專利名稱：用于改進(jìn)性能的離心壓縮機(jī)部分負(fù)載控制算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及壓縮機(jī)控制，并且更具體地涉及用于改進(jìn)離心壓縮機(jī)在部分負(fù)載下的性能的控制算法。
背景技術(shù)：
相關(guān)技術(shù)的描述
離心壓縮機(jī)在制冷系統(tǒng)的技術(shù)中是公知的，并且通常設(shè)計為以固定或預(yù)定操作速度旋轉(zhuǎn)。通常通過改變位于機(jī)器入口處的一系列可調(diào)導(dǎo)向葉片的位置來實現(xiàn)機(jī)器的容量控制。 因此，分配到葉輪的制冷劑的質(zhì)量流率被改變以滿足機(jī)器上的變化負(fù)載需求。在最大的流時，離開葉輪的制冷劑會比擴(kuò)壓器能處理的更多，流會在擴(kuò)壓器處變得擁塞。在較低流率時，移動通過擴(kuò)壓器的制冷劑流會變得不穩(wěn)定，并且會發(fā)生部分逆流，導(dǎo)致噪聲和機(jī)器效率的顯著下降。最后遭遇完全逆流，接著壓縮機(jī)可能失速或喘振(surge)。擁塞狀態(tài)和開始出現(xiàn)喘振狀態(tài)之間的范圍通常限定了壓縮機(jī)的操作范圍。在僅依賴入口導(dǎo)向葉片進(jìn)行容量控制的壓縮機(jī)中，該范圍是狹窄的，尤其是當(dāng)葉片用在擴(kuò)壓器內(nèi)時。因此，與離心壓縮機(jī)的使用有關(guān)的主要問題之一是當(dāng)壓縮機(jī)負(fù)載在廣闊的范圍上變化時保持流穩(wěn)定。壓縮機(jī)入口、葉輪和擴(kuò)壓器通路的尺寸必須設(shè)置成提供最大體積流率。 當(dāng)相對低的體積流率通過這種壓縮機(jī)時，該流變得不穩(wěn)定。更具體地，隨著體積流率從穩(wěn)定范圍減少，進(jìn)入了輕微不穩(wěn)定流的范圍。在該范圍，在擴(kuò)壓器通路內(nèi)發(fā)生部分逆流，產(chǎn)生噪聲并降低壓縮機(jī)效率。在該范圍之下，壓縮機(jī)遭遇喘振，其中在擴(kuò)壓器通路內(nèi)發(fā)生完全逆流，破壞機(jī)器效率并危及機(jī)器元件的完整性。由于在許多壓縮機(jī)應(yīng)用中期望寬的體積流率范圍，已提出許多變型以改進(jìn)低體積流率下的流穩(wěn)定性?，F(xiàn)有技術(shù)試圖通過提供可變導(dǎo)向葉片來控制離心壓縮機(jī)內(nèi)的喘振，所述可變導(dǎo)向葉片控制經(jīng)過壓縮機(jī)的制冷劑流。盡管這種技術(shù)是有幫助的，但卻不是完全有效的，因為通過擴(kuò)壓器的流體流說明了導(dǎo)致喘振的大多數(shù)情況。類似地，已公開了用于離心壓縮機(jī)的可變幾何的管道或葉片的擴(kuò)壓器以提供在變化負(fù)載下壓縮機(jī)性能的改進(jìn)控制，并進(jìn)一步地避免喘振的情況。例如，可變擴(kuò)壓器可包括內(nèi)環(huán)和外環(huán)，在其內(nèi)形成互補(bǔ)的入口流通道部分。內(nèi)環(huán)和外環(huán)可相對于彼此旋轉(zhuǎn)，從而允許調(diào)整通過流通道的流體流量。在可比較的壓縮機(jī)中，具有帶葉片或管道的擴(kuò)壓器的離心壓縮機(jī)在全負(fù)載下具有最高的效率。然而，在部分負(fù)載下喘振裕量相對低?？勺償U(kuò)壓器可用于克服與部分負(fù)載下的低喘振裕量有關(guān)的缺陷。另外，通常根據(jù)入口導(dǎo)向葉片和擴(kuò)壓器之間的固定關(guān)系來調(diào)整可變擴(kuò)壓器，以實現(xiàn)最高的喘振裕量。然而，所得到的為部分負(fù)載下的喘振而優(yōu)化的壓縮機(jī)在沿著用于具體地理區(qū)域的期望負(fù)載線操作時效率低下。可通過采用特別專用于給定負(fù)載線的方案來改善性能。然而，只有在低喘振裕量的代價下才實現(xiàn)部分負(fù)載下的改善的性能。因此，需要一種用于控制離心壓縮機(jī)的改進(jìn)方法，其保持全負(fù)載性能和效率并顯著改善部分負(fù)載性能和效率，而不會不利地影響喘振裕量。

發(fā)明內(nèi)容
