本發(fā)明一般地涉及制冷系統(tǒng)的性能預(yù)測(cè)、控制、故障檢測(cè)和診斷，并且出于這樣的目的更具體地涉及系統(tǒng)性能模型的使用和校準(zhǔn)。

背景技術(shù)：

由于制冷系統(tǒng)的維護(hù)和操作相當(dāng)昂貴，因此存在對(duì)制冷系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)地監(jiān)測(cè)并改善其可靠性和效率的目標(biāo)。包括至少一個(gè)壓縮機(jī)的機(jī)械制冷系統(tǒng)在操作期間消耗大量的能量，并且機(jī)械制冷系統(tǒng)受到影響制冷系統(tǒng)的可靠性、效率及容量的大量的易變參數(shù)(highly volatile parameter)的影響。因此，連續(xù)地監(jiān)測(cè)并控制制冷系統(tǒng)的性能很重要。

在現(xiàn)有技術(shù)中，已知如何能夠監(jiān)測(cè)并控制包括至少一個(gè)壓縮機(jī)的制冷電路的操作的多種不同方式，開始為簡(jiǎn)單地在感測(cè)的系統(tǒng)值之間進(jìn)行比較或者將感測(cè)的系統(tǒng)值與預(yù)定閾值進(jìn)行比較，直到使用轉(zhuǎn)移函數(shù)表示系統(tǒng)的輸入/輸出關(guān)系的較復(fù)雜的基于模型的方法。

制冷系統(tǒng)的故障檢測(cè)及診斷通常由用于操作參數(shù)并及時(shí)追蹤參數(shù)發(fā)展的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的部件處理，其中，所述部件可以是包括在該系統(tǒng)內(nèi)的任何部件，例如，壓縮機(jī)或膨脹閥等。除了如在EP 0 217 558 B1中所公開的傳統(tǒng)故障檢測(cè)方法之外，可以使用基于制冷系統(tǒng)部件的性能預(yù)測(cè)的方法。例如，US 6,799,951 B2描述了一種基于預(yù)定壓縮機(jī)數(shù)據(jù)集例如性能曲線的使用以預(yù)測(cè)壓縮機(jī)操作參數(shù)的值并將所預(yù)測(cè)的壓縮機(jī)操作參數(shù)的值與實(shí)際感測(cè)的值相比較的壓縮機(jī)故障或故障檢測(cè)方法。此外，US 6,981,384 B2描述了一種基于根據(jù)系統(tǒng)的操作模式和特征所限定的測(cè)量的液體過(guò)冷卻值與預(yù)定過(guò)冷卻值之間的比較而致力于在給定系統(tǒng)條件下檢測(cè)制冷劑的非適應(yīng)充填即系統(tǒng)欠充填或過(guò)充填的預(yù)編程序控制器的使用。此外，US 2005/0126190 A1公開了一種基于吸氣過(guò)熱監(jiān)測(cè)的類似方法。EP 0 883 047B1示出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的致力于電子膨脹閥EEV的操作監(jiān)測(cè)的方法。這種方法的目標(biāo)在于：生成基于由位于系統(tǒng)中的多個(gè)傳感器生成的信息的算法并且產(chǎn)生EEV位置的計(jì)算值。如與現(xiàn)有技術(shù)中已知的其他方法相比較，這種方法不依賴于預(yù)定參數(shù)但范圍非常有限。在US 2013/0205815 A1中描述的EEV控制方法基于轉(zhuǎn)移函數(shù)理論并且也不依賴于預(yù)定參數(shù)。然而，這樣的方法的申請(qǐng)?jiān)谟?jì)算上有要求并且范圍有限。

此外，監(jiān)測(cè)并控制制冷系統(tǒng)的性能還包括：測(cè)量系統(tǒng)的效率以及計(jì)算性能指數(shù)如性能系數(shù)COP或能量效率比EER，出于故障檢測(cè)的目的，例如，確認(rèn)系統(tǒng)的潛在效率劣化或者檢查系統(tǒng)是否在系統(tǒng)的制造商的規(guī)范內(nèi)進(jìn)行，或者出于性能監(jiān)測(cè)的目的，例如，估計(jì)操作成本并允許所有者對(duì)于其裝置的使用和操作做出決定。然而，測(cè)量制冷系統(tǒng)的效率通常具有挑戰(zhàn)性，例如，由于存在要監(jiān)測(cè)的多個(gè)參數(shù)，成本較高，又例如，需要大量的傳感器和記錄器并且由于某種原因而導(dǎo)致準(zhǔn)確度差，尤其是針對(duì)空氣系統(tǒng)更是如此。例如，US 6,701,725B2描述了一種眾所周知的基于公布的普遍的壓縮機(jī)性能數(shù)據(jù)或故障/標(biāo)準(zhǔn)壓縮機(jī)性能數(shù)據(jù)，例如，AR1標(biāo)準(zhǔn)540或壓縮機(jī)制造商手冊(cè)以得出關(guān)于實(shí)際制冷系統(tǒng)的性能如容量、功率、COP、EER、季節(jié)性能等的結(jié)論以估計(jì)實(shí)際制冷系統(tǒng)的容量和功率的壓縮機(jī)性能模型的使用。US 8,775,123B2示出了另一種僅基于系統(tǒng)參數(shù)的焓計(jì)算和受限感測(cè)以估計(jì)制冷系統(tǒng)的性能系數(shù)的簡(jiǎn)單方法。

為了控制制冷電路的操作，基于標(biāo)準(zhǔn)閉環(huán)控制算法，例如，PI控制或PID控制，通常運(yùn)用電子膨脹閥EXV控制，意在維持壓縮機(jī)吸氣處足量的過(guò)熱以避免會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)的故障的進(jìn)入壓縮機(jī)的過(guò)量液體。存在增強(qiáng)過(guò)熱控制的魯棒性及準(zhǔn)確度的許多方法，例如如在US 5,506,768 A中所解釋的自動(dòng)調(diào)諧方法或自適應(yīng)調(diào)諧方法，而WO2008/147828A公開了基于模糊邏輯方法的使用的另一種類型的控制。然而，這些控制方法通常不允許使用導(dǎo)致蒸發(fā)器的次優(yōu)操作以及制冷系統(tǒng)的次優(yōu)操作的小于5K至7K的壓縮機(jī)吸氣過(guò)熱進(jìn)行操作。眾所周知，更準(zhǔn)確地控制過(guò)熱允許在將導(dǎo)致更高的系統(tǒng)效率的低處，即正過(guò)熱或零過(guò)熱，即通常為3K至0K處操作。此外，如在US 4,878,355 A中所解釋的，同樣眾所周知地，在壓縮機(jī)的吸氣處使用有限量的液滴進(jìn)行操作能夠有益于使壓縮機(jī)冷卻以及擴(kuò)大壓縮機(jī)的額定操作范圍/包絡(luò)。然而，這樣的操作接近于系統(tǒng)的可靠性界限，需要傳統(tǒng)控制方法不能提供的高水平的準(zhǔn)確度和魯棒性。因此，EP 0 237 822 B1描述了一種基于壓縮機(jī)排氣過(guò)熱的測(cè)量以及其測(cè)量值與基于壓縮機(jī)吸氣過(guò)熱值與排氣過(guò)熱值之間的關(guān)系而估計(jì)的預(yù)定過(guò)熱程度的比較來(lái)控制膨脹閥開度的方法。WO 2009/048466 A1示出了一種同樣基于壓縮機(jī)吸氣過(guò)熱溫度與排氣溫度之間的關(guān)系的使用的類似方法。US 6,318,101 B1描述了一種以使蒸發(fā)器壓力最小為目標(biāo)并且監(jiān)測(cè)相對(duì)于存儲(chǔ)在控制器中的預(yù)定設(shè)置點(diǎn)的排氣溫度偏差以防止壓縮機(jī)液擊的控制方法。US 7,509,817 B1示出了一種基于吸氣和排氣過(guò)熱測(cè)量的線性膨脹閥控制方法，其特征在于，連續(xù)使用利用代表壓縮機(jī)容量的預(yù)定參數(shù)的兩種不同的控制方法并且在預(yù)定時(shí)間段之后應(yīng)用該方法。US 6,711,911 B1描述了另一種基于實(shí)際(感測(cè)的)壓縮機(jī)排氣溫度與對(duì)應(yīng)于期望的低過(guò)熱操作的壓縮機(jī)排氣溫度的理論值的比較的膨脹閥控制方法。理論排氣溫度的計(jì)算基于一些表征壓縮機(jī)在制冷系統(tǒng)中的使用的預(yù)定系數(shù)/參數(shù)。US 8,096,141 B2示出了又一種依賴于估計(jì)實(shí)際吸氣流量(基于閥的一些已知的或預(yù)定的特征)以及適于膨脹閥開度以與對(duì)應(yīng)于期望的吸氣條件設(shè)置點(diǎn)的計(jì)算的期望吸氣流速設(shè)置點(diǎn)相匹配的控制制冷系統(tǒng)的過(guò)熱操作的方法。US 7,290,402B1示出了一種基于吸氣過(guò)熱誤差與閥開度之間的實(shí)驗(yàn)性的預(yù)定關(guān)系的膨脹閥控制方法。在US 2013/0174591 A1中還使用預(yù)定查找手冊(cè)以基于系統(tǒng)的當(dāng)前操作條件創(chuàng)建過(guò)熱設(shè)置點(diǎn)。

