專利名稱：保護(hù)用在冷卻器和/或熱泵中的壓縮機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用在冷卻器和/或熱泵中的壓縮機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及將壓縮機(jī)保持在其合適的運行參數(shù)之內(nèi)來保護(hù)壓縮機(jī)。
熱泵系統(tǒng)使用一種制冷劑循環(huán)來將熱量(或能量)從相對冷的一側(cè)傳遞到較熱的一側(cè)。在較冷的一側(cè)，制冷劑在相當(dāng)?shù)偷膲毫ο抡舭l(fā)。其結(jié)果是，液體轉(zhuǎn)變成蒸氣，從可能是空氣、水、鹽水或甚至是地面的媒介中吸取熱量。所產(chǎn)生的蒸氣流過一個或多個壓縮機(jī)，流過壓縮機(jī)的蒸氣的壓力上升。離開壓縮機(jī)之后，高壓蒸氣流入一冷凝器，又在冷凝器中轉(zhuǎn)變成液體。在該階段，制冷劑將熱量釋放到可能是空氣、水、鹽水或地面的另一媒介中。被釋放的熱量大約等于在較冷側(cè)吸收的熱量加上驅(qū)動蒸氣制冷劑從低壓側(cè)(較冷側(cè))到高壓側(cè)(較熱側(cè))所需的能量。
由于熱泵中的制冷劑循環(huán)是可逆的，設(shè)備可用于加熱或冷卻。大體上，兩種模式的制冷劑循環(huán)是可比較的。
為了使熱泵能有效運行，在制冷劑與媒介(空氣、水、鹽水或地面)之間必須有適當(dāng)?shù)臏夭?。從效率著眼，熱泵傳送的能?熱能)最好比它所使用的(電能)要多。
熱泵或冷卻器的核心是壓縮機(jī)。每一種壓縮機(jī)類型具有一相應(yīng)的壓縮機(jī)特性線圖(map)，即飽和吸入溫度和飽和排放溫度的區(qū)域功能。制造商通常保證壓縮機(jī)在其壓縮機(jī)特性線圖內(nèi)運行時壓縮機(jī)的可靠性。不幸的是，在使用者不知道的情況下壓縮機(jī)也在其壓縮機(jī)特性線圖之外運行，直至壓縮機(jī)突然失效。
簡而言之，一控制器監(jiān)控一系統(tǒng)的飽和吸入溫度和飽和排放溫度，該系統(tǒng)包括一作為一冷卻器和/或熱泵的一部分運行的壓縮機(jī)。當(dāng)壓縮機(jī)在其壓縮機(jī)特性線圖之外運行時，控制器開始作用，以確保壓縮機(jī)只在其壓縮機(jī)特性線圖之內(nèi)運行。這種作用包括如果系統(tǒng)處在加熱模式或?qū)υO(shè)備不加載就對壓縮機(jī)盤管進(jìn)行除霜。
根據(jù)本發(fā)明的一實施例，保護(hù)至少一個用在一熱泵或冷卻器系統(tǒng)中的壓縮機(jī)的方法，它包括如下步驟(a)為至少一個壓縮機(jī)確定一飽和吸入溫度(SST)；(b)為該至少一個壓縮機(jī)確定一飽和排放溫度(SDT)；(c)為該至少一個壓縮機(jī)提供第一和第二極限；(d)為該至少一個壓縮機(jī)提供第一和第二特定性能余量，其中第一和第二性能余量與第一和第二極限有關(guān)；(e)根據(jù)第一和第二極限以及第一和第二性能余量，確定該至少一個壓縮機(jī)是否在一較佳區(qū)域中運行，如果不是，進(jìn)行下一個程序的動作。
根據(jù)本發(fā)明的一實施例，保護(hù)至少一個用在一熱泵或冷卻器系統(tǒng)中的壓縮機(jī)的方法，它包括如下步驟(a)為至少一個壓縮機(jī)確定一飽和吸入溫度(SST)；(b)為該至少一個壓縮機(jī)確定一飽和排放溫度(SDT)；(c)為該至少一個壓縮機(jī)提供第一和第二極限；(d)為該至少一個壓縮機(jī)提供第一和第二特定性能余量，其中第一和第二性能余量與第一和第二極限有關(guān)；(e)將SST與一特定溫度作比較，如果SST小于特定溫度，使系統(tǒng)中的一個壓縮機(jī)(如果有的話)卸載，如果SST不小于該特定溫度，比較SST和第一極限與第一性能余量的和；(f)如果SST不大于第一極限與第一性能余量的和，確定SST是否大于第一極限；(g)如果SST大于第一極限與第一性能余量的和，確定冷凝器盤管的結(jié)霜是否大于一特定百分比，如果是，對盤管進(jìn)行除霜，如果不是，使系統(tǒng)中的一個壓縮機(jī)(如果存在的話)卸載；(h)如果SST不大于第一極限，確定SDT變化的速度是否大于一特定量，如果不，周期性地確定SDT變化的速度是否大于該特定量，如果是，確定盤管的結(jié)霜是否大于特定百分比，如果是，對盤管進(jìn)行除霜，如果不是，使系統(tǒng)中的一個壓縮機(jī)(如果存在的話)卸載；以及(i)如果SST大于第一極限，但SST不大于第一極限與第一性能余量的和，確定SDT是否大于第二極限與第二性能余量之差，如果是，禁止壓縮機(jī)加載，如果不是，允許壓縮機(jī)加載(如果必要的話)