為了滿足上述需求，公開了一種具有離心壓縮機(jī)和改進(jìn)的控制器的壓縮機(jī)系統(tǒng)。 所述壓縮機(jī)包括可調(diào)導(dǎo)向葉片和可變幾何擴(kuò)壓器?？刂破髋c導(dǎo)向葉片和擴(kuò)壓器的每一個電通信，從而根據(jù)預(yù)定的控制算法監(jiān)視并調(diào)整其位置。該控制算法根據(jù)一種控制所述離心壓縮機(jī)的方法而實現(xiàn)。根據(jù)本公開的一個方面，公開了一種用于控制具有可調(diào)導(dǎo)向葉片和可變擴(kuò)壓器的離心壓縮機(jī)的方法。所述方法包括以下步驟確定實際升程；確定導(dǎo)向葉片位置；基于導(dǎo)向葉片位置確定擴(kuò)壓器位置和參考升程之間的關(guān)系；基于實際升程、導(dǎo)向葉片位置、以及擴(kuò)壓器位置和參考升程之間的所述關(guān)系來確定新的擴(kuò)壓器位置；基于實際導(dǎo)向葉片位置確定全負(fù)載參考升程；如果實際升程小于或等于全負(fù)載參考升程，則將擴(kuò)壓器調(diào)整到全打開位置； 以及如果實際升程大于全負(fù)載參考升程，則將擴(kuò)壓器調(diào)整到新的擴(kuò)壓器位置。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，公開了一種用于在壓縮機(jī)啟動后控制具有可調(diào)導(dǎo)向葉片和可變擴(kuò)壓器的離心壓縮機(jī)的方法。所述方法包括以下步驟確定導(dǎo)向葉片位置和全負(fù)載參考升程之間的第一關(guān)系；確定實際升程；如果實際升程小于全負(fù)載參考升程，則將擴(kuò)壓器調(diào)整到全打開位置；確定部分負(fù)載下的導(dǎo)向葉片位置和擴(kuò)壓器位置之間的第二關(guān)系； 確定導(dǎo)向葉片位置和部分負(fù)載參考升程之間的第三關(guān)系；基于第二和第三關(guān)系確定擴(kuò)壓器位置和參考升程之間的第四關(guān)系；基于第四關(guān)系確定新的擴(kuò)壓器位置；以及將擴(kuò)壓器調(diào)整到新的擴(kuò)壓器位置。根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，公開了一種用于控制具有可調(diào)導(dǎo)向葉片和可變擴(kuò)壓器的離心壓縮機(jī)的方法。所述方法包括以下步驟確定實際導(dǎo)向葉片位置；確定導(dǎo)向葉片位置和擴(kuò)壓器位置之間的第一關(guān)系；基于第一關(guān)系確定第一擴(kuò)壓器位置；如果壓縮機(jī)處于啟動狀態(tài)，則將擴(kuò)壓器調(diào)整到第一擴(kuò)壓器位置；確定導(dǎo)向葉片位置和全負(fù)載參考升程之間的第二關(guān)系；基于第二關(guān)系和實際導(dǎo)向葉片位置確定全負(fù)載參考升程；確定實際升程；如果實際升程小于全負(fù)載參考升程，則將擴(kuò)壓器調(diào)整到全打開位置；確定部分負(fù)載下的導(dǎo)向葉片位置和擴(kuò)壓器位置之間的第三關(guān)系；確定導(dǎo)向葉片位置和部分負(fù)載參考升程之間的第四關(guān)系；基于第三和第四關(guān)系確定擴(kuò)壓器位置和參考升程之間的第五關(guān)系；基于第五關(guān)系確定第二擴(kuò)壓器位置；以及如果壓縮機(jī)處于正常操作狀態(tài)，則將擴(kuò)壓器調(diào)整到第二建議擴(kuò)壓器位置。當(dāng)參照附圖進(jìn)行閱讀時，其它優(yōu)點(diǎn)和特征將從以下詳細(xì)說明中變得明顯。


為了更完整地理解所公開的方法，應(yīng)參照在附圖中更詳細(xì)示出的實施例，附圖中
圖IA示意性地示出具有與控制器通信的可調(diào)導(dǎo)向葉片和可變擴(kuò)壓器的離心壓縮機(jī)； 圖IB示出具有可調(diào)入口導(dǎo)向葉片和可變開口環(huán)擴(kuò)壓器的離心壓縮機(jī)的剖視圖；圖2圖形化地示出所公開離心壓縮機(jī)的操作圖3圖形化地示出所公開離心壓縮機(jī)的擴(kuò)壓器和導(dǎo)向葉片位置之間的固定關(guān)系； 圖4圖形化地示出擴(kuò)壓器和導(dǎo)向葉片位置之間的全負(fù)載和部分負(fù)載關(guān)系； 圖5A圖形化地示出根據(jù)控制所公開離心壓縮機(jī)的第一方案的參考升程和導(dǎo)向葉片位置之間的全負(fù)載和部分負(fù)載關(guān)系；
