專利名稱：串排復(fù)缸壓縮機(jī)和再加熱功能的操作和控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及具有增強(qiáng)特征和擴(kuò)展功能的制冷系統(tǒng)。進(jìn)一步地，本 申請涉及包括多個壓縮機(jī)(例如串排復(fù)缸壓縮機(jī))的制冷系統(tǒng)，其可
包括節(jié)能循環(huán)系統(tǒng)、旁通回路和變速驅(qū)動裝置；本申請還涉及包括再 加熱功能的制冷系統(tǒng)，其中控制算法被用于提供與這些增強(qiáng)特征相關(guān) 的診斷和預(yù)測信息。
背景技術(shù)：
采暖、通風(fēng)、空調(diào)和制冷(HVAC&R)系統(tǒng)被用于調(diào)節(jié)不同的環(huán)境。 這種HVAC&R系統(tǒng)通常使用循環(huán)流過整個閉環(huán)回路的制冷劑，并且被 用作空調(diào)、熱泵、制冷單元等。已知有并且已實(shí)現(xiàn)了各種增強(qiáng)技術(shù)和 系統(tǒng)配置，以便在寬范圍的環(huán)境條件下提供所需要的性能，滿足多種 熱負(fù)載要求。
在非?；A(chǔ)的制冷系統(tǒng)中，壓縮機(jī)壓縮制冷劑并且將制冷劑向下 游傳送到冷凝器。制冷劑穿過冷凝器到達(dá)膨脹裝置，從該膨脹裝置到 達(dá)蒸發(fā)器。制冷劑從蒸發(fā)器返回到壓縮機(jī)。這種基礎(chǔ)系統(tǒng)通常通過很 多不同的選項(xiàng)和特征來補(bǔ)充和增強(qiáng)，以滿足應(yīng)用的需求。
一種這樣的增強(qiáng)是串排復(fù)缸壓縮機(jī)的使用。串排復(fù)缸壓縮機(jī)包括 多個壓縮機(jī)，每個壓縮機(jī)從公共吸入岐管接收制冷劑，每個壓縮才幾獨(dú) 立地壓縮制冷劑并且將制冷劑傳送到公共排放歧管。這些壓縮機(jī)中的 每 一 個都可獨(dú)立地打開或關(guān)閉以改變制冷系統(tǒng)的制冷能力。以這種方 式，壓縮機(jī)子系統(tǒng)向整個制冷系統(tǒng)提供的能力能夠適應(yīng)于被調(diào)節(jié)空間 下的熱負(fù)載要求。經(jīng)常地，串排復(fù)缸壓縮機(jī)配置包括用于增強(qiáng)功能性 和可靠性的油和蒸汽均衡管線。
另 一種可用在串排復(fù)缸壓縮機(jī)布置中以改變制冷系統(tǒng)能力的選 擇是壓縮機(jī)卸載功能的使用。 一種常用的壓縮機(jī)卸載功能可選擇性地 將壓縮(部分地或全部地)的制冷劑的至少一部分傳送回吸入管線。 以這種方式，當(dāng)只要求部分負(fù)載能力時，被傳送通過制冷系統(tǒng)的壓縮 制冷劑的量被減少。本領(lǐng)域也已知有其它的壓縮機(jī)卸載方案。如已知的那樣，壓縮機(jī)卸載也可用于串排復(fù)缸壓縮機(jī)應(yīng)用之外。
另 一種可用在串排復(fù)缸壓縮機(jī)布置中的性能增強(qiáng)特征是使用變 速驅(qū)動裝置，以改變壓縮機(jī)馬達(dá)的速度。通過提供用于改變壓縮機(jī)馬 達(dá)速度的變頻控制，在整個系統(tǒng)中傳送的壓縮制冷劑的量可被相應(yīng)地 改變。此外，這使得制冷系統(tǒng)設(shè)計者能夠?qū)⑻峁┑哪芰Χㄖ频狡谕?能力要求。如上所述，變速壓縮機(jī)也可用于串排復(fù)缸壓縮機(jī)布置之外。 