圖1示出了一典型的壓縮機(jī)特性線圖。
圖2示出了一冷卻器回路的簡化示意圖。
圖3示出了本發(fā)明方法的一有所改變的流程圖。
盡管本發(fā)明可用于任何類型的熱泵或冷卻器，但以下說明主要針對一空氣至水的熱泵。
下面參閱圖1，一典型的壓縮機(jī)特性線圖包括一在SST(飽和吸入溫度)和SDT(飽和排出溫度)的參數(shù)之內(nèi)的工作區(qū)域。由線條界定的區(qū)域是一給定壓縮機(jī)的安全運行區(qū)域。
參閱圖2，一冷凝器20通過一電子膨脹閥EXV流體連接于一蒸發(fā)器30。蒸發(fā)器30的蒸氣輸送到一壓縮機(jī)40，在那兒，蒸氣在進(jìn)入冷凝器20之前被液化和增壓。一傳感器60，最好是一吸入壓力傳感器確定一吸入壓力，并根據(jù)吸入壓力與吸入溫度之間的已知的簡單線性關(guān)系將吸入壓力轉(zhuǎn)換成飽和吸入溫度SST。一傳感器70，最好是一排放壓力傳感器確定一排放壓力并將排放壓力轉(zhuǎn)換成飽和排放溫度SDT。可選擇使用能直接讀取適當(dāng)溫度的熱敏電阻，但不必象較佳壓力傳感器那么精確。SST和SDT由一控制器18讀取?？刂破?8可以是一微型控制器或CPU，需要時能為一特定壓縮機(jī)對它進(jìn)行預(yù)編程或為所需的不同壓縮機(jī)有選擇地進(jìn)行編程參閱圖3，根據(jù)所示的流程圖對控制器18所讀取的SST和SDT進(jìn)行處理。在步驟110中每15秒鐘測量SST。在步驟120將SST與用“X”表示的給定溫度進(jìn)行比較，該溫度由制造商根據(jù)用于控制特定設(shè)備的壓縮機(jī)特性線圖提供。用“極限1”、“極限2”、“Y”(步驟140,150)和“Z”(步驟160,170)表示的數(shù)值也是根據(jù)壓縮機(jī)特性線圖的。例如，對于開利公司的30RH17/21/26/33/40/50/60/70/80/90/100/120/140/160/200/240型號，極限1=68°F，極限2=150°F,X=-4°F；Y=10°F；以及Z=2°F。
如果SST小于或等于X°F，一壓縮機(jī)在步驟125卸載。如果SST大于X°F，進(jìn)行另一檢查，看看SST是否比極限1大某一數(shù)量，如在步驟140所示的“Y”。如果是，在步驟142盤管除霜，如在與此同時申請的名稱為對可逆熱泵的除霜控制的美國專利申請公開號——中所描述的，該申請在此援引以作參考。如果盤管霜大于75％，如步驟144所示對盤管進(jìn)行除霜。如果盤管霜小于75％，如步驟146所示一個壓縮機(jī)卸載。
如果在步驟140中SST不大于極限1+Y°F，在步驟150中檢查SST，看看SST是否仍然大于極限1。如果不，在步驟152檢查SDT的變化的速度，看看它是否大于一特定量，諸如1.1°F/分鐘。精確值取決于所控制的壓縮機(jī)。如果變化的速度大于1.1°F/分鐘，則在步驟154中檢查盤管除霸程度。如果變化的速度不大于1.1°F/分鐘，則在一如圖3所示的三分鐘的特定時間內(nèi)再檢查變化的速度。如果在步驟154中的盤管結(jié)霜的程度大于75％，在步驟158中除霜；否則，一壓縮機(jī)在步驟156中卸載。
如果SST小于極限1，即如果壓縮機(jī)在其正常的SST范圍內(nèi)運行，在步驟160檢查SDT，看看它是否大于極限2減去一安全余量“Z”。如果是，在步驟162中禁止壓縮機(jī)加載。否則，它是安全的，如果需要，如步驟170所示允許壓縮機(jī)加載。
因此，本發(fā)明確保了壓縮機(jī)在壓縮機(jī)特性線圖之內(nèi)運行，從而被制造商的保證壓縮機(jī)的預(yù)期壽命和可靠性的保障規(guī)定所涵蓋。
盡管已結(jié)合一較佳實施例和附圖描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員要知道的是，該較佳實施例不是用來限制本發(fā)明的，在不脫離如下權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍的情況下，可對實施例作許多改變或類似的變化。
權(quán)利要求