圖5B圖形化地示出根據(jù)控制所公開離心壓縮機(jī)的第二方案的參考升程和導(dǎo)向葉片位置之間的全負(fù)載和部分負(fù)載關(guān)系；
圖6A圖形化地示出根據(jù)控制所公開離心壓縮機(jī)的所公開第一方案的參考升程和導(dǎo)向葉片位置之間的安全受控全負(fù)載和部分負(fù)載關(guān)系；
圖6B圖形化地示出根據(jù)控制所公開離心壓縮機(jī)的所公開第二方案的參考升程和導(dǎo)向葉片位置之間的安全受控全負(fù)載和部分負(fù)載關(guān)系；
圖7示意性地示出用于所公開離心壓縮機(jī)的所公開控制器的流程圖； 圖8示意性地示出用于所公開離心壓縮機(jī)的所公開控制器的另一流程圖；并且圖9圖形化地示出所公開離心壓縮機(jī)的另一操作圖。應(yīng)理解，附圖未必是按比例的，所公開的實施例有時是示意性地且以局部視圖示出。在某些情況中，對于理解本申請不必要的或者使其它細(xì)節(jié)難以察覺的細(xì)節(jié)可能已被省略。當(dāng)然，應(yīng)理解，本公開不限于本文所示的具體實施例。
具體實施例方式轉(zhuǎn)到圖1A，提供一種示例壓縮機(jī)系統(tǒng)5。系統(tǒng)5可包括具有入口導(dǎo)向葉片12和可變幾何擴(kuò)壓器14的壓縮機(jī)10。例如如圖IB所示，壓縮機(jī)10可為離心壓縮機(jī)10a，其具有可調(diào)入口導(dǎo)向葉片1 和開口環(huán)擴(kuò)壓器14a，等等。除了別的之外，壓縮機(jī)10可設(shè)置有控制器16，控制器16與導(dǎo)向葉片12和擴(kuò)壓器14通信從而監(jiān)視并自動調(diào)整導(dǎo)向葉片12和擴(kuò)壓器14的位置?？刂破?6可任選地提供接口 18，最終用戶或維護(hù)技工可通過該接口 18觀察壓縮機(jī)10的狀態(tài)并按需要進(jìn)行任何調(diào)整以控制參數(shù)。壓縮機(jī)10的性能可用操作圖或負(fù)載/升程(lift)曲線來圖形化地示出，例如如圖2所示。期望的負(fù)載/升程條件可根據(jù)壓縮機(jī)10的地理位置而改變。例如，圖2的較低負(fù)載線可對應(yīng)于濕度水平相對低的美國，而圖2的較高負(fù)載線可對應(yīng)于濕度水平相對高的亞洲。如圖2的操作圖的向上指的箭頭所示，如果壓縮機(jī)10在高于各自負(fù)載線的點(diǎn)操作， 則壓縮機(jī)10可能進(jìn)入喘振狀態(tài)。相反，如果壓縮機(jī)10在低于所示指定的負(fù)載線的點(diǎn)操作， 則壓縮機(jī)10的效率可能低于最優(yōu)。因此在壓縮機(jī)領(lǐng)域，普遍興趣是將壓縮機(jī)保持在沿各自負(fù)載線操作，并從而在所有負(fù)載時保持峰值性能和效率。壓縮機(jī)10的性能和效率可通過控制從中通過的流量而調(diào)整。可用耦接到各自導(dǎo)向葉片12和擴(kuò)壓器14的致動器、馬達(dá)等調(diào)整該流。更具體地，致動器可用于機(jī)械地調(diào)整導(dǎo)向葉片12和擴(kuò)壓器14的各自幾何形狀和/或位置，以調(diào)整壓縮機(jī)10的流通面積。導(dǎo)向葉片12和擴(kuò)壓器的致動器受到控制的方式可由控制器16管理，或更具體地由控制器16的預(yù)定控制算法管理。控制器16的控制算法可用作僅基于其入口導(dǎo)向葉片12的實際位置來調(diào)整擴(kuò)壓器 14的位置。更具體地，可根據(jù)最優(yōu)的擴(kuò)壓器和導(dǎo)向葉片位置之間的預(yù)定關(guān)系來控制壓縮機(jī)10的擴(kuò)壓器14，如圖3所示。圖3的擴(kuò)壓器位置廓線(profile)Cl可使用對應(yīng)于在測試壓縮機(jī)10期間確定的理想或最優(yōu)壓縮機(jī)10性能的多個控制點(diǎn)CP1、CP2、CP3來形成?？