另 一種可用在串排復(fù)缸壓縮機(jī)布置中以提升制冷系統(tǒng)性能的選 擇是使用節(jié)能循環(huán)系統(tǒng)。該節(jié)能循環(huán)系統(tǒng)選擇性地將制冷劑的 一部分 分流至冷凝器的下游和膨脹裝置的上游，并且將該分流的制冷劑傳送 到分離的節(jié)能膨脹裝置。該分流的、部分膨脹的制冷劑隨后被用于在 節(jié)能熱交換器中，冷卻環(huán)流通過主回路的制冷劑。通過提供這種額外 的局部冷卻，增加了制冷系統(tǒng)的能力和/或效率。如已知的那樣，節(jié)能
循環(huán)系統(tǒng)可以使用單個的壓縮機(jī)或順序操作的多個壓縮級。同樣，該 性能增強(qiáng)特征也可被用于串排復(fù)缸壓縮機(jī)之外。
另 一種可以與或不與串排復(fù)缸壓縮機(jī)結(jié)合使用的任選的制冷系 統(tǒng)特征為再加熱功能。在再加熱循環(huán)系統(tǒng)中，比流動通過蒸發(fā)器的制
再加熱熱交換器。有待調(diào)節(jié)的空氣可在^發(fā)器中被冷卻(和被干燥) 到低于期望溫度的溫度。該空氣隨后經(jīng)過再加熱熱交換器，其在此被 加熱恢復(fù)至目標(biāo)溫度。然而，由于在蒸發(fā)器中已經(jīng)被過冷卻，與只被 冷卻到目標(biāo)溫度的情況相比，該空氣將具有更低的水分含量。
HVAC&R工業(yè)中已知有各種再加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，本發(fā)明并不傾向于參考 任何具體的方案，而是參考通用的機(jī)械式干燥的再加熱概念，其使用在 整個制冷系統(tǒng)中環(huán)流的主制冷劑。此外，該再加熱功能可被用于串排復(fù) 缸壓縮才幾應(yīng)用之外。
現(xiàn)有技術(shù)中已知有各種診斷特征。然而，現(xiàn)有技術(shù)還沒有提供當(dāng) 多個串排復(fù)缸壓縮機(jī)中的任何一個或其它相關(guān)系統(tǒng)部件可能正存在
問題時，根據(jù)壓縮機(jī)和其它相關(guān)系統(tǒng)部件的分級操作而執(zhí)行診斷和預(yù) 測特征的系統(tǒng)。此外，也還沒有提供當(dāng)串排復(fù)缸壓縮機(jī)中的一個可能 正運(yùn)行在不期望方式(例如在規(guī)定的極限數(shù)據(jù)之外)時，用于優(yōu)化制 冷系統(tǒng)操作的控制。
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發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明公開的 一 些實(shí)施例中，制冷系統(tǒng)包括串排復(fù)缸壓縮機(jī)， 并且還可包括附加的性能增強(qiáng)特征，例如節(jié)能循環(huán)系統(tǒng)、旁通回路、 變速驅(qū)動裝置或其組合。在其它一些實(shí)施例中，制冷系統(tǒng)可包括再加 熱功能增強(qiáng)特征，所述再加熱功能可以被關(guān)聯(lián)到單個壓縮機(jī)或多個壓 縮機(jī)。在這些公開的實(shí)施例中，控制算法被用于提供與這些增強(qiáng)特征 相關(guān)的診斷和預(yù)測信息。在一個公開的實(shí)施例中，具有串排復(fù)缸壓縮 才幾的制冷系統(tǒng)以一種獨(dú)立地運(yùn)行串排復(fù)缸壓縮才幾中至少一個的方式 被操作和控制。