如上所示，文獻(xiàn)中描述的大多數(shù)監(jiān)測(cè)、控制和診斷方法通常使用額定特性、預(yù)定關(guān)系和/或參照標(biāo)準(zhǔn)的性能。通?；谠谝粋€(gè)給定的時(shí)間處的一個(gè)給定的系統(tǒng)或部件的性能生成這樣的數(shù)據(jù)。明顯地，由于不考慮由系統(tǒng)的部件制造公差、部件磨合、部件老化以及應(yīng)用公差或系統(tǒng)公差引起的影響，因此這樣的預(yù)定數(shù)據(jù)不被認(rèn)為是任何系統(tǒng)或部件甚至類似的系統(tǒng)或部件的行為的準(zhǔn)確表示。然而，為了對(duì)制冷系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)、控制、故障檢測(cè)和診斷，在操作期間較佳地調(diào)整所應(yīng)用的性能預(yù)測(cè)模型是必要的以說(shuō)明部件性能可變性和變化。

制冷系統(tǒng)部件的制造可變性可以明顯地影響部件性能。不同部件的制造公差不同并且不同制造商的制造公差也不同。這些公差和可變性范圍的值大部分時(shí)間都在公開領(lǐng)域中得不到并且是部件制造商的獨(dú)家技術(shù)的一部分。

在系統(tǒng)部件的操作的第一時(shí)間期間通常觀察磨合效果，其中，磨合可以被限定為直到系統(tǒng)的部件已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定的性能水平的一段時(shí)間。取決于各種參數(shù)，例如部件的類型、技術(shù)、尺寸、操作條件等，磨合可以持續(xù)幾個(gè)小時(shí)甚至幾天。磨合參數(shù)，例如持續(xù)時(shí)間，通常在公開領(lǐng)域中得不到并且需要大量的測(cè)試數(shù)據(jù)以確認(rèn)。然后，這些特性通常也得不到或者是部件制造商的獨(dú)家技術(shù)的一部分。

部件老化包括在發(fā)展中通常是部件操作性能隨時(shí)間的劣化。這樣的老化和因而發(fā)生的性能變化范圍可以取決于許多因素例如使用的時(shí)間、操作條件以及所使用部件的類型。

通常，老化的顯著影響可能在相對(duì)較長(zhǎng)的運(yùn)行周期之后出現(xiàn)。實(shí)際上，大多數(shù)系統(tǒng)部件被設(shè)計(jì)成滿足若干年的平均壽命要求。再次，部件老化的準(zhǔn)確表征通常需要大量的數(shù)據(jù)并且需要部件行為的很詳細(xì)的知識(shí)。

主要部件的制造公差、磨合和老化的效果可以被準(zhǔn)確地表征、預(yù)見和校正的方法為更準(zhǔn)確的性能和操作預(yù)測(cè)、監(jiān)測(cè)、控制以及故障檢測(cè)提供了新的機(jī)會(huì)。實(shí)際上，作為示例，這些公差的現(xiàn)有知識(shí)允許對(duì)控制和監(jiān)測(cè)的波段進(jìn)行更實(shí)際的限定以及對(duì)控制和檢測(cè)算法進(jìn)行更魯棒的調(diào)整。

應(yīng)用公差或系統(tǒng)公差還可以對(duì)系統(tǒng)性能和操作產(chǎn)生某些影響。應(yīng)用公差包括可以在使用限定的一組部件的一個(gè)系統(tǒng)與使用完全相同的一組部件的另一系統(tǒng)之間不同的所有方面。這可以包括制冷電路布置和相關(guān)的壓降以及系統(tǒng)中油和制冷劑的質(zhì)量、部件上絕緣的存在、覆蓋在壓縮機(jī)上的聲絕緣的存在等。然而，這些影響中的一些通常是較小的影響并且可以容易地補(bǔ)償/校正或者如果使用足夠數(shù)量的傳感器則可以考慮這些影響，例如，兩個(gè)部件之間的壓降。

同樣，重要的是注意到，由于當(dāng)前的方法沒有將系統(tǒng)作為整體表征而通常分開地考慮系統(tǒng)部件，例如壓縮機(jī)、閥等，很少對(duì)存在于給定的制冷系統(tǒng)的部件之間的緊密動(dòng)態(tài)耦合施加影響，因此這些方法通常是次優(yōu)的。

因此，需要高效的技術(shù)以提高要被用于制冷系統(tǒng)的性能預(yù)測(cè)、控制、診斷及故障檢測(cè)的預(yù)測(cè)模型的準(zhǔn)確度和魯棒性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

這一需要通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求中的主題實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明，一種在包括至少一個(gè)壓縮機(jī)和膨脹閥的制冷電路中進(jìn)行性能模型交叉映射的方法，該方法包括以下步驟：測(cè)量制冷電路的一個(gè)或更多個(gè)電路參數(shù)值；利用第一性能模型根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)測(cè)量的電路參數(shù)值中至少之一來(lái)計(jì)算排氣管路溫度T_pm并且將所計(jì)算的排氣管路溫度T_pm與來(lái)自制冷電路的測(cè)量的排氣管路溫度T_meas進(jìn)行比較以獲得第一差值ΔT；利用第一性能模型根據(jù)至少一個(gè)或更多個(gè)測(cè)量的電路參數(shù)值中至少之一來(lái)計(jì)算第一流量M_pm；利用針對(duì)膨脹閥的第二性能模型根據(jù)至少一個(gè)或更多個(gè)測(cè)量的電路參數(shù)值中至少之一來(lái)計(jì)算通過(guò)膨脹閥的第二流量M_evm；將第一流量M_pm與第二流量M_evm進(jìn)行比較以獲得第二差值ΔM；以及評(píng)估第一差值ΔT和第二差值ΔM。

包括至少一個(gè)壓縮機(jī)和至少一個(gè)膨脹閥的制冷系統(tǒng)包括在閉環(huán)制冷電路中，在閉環(huán)制冷電路中制冷劑流體流動(dòng)并且其中至少一個(gè)壓縮機(jī)致力于壓縮制冷劑。如上所述，該制冷電路包括至少一個(gè)壓縮機(jī)。然而，取決于應(yīng)用，該制冷電路還可以包括多個(gè)相同的或不同的固定容量或可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)。

這樣的電路還可以包括接收來(lái)自壓縮機(jī)的熱制冷劑氣體的冷凝器，其中，氣體在冷凝器中被濃縮，然后通過(guò)至少一個(gè)膨脹閥被供應(yīng)至蒸發(fā)器。借助于膨脹閥，可以控制流入蒸發(fā)器的制冷劑。制冷電路中所使用的膨脹閥可以是電子膨脹閥EXV，其中，步進(jìn)電機(jī)被用于控制閥開度并且從而控制進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑的流量。例如，響應(yīng)于由電子控制器接收到的信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)可以控制流量。

制冷電路的第一性能模型可以是能夠模擬制冷電路的行為的任意模型，例如黑盒回歸式模型、依賴于物理關(guān)系的白盒確定性模型或使用兩種方法的灰盒模型。同樣，第二性能模型可以是例如上述關(guān)于第一性能模型的能夠模擬制冷電路的行為的任意模型。