刂泣c(diǎn) CP1、CP2、CP3可包括導(dǎo)向葉片負(fù)載點(diǎn)GV1、GV2、GV3以及擴(kuò)壓器負(fù)載點(diǎn)DF1、DF2、DF3，其中每個負(fù)載點(diǎn)分別對應(yīng)于導(dǎo)向葉片12和擴(kuò)壓器14的全打開位置的百分比?？刂泣c(diǎn)CP1、CP2、 CP3的線性插值可提供圖3的該廓線或曲線Cl，并進(jìn)一步地提供一參考，控制器16的控制算法可通過該參考來確定下一個最佳的擴(kuò)壓器位置。然而，由這種算法控制的壓縮機(jī)10的性能和效率可能無法在所有的負(fù)載水平下得到優(yōu)化。這種不一致性可能由壓縮機(jī)10的冷凝器和冷卻器的飽和溫度之間的差或升程引起。為適應(yīng)這種性能上的不一致性，壓縮機(jī)10的改進(jìn)的控制器16或控制算法可構(gòu)造成至少部分地基于升程以及入口導(dǎo)向葉片12位置來控制擴(kuò)壓器14的位置。更具體地，控制算法可設(shè)置有預(yù)定廓線，用于在部分和全負(fù)載下關(guān)于導(dǎo)向葉片位置來優(yōu)化擴(kuò)壓器位置和升程。如圖4所示，擴(kuò)壓器位置的部分和全負(fù)載廓線C2、C3被設(shè)置成導(dǎo)向葉片位置的函數(shù)。具體地，這兩個擴(kuò)壓器位置廓線或曲線C2、C3分別對應(yīng)于部分和全負(fù)載下的最優(yōu)擴(kuò)壓器位置。與圖3的曲線圖相同，圖4的部分負(fù)載曲線C2可通過對多個控制點(diǎn)CP4、CP5、CP6 進(jìn)行內(nèi)插而形成，控制點(diǎn)CP4、CP5、CP6對應(yīng)于理想或最優(yōu)的壓縮機(jī)10性能并且可通過測試確定。控制點(diǎn)CP4、CP5、CP6可包括導(dǎo)向葉片負(fù)載點(diǎn)GV4、GV5、GV6以及擴(kuò)壓器負(fù)載點(diǎn)DF4、 DF5、DF6，其中每個負(fù)載點(diǎn)分別對應(yīng)于導(dǎo)向葉片12和擴(kuò)壓器14的全打開位置的百分比。曲線C3可對應(yīng)于全負(fù)載下的擴(kuò)壓器位置或全打開的擴(kuò)壓器位置，因此可對于所有導(dǎo)向葉片位置是恒定的或為零。轉(zhuǎn)到圖5A，根據(jù)第一方案提供作為導(dǎo)向葉片位置的函數(shù)的參考升程的部分和全負(fù)載廓線C4、C5。在第一方案中確定參考升程廓線C4、C5的方式可分別類似于圖3和4的擴(kuò)壓器位置廓線Cl、C2的確定方式。例如，圖5A的上曲線C4可以是部分負(fù)載下的參考升程或控制點(diǎn)CP7、CP8、CP9的線性插值，例如0.5度低調(diào)負(fù)載線(turndown load line)—對應(yīng)于負(fù)載上每10%變化在進(jìn)入冷凝器水溫上的0. 5度降低，或者0. 0度低調(diào)負(fù)載線一對應(yīng)于進(jìn)入冷凝器水溫從100%到10%負(fù)載保持恒定。下曲線C5可以是全負(fù)載下的參考升程或控制點(diǎn)CP10、CPl 1、CP12的線性插值，例如對應(yīng)于具有可變?nèi)肟趯?dǎo)向葉片的全打開的擴(kuò)壓器位置。參考升程廓線或曲線C4、C5可來源于測試并被預(yù)編程到控制器16的控制算法中。 當(dāng)測得實際升程時，控制器16可將實際升程與參考升程廓線C4、C5比較，以確定為了最優(yōu)性能而應(yīng)將擴(kuò)壓器14調(diào)整到的下一個最佳位置。替代地，根據(jù)第二方案，控制器16的控制算法可提供有參考升程廓線C6、C7。特別地，圖5B的上曲線C6可對應(yīng)于部分負(fù)載下的參考升程廓線，例如0. 5度低調(diào)負(fù)載線或者替代地0. 0度低調(diào)負(fù)載線，而下曲線C7可對應(yīng)于參考升程廓線，其對應(yīng)于具有可變?nèi)肟趯?dǎo)向葉片的全打開的擴(kuò)壓器位置。與圖5A的第一方案對比，第二方案可使用兩點(diǎn)擬合曲線來獲得參考升程廓線或曲線C6、C7。另外，僅需要四個參考升程或控制點(diǎn)來近似這兩個曲線 C6、C7，其中控制點(diǎn)基于入口導(dǎo)向葉片位置、擴(kuò)壓器位置、升程和形狀因數(shù)。例如，可使用控制點(diǎn)CP13、CP14形成曲線C6，同時可使用控制點(diǎn)CP15、CP16形成曲線C7。