壓縮機，一個冷凝器，預旋轉(zhuǎn)葉片和通過其冷卻液態(tài)致冷劑被循環(huán)的一個蒸發(fā)器的致冷系統(tǒng)中用于控制熱氣旁通閥的方法，所述的方法包括探測在冷凝器中代表液態(tài)致冷劑當前壓力的一個當前壓力；探測在蒸發(fā)器中代表液態(tài)致冷劑當前壓力的一個當前壓力；探測表示預旋轉(zhuǎn)葉片的當前位置的一個當前葉片位置；及根據(jù)當前冷凝器壓力、當前蒸發(fā)器壓力和當前葉片位置，根據(jù)存儲的校準數(shù)據(jù)控制熱氣旁通閥的運行以便避免壓縮機內(nèi)的波動。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中控制運行包括計算等于當前冷凝器壓力和當前蒸發(fā)器壓力之間差的一個當前差動壓力；及計算等于當前已計算的差動壓力和當前蒸發(fā)器壓力之間比值的一個當前壓力比。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中存儲的校準數(shù)據(jù)包括存儲的控制壓力比和存儲的控制葉片位置，所述的方法包括如果當前壓力比大于存儲的控制壓力比時，該存儲的控制壓力比對應于等于當前葉片位置的存儲控制葉片位置，則使熱氣旁通閥開啟與當前壓力比和存儲的控制壓力比之間的差成正比的一個量。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其中存儲的校準數(shù)據(jù)包括對應存儲控制葉片位置的存儲控制壓力比，所述的方法包括如果當前壓力比低于或等于存儲控制壓力比，則完全關閉熱氣旁通閥，所述存儲控制壓力比對應于等于當前葉片位置的存儲控制葉片位置。
16.一種用于自動地校準致冷系統(tǒng)波動控制的設備，該致冷系統(tǒng)包括一個離心式壓縮機、一個冷凝器、預旋轉(zhuǎn)葉片、一個負載及通過其冷卻的液態(tài)致冷劑被循環(huán)的一個蒸發(fā)器，所述的方法包括用于探測波動狀態(tài)的出現(xiàn)的裝置；用于探測代表壓縮機排出的一個排出參數(shù)的裝置；用于探測表示負載的一個負載參數(shù)的裝置；在波動狀態(tài)被探測時，用于存儲排出參數(shù)和負載參數(shù)作為要由致冷系統(tǒng)的控制所使用的校準數(shù)據(jù)的裝置。
17.如權(quán)利要求16所述的設備，其中用于探測排出參數(shù)的裝置包括用于在冷凝器中探測表示液態(tài)致冷劑壓力的一個壓力的裝置；用于在蒸發(fā)器中探測表示液態(tài)致冷劑壓力的一個壓力的裝置；用于計算等于冷器壓力和蒸發(fā)器壓力之間差的一個差動壓力的裝置；及用于計算等于已計算的差動壓力和蒸發(fā)器壓力之間比值的一個壓力比的裝置。
18.如權(quán)利要求16所述的設備，其中用于探測負載參數(shù)的裝置包括用于探測代表預旋轉(zhuǎn)葉片位置的一個位置的裝置。
19.如權(quán)利要求16所述的設備，其中用于探測排出參數(shù)的裝置包括用于探測在冷凝器中代表液態(tài)致冷劑壓力的一個壓力的裝置；用于探測在蒸發(fā)器中代表液態(tài)致冷劑壓力的一個壓力的裝置；用于計算等于冷凝器壓力和蒸發(fā)器壓力之間差的一個差動壓力的裝置；及用于計算等于已計算的差動壓力和蒸發(fā)器壓力之間比值的一個壓力比的裝置；而且其中用于探測負載參數(shù)的裝置包括用于探測代表預旋轉(zhuǎn)葉片位置的一個位置的裝置。