例如，在EN 12900/AHRI540中定義了一種適合于模擬制冷系統(tǒng)的性能的黑盒回歸式模型，基于壓縮機(jī)操作值，例如借助于布置在電路的不同位置處的傳感器感測(cè)的不同壓力和溫度值，該黑盒回歸式模型可以被用于直接地計(jì)算壓縮機(jī)性能，例如典型的功耗、吸氣流量、電流和容量。適合于模擬制冷系統(tǒng)的性能的灰盒模型依賴于標(biāo)準(zhǔn)效率指數(shù)的定義，例如壓縮機(jī)等熵效率、電子膨脹閥特征因數(shù)，并且依賴于簡(jiǎn)單回歸的使用以根據(jù)系統(tǒng)的操作條件例如壓力和溫度，以及部件操作狀態(tài)例如壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速和閥電機(jī)位置來(lái)估量這樣的指數(shù)的值。通?？梢詫?duì)于給定類型的系統(tǒng)/部件確認(rèn)這些模型的參數(shù)并且這些模型的參數(shù)可以被重新用于估計(jì)類似裝置的性能。

更復(fù)雜的回歸模型同樣適合于模擬制冷系統(tǒng)及其部件的性能?；趤?lái)自電路的測(cè)量的值，這些類型的模型使用轉(zhuǎn)移函數(shù)的普遍概念表示輸入、輸出與電路中的噪音之間的關(guān)系。實(shí)際表明，由于這些類型的模型可以容易地被調(diào)整，即校準(zhǔn)或再校準(zhǔn)以符合真實(shí)數(shù)據(jù)，并且還允許對(duì)所考慮的電路性能的準(zhǔn)確動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，因此，具有或不具有外部輸入的自動(dòng)回歸模型，例如ARMA、ARX、ARMAX，特別地適合于模擬包括至少一個(gè)壓縮機(jī)的制冷系統(tǒng)的性能。

為了利用如上所述的這樣的性能模型，對(duì)制冷電路的一個(gè)或更多個(gè)電路參數(shù)值進(jìn)行測(cè)量。可以通過(guò)對(duì)貫穿制冷電路分散的若干個(gè)溫度和壓力傳感器中至少之一的值進(jìn)行讀取即采樣以進(jìn)行測(cè)量。例如，傳感器可以被布置在壓縮機(jī)、電子管、膨脹閥等上或中。還可以替代地使用不同于溫度和壓力值的值或者使用除了上述涉及的電路參數(shù)值如壓縮機(jī)供電功率等之外的值?？梢灾芷谛缘販y(cè)量電路參數(shù)值，然后例如，將其存儲(chǔ)在連接至制冷電路的存儲(chǔ)器中。

優(yōu)選地，已經(jīng)示出，通過(guò)互相連接如上所述的第一性能模型和第二性能模型使得對(duì)所考慮的制冷系統(tǒng)的性能和行為的預(yù)測(cè)比標(biāo)準(zhǔn)預(yù)定和特定部件參考模型具有更好的準(zhǔn)確度和魯棒性。這個(gè)方案可以被稱為交叉映射并且出于預(yù)測(cè)性能、監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)控制和故障檢測(cè)的目的可以使用該方案。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，出于性能監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)控制和故障檢測(cè)的目的，至少一個(gè)壓縮機(jī)的排氣管路溫度和吸氣流量用作很可靠的指示器。尤其是相對(duì)于性能模型的實(shí)際電路中流量的任何偏差將明顯地影響排氣管路溫度DLT。

因此，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，利用第一性能模型根據(jù)來(lái)自制冷電路的測(cè)量的一個(gè)或更多個(gè)電路參數(shù)值中的至少一個(gè)電路參數(shù)值來(lái)計(jì)算電路的排氣管路溫度T_pm。在一個(gè)示例中，可以根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)下面的電路參數(shù)值計(jì)算排氣管路溫度T_pm：制冷電路的電路中運(yùn)行的壓縮機(jī)的數(shù)目N、吸氣壓力P₁、排氣壓力P₂和吸氣溫度T₁。

作為示例，基于預(yù)定壓縮機(jī)性能數(shù)據(jù)，例如EN12900/AHRI550的數(shù)據(jù)，可以根據(jù)通過(guò)計(jì)算壓縮機(jī)和系統(tǒng)的能量守恒的相同電路參數(shù)值表示排氣管路溫度。

在另一示例中，還可以通過(guò)使用多個(gè)輸入單個(gè)輸出MISO來(lái)表示排氣管路溫度，等式結(jié)構(gòu)如下：

Tpm_t＝a₁*Tmeas_t-1+a₂*Tmeas_t-2+a₃*Tmeas_t-3+……b1*P1_t+b₂*P1_t-1+b₃*P1_t-2+c₁*P2_t+c₂*P2_t-1+c3*P2_t-2+d1*T1_t+d₂*T1_t-1+d₃*T1_t-2

在一種實(shí)施方式中，所有提及的電路參數(shù)值被用于計(jì)算?？梢酝ㄟ^(guò)將所計(jì)算的排氣管路溫度T_pm與來(lái)自制冷電路的測(cè)量的排氣管路溫度T_meas相比較然后計(jì)算第一差值ΔT，即定義兩個(gè)絕對(duì)值的差值的相對(duì)值。

有利地，利用第一性能模型根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)測(cè)量的電路參數(shù)值中的至少一個(gè)測(cè)量的電路參數(shù)值通過(guò)計(jì)算第一流量M_pm還可以增加映射的準(zhǔn)確度和魯棒性。例如，可以利用第一性能模型根據(jù)制冷電路的N、P₁、P₂和T₁計(jì)算第一流量M_pm。然后將獲得的值與通過(guò)膨脹閥的第二流量M_evm進(jìn)行比較以用于計(jì)算第二差值ΔM。

借助于針對(duì)膨脹閥的第二性能模型根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)測(cè)量的電路參數(shù)值中至少之一可以計(jì)算通過(guò)膨脹閥的第二流量M_evm。

第二流量M_evm，即通過(guò)膨脹閥的流量可以用例如回歸式模型計(jì)算，其中，膨脹閥的特征方程可以被表示成閥流量、閥開度與系統(tǒng)操作條件之間的關(guān)系。例如，可以使用關(guān)系如其中,是通過(guò)膨脹閥的流量，P₁是吸氣壓力，P₂是系統(tǒng)的高壓(代表閥入口壓力)，T₃是液體溫度，以及是閥的開度。然而，這樣的關(guān)系還可以是自動(dòng)回歸形式。

然后評(píng)估第一差值ΔT和第二差值ΔM，其中，該評(píng)估可以是，例如分析或確定第一差值ΔT和第二差值ΔM是否仍在它們各自的閾值的某一預(yù)定范圍內(nèi)。評(píng)估結(jié)果可以用于如在下述實(shí)施方式中所限定的各種應(yīng)用。

在一種實(shí)施方式中，基于確定所測(cè)量的排氣管路溫度T_meas和第一差值ΔT中的至少之一保持穩(wěn)定指示至少第一性能模型就緒用于預(yù)測(cè)制冷電路的性能。此處，穩(wěn)定可以被限定為溫度值或溫度差值的時(shí)間導(dǎo)數(shù)接近于0，例如意味著測(cè)量的排氣管路溫度T_meas在整個(gè)操作周期的變化不超過(guò)例如0.5開爾文的1E-3至1E-6的數(shù)量級(jí)。

在制冷電路的操作的第一時(shí)間期間，磨合效果對(duì)電路性能和行為具有主要影響。此處，磨合是指直到所有測(cè)量的值保持在它們的正常操作界限內(nèi)為止，也就是直到系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定操作需要的一段時(shí)間為止。例如，在正常操作期間直到測(cè)量的排氣管路溫度T_meas保持在某一范圍即正常范圍內(nèi)，可能會(huì)花費(fèi)長(zhǎng)達(dá)24個(gè)小時(shí)。盡管在進(jìn)行磨合之前出于監(jiān)測(cè)、控制或故障檢測(cè)的目的壓縮機(jī)性能可以已經(jīng)被預(yù)測(cè)，但磨合之后預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度大大增加。

如果在操作時(shí)間的初始時(shí)段之后達(dá)到穩(wěn)定操作，則可以生成指示以使系統(tǒng)操作員或運(yùn)行在電子控制器中的控制軟件知道現(xiàn)在可以考慮系統(tǒng)磨合結(jié)束以及至少第一性能模型現(xiàn)在可以被用于預(yù)測(cè)制冷電路的性能。該指示可以是發(fā)送給電子控制器的信號(hào)和/或在電子控制器中運(yùn)行的控制軟件設(shè)置的標(biāo)記等。