如果圖5B的曲線C6、C7的最大升程或控制點(diǎn)CP14、CP16是相等的，則僅需要三個參考點(diǎn)。每個參考升程曲線C6、C7可根據(jù)以下表達(dá)式獲得(1)。其中AKartual是實際導(dǎo)向葉片位置，GKmin是最小導(dǎo)向葉片位置，GKmax是最大導(dǎo)向葉片位置，Liftmin是在最小導(dǎo)向葉片位置處的參考升程值，Lift-是在最大導(dǎo)向葉片位置處的參考升程值，并且是曲線形狀因數(shù)。形狀因數(shù)可用于減小任何增加的喘振風(fēng)險或與采用兩點(diǎn)擬合曲線而不是如第一方案那樣采用原始參考數(shù)據(jù)相關(guān)的其它缺陷。圖5B的兩個曲線C6、C7的曲線形狀因數(shù)是-0. 01。如圖5A的廓線C4、C5的情況那樣，參考升程廓線或曲線C6、C7可被預(yù)編程到控制器16的控制算法中。當(dāng)測得實際升程時，控制器16可將實際升程與參考升程廓線C6、C7比較，以確定為了最優(yōu)性能而將擴(kuò)壓器14調(diào)整到的下一個最佳位置。通過用這種擴(kuò)壓器位置和升程廓線來對控制器16進(jìn)行預(yù)編程，控制器16的控制算法可在任何負(fù)載下為壓縮機(jī)10自動地確定最佳的新擴(kuò)壓器位置并相應(yīng)地做出調(diào)整。另外，控制算法可根據(jù)本文公開的兩個方案中的一個或多個而建立參考升程廓線。另外，確定參考升程的方案可以是最終用戶或維護(hù)技工能夠經(jīng)由控制器16的接口 18等進(jìn)行選擇的選項。分別用第一和第二方案獲得的圖5A和5B的參考升程廓線也可出于安全原因而被調(diào)整，分別如圖6A和6B所示。例如，控制算法可被輸入安全因數(shù)，其將圖5A和5B的各自參考升程廓線C4、C5、C6、C7調(diào)整成圖6A和6B的參考參考升程廓線C4’、C5’、C6’、C7’。更具體地，除了在導(dǎo)向葉片和擴(kuò)壓器位置是全打開的或處于最大值以外，將安全因數(shù)簡單地加到原始曲線C4、C5、C6、C7。最終用戶或維護(hù)技工能夠從控制器16內(nèi)調(diào)整該安全因數(shù)以適應(yīng)與冷凝器或冷卻器等有關(guān)的任何不足?，F(xiàn)參考圖7，提供了部分地基于升程來調(diào)整擴(kuò)壓器位置的示例控制算法的流程圖。 作為初始步驟Si，壓縮機(jī)10可進(jìn)入啟動模式，其中，壓縮機(jī)10的冷凍器被開啟并保持操作達(dá)預(yù)定時間段，或直到壓縮機(jī)10已穩(wěn)定。在步驟Sl期間，可根據(jù)導(dǎo)向葉片和擴(kuò)壓器位置之間的固定關(guān)系(例如圖4的擴(kuò)壓器位置廓線C2)來調(diào)整擴(kuò)壓器14的位置。一旦壓縮機(jī)10 已穩(wěn)定，在步驟S2中控制器16可開始監(jiān)視升程。更具體地，控制器16可構(gòu)造成檢測實際升程，并且將實際升程與全負(fù)載下對于給定導(dǎo)向葉片位置的參考升程相比較。例如，實際升程可與根據(jù)圖5A的曲線C5或圖5B的曲線C7的參考升程相比較。如果確定了實際升程小于或等于參考升程，則控制器16可在步驟S3將擴(kuò)壓器14調(diào)整到全打開。如果確定了實際升程大于參考升程，則控制器16可在步驟S4確定部分負(fù)載下的最優(yōu)擴(kuò)壓器位置以及部分負(fù)載下對于給定導(dǎo)向葉片位置的參考升程。具體地，控制算法可參照圖4的曲線C2以確定部分負(fù)載下的最優(yōu)擴(kuò)壓器位置，并可參照圖5A和5B的曲線C4、C6中的任何一個以確定部分負(fù)載下對于給定導(dǎo)向葉片位置的參考升程。在步驟S5，控制器16可構(gòu)造成基于步驟S4 中確定的最優(yōu)擴(kuò)壓器位置和參考升程之間的關(guān)系來計算新的擴(kuò)壓器位置。在步驟S6中，控制器16可將擴(kuò)壓器14調(diào)整到在步驟S5中確定的新的擴(kuò)壓器位置。轉(zhuǎn)到圖8，更詳細(xì)地提供了類似于圖7的另一控制算法的流程圖。壓縮機(jī)10可初始地進(jìn)入啟動模式，其中壓縮機(jī)10的冷凍器可被開啟并保持操作達(dá)預(yù)定時間段，或啟動時間。