20.如權(quán)利要求19所述的設備，其中用于存儲排出參數(shù)的裝置包括在波動狀態(tài)被探測時，用于存儲壓力比減去一個小余量的值作為儲存控制壓力比的裝置；及在波動狀態(tài)被探測時，用于存儲相應葉片位置作為存儲控制葉片位置的裝置。
21.如權(quán)利要求16所述的設備，其中致冷系系統(tǒng)的控制包括用于控制熱氣旁通閥的裝置，其包括用于探測代表當前壓縮機排出的一個當前排出參數(shù)的裝置；用于探測代表當前負載的一個當前負載參數(shù)的裝置；及根據(jù)當前排出參數(shù)、當前負載參數(shù)和存儲的控制校準數(shù)據(jù)，用于控制熱氣旁通閥的運行以避免壓縮機內(nèi)波動的裝置。
22.如權(quán)利要求21所述的設備，其中用于探測當前排出參數(shù)的裝置包括用于在冷凝器中探測代表液態(tài)致冷當前壓力的一個當前壓力的裝置；用于在蒸發(fā)器中探測代表液態(tài)致冷劑當前壓力的一個當前壓力的裝置；用于計算等于當前冷凝器壓力和當前蒸發(fā)器壓力之間差的一個當前差動壓力的裝置；及用于計算等于當前已計算的差動壓力和當前蒸發(fā)器壓力之間比值的一個當前壓力比的裝置。
23.如權(quán)利要求21所述的設備，其中用于探測當前負載參數(shù)的裝置包括用于探測代表預旋轉(zhuǎn)葉片當前位置的一個當前位置的裝置。
24.如權(quán)利要求21所述的裝置，其中用于探測當前排出參數(shù)的裝置包括用于在冷凝器中探測代表液態(tài)致冷劑當前壓力的一個當前壓力的裝置；用于在蒸發(fā)器中探測代表液態(tài)致冷劑當前壓力的一個當前壓力的裝置；用于計算等于當前冷凝器壓力和當前蒸發(fā)器壓力之間差的一個差動壓力的裝置；用于計算等于當前已計算的差動壓力和當前蒸發(fā)器壓力之間的比值的一個當前壓力比的裝置；及用于探測代表預旋轉(zhuǎn)葉片當前位置的一個當前位置的裝置。
25.如權(quán)利要求24所述的設備，其中存儲的控制校準數(shù)據(jù)包括一個存儲控制壓力比和一個存儲控制葉片位置，所述的設備包括如果當前壓力比大于存儲的控制壓力比時，用于使熱氣旁通閥開啟一個與當前壓力比和存儲控制壓力比之間的差成正比的量的裝置，所述存儲控制壓力比對應于等于當前葉片位置的存儲控制葉片位置。
26.如權(quán)利要求24所述的設備，其中存儲校準數(shù)據(jù)包括一個存儲控制壓力比和一個存儲控制葉片位置，所述的設備包括如果當前壓力比小于或等于存儲控制壓力比時完全關閉熱氣旁通閥的裝置，所述存儲控制壓力比對應于等于當前葉片位置的存儲控制葉片位置。
27.在包括一個離心式壓縮機、一個冷凝器、預旋轉(zhuǎn)葉片和通過其冷卻的液態(tài)致冷劑被循環(huán)的一個蒸發(fā)器的致冷系統(tǒng)中，一種用于控制熱氣旁通閥的設備，所述的設備包括用于探測在冷凝器中代表液態(tài)致冷劑當前壓力的一種當前壓力的裝置；用于探測在蒸發(fā)器中以液態(tài)致冷劑當前壓力表示的一種當前壓力的裝置；用于探測代表預旋轉(zhuǎn)葉片當前位置的一個當前葉片位置的裝置；及根據(jù)當前冷凝器壓力，當前蒸發(fā)器壓力和當前葉片位置，對于存儲的校準數(shù)據(jù)，用于控制熱氣旁通閥的運行以避免壓縮機內(nèi)波動的裝置。
28.如權(quán)利要求27所述的設備，其中用于控制運行的裝置包括用于計算等于當前冷凝器壓力和當前蒸發(fā)器壓力之間差的一個當前差動壓力的裝置；及用于計算等于當前已計算的差動壓力和當前蒸發(fā)器壓力之間比值的一個當前壓力比的裝置。