在一種實(shí)施方式中，響應(yīng)于第一性能模型就緒用于預(yù)測(cè)性能的指示來(lái)校準(zhǔn)第一性能模型。

已知需要對(duì)回歸模型和多項(xiàng)式模型進(jìn)行校準(zhǔn)和再校準(zhǔn)以使其足夠準(zhǔn)確的用于性能預(yù)測(cè)、故障檢測(cè)、控制等。在描述中，術(shù)語(yǔ)校準(zhǔn)用于初始校準(zhǔn)和一次或更多次后續(xù)校準(zhǔn)，即一次或更多次再校準(zhǔn)。

如上面關(guān)于在前實(shí)施方式所描述的，直到系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定性能水平為止可能花費(fèi)長(zhǎng)達(dá)24個(gè)小時(shí)。在操作時(shí)間的初始時(shí)段期間，如上所述，出于監(jiān)測(cè)、控制或故障檢測(cè)的目的可以使用該模型。然而，這樣的預(yù)測(cè)可能不是很準(zhǔn)確。因此，在系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定操作之后，可以對(duì)第一性能模型進(jìn)行第一次校準(zhǔn)以證明由于部件制造可變性和應(yīng)用可變性導(dǎo)致第一性能模塊的不準(zhǔn)確度而可能產(chǎn)生的偏差。

可以通過(guò)調(diào)整第一性能模型的參數(shù)而對(duì)第一性能模型進(jìn)行校準(zhǔn)使得兩個(gè)值ΔT和ΔM中至少之一趨于零。校準(zhǔn)還可以是反復(fù)的過(guò)程以用于減小ΔT和ΔM的誤差。

在另一實(shí)施方式中，評(píng)估包括基于兩個(gè)差值ΔT和ΔM中至少之一確定是否對(duì)第一性能模型進(jìn)行校準(zhǔn)。響應(yīng)于第一性能模型就緒用于預(yù)測(cè)性能的指示可以在第一性能模型被初始校準(zhǔn)之后例如周期性地進(jìn)行這一確定。然而，還可以根據(jù)第一性能模型就緒用于預(yù)測(cè)性能的指示而獨(dú)立地進(jìn)行這一確定和/或根據(jù)第一次校準(zhǔn)獨(dú)立地進(jìn)行這一確定。例如，在制冷電路被操作之后可以在預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)行確定。

有利地，為了確定校準(zhǔn)的第一性能模型是否仍與制冷電路的實(shí)際性能相一致，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，至少一個(gè)壓縮機(jī)的排氣管路溫度和吸氣流量用作很可靠的指示器。由于實(shí)際測(cè)量的T_meas與所計(jì)算的T_pm之間的偏差，因此監(jiān)測(cè)到第一差值ΔT的絕對(duì)值的增加。如果偏差隨時(shí)間增加，而不忽視預(yù)定發(fā)展速率，將認(rèn)為偏差歸因于“正常老化”。然后，需要對(duì)第一性能模型進(jìn)行新的校準(zhǔn)。這可以通過(guò)用如上所述的最近來(lái)自制冷系統(tǒng)的測(cè)量的值更新第一性能模型而進(jìn)行校準(zhǔn)。否則，由于系統(tǒng)的故障例如有故障的壓縮機(jī)會(huì)導(dǎo)致偏差并且會(huì)觸發(fā)錯(cuò)誤的檢測(cè)方法。例如，如果形成差值ΔT的兩個(gè)值相差5％以上，則在性能模型被初始校準(zhǔn)之后需要對(duì)該性能模型進(jìn)行校準(zhǔn)。相同的閾值還可以適用于ΔM。優(yōu)選地，為了進(jìn)一步提高預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度，在決定是否對(duì)第一性能模型進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)除了考慮ΔT之外或者可替代地可以考慮另一差值ΔM的偏差。

在一種實(shí)施方式中，基于確定第一差值ΔT在預(yù)定范圍外來(lái)指示傳感器故障和/或基于確定用于獲得第二差值ΔM的第一流量值M_pm和第二流量值M_evm彼此相差的預(yù)定百分比來(lái)指示膨脹閥故障。例如，這一預(yù)定范圍可以是0至20開爾文的范圍，即，T_pm和T_meas的差值的大小在0至20開爾文之間。又例如，M_pm和M_evm的差值的大小彼此超過(guò)20％以指示膨脹閥故障。例如，在制冷電路啟動(dòng)之后，可以周期性地進(jìn)行那些確定。已經(jīng)示出，當(dāng)?shù)谝徊钪岛偷诙钪翟谒鼈兏髯缘姆秶鈺r(shí)，如上所述，適于測(cè)量至少一個(gè)電路參數(shù)值的傳感器中至少之一很可能發(fā)生故障。在制冷電路啟動(dòng)之后可以準(zhǔn)確地確定傳感器故障和/或膨脹閥故障是否已經(jīng)發(fā)生，或者在第一性能模型被初始校準(zhǔn)之后可以周期性地確定傳感器故障和/或膨脹閥故障是否已經(jīng)發(fā)生以達(dá)到較高的準(zhǔn)確度。

在另一實(shí)施方式中，評(píng)估包括基于兩個(gè)差值ΔT、ΔM中至少之一確定故障的存在。此處，如果形成差值ΔT的兩個(gè)值相差10％以上則可以確定故障的存在。相同的或類似的閾值也可以適用于ΔM。為了提高準(zhǔn)確度，可以使用校準(zhǔn)的第一性能模型進(jìn)行評(píng)估。然而，當(dāng)僅使用未校準(zhǔn)的性能模型時(shí)該評(píng)估將給出有用的結(jié)果。

還可以通過(guò)對(duì)差值ΔT、ΔM的更具體的分析，例如通過(guò)分析第二差值ΔM，使可能的故障更好地局部化。此處，可以檢查第二差值ΔM為正還是為負(fù)。例如，如上所述，如果借助于回歸式模型計(jì)算的通過(guò)膨脹閥的流量M_evm不同于借助于第一性能模型計(jì)算的流量M_pm，則很可能檢測(cè)到膨脹閥中的故障。與“膨脹閥側(cè)”中的故障形成對(duì)比，如果通過(guò)模型計(jì)算的第一流量M_pm不同于所計(jì)算的通過(guò)膨脹閥的第二流量M_evm，則可以檢測(cè)不同類型的故障。在這種情況下，壓縮機(jī)故障可能已經(jīng)出現(xiàn)或者性能模型的試運(yùn)轉(zhuǎn)可能存在問(wèn)題。

在一種實(shí)施方式中，利用第一性能模型根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)測(cè)量的電路參數(shù)值中至少之一來(lái)計(jì)算至少一個(gè)壓縮機(jī)的功耗I_pm并且將所計(jì)算的功耗I_pm與來(lái)自制冷電路的測(cè)量的功耗I_meas進(jìn)行比較以獲得第三差值ΔI，并且評(píng)估第三差值ΔI。此處，評(píng)估可以是分析或確定第三差值ΔI是否仍在其相應(yīng)的閾值的某一預(yù)定范圍內(nèi)。評(píng)估結(jié)果還可以被用于如在上述實(shí)施方式中所限定的各種應(yīng)用。在描述中，術(shù)語(yǔ)功率針對(duì)以瓦為單位的電功率和以安培為單位的電流可以互換使用。

可以根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)測(cè)量的電路參數(shù)值中至少之一計(jì)算功耗I_pm。在一個(gè)示例中，第一性能模型可以根據(jù)吸氣壓力P1、排氣壓力P2和壓縮轉(zhuǎn)速ω計(jì)算功耗。借助于安裝在向制冷電路中的至少一個(gè)壓縮機(jī)提供電能的電力主線中的電流傳感器可以獲得測(cè)量的功耗值I_meas。

有利地，如果第三差值ΔI在取決于故障類型而不同的相應(yīng)的預(yù)定范圍外則還可以確定系統(tǒng)故障、傳感器故障或膨脹閥故障的存在。同樣優(yōu)選地，可以通過(guò)追蹤壓縮機(jī)的功率攝入的發(fā)展直接地表征如上所述的磨合期。另外，由于可以通過(guò)將功率測(cè)量與制冷劑側(cè)壓縮機(jī)工作進(jìn)行比較而直接地估計(jì)壓縮機(jī)損耗，因此通過(guò)考慮功耗能夠達(dá)到更高的準(zhǔn)確度水平。這允許確認(rèn)壓縮機(jī)損耗之間的關(guān)系。同樣地，為了進(jìn)一步增加預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度，除了ΔT和/或ΔM之外或者可替代地，還可以考慮第一性能模型是否需要對(duì)第三差值進(jìn)行校準(zhǔn)或再校準(zhǔn)。