當(dāng)每個串排復(fù)缸壓縮機(jī)被打開時，則監(jiān)視各種系統(tǒng)工 作參數(shù)。這些參數(shù)可包括在壓縮機(jī)系統(tǒng)吸入和排放岐管中測量到的壓 力和溫度。例如，當(dāng)另一個串排復(fù)缸壓縮機(jī)打開時，吸入壓力被期待 為下降而排放壓力被期待為上升。如果系統(tǒng)工作條件的變化沒有超出 誤差帶，如當(dāng)使每個特定的壓縮機(jī)在線時所期待的那樣，則該特定的 壓縮機(jī)被標(biāo)識(或識別)為故障壓縮機(jī)。在針對將要執(zhí)行的維修發(fā)出 警告信號時，本發(fā)明也可以更新控制算法，使特定壓縮機(jī)從控制序列 中被去除，以便操作串排復(fù)缸壓縮機(jī)來提供所需的能力。
通過附加地向串排復(fù)缸壓縮機(jī)提供卸載功能，和/或用于壓縮機(jī)馬 達(dá)的變速驅(qū)動裝置，和/或節(jié)能功能來實(shí)現(xiàn)類似的診斷特征。所有這些 特征可單獨(dú)使用或者彼此組合使用。在公開的實(shí)施例中，當(dāng)卸載功能 被激活(或稱啟動)時，吸入壓力被期待為上升，排放壓力被期待為 下降，而排放溫度被期待為上升。因此，放置在這些位置處的任何一 處的傳感器應(yīng)該檢測到在超過預(yù)定誤差帶的各個變化。如果這沒有發(fā) 生，卸載功能被認(rèn)為存在故障。很明顯，串排復(fù)缸壓縮機(jī)中的多于一 個的壓縮機(jī)可被提供有卸載功能。
在另一實(shí)施例中，當(dāng)節(jié)能功能被激活時，吸入壓力應(yīng)該下降，排 放壓力應(yīng)該增加，而排放溫度應(yīng)該降低。此外，如果工作參數(shù)沒有發(fā) 生這些變化，則節(jié)能分支的一個部件出現(xiàn)故障。還應(yīng)該注意的是，多 于一個的壓縮機(jī)可以裝備有節(jié)能功能，這些壓縮機(jī)可以共享或不共享 其它輔助的節(jié)能分支，例如節(jié)能熱交換器和節(jié)能膨脹裝置。
在另一實(shí)施例中，如果壓縮機(jī)速度平滑上升時，吸入壓力沒有下 降和/或排放壓力沒有上升，則應(yīng)該標(biāo)識為變速壓縮機(jī)故障。
在另一實(shí)施例中，可以與串排復(fù)缸壓縮機(jī)相關(guān)或不相關(guān)的再加熱功能的開始，通常將同時對應(yīng)于排放和吸入壓力的減小。如果沒有觀 察到該變化，則加熱分支存在故障部件。
此外，當(dāng)各個制冷系統(tǒng)被打開或關(guān)閉時，如果長期監(jiān)視相應(yīng)的系 統(tǒng)工作參數(shù)以及在這些參數(shù)中的變化，則能夠得到針對上述部件、特 征或選項(xiàng)的每個的退化的結(jié)論，并且可以進(jìn)行預(yù)防')"生的維修以避免故 障。此外，如果某個功能被激活(例如，另一串排復(fù)缸壓縮機(jī)被打開) 并且制冷系統(tǒng)工作在指定的包跡之外時，可以執(zhí)行校正測量(例如激 活卸載功能或去激活節(jié)能功能)以將制冷系統(tǒng)恢復(fù)到"安全"范圍內(nèi)。
本發(fā)明的這些和其它特征能夠從下面的說明和附圖中最佳地理 解，下面是簡要描述。


圖1為所發(fā)明的制冷系統(tǒng)的示意圖。
圖2為第二實(shí)施例的制冷系統(tǒng)的一部分的局部視圖。
圖3為所發(fā)明的制冷系統(tǒng)的另一示意圖。 圖4為本發(fā)明的基本流程圖。