29.如權(quán)利要求27所述的設備，其中存儲的校準數(shù)據(jù)包括存儲的控制壓力比和存儲的控制葉片位置，所述的設備包括如果當前壓力比大于存儲的控制壓力比時，用于使熱氣旁通閥開啟一個與當前壓力比和存儲控制壓力比之間的差成正比的量的裝置，所述的存儲控制壓力比對應于等于當前葉片位置的存儲控制葉片位置。
30.如權(quán)利要求27所述的設備，其中存儲校準數(shù)據(jù)包括對應存儲控制葉片位置的存儲控制壓力比，所述的設備包括如果當前壓力比小于或等于存儲控制壓力比時，用于完全關閉熱氣旁通閥的裝置，所述的存儲控制壓力比對應于等于當前葉片位置的存儲控制葉片位置。
31.一種致冷系統(tǒng)，包括一個離心式壓縮機、一個冷凝器、預旋轉(zhuǎn)葉片，一個熱氣旁通閥、和通過其冷卻的液體致冷劑被循環(huán)的蒸發(fā)器，所述的設備包括用于探測在冷凝器中代表液態(tài)致冷劑當前壓力特征的一種當前壓力的裝置；用于探測在蒸發(fā)器中代表液態(tài)致冷劑當前壓力特征的一種當前壓力的裝置；用于探測表示預旋轉(zhuǎn)葉片當前位置特征的一個當前位置的裝置；及根據(jù)當前冷凝器壓力，當前蒸發(fā)器壓力和當前葉片位置，或其函數(shù)與存儲的校準數(shù)據(jù)的比較結(jié)果，用于控制熱氣旁通閥的運行以避免壓縮機內(nèi)波動的裝置。
32.如權(quán)利要求31所述的設備，其中用于控制運行的裝置包括用于計算等于當前冷凝器壓力和當前蒸發(fā)器壓力之間差的一個當前差動壓力的裝置；及用于計算等于當前已計算的差動壓力和當前蒸發(fā)器壓力之間比值的一個當前壓力比的裝置。
33.如權(quán)利要求31所述的設備，其中存儲校準數(shù)據(jù)包括存儲控制壓力比和存儲控制葉片位置，所述的設備包括如果當前壓力比大于存儲控制壓力時，使熱氣旁通閥開啟與當前壓力比和存儲的控制壓力比之間的差成正比的一個量的裝置，所述的存儲控制壓力比對應于等于當前葉片位置的存儲控制葉片位置。
34.如權(quán)利要求31所述的設備，其存儲的校準數(shù)據(jù)包括對應存儲控制葉片位置的存儲控制壓力比，所述的設備包括如果當前壓力比小于或等于存儲控制壓力比時，用于完全關閉熱氣旁通閥的裝置，所述的存儲控制壓力比對應于等于當前葉片位置的存儲控制葉片位置。
35.在包括一個離心式壓縮機、一個冷凝器、預旋轉(zhuǎn)葉片、一個或多個致冷劑流量控制設備和一個蒸發(fā)器的致冷系統(tǒng)中，用于致冷劑流量的一種方法，所述的方法包括探測在冷凝器中代表致冷劑現(xiàn)有壓力特性的一個壓力；探測在蒸發(fā)器中代表致冷劑現(xiàn)有壓力特性的一個壓力；探測表示預旋轉(zhuǎn)葉片現(xiàn)有位置特性的一個位置；及根據(jù)探測的壓力，探測的蒸發(fā)器壓力和探測的葉片位置，在使用一個或多個流量控制設備的致冷系統(tǒng)的一個或多個部位控制致冷劑的流動，以避免壓縮機內(nèi)的波動。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其中控制致冷劑的流動包括計算等于探測的冷卻器壓力和探測的蒸發(fā)器壓力之間差的一個差動壓力及計算等于探測計算的差動壓力和探測的蒸發(fā)器壓力之間的比值的一個壓力比。