在又一實(shí)施方式中，利用第一性能模型根據(jù)期望的操作條件的至少一個(gè)或更多個(gè)理想電路參數(shù)值來(lái)計(jì)算另一排氣管路溫度T’_pm并且將所計(jì)算的另一排氣管路溫度T’_pm與來(lái)自制冷電路的測(cè)量的排氣管路溫度T_meas進(jìn)行比較以獲得另一第一差值ΔT’，利用第一性能模型根據(jù)期望的操作條件的至少一個(gè)或更多個(gè)理想電路參數(shù)值來(lái)計(jì)算另一第一流量M’_pm，利用針對(duì)膨脹閥的第二性能模型根據(jù)期望的操作條件的至少一個(gè)或更多個(gè)理想電路參數(shù)值來(lái)計(jì)算通過(guò)膨脹閥的另一第二流量M’_evm，將另一第一流量M’_pm與另一第二流量M’_evm進(jìn)行比較以獲得另一第二差值ΔM’，并且基于至少另一第一差值ΔT’和另一第二差值ΔM’中之一來(lái)調(diào)整膨脹閥的開度。

有利地，可以基于交叉映射估計(jì)目標(biāo)膨脹閥開度。此處，可以使用期望操作條件的理想電路參數(shù)值以借助于鏈接壓縮機(jī)吸氣流量、閥開度和操作條件的交叉映射關(guān)系得到目標(biāo)膨脹閥開度，理想電路參數(shù)值可以用對(duì)應(yīng)于理想操作條件的已知電路參數(shù)值表示。

因此，在給定的操作條件下，性能模型的交叉映射允許確定實(shí)際的壓縮機(jī)和膨脹閥操作條件以及將它們與期望的壓縮機(jī)和閥操作條件進(jìn)行比較。

例如，期望的操作條件可以是期望的過(guò)熱條件。此處，如果實(shí)際吸氣狀態(tài)(例如焓或溫度)高于目標(biāo)吸氣狀態(tài)(例如焓或溫度)，則可以增大膨脹閥開度以增大壓縮機(jī)吸氣流量。如果實(shí)際吸氣狀態(tài)低于目標(biāo)吸氣狀態(tài)，則可以減小膨脹閥開度以限制壓縮機(jī)吸氣流量。這種方法允許在正的高過(guò)熱操作如高于3開爾文或低過(guò)熱操作如低于3開爾文情況下的魯棒的操作，但同樣允許在輕微回液操作下的魯棒的操作。此處，術(shù)語(yǔ)回液是指當(dāng)液體制冷劑滴返回至正運(yùn)行的壓縮機(jī)的入口時(shí)的狀態(tài)。

因此，可以估計(jì)被用來(lái)指示壓縮機(jī)入口處的制冷劑質(zhì)量/狀態(tài)的回液率并保持對(duì)其控制。優(yōu)選地，系統(tǒng)可以被控制以達(dá)到期望的壓縮機(jī)排氣狀態(tài)。在這種情況下，類似的方法可以被逆轉(zhuǎn)以達(dá)到這個(gè)目標(biāo)。

然而，期望的操作條件還可以是期望的排氣條件。如果這種情況發(fā)生，系統(tǒng)可以被控制以達(dá)到期望的排氣條件。

在再一實(shí)施方式中，利用第一性能模型根據(jù)期望操作條件的至少一個(gè)或更多個(gè)理想電路參數(shù)值來(lái)計(jì)算至少一個(gè)壓縮機(jī)的另一功耗I’_pm，將所計(jì)算的另一功耗I’_pm與來(lái)自制冷電路的測(cè)量的功耗I_meas進(jìn)行比較以獲得另一第三差值ΔI’，并且基于另一第三差值ΔI’來(lái)調(diào)整膨脹閥的開度。

根據(jù)本發(fā)明，一種用于在包括至少一個(gè)壓縮機(jī)和膨脹閥的制冷電路中進(jìn)行性能模型交叉映射的設(shè)備，該設(shè)備包括：用于測(cè)量制冷電路的一個(gè)或更多個(gè)電路參數(shù)值的裝置；用于利用第一性能模型根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)測(cè)量的電路參數(shù)值中至少之一來(lái)計(jì)算排氣管路溫度T_pm的裝置以及用于將所計(jì)算的排氣管路溫度T_pm與來(lái)自制冷電路的測(cè)量的排氣管路溫度T_meas相比較以獲得第一差值ΔT的裝置；用于利用第一性能模型根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)測(cè)量的電路參數(shù)值中至少之一來(lái)計(jì)算第一流量M_pm的裝置；用于利用針對(duì)膨脹閥的第二性能模型根據(jù)至少一個(gè)或更多個(gè)測(cè)量的電路參數(shù)值中至少之一來(lái)計(jì)算通過(guò)膨脹閥的第二流量M_evm的裝置；用于將第一流量M_pm與第二流量M_evm相比較以獲得第二差值ΔM的裝置；以及用于評(píng)估第一差值ΔT和第二差值ΔM的裝置。

優(yōu)選地，該設(shè)備可以是控制裝置、控制器、或控制器的一部分。同樣，該控制器還可以適合于，即除了檢驗(yàn)第一性能模型的準(zhǔn)確度之外，還可以利用第一性能模型監(jiān)測(cè)制冷電路，以及從而用于檢測(cè)制冷電路中可能的故障。

根據(jù)本發(fā)明，一種用于檢測(cè)安裝在包括至少一個(gè)膨脹閥和N個(gè)壓縮機(jī)的制冷電路中的N個(gè)壓縮機(jī)的當(dāng)前操作模式的方法，該方法包括以下步驟：測(cè)量制冷電路的一個(gè)或更多個(gè)電路參數(shù)值；利用第一性能模型根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)測(cè)量的電路參數(shù)值中至少之一來(lái)計(jì)算N個(gè)壓縮機(jī)的可能的操作模式x中至少之一的相應(yīng)的吸氣流量值M_pm[1 … x]；利用第二性能模型根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)測(cè)量的電路參數(shù)值中至少之一來(lái)計(jì)算通過(guò)膨脹閥的當(dāng)前流量值M_evm；以及如果所計(jì)算的吸氣流量值M_pm[1 … x]的值與當(dāng)前流量值M_evm的值基本上相等，則將至少一個(gè)所計(jì)算的吸氣流量值M_pm[1 … x]與當(dāng)前流量值M_evm進(jìn)行比較以檢測(cè)當(dāng)前操作模式。

制冷系統(tǒng)包括至少一個(gè)壓縮機(jī)和至少一個(gè)膨脹閥，并且包括在閉環(huán)制冷電路中，在閉環(huán)制冷電路中制冷劑流體流動(dòng)并且其中至少一個(gè)壓縮機(jī)致力于壓縮制冷劑。此處，制冷電路包括至少一個(gè)壓縮機(jī)。然而，取決于應(yīng)用，該制冷電路還可以包括多個(gè)相同的壓縮機(jī)和/或不同類型的固定容量壓縮機(jī)或可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)。由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、和/或通信和數(shù)據(jù)傳送限制，因此系統(tǒng)操作員不一定總是能夠得到在制冷系統(tǒng)中通常運(yùn)行的N個(gè)壓縮機(jī)的數(shù)量和類型。然而，為了高效地控制制冷系統(tǒng)，例如控制過(guò)熱值，對(duì)于系統(tǒng)操作員而言重要的是知道在任何給定的時(shí)間處在系統(tǒng)中運(yùn)行的壓縮機(jī)。

為了檢測(cè)當(dāng)前操作模式，即，N個(gè)壓縮機(jī)的導(dǎo)通與斷開狀態(tài)，例如，壓縮機(jī)1是導(dǎo)通的而壓縮機(jī)2是斷開的等，來(lái)自制冷電路的測(cè)量一個(gè)或更多個(gè)電路參數(shù)值?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)貫穿制冷電路分散的若干溫度和壓力傳感器中至少之一的值進(jìn)行讀取即取樣以進(jìn)行測(cè)量。例如，傳感器可以被布置在一個(gè)或更多個(gè)壓縮機(jī)、電子管、膨脹閥等上或中。還可以替代地使用不同于溫度和壓力值的值或者使用除了上面涉及的電路參數(shù)值如壓縮機(jī)功率等之外的值?？梢灾芷谛缘販y(cè)量電路參數(shù)值，然后例如，將其存儲(chǔ)在連接至制冷電路的存儲(chǔ)器中。