具體實(shí)施例
圖1圖示出了制冷系統(tǒng)20，其示出了結(jié)合了本發(fā)明的串排復(fù)缸壓縮 機(jī)。應(yīng)該注意的是，如本圖中所示，該系統(tǒng)具有可選特征，包括節(jié)能 循環(huán)系統(tǒng)(節(jié)能熱交換器、節(jié)能膨脹裝置和相關(guān)的管道系統(tǒng))、卸載器選 項(xiàng)(卸載器閥和相關(guān)的管道系統(tǒng))、再加熱功能(再加熱熱交換器和管道) 以及具有變頻驅(qū)動裝置的變速選項(xiàng)。所有這些特征能夠獨(dú)立地，或者與 其它選項(xiàng)相結(jié)合地被選擇性地增加到具有串排復(fù)缸壓縮機(jī)的主實(shí)施例 中。圖1所示的是這些選項(xiàng)的組合，但是根據(jù)需要，它們中的很多個也 可以去除。壓縮機(jī)22、 24和26都將制冷劑從公共吸入岐管27傳送到公 共排放岐管29。如圖所示，壓縮機(jī)26可被提供為具有任選的變頻驅(qū)動裝 置28,用于以不同的速度操作壓縮機(jī)馬達(dá)。以這種方式，壓縮機(jī)22、 24 和26的組合所提供的總能力可被精確地定制到期望的能力，以滿足室內(nèi) 環(huán)境的舒適條件。
吸入壓力傳感器32和排放壓力傳感器34被圖示為分別位于歧管 27和29上，并且典型地已經(jīng)被結(jié)合到制冷系統(tǒng)20中用于其它控制目的。可替換地，溫度傳感器53和39可被用于分別測量對應(yīng)于吸入和 排放壓力的飽和溫度。此外，還可以使用排放溫度傳感器49。如已知 的那樣，由串排復(fù)缸壓縮機(jī)組壓縮的制冷劑向下游傳送到冷凝器38。 溫度傳感器39被示出為位于冷凝器38的兩相區(qū)中。閥36選擇性地 允許或者阻斷制冷劑朝向冷凝器38的流動。此外，旁通管線42和旁 通閥40允許至少 一部分制冷劑繞過冷凝器38。冷凝器38被空氣冷卻， 且由冷凝器風(fēng)扇47驅(qū)動。冷凝器旁通和再加熱功能(將在下面進(jìn)行 闡釋)通常被激活以進(jìn)行除濕，而很少或者不冷卻傳送到待調(diào)節(jié)環(huán)境 中的空氣。
節(jié)能熱交換器46被定位在冷凝器38的下游。如圖所示，分流管 線(tap line) 58選擇性地分流一部分制冷劑到節(jié)能膨脹裝置60，并 且隨后經(jīng)過節(jié)能熱交換器46。在流體管線43中的制冷劑大部分流量 與所述分流的制冷劑交換熱量。由于在管線58中的分流的制冷劑被 傳送通過節(jié)能膨脹裝置60,并且被膨脹到低壓力，其也處于相對低的 溫度，因此能夠進(jìn)一步冷卻流體管線43中的制冷劑。這樣提供了當(dāng) 主回路制冷劑到達(dá)下游蒸發(fā)器50時具有更大的冷卻可能性。來自分 流管線58的制冷劑穿過管線62，進(jìn)入蒸汽高壓管線64,并且到達(dá)壓 縮機(jī)22的中間壓縮點(diǎn)。還應(yīng)該注意的是，針對節(jié)能循環(huán)系統(tǒng)存在有 各種結(jié)構(gòu)和流動配置，并且也將同樣地從本發(fā)明受益。此外，多于一 個的串排復(fù)缸壓縮機(jī)可被提供為具有節(jié)能功能，這些串排復(fù)缸壓縮機(jī) 可共享或者可不共享相同的節(jié)能分支部件，例如節(jié)能熱交換器46和 節(jié)能膨脹裝置60。