37.在包括一個離心式壓縮機、一個冷凝器、預旋轉(zhuǎn)葉片、一個或多個致冷劑流量控制設備，及一個蒸發(fā)器的致冷系統(tǒng)內(nèi)，用于控制致冷劑流動的一種方法，所述的方法包括探測代表壓縮機現(xiàn)有排出特性的一個排出參數(shù)；探測代表預旋轉(zhuǎn)葉片現(xiàn)有位置特性的一個葉片位置；及根據(jù)探測的排出參數(shù)和探測的葉片位置，在使用一個或多個流量控制設備的致冷系統(tǒng)的一個或多個部位控制致冷劑的流量，以避免在壓縮機內(nèi)的波動。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其中探測當前排出參數(shù)包括探測在冷凝器內(nèi)代表致冷劑現(xiàn)有壓力特性的一個壓力；及探測在蒸發(fā)器內(nèi)代表致冷劑現(xiàn)有壓力特性的一個壓力。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其中探測當前排出參數(shù)包括計算等于探測的冷凝器壓力和探測的蒸發(fā)器壓力之差的一個差動壓力；及計算等于已計算的差動壓力和探測的蒸發(fā)器壓力之間比值的一個壓力比。
40.在包括一個離心式壓縮機、一個冷凝器、預旋轉(zhuǎn)葉片、一個或多個致冷劑流量控制設備及一個蒸發(fā)器的致冷系統(tǒng)中，用于控制致冷劑流量的一種設備，所述設備包括用于探測在冷凝器中代表致冷劑現(xiàn)有壓力特性的一個壓力的裝置；用于探測在蒸發(fā)器中代表致冷劑現(xiàn)有壓力特性的一個壓力的裝置；用于探測代表預旋轉(zhuǎn)葉片現(xiàn)有位置特性的一個位置的裝置；及根據(jù)探測的壓力、探測的蒸發(fā)器壓力和探測的葉片位置，用于在使用一個或多個流量控制設備的致冷系統(tǒng)的一個或多個部位控制致冷劑流量以避免壓縮機內(nèi)波動的裝置。
41.如權(quán)利要求35所述的裝置，其中用于控制致冷劑流量的裝置包括用于計算等于探測的冷凝器壓力和探測的蒸發(fā)器壓力之間差的一個差動壓力的裝置；及用于計算等于已計算的探測差動壓力和探測蒸發(fā)器壓力之間比值的一個壓力比的裝置。
42.在包括一個離心式壓縮機、一個冷凝器、預旋轉(zhuǎn)葉片、一個或多個致冷劑流量控制設備和一個蒸發(fā)器的致冷系統(tǒng)內(nèi)，用于控制致冷劑流量的一種設備，所述的設備包括用于探測代表壓縮機現(xiàn)有排出特性的一個排出參數(shù)的裝置；用于探測代表預旋轉(zhuǎn)葉片現(xiàn)有位置特性的一個葉片位置的裝置；及根據(jù)探測排出參數(shù)和探測的葉片位置，用于在使用一個或多個流量控制設備的致冷系統(tǒng)的一個或多個部位控制致冷劑的流量的裝置。
43.如權(quán)利要求37所述的裝置，其中用于探測當前排出參數(shù)的裝置包括用于探測冷凝器中代表致冷劑現(xiàn)有壓力特性的一個壓力的裝置；及用于探測蒸發(fā)器中代表致冷劑現(xiàn)有壓力特性的一個壓力的裝置。
44.如權(quán)利要求38所述的裝置，其中用于探測當前排出參數(shù)的裝置包括用于計算等于探測的冷凝器壓力和探測的蒸發(fā)器壓力之間差的一個差動壓力；及用于計算等于已計算的差動壓力和探測的蒸發(fā)器壓力之間比值的一個壓力比的裝置。
全文摘要
根據(jù)冷卻負載和排出用于自動地控制致冷系統(tǒng)(100)的一種自適應控制裝置和方法?？刂瓢?140)根據(jù)冷卻負載和排出,控制熱氣旁通閥(134)的運行,以避免在壓縮機(110)內(nèi)的波動?？刂蒲b置和方法也供自身自動校準用。
文檔編號F25B41/04GK1340145SQ00803827
公開日2002年3月13日 申請日期2000年1月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月15日
發(fā)明者格埋戈里·K·比佛森, 哈羅德·B·金德爾, 丹尼斯·L·德伊茲 申請人:約克國際有限公司