然后使用制冷電路的第一性能模型根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)測(cè)量的電路參數(shù)值中至少之一計(jì)算N個(gè)壓縮機(jī)的可能的操作模式x中至少之一的相應(yīng)的吸氣流量值M_pm[1 … x]。例如，這可以通過(guò)計(jì)算每個(gè)可能的壓縮機(jī)運(yùn)行模型的吸氣流量值M_pm[1 … x]并且通過(guò)將這些值隨后存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中來(lái)進(jìn)行。例如，該存儲(chǔ)器可以是其中已經(jīng)存儲(chǔ)了電路參數(shù)值的同一存儲(chǔ)器?？商娲兀€可以逐個(gè)地計(jì)算吸氣流量值M_pm[1 … x]，也就是說(shuō)，在計(jì)算了某一模型的吸氣流量值例如M_pm[1]之后，將該值保存以用于后續(xù)處理/將其與參考值進(jìn)行比較，即在計(jì)算下一模型的下一吸氣流量值例如M_pm[1+1]之前。

如上所解釋的，性能模型可以是能夠模擬制冷電路的行為的任意模型。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，吸氣流量值M用作用于檢測(cè)N個(gè)壓縮機(jī)的當(dāng)前操作模式的很可靠的指示器。因此，在一個(gè)示例中，可以利用第一性能模型根據(jù)制冷電路的N、P₁、P₂和T₁計(jì)算N個(gè)壓縮機(jī)的可能的操作模式x的相應(yīng)的吸氣流量值M_pm[1 … x]，其中，x表示N個(gè)壓縮機(jī)的所有可能的操作模式，P₁是吸氣壓力，P₂是代表閥入口壓力的排氣壓力，以及T₁是吸氣溫度。利用第二性能模型，例如，如上所述的回歸式模型，計(jì)算通過(guò)膨脹閥的當(dāng)前流量值M_evm。

然后將可能的操作模式x中至少之一的所計(jì)算的流動(dòng)吸氣流量值M_pm[1 … x]與通過(guò)膨脹閥的當(dāng)前流量值M_pm[1 … x]進(jìn)行比較。這可以被進(jìn)行直到檢測(cè)到當(dāng)前操作模式為止，即直到兩個(gè)流量值基本上相等為止。如果這兩個(gè)流量值彼此相差小于5％至10％則這兩個(gè)流量值基本上相等。

根據(jù)本發(fā)明，一種用于檢測(cè)安裝在包括至少一個(gè)膨脹閥和N個(gè)壓縮機(jī)的制冷電路中的N個(gè)壓縮機(jī)的當(dāng)前操作模式的設(shè)備，包括：用于測(cè)量制冷電路的一個(gè)或更多個(gè)電路參數(shù)值的裝置；用于利用第一性能模型根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)測(cè)量的電路參數(shù)值中至少之一來(lái)計(jì)算N個(gè)壓縮機(jī)的可能的操作模式x的相應(yīng)的吸氣流量值M_pm[1 … x]的裝置；用于利用第二性能模型根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)測(cè)量的電路參數(shù)值中至少之一來(lái)計(jì)算通過(guò)膨脹閥的當(dāng)前流量值M_evm的裝置；以及用于在所計(jì)算的吸氣流量值M_pm[1 … x]的值與當(dāng)前流量值M_evm的值基本上相等的情況下將第一性能模型針對(duì)每個(gè)操作模式所計(jì)算的吸氣流量值M_pm[1 … x]與當(dāng)前流量值M_evm相比較以檢測(cè)當(dāng)前操作模式的裝置。

附圖說(shuō)明

在下文中，進(jìn)一步參照附圖中示出的示意圖描述本發(fā)明，在附圖中：

圖1是可以與本發(fā)明一起使用的制冷電路的實(shí)施方式的電路圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的用于性能模型交叉映射的方法的實(shí)施方式的框圖；

圖3a、圖3b、圖3c是示出了可以被用于本發(fā)明的各種實(shí)施方式的示例性壓縮機(jī)的磨合期的圖表；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的性能模型交叉映射方法用于確定是否需要對(duì)至少一個(gè)性能模型進(jìn)行校準(zhǔn)的實(shí)施方式的框圖；

圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的校準(zhǔn)至少一個(gè)性能模型的實(shí)施方式的圖表；

圖6是根據(jù)本發(fā)明的性能模型交叉映射方法用于故障檢測(cè)的實(shí)施方式的框圖；

圖7a、圖7b是根據(jù)本發(fā)明的性能模型交叉映射方法用于過(guò)熱控制的實(shí)施方式的框圖；

圖8a、圖8b是根據(jù)本發(fā)明的性能模型交叉映射方法用于壓縮機(jī)排氣狀態(tài)控制的實(shí)施方式的框圖；

圖9是根據(jù)本發(fā)明的性能模型交叉映射方法用于性能預(yù)測(cè)的實(shí)施方式的框圖；以及

圖10是用于檢測(cè)安裝在制冷電路中的N個(gè)壓縮機(jī)的當(dāng)前操作模式的方法的實(shí)施方式的框圖。

具體實(shí)施方式

圖1示出了可以應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的第一性能模型和第二性能模型的基本制冷電路的示例。所示出的制冷電路包括構(gòu)成制冷電路必需的基本部件。該制冷電路包括至少一個(gè)壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)從蒸發(fā)器中得到低溫低壓的制冷劑蒸氣并且對(duì)制冷劑進(jìn)行壓縮以將制冷劑提供給冷凝器，在冷凝器中將制冷劑的熱量排到外部空氣中或排到一些其他外部流體中。在冷凝器中使制冷蒸氣從蒸發(fā)狀態(tài)冷卻到液態(tài)。然后制冷劑從冷凝器通過(guò)膨脹閥流動(dòng)至蒸發(fā)器，因此制冷劑的壓力和溫度減小。在蒸發(fā)器中將制冷劑中不需要的熱量移除，使得低溫低壓的制冷劑蒸氣可以被再次供應(yīng)至至少一個(gè)壓縮機(jī)。

在示出的制冷電路中，不同的傳感器被安裝在不同的位置以感測(cè)對(duì)應(yīng)的電路參數(shù)的值。在此處示出的示例中，傳感器是變換電路參數(shù)即電信號(hào)中的物理值的變換器，使得可以將電路參數(shù)例如提供至可以使用用于進(jìn)一步處理的感測(cè)值的控制器。如圖1所示，在蒸發(fā)器與至少一個(gè)壓縮機(jī)之間的位置處感測(cè)吸氣溫度T₁和吸氣壓力P₁。對(duì)應(yīng)的傳感器可以被直接安裝在壓縮機(jī)中或者安裝在蒸發(fā)器與壓縮機(jī)之間的吸氣管路上的任何位置。在至少一個(gè)壓縮機(jī)與冷凝器之間感測(cè)排氣溫度T_meas和排氣壓力P₂。相應(yīng)的傳感器還可以被直接安裝在壓縮機(jī)殼體內(nèi)或者安裝在壓縮機(jī)與冷凝器之間的吸氣管路上/中。圖1示出了借助于可以被布置在膨脹閥中或位于冷凝器與膨脹閥之間的電路上/中一些位置處的傳感器感測(cè)另一溫度值T₃。這個(gè)傳感器被配置成在制冷劑進(jìn)入膨脹閥之前感測(cè)制冷劑的溫度T₃。膨脹閥還包括感測(cè)閥的開度的至少一個(gè)傳感器，即安裝在膨脹閥中的孔的開度。然而，代替通過(guò)適當(dāng)?shù)母袦y(cè)方法感測(cè)實(shí)際孔開度的傳感器的使用，還可以從適于控制閥開度的控制器獲得關(guān)于膨脹閥的期望開度的信息。還可以通過(guò)位于至少一個(gè)壓縮機(jī)的供電線路中的功率表或安培表測(cè)量至少一個(gè)壓縮機(jī)的電能消耗I_meas。

這些電路參數(shù)可以被用于描述制冷電路的當(dāng)前操作條件。因此，控制器或處理單元(未示出)可以被連接至傳感器，使得電路參數(shù)可以被用于控制制冷電路或用于檢測(cè)次優(yōu)工作條件。這通常通過(guò)使用性能模型來(lái)進(jìn)行，也就是說(shuō)，這可以通過(guò)模擬或映射來(lái)進(jìn)行。