制冷系統(tǒng)20還包括再加熱回路。如已知的那樣，三通岡48(例 如，如已知的那樣，三通閥可由一對電磁閥代替)選擇性地引導(dǎo)制冷 制通過再加熱熱交換器52和止回閥59。再加熱熱交換器52定位在已 經(jīng)被蒸發(fā)器風(fēng)扇51從蒸發(fā)器50移出的空氣的路徑中。蒸發(fā)器風(fēng)扇51 將空氣移出蒸發(fā)器50，并且移出再加熱熱交換器52。如已知的那樣， 通過使用再加熱熱交換器，其帶有比通過蒸發(fā)器50的制冷劑熱的制 冷劑，使得再加熱回路具有顯著更高的干燥能力，伴隨著傳送到被調(diào) 節(jié)空間內(nèi)空氣的冷卻、加熱或自然的可察覺體積。通常，在任何再加 熱工作模式中，蒸發(fā)器被用于將空氣過冷卻至一溫度，該溫度低于由 制冷系統(tǒng)20調(diào)節(jié)的環(huán)境中期望溫度。與空氣僅被冷卻至目標(biāo)溫度下時去除的濕氣相比，這能夠去除更多的濕氣?？諝怆S后通過再加熱熱
交換器52,在加熱熱交換器52中空氣被加熱恢復(fù)到目標(biāo)溫度。已經(jīng) 通過加熱熱交換器52的制冷劑在點(diǎn)54處返回到主制冷劑回路的流體 管線43中。制冷劑隨后通過主膨脹裝置56,并且到達(dá)蒸發(fā)器50。制 冷劑從蒸發(fā)器50返回到壓縮機(jī)吸入岐管27。
控制器30從各種壓力和/或溫度傳感器接收輸入信號，并且控制 制冷系統(tǒng)20中的各種部件。
在所公開的本發(fā)明的 一 個實(shí)施例中，該控制器可操作以選"t奪性地 使壓縮機(jī)22、 24和26中的任何一個或其任意組合以及各種操作增強(qiáng) 特征在線(或稱聯(lián)機(jī))，以達(dá)到期望的可察覺的和潛在的能力。在本 發(fā)明的主要特征中，使串排復(fù)缸壓縮機(jī)22、 24和26中的每一個獨(dú)立 地及時地在線，以滿足被調(diào)節(jié)空間中的熱負(fù)載要求。如果當(dāng)使下一個 串排復(fù)缸壓縮機(jī)在線時，壓力傳感器32檢測到的吸入壓力不減小， 則該壓縮機(jī)被標(biāo)記為存在問題。類似地，如果當(dāng)使下一個串排復(fù)缸壓 縮機(jī)在線，壓力傳感器32檢測到的排放壓力不減小，則該壓縮機(jī)故 障。如已知的那樣，可以替代地使用分別定位在蒸發(fā)器50的兩相區(qū) 中和冷凝器38中的溫度傳感器53和39。制冷系統(tǒng)控制器30可發(fā)出 警告信號，以指示需要對相應(yīng)的壓縮機(jī)進(jìn)行維修。此外，控制器30 可操作以使其控制算法不依賴于已經(jīng)被標(biāo)識為潛在故障或需要維修 的壓縮機(jī)22、 14或26。因此，本發(fā)明不只能夠診斷故障的串排復(fù)缸 壓縮機(jī)，而且能夠針對制冷系統(tǒng)20改變控制，從而從操作控制序列 中去除串排復(fù)缸壓縮機(jī)組中的任何具有潛在問題的壓縮機(jī)。
如已知的那樣，串排復(fù)缸壓縮機(jī)需要具有至少一個公共歧管。例 如，如果串排復(fù)缸壓縮4幾22、 24.和26只具有/>共吸入歧管27和連 接到分離冷凝器的分離排放歧管，則只有吸入壓力傳感器32 (或溫度 傳感器53 )可被用于診斷和控制目的。另一方面，如果串排復(fù)缸壓縮 機(jī)22、 24和26只具有公共排放歧管29和連接到分離蒸發(fā)器的分離 吸入歧管，則制冷系統(tǒng)控制30只能使用排放壓力傳感器34 (或溫度 傳感器39)用于診斷和操作控制。