在啟動模式期間，控制器16可在步驟Sll中計算導(dǎo)向葉片12的當(dāng)前位置?？刂破?6 還可在步驟S12中確定啟動運(yùn)行時間是否已消耗。如果啟動時間還未期滿，則控制器16可在步驟S13中基于預(yù)定的擴(kuò)壓器位置廓線(例如圖4的曲線C2)來計算新的擴(kuò)壓器14位置。 因此，控制器16可在步驟S14中將壓縮機(jī)10的擴(kuò)壓器14調(diào)整到新的位置。步驟S11-S14 可重復(fù)直到在步驟S12中啟動運(yùn)行時間已消耗。一旦啟動運(yùn)行時間已經(jīng)超過了步驟S12中的預(yù)定限制，控制器16可終止啟動模式并在步驟S21中計算全負(fù)載下的參考升程。具體地，控制器16可參照預(yù)定的參考升程廓線， 例如分別是圖5A和5B的曲線C5、C7，以確定在給定導(dǎo)向葉片位置的參考升程值?？刂破?16可在步驟S22計算實際升程并在步驟S23將實際升程與全負(fù)載參考升程比較。具體地， 如果實際升程小于或等于全負(fù)載參考升程，則控制器16可在步驟S31中將擴(kuò)壓器14調(diào)整到全打開位置。如果確定了實際升程大于全負(fù)載參考升程，則控制器16可前進(jìn)到步驟S41。在步驟S41中，控制器16可確定部分負(fù)載下的優(yōu)化的擴(kuò)壓器位置。具體地，控制器16可參照預(yù)定的擴(kuò)壓器位置廓線，例如圖4的曲線C2，以對于給定的導(dǎo)向葉片位置確定優(yōu)化的擴(kuò)壓器位置。在步驟S42中，控制器16可再次參照參考升程曲線，或圖5A和5B的廓線C4、C6中的任一個，以確定在給定導(dǎo)向葉片位置的部分負(fù)載參考升程。采用分別在步驟S41和S42 中確定的優(yōu)化的擴(kuò)壓器位置和部分負(fù)載下的參考升程兩者，控制器16可在步驟S51中確定新的擴(kuò)壓器位置。例如，控制器16可在部分負(fù)載下的優(yōu)化擴(kuò)壓器位置和全負(fù)載下的優(yōu)化擴(kuò)壓器位置之間進(jìn)行線性插值，以構(gòu)建作為參考升程的函數(shù)的新的擴(kuò)壓器位置廓線。更具體地，控制算法可根據(jù)以下表達(dá)式計算新的擴(kuò)壓器位置
(2)。其中，是新的擴(kuò)壓器位置，是全負(fù)載下的優(yōu)化擴(kuò)壓器位置，/Fpart是部分負(fù)載下的優(yōu)化擴(kuò)壓器位置，Liftactual是檢測到的實際升程，Liftfull是全負(fù)載參考升程，并 ILiftpart是部分負(fù)載參考升程。采用這種廓線，控制器16可確定擴(kuò)壓器14的新的最優(yōu)位置，其不僅僅依賴于入口導(dǎo)向葉片位置，而且還依賴于參考升程。因此，在步驟S61中，為了最優(yōu)的壓縮機(jī)10性能和效率，控制器16可將擴(kuò)壓器14調(diào)整到在步驟S51中所確定的新位置。控制器16的控制算法還可輸入可由最終用戶指定的與地理區(qū)域等有關(guān)的附加負(fù)載線。例如，可提供對應(yīng)于美國和亞洲的地理區(qū)域的兩條新的負(fù)載線。這兩條新的負(fù)載線的每一個可提供基于導(dǎo)向葉片位置的參考升程廓線以及基于導(dǎo)向葉片位置的最優(yōu)擴(kuò)壓器位置廓線。因此，所得到的四條新的曲線或廓線可包括用于美國的升程廓線、用于亞洲的升程廓線、用于美國的擴(kuò)壓器位置廓線以及用于亞洲的擴(kuò)壓器位置廓線。新的負(fù)載線和所得到的新的廓線可與圖7和8的控制算法聯(lián)合使用。例如，當(dāng)與圖8的算法聯(lián)合使用時，可基于給定導(dǎo)向葉片位置獲得總共四條參考升程廓線。該參考升程廓線可包括部分負(fù)載參考升程、全負(fù)載參考升程、用于美國的參考升程和用于亞洲的參考升程。類似地，新的負(fù)載線可以為部分負(fù)載、全負(fù)載、美國和亞洲提供優(yōu)化的擴(kuò)壓器位置廓線。在確定實際升程后，控制器16可開始一系列比較以確定采用哪個廓線作為參考。例如，如果實際升程大于用于亞洲的對應(yīng)參考升程，則可采用部分負(fù)載參考升程、用于亞洲的參考升程、部分負(fù)載下的擴(kuò)壓器位置廓線和用于亞洲的擴(kuò)壓器位置廓線作為參考。然后，控制算法可根據(jù)以下等式計算新的擴(kuò)壓器位置