圖2示出了性能模型交叉映射的框圖。在進(jìn)行任何計(jì)算之前，測(cè)量例如如圖1中所示的制冷電路的一個(gè)或更多個(gè)電路參數(shù)值。根據(jù)示出的實(shí)施方式，第一性能模型被用于根據(jù)制冷電路的在電路中運(yùn)行的壓縮機(jī)的數(shù)目N、吸氣壓力P₁、排氣壓力P₂和吸氣溫度T₁計(jì)算排氣管路溫度T_pm。同樣地，如圖2中所示，利用第一性能模型根據(jù)關(guān)于使用該性能模型的制冷電路的N、P₁、P₂和T₁計(jì)算第一流量M_pm。此處，利用第一性能模型根據(jù)電路參數(shù)和事實(shí)上組成所述第一性能模型的歷史值計(jì)算排氣管路溫度T_pm和第一流量M_pm。技術(shù)人員將理解制冷電路的第一性能模型可以是能夠模擬制冷電路的行為的任意類型，例如黑盒回歸式模型、依賴物理關(guān)系的白盒確定性模型或使用兩種方法的灰盒模型。

圖2還示出了利用第二性能模型計(jì)算通過(guò)膨脹閥的第二流量M_evm。如上文已經(jīng)描述的，第二性能模型可以是例如回歸式模型，其中，膨脹閥的特征方程可以被表示成閥流量、閥開度與系統(tǒng)操作條件之間的關(guān)系。例如，可以根據(jù)吸氣壓力P₁、排氣壓力P₂、液體溫度T₃和閥開度計(jì)算第二流量M_evm。

如圖2所示，通過(guò)將從第一性能模型計(jì)算的排氣管路溫度T_pm與從制冷電路測(cè)量的排氣管路溫度的值T_meas進(jìn)行比較來(lái)計(jì)算第一差值ΔT，以及通過(guò)將第一流量M_pm與第二流量M_evm進(jìn)行比較來(lái)計(jì)算第二差值ΔM。然后可以評(píng)估第一差值ΔT和第二差值ΔM是否在給定的范圍內(nèi)。技術(shù)人員理解這個(gè)范圍可以根據(jù)應(yīng)用而變化。例如，不同的范圍可以用于檢測(cè)系統(tǒng)故障、用于校準(zhǔn)第一性能模型和第二性能模型中至少之一、用于調(diào)整系統(tǒng)操作等。

圖2還示出了除了第一差值ΔT和第二差值ΔM之外還可以計(jì)算第三差值ΔI?？梢愿鶕?jù)一個(gè)或更多個(gè)測(cè)量的電路參數(shù)值中至少之一計(jì)算功耗I_pm。在一個(gè)示例中，第一性能模型可以根據(jù)吸氣壓力P₁、排氣壓力P₂和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速ω計(jì)算功耗I_pm?？梢越柚诎惭b在向制冷電路中至少一個(gè)壓縮機(jī)提供電能的電力主線中的功率傳感器或電流傳感器獲得測(cè)量的功耗值I_meas。然后將這兩個(gè)值進(jìn)行比較以獲得第三差值ΔI。

為了交叉映射，除了評(píng)估第一差值ΔT和第二差值ΔM之外，還可以評(píng)估第三差值ΔI以獲得更準(zhǔn)確的結(jié)果。

圖3a、圖3b、圖3c示出了可以被用于本發(fā)明的各種實(shí)施方式的示例性壓縮機(jī)(例如如圖1中所示的壓縮機(jī))的磨合期。圖3a、圖3b、圖3c都示出了在制冷電路的操作的第一時(shí)間期間，磨合效果對(duì)電路參數(shù)具有主要影響。在進(jìn)行磨合之前，出于監(jiān)測(cè)、控制或故障檢測(cè)的目的，不能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)壓縮機(jī)性能。

圖3a示出了處于穩(wěn)定的給定條件在壓縮機(jī)操作的磨合期期間壓縮機(jī)的消耗功率和排氣管路溫度的發(fā)展。在功率和排氣管路溫度穩(wěn)定在它們的“額定值”處之前，即直到它們保持穩(wěn)定為止，二者表現(xiàn)出暫態(tài)振蕩行為。在此處示出的示例中，基于確定至少測(cè)量的排氣管路溫度T_meas保持穩(wěn)定，第一性能模型就緒用于預(yù)測(cè)性能。此處，穩(wěn)定可以被限定為第一差值的時(shí)間導(dǎo)數(shù)接近于0，例如意味著排氣管路溫度T_meas在整個(gè)操作周期的變化不超過(guò)例如0.5開爾文的1E-3至1E-6的數(shù)量級(jí)。如圖3a中所示，消耗的功率同樣適合于確定磨合期的結(jié)束。

在此處示出的示例中，可以認(rèn)為磨合在操作的3到4個(gè)小時(shí)之后完成。

圖3b和3c示出了可以通過(guò)將排氣管路溫度的測(cè)量值與預(yù)測(cè)值進(jìn)行比較而追蹤壓縮機(jī)的性能如何發(fā)展。在圖3b中示出了參考排氣管路溫度，該參考排氣管路溫度可以作為典型值通過(guò)壓縮機(jī)制造商得到，其中，帶有Comp 1、Comp 2、Comp 3標(biāo)號(hào)的線示出了相同壓縮機(jī)類型的三個(gè)不同壓縮機(jī)的示例性排氣管路溫度。

在示出的示例中，當(dāng)滿足下列條件之一或二者都滿足時(shí)可以考慮壓縮機(jī)的磨合完成：

-足夠的綜合操作運(yùn)行時(shí)間：該標(biāo)準(zhǔn)可以根據(jù)描述壓縮機(jī)的運(yùn)行歷史的“操作”索引來(lái)限定，和/或

-當(dāng)篩選的時(shí)間導(dǎo)數(shù)(filtered time derivative)變成零或接近于零時(shí)追蹤排氣管路溫度隨時(shí)間的發(fā)展。

圖3b示出了在磨合期結(jié)束時(shí)，各個(gè)壓縮機(jī)的實(shí)際排氣管路溫度與參考排氣管路溫度之間仍存在差異。這個(gè)差異是由制造公差和應(yīng)用公差引起的。

在圖3c中，示出了時(shí)間溫度圖表，其中，測(cè)量的排氣管路溫度T_meas和所計(jì)算的排氣管路溫度T_pm二者共同被示出。此處，測(cè)量的排氣管路溫度T_meas與所計(jì)算的排氣管路溫度T_pm之間存在的差異也歸因于制造公差和應(yīng)用公差。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的性能模型交叉映射方法用于確定在對(duì)至少一個(gè)性能模型進(jìn)行初始校準(zhǔn)之后是否需要對(duì)其再進(jìn)行校準(zhǔn)的實(shí)施方式的框圖。

在此處示出的實(shí)施方式中，基于評(píng)估差值ΔT、ΔM對(duì)是否校準(zhǔn)第一性能模型和/或第二性能模型作出決定。例如，基于第一性能模型就緒用于預(yù)測(cè)性能的指示可以在至少第一性能模型被初始校準(zhǔn)之后周期性地作出這一決定。圖4示出了將如圖2中所示的性能模型交叉映射的兩個(gè)差值ΔT、ΔM的大小│ΔT│、│ΔM│與兩個(gè)對(duì)應(yīng)閾值T_crit和M_crit相比較。如果兩個(gè)差值ΔT、ΔM的大小│ΔT│、│ΔM│中至少之一超過(guò)其對(duì)應(yīng)閾值T_crit和/或M_crit，則可以生成第一性能模型和/或第二性能模型需要被校準(zhǔn)的指示。此處，相應(yīng)的閾值T_crit和M_cri大大取決于應(yīng)用和系統(tǒng)設(shè)置。例如，可以選擇閾值使得形成差值ΔT和ΔM的兩個(gè)值分別彼此相差不超過(guò)5％。

在圖4中示出了響應(yīng)于│ΔT│超過(guò)T_crit而校準(zhǔn)第一性能模型以及響應(yīng)于│ΔM│超過(guò)M_crit而校準(zhǔn)第二性能模型。然而，技術(shù)人員將理解響應(yīng)于一個(gè)大小│ΔT│、│ΔM│超過(guò)其對(duì)應(yīng)閾值而校準(zhǔn)第一性能模型和第二性能模型二者或者響應(yīng)于│ΔT│或│ΔM│超過(guò)其對(duì)應(yīng)閾值而僅第一性能模型被校準(zhǔn)。

基于測(cè)量的排氣溫度T_meas可以通過(guò)校準(zhǔn)包括在性能模型中的壓縮機(jī)性能/效率曲線而進(jìn)行校準(zhǔn)。這使得在實(shí)際操作條件下對(duì)當(dāng)前壓縮機(jī)性能(例如，功耗、排氣量、等熵效率等)的預(yù)測(cè)更準(zhǔn)確。