包括旁通閥66的卸載管線68選擇性地將蒸汽高壓管線64連接 到通向壓縮機(jī)22的吸入端口的吸入管線67。此外，串排復(fù)缸壓縮機(jī) 26可為變速壓縮^L,其馬達(dá)由變頻驅(qū)動裝置(VFD) 28控制，該變
12頻驅(qū)動裝置28由制冷系統(tǒng)控制器30控制。雖然只有一個壓縮機(jī)被示 出為具有變頻驅(qū)動裝置，且只有 一 個壓縮機(jī)被示出為從節(jié)能循環(huán)系統(tǒng) 接收制冷劑和被提供為具有卸載功能，但是應(yīng)該理解的是，多于一個 的壓縮機(jī)也可以被提供為具有這些特征中的任一個或者其組合。此
外，節(jié)能循環(huán)系統(tǒng)可包括多個順序式壓縮級，以替代單個復(fù)合式壓縮 機(jī)。此外，裝備有節(jié)能功能的串排復(fù)缸壓縮機(jī)可共享或不共享其它輔 助的節(jié)能分支部件，例如節(jié)能熱交換器和節(jié)能膨脹裝置。
當(dāng)卸載閥66被激活時，應(yīng)該能觀察到由吸入壓力傳感器32 (或 溫度傳感器53 )記錄的吸入壓力的預(yù)期增加，以及由排放壓力傳感器 34 (或溫度傳感器39)記錄的排放壓力的降低。如果沒有發(fā)生期望的 變化，則可以做出卸載功能沒有正常工作的決定。
當(dāng)使用節(jié)能功能時可以得到類似的結(jié)論。當(dāng)節(jié)能功能工作時，應(yīng) 該能觀察到由排放壓力傳感器34 (或者溫度傳感器39)記錄的排放 壓力的預(yù)期增加，以及由吸入壓力傳感器32 (或溫度傳感器53)記 錄的吸入壓力的減小。此外，如果沒有發(fā)生期望的變化，則可以得出 節(jié)能功能不正常工作的結(jié)論。此外，如果節(jié)能管線壓力傳感器63可 用，其也可被用于判斷節(jié)能和卸載功能是否正常工作。該節(jié)能壓力應(yīng) 該在使用卸載功能時下降，而在節(jié)能功能工作時增加。更進(jìn)一步，電 流傳感器或電功率傳感器可被用于判斷是否任一壓縮機(jī)或任一種上 述功能已經(jīng)被使用或已經(jīng)正常工作。例如，如果壓縮機(jī)沒有如期望的 那樣使之在線，則電流傳感器或電功率傳感器將不會檢測到電流或功 率抽取的期望變化。此外，如上所述，排放溫度傳感器49可被用于 判斷節(jié)能和卸載功能是否正常操作。由排放溫度傳感器49記錄的排 放溫度，被期望為當(dāng)使用節(jié)能功能時下降，當(dāng)卸載功能被激活時增加。
如果使冷凝器周圍的旁通線路工作，則可以期待排放壓力傳感器 34 (或溫度傳感器39)測量到的排放壓力將增加。如果這沒有發(fā)生， 則可以認(rèn)為冷凝器旁通功能可能不正常工作。類似地，當(dāng)通過打開三 通閥48而激活再加熱循環(huán)系統(tǒng)時，則可以期待分別由壓力傳感器32 和34 (或溫度傳感器53和39)記錄的吸入壓力和排放壓力將根據(jù)所 選擇的工作干燥模式改變。此外，如果這沒有發(fā)生，可以認(rèn)為再加熱 功能出故障了。
類似地，當(dāng)使用這些功能的任何一種時，期望有電流或功率抽取
13上的變化。如果這樣的變化沒有發(fā)生，則這是再加熱功能不正常工作 的指示。應(yīng)該指出的是，如果該系統(tǒng)沒有裝備上述可選特征，例如再