權(quán)利要求
1.一種用于控制具有可調(diào)導(dǎo)向葉片(12)和可變擴(kuò)壓器(14)的離心壓縮機(jī)(10)的方法，包括以下步驟確定實際升程； 確定導(dǎo)向葉片位置；基于所述導(dǎo)向葉片位置確定擴(kuò)壓器位置和參考升程之間的關(guān)系； 基于所述實際升程、導(dǎo)向葉片位置、以及擴(kuò)壓器位置和參考升程之間的所述關(guān)系來確定新的擴(kuò)壓器位置；基于實際導(dǎo)向葉片位置和全打開擴(kuò)壓器確定全負(fù)載參考升程； 如果所述實際升程小于或等于所述全負(fù)載參考升程，則將所述擴(kuò)壓器(14)調(diào)整到全打開位置；以及如果所述實際升程大于所述全負(fù)載參考升程，則將所述擴(kuò)壓器(14)調(diào)整到所述新的擴(kuò)壓器位置。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，擴(kuò)壓器位置和參考升程之間的所述關(guān)系包括部分和全負(fù)載特性。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，擴(kuò)壓器位置和參考升程之間的部分負(fù)載關(guān)系基于根據(jù)0.5度低調(diào)負(fù)載線的數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述新的擴(kuò)壓器位置基于所述實際升程、導(dǎo)向葉片位置、以及擴(kuò)壓器位置和參考升程之間的所述關(guān)系的線性插值。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，全負(fù)載下的擴(kuò)壓器位置是對應(yīng)于全打開擴(kuò)壓器位置的恒定值。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，用至少一個安全因數(shù)來調(diào)整擴(kuò)壓器位置和參考升程之間的所述關(guān)系。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，根據(jù)對應(yīng)于至少一個區(qū)域位置的負(fù)載線來調(diào)整擴(kuò)壓器位置和參考升程之間的所述關(guān)系。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括步驟如果檢測到喘振，則將所述擴(kuò)壓器(14) 調(diào)整到關(guān)閉位置。
9.一種用于在壓縮機(jī)啟動后控制具有可調(diào)導(dǎo)向葉片(12)和可變擴(kuò)壓器(14)的離心壓縮機(jī)(10)的方法，包括以下步驟確定導(dǎo)向葉片位置和全負(fù)載參考升程之間的第一關(guān)系； 確定實際升程；如果所述實際升程小于所述全負(fù)載參考升程，則將所述擴(kuò)壓器(14)調(diào)整到全打開位置；確定部分負(fù)載下的擴(kuò)壓器位置和導(dǎo)向葉片位置之間的第二關(guān)系； 確定導(dǎo)向葉片位置和部分負(fù)載參考升程之間的第三關(guān)系； 基于所述第二和第三關(guān)系確定擴(kuò)壓器位置和參考升程之間的第四關(guān)系； 基于所述第四關(guān)系確定新的擴(kuò)壓器位置；以及將所述擴(kuò)壓器(14)調(diào)整到所述新的擴(kuò)壓器位置。