例如，可以遵循確定性方法或遞歸方法進(jìn)行校準(zhǔn)：

-在確定性方法中，使用預(yù)定校正功能來(lái)根據(jù)測(cè)量的參數(shù)校準(zhǔn)預(yù)測(cè)模型的輸出以符合事實(shí)，

-在遞歸方法中，可以直接重新估計(jì)性能模型的參數(shù)以符合排氣管路溫度測(cè)量。

然后，可以使用校準(zhǔn)的第一性能模型以允許校準(zhǔn)第二性能模型以及確認(rèn)實(shí)際流動(dòng)操作條件關(guān)系。

圖5示出了如何校準(zhǔn)根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)性能模型。在示出的示例中，在例如相對(duì)于參考值的功率變化與例如相對(duì)于另一參考值的排氣管路溫度變化之間存在關(guān)系。技術(shù)人員將理解在等熵效率偏差、容積效率偏差等與相對(duì)于參考值的排氣管路溫度偏差之間存在類似關(guān)系。

基于各種類型壓縮機(jī)的壓縮機(jī)制造質(zhì)量、可靠性和性能數(shù)據(jù)以及不同操作條件可以遵守這些關(guān)系。這樣的關(guān)系的存在可以被用于校準(zhǔn)，例如調(diào)整第一性能模型的參數(shù)，例如根據(jù)在壓縮機(jī)操作期間測(cè)量的實(shí)際排氣溫度校準(zhǔn)AHRI系數(shù)，如在例如圖4中所描述的在校準(zhǔn)第一性能模型和/或第二性能模型期間可以進(jìn)行該校準(zhǔn)。

圖6是性能模型交叉映射方法中用于故障檢測(cè)的實(shí)施方式的框圖。此處，如圖4中所示的交叉映射和校準(zhǔn)機(jī)制被用于確定故障。具體地，圖6示出了必須考慮系統(tǒng)部件的正常老化的再校準(zhǔn)過(guò)程，如上文參照?qǐng)D4所述，還示出了通過(guò)追蹤差值ΔT、ΔM和/或ΔI(未示出)中至少之一的值如何區(qū)別老化與故障操作。因此，引入另外的閾值T_fault和M_fault以檢測(cè)系統(tǒng)中的故障。如圖6中所示，如果兩個(gè)差值ΔT、ΔM的大小│ΔT│、│ΔM│超過(guò)它們用于校準(zhǔn)的對(duì)應(yīng)閾值T_crit和M_crit，并且也超過(guò)它們的故障閾值T_fault和M_fault，則可以檢測(cè)到故障。因此，可以選擇故障閾值T_fault和M_fault使得形成差值ΔT和ΔM中的每一個(gè)的值分別彼此相差不超過(guò)10％。因此，在這個(gè)示例中，如果形成差值ΔT和ΔM中的每一個(gè)的值相差超過(guò)5％則校準(zhǔn)性能模型將是必需的以及如果形成差值ΔT和ΔM中的每一個(gè)的值相差超過(guò)10％則將檢測(cè)到故障。然而，技術(shù)人員知道，取決于壓縮機(jī)類型和/或整個(gè)系統(tǒng)機(jī)制可以使用不同的值替代。

圖7a示出了如上參照在前附圖所示出和描述的用于過(guò)熱控制的第一性能模型和第二性能模型的使用。為了增加控制膨脹閥的準(zhǔn)確度，性能模型可以如上所述的已經(jīng)被校準(zhǔn)。

此處，利用第一性能模型根據(jù)期望的過(guò)熱操作條件SH_set的至少一個(gè)或更多個(gè)理想電路參數(shù)值計(jì)算另一排氣管路溫度T’_pm。然后將計(jì)算得到的另一排氣管路溫度T’_pm與來(lái)自制冷電路的測(cè)量的排氣管路溫度T_meas進(jìn)行比較以獲得另一第一差值ΔT’。同樣地，利用第一性能模型根據(jù)期望的過(guò)熱操作條件SH_set的至少一個(gè)或更多個(gè)理想電路參數(shù)值計(jì)算另一第一流量M’_pm。然后，使用針對(duì)膨脹閥的第二性能模型根據(jù)過(guò)熱操作條件SH_set的至少一個(gè)或更多個(gè)理想電路參數(shù)值計(jì)算通過(guò)膨脹閥的另一第二流量M’_evm，將另一第一流量M’_pm與另一第二流量M’_evm進(jìn)行比較以獲得另一第二差值ΔM’，并且基于至少另一第一差值ΔT’和另一第二差值ΔM’中之一調(diào)整膨脹閥的開度。

除了如上所述的過(guò)熱控制之外或者可替代地，圖7b示出了還可以計(jì)算期望的過(guò)熱操作條件SH_set的另一功耗I’_pm。然后將所計(jì)算的另一功耗I’_pm與來(lái)自制冷電路的測(cè)量的功耗I_meas進(jìn)行比較以獲得另一第三差值ΔI’。因此，還可以基于另一第三差值ΔI’調(diào)整膨脹閥的開度。

圖8a和8b示出了用于排氣狀態(tài)控制的交叉映射的使用。代替使用期望的過(guò)熱操作條件SH_set，期望的排氣條件T2_set被用于調(diào)整膨脹閥的開度。

圖9示出了的根據(jù)本發(fā)明的第一性能模型用于性能預(yù)測(cè)的實(shí)施方式的框圖。為了更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)性能，性能模型應(yīng)當(dāng)如上所述的已經(jīng)被校準(zhǔn)。然后第一性能模型可以被用于計(jì)算表明在特定條件下壓縮機(jī)的效率的能量效率比EER，或者計(jì)算描述用輸出(即吸收的熱量)除以輸入(即產(chǎn)生輸出要求的能量)的比值的性能系數(shù)COP。

因此，利用第一性能模型可以計(jì)算/生成參考性能水平，其中，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)在其整個(gè)壽命期間能夠達(dá)到這個(gè)性能水平。

這樣的參考性能水平可以連續(xù)地生成并且被存儲(chǔ)以使得制冷電路的性能預(yù)測(cè)連續(xù)。

如果在實(shí)際性能水平與由第一性能模型創(chuàng)建的參考性能水平之間檢測(cè)到明顯的偏差，則會(huì)出現(xiàn)告警并且觸發(fā)特定故障檢測(cè)方法以確認(rèn)差異的來(lái)源。

圖10示出了用于檢測(cè)安裝在制冷電路中的N個(gè)壓縮機(jī)的當(dāng)前操作模式的方法的實(shí)施方式的框圖。此處，制冷系統(tǒng)可以是圖1中示出的可能包括多個(gè)(N個(gè))壓縮機(jī)的制冷系統(tǒng)。在示出的示例中，制冷電路的第一性能模型可以被用于計(jì)算N個(gè)壓縮機(jī)可能的操作模式x中至少之一的相應(yīng)的吸氣流量值M_pm[1 … x]。第一性能模型可以是，例如，如參照在前附圖所示出和描述的第一性能模型。

為了檢測(cè)當(dāng)前操作模式，即，N個(gè)壓縮機(jī)的導(dǎo)通與斷開狀態(tài)，例如，壓縮機(jī)1是導(dǎo)通的而壓縮機(jī)2是斷開的等，制冷電路的第一性能模型被用于根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)測(cè)量的電路參數(shù)值中至少之一計(jì)算N個(gè)壓縮機(jī)可能的操作模式x中至少之一的相應(yīng)的吸氣流量值M_pm[1 … x]。此處，所有可能運(yùn)行方案的壓縮機(jī)的吸氣流量值M_pm[1 … x]可以被計(jì)算并且被存儲(chǔ)以用于將吸氣流量值M_pm[1 … x]逐個(gè)地與利用第二性能模型例如如上所述的回歸式模型計(jì)算的通過(guò)膨脹閥的當(dāng)前流量值M_evm進(jìn)行比較。這可以進(jìn)行直到檢測(cè)到當(dāng)前操作模式為止，即，直到兩個(gè)流量值基本上相等為止。如果兩個(gè)流量值彼此相差小于2％則兩個(gè)流量值可以基本上相等。

然而，可替代地，可以單獨(dú)地計(jì)算每個(gè)運(yùn)行方案的壓縮機(jī)的每個(gè)吸氣流量值M_pm[1 … x]，然后將它與通過(guò)膨脹閥的當(dāng)前流量值M_evm進(jìn)行比較。這也可以進(jìn)行直到檢測(cè)到當(dāng)前操作模式為止。