1．一種保護(hù)至少一個用在一熱泵或冷卻器系統(tǒng)中的壓縮機(jī)的方法，其特征在于它包括如下步驟為所述至少一個壓縮機(jī)確定一飽和吸入溫度(SST)；為所述至少一個壓縮機(jī)確定一飽和排放溫度(SDT)；為所述至少一個壓縮機(jī)提供第一和第二極限；為所述至少一個壓縮機(jī)提供第一和第二特定性能余量，其中所述第一和第二性能余量與所述第一和第二極限有關(guān)；將所述SST與一特定溫度作比較，如果所述SST小于所述特定溫度，使所述系統(tǒng)中的一個壓縮機(jī)(如果有的話)卸載，如果所述SST不小于所述特定溫度，比較所述SST和所述第一極限與第一性能余量的和；如果所述SST不大于所述第一極限與第一性能余量的和，確定所述SST是否大于所述第一極限；如果所述SST大于所述第一極限與第一性能余量的和，確定冷凝器盤管的結(jié)霜是否大于一特定百分比，如果是，對所述盤管進(jìn)行除霜，如果不是，使所述系統(tǒng)中的一個壓縮機(jī)(如果存在的話)卸載；如果所述SST不大于所述第一極限，確定所述SDT變化的速度是否大于一特定量，如果不，周期性地確定所述SDT變化的速度是否大于所述特定量，如果是，確定所述盤管的結(jié)霜是否大于所述特定百分比，如果是，對所述盤管進(jìn)行除霜，如果不是，使所述系統(tǒng)中的一個壓縮機(jī)(如果存在的話)卸載；以及如果所述SST大于所述第一極限，所述SST不大于所述第一極限與第一性能余量的和，確定所述SDT是否大于所述第二極限與第二性能余量之差，如果是，禁止壓縮機(jī)加載，如果不是，那么如果必要的話允許壓縮機(jī)加載。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述第一性能余量是10°F；以及所述第二性能余量是2°F。
3．一種保護(hù)至少一個用在一熱泵或冷卻器系統(tǒng)中的壓縮機(jī)的方法，其特征在于它包括如下步驟為所述至少一個壓縮機(jī)確定一飽和吸入溫度(SST)；為所述至少一個壓縮機(jī)確定一飽和排放溫度(SDT)；為所述至少一個壓縮機(jī)提供第一和第二極限；為所述至少一個壓縮機(jī)提供第一和第二特定性能余量，其中所述第一和第二性能余量與所述第一和第二極限有關(guān)；根據(jù)所述第一和第二極限以及第一和第二性能余量，確定所述至少一個壓縮機(jī)是否在一較佳區(qū)域中運行，如果不是，進(jìn)行下一個程序的動作。
4．如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，確定所述至少一個壓縮機(jī)是否在一較佳區(qū)域中運行的所述步驟還包括將所述SST與一特定溫度作比較，如果所述SST小于所述特定溫度，使所述系統(tǒng)中的一個壓縮機(jī)(如果有的話)卸載，如果所述SST不小于所述特定溫度，比較所述SST和所述第一極限與第一性能余量的和；如果所述SST不大于所述第一極限與第一性能余量的和，確定所述SST是否大于所述第一極限；如果所述SST大于所述第一極限與第一性能余量的和，確定冷凝器盤管的結(jié)霜是否大于一特定百分比，如果是，對所述盤管進(jìn)行除霜，如果不是，使所述系統(tǒng)中的一個壓縮機(jī)(如果存在的話)卸載；如果所述SST不大于所述第一極限，確定所述SDT變化的速度是否大于一特定量，如果不，周期性地確定所述SDT變化的速度是否大于所述特定量，如果是，確定所述盤管的結(jié)霜是否大于所述特定百分比，如果是，對所述盤管進(jìn)行除霜，如果不是，使所述系統(tǒng)中的一個壓縮機(jī)(如果存在的話)卸載；以及如果所述SST大于所述第一極限，所述SST不大于所述第一極限與第一性能余量的和，確定所述SDT是否大于所述第二極限與第二性能余量之差，如果是，禁止壓縮機(jī)加載，如果不是，那么如果需要的話允許壓縮機(jī)加載。
5．如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述第一性能余量是10°F；以及所述第二性能余量是2°F。
全文摘要
一控制器監(jiān)控一系統(tǒng)的飽和吸入溫度和飽和排出溫度。該系統(tǒng)包括一作為一冷卻器和/或熱泵的一部分運行的壓縮機(jī)。當(dāng)壓縮機(jī)在其壓縮機(jī)特性線圖之外運行時,控制器開始動作,以確保壓縮機(jī)只在其壓縮機(jī)特性線圖之內(nèi)運行。這種動作包括如果系統(tǒng)處在加熱模式或卸載設(shè)備時對壓縮機(jī)盤管進(jìn)行除霜。
文檔編號F25B13/00GK1313495SQ0111166
公開日2001年9月19日 申請日期2001年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月15日
發(fā)明者瓦希爾·賽義德, 伊波利特·沙瓦尼亞 申請人:開利公司