10.一種用于控制具有可調(diào)導(dǎo)向葉片(12)和可變擴(kuò)壓器(14)的離心壓縮機(jī)(10)的方法，包括以下步驟確定實際導(dǎo)向葉片位置；確定導(dǎo)向葉片位置和擴(kuò)壓器位置之間的第一關(guān)系； 基于所述第一關(guān)系來確定第一擴(kuò)壓器位置；如果所述壓縮機(jī)(10)處于啟動狀態(tài)，則將所述擴(kuò)壓器(14)調(diào)整到所述第一擴(kuò)壓器位置；確定導(dǎo)向葉片位置和全負(fù)載參考升程之間的第二關(guān)系； 基于所述第二關(guān)系和所述實際導(dǎo)向葉片位置確定全負(fù)載參考升程； 確定實際升程；如果所述實際升程小于所述全負(fù)載參考升程，則將所述擴(kuò)壓器(14)調(diào)整到全打開位置；確定部分負(fù)載下的擴(kuò)壓器位置和導(dǎo)向葉片位置之間的第三關(guān)系； 確定導(dǎo)向葉片位置和部分負(fù)載參考升程之間的第四關(guān)系； 基于所述第三和第四關(guān)系確定擴(kuò)壓器位置和參考升程之間的第五關(guān)系； 基于所述第五關(guān)系確定第二擴(kuò)壓器位置；以及如果所述壓縮機(jī)(10)處于正常操作狀態(tài)，則將所述擴(kuò)壓器(14)調(diào)整到所述第二建議擴(kuò)壓器位置。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述第五關(guān)系是所述實際升程、導(dǎo)向葉片位置、 以及所述第五關(guān)系的線性插值。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，全負(fù)載下的擴(kuò)壓器位置是對應(yīng)于全打開擴(kuò)壓器位置的恒定值。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，部分負(fù)載關(guān)系基于根據(jù)0.5度低調(diào)負(fù)載線的數(shù)據(jù)。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，用至少一個安全因數(shù)來調(diào)整所述第二和第四關(guān)系中的每一個。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，用戶能夠通過所述壓縮機(jī)(10)的接口(18)調(diào)整所述至少一個安全因數(shù)。
16.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述啟動狀態(tài)對應(yīng)于十分鐘或更少的壓縮機(jī)運(yùn)行時間，并且所述正常操作狀態(tài)對應(yīng)于超過十分鐘的運(yùn)行時間。
17.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，在出現(xiàn)喘振事件時，將所述擴(kuò)壓器(14)調(diào)整到全關(guān)閉位置達(dá)至少一個喘振時段。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述喘振時段是大約五秒。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，對于每個喘振事件，使喘振計數(shù)器增加，并且如果沒有檢測到額外的喘振事件，則在每個喘振時段結(jié)束時使所述喘振計數(shù)器減少。
20.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，根據(jù)對應(yīng)于一個或多個地理區(qū)域的額外的負(fù)載線來調(diào)整所述擴(kuò)壓器。
全文摘要
公開了一種具有離心壓縮機(jī)(10)、控制器(16)和接口(18)的壓縮機(jī)系統(tǒng)(5)。壓縮機(jī)(10)包括可調(diào)導(dǎo)向葉片(12)和可變幾何擴(kuò)壓器(14)?？刂破?16)與導(dǎo)向葉片(12)和擴(kuò)壓器(14)的每一個電通信，從而根據(jù)預(yù)定控制算法監(jiān)視并調(diào)整其位置。該控制算法根據(jù)一種控制所述壓縮機(jī)(10)的方法而實現(xiàn)。該方法基于實際升程、導(dǎo)向葉片位置、以及擴(kuò)壓器位置和參考升程之間的預(yù)定關(guān)系來調(diào)整擴(kuò)壓器(14)的位置。
文檔編號F04D27/02GK102575685SQ201080047355
公開日2012年7月11日 申請日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月21日
發(fā)明者J.布拉什, V.M.西什特拉 申請人:開利公司