加熱、節(jié)能循環(huán)系統(tǒng)、旁通卸載以及VFD，則在最簡單的配置中，當(dāng) 這些壓縮機(jī)中的 一 個被控制器調(diào)用以使之在線時，可以通過監(jiān)視系統(tǒng) 參數(shù)的變化來確定串排復(fù)缸壓縮機(jī)22、 24和26中的任一個的故障； 如果系統(tǒng)工作條件沒有發(fā)生變化，這表示參考壓縮機(jī)不正常工作。則 控制器執(zhí)行 一 動作而將該壓縮機(jī)從工作串排復(fù)缸壓縮機(jī)序列中去掉。
圖2示出了另一實(shí)施例80,其中串排復(fù)缸壓縮機(jī)82將制冷劑從 吸入岐管85傳送到中間岐管86。該制冷劑被從中間岐管86傳送到第 二級壓縮機(jī)84，并且隨后到達(dá)排放管線88。這些壓縮機(jī)可被提供為 具有蒸汽高壓或流體高壓管線卯，其與第一實(shí)施例中的蒸汽高壓管線 64類似。圖2是描述性的，也可能存在很多在設(shè)計結(jié)構(gòu)和級別數(shù)目上 的變形。例如，每個壓縮級可包括串排復(fù)缸、節(jié)能和變速壓縮機(jī)，以 及卸載功能。
此外，可一全測到壓縮系統(tǒng)80內(nèi)的系統(tǒng)電流、功率抽取或各種壓 力和溫度，例如排放壓力傳感器92記錄的排放壓力，從而確保壓縮 系統(tǒng)的正常工作；并且，制冷系統(tǒng)控制器能夠通過檢測該排放壓力以 判斷壓縮機(jī)級82和84中的任一個是否有故障，從而修改工作計劃。
圖3描述出本發(fā)明的另一實(shí)施例120,該制冷系統(tǒng)方案包括單一 壓縮機(jī)120和熱氣體再加熱功能。與圖l的實(shí)施例相同，吸入和排放 壓力傳感器132和134(或溫度傳感器153和139)相應(yīng)地監(jiān)視吸入 和排放壓力的變化。此外，電流或功率抽取傳感器171監(jiān)視壓縮機(jī)功 耗，供應(yīng)空氣溫度傳感器173監(jiān)視被傳送到被調(diào)節(jié)空間的空氣的溫度。 所有的傳感器被連接到制冷系統(tǒng)控制器130且與制冷系統(tǒng)控制器130 通信。制冷系統(tǒng)120的操作和控制與制冷系統(tǒng)20的操作與控制類似。 當(dāng)再加熱功能被激活時，通過開關(guān)三通閥148以允許制冷劑流動通過 再加熱盤管152，而上述傳感器監(jiān)視的系統(tǒng)工作參數(shù)被期待有某些變 化。當(dāng)使用再加熱功能時，分別由排放和吸入壓力傳感器134和132 (或溫度傳感器139和153)記錄的排放和吸入壓力應(yīng)該增加，由傳 感器171記錄的電流或功率拍 取通常應(yīng)該降低，而由傳感器173記錄 的供應(yīng)空氣的溫度應(yīng)該增大。如果沒有觀察到上述變化，則再加熱功 能不正常工作，且需要執(zhí)行校正行為。很明顯，在制冷系統(tǒng)設(shè)計中不需要包括所有這些傳感器，因?yàn)樗鼈兊淖饔每赡苁侨哂嗟?，而只有?br> 個傳感器能夠足夠良好地適用于目的。三通閥148被定位在冷凝器138 的上游，但是，如199處所示，其也可以被定位在位于冷凝器138下 游的可替換位置處。很明顯，在后一種情況下，從再加熱分支到主制 冷循環(huán)系統(tǒng)的返回管線也應(yīng)該,皮定位在冷凝器138的下游。
作為示例，圖4示出了關(guān)于串排復(fù)缸壓縮機(jī)的本發(fā)明的非常基礎(chǔ) 的流程圖。串排復(fù)缸壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)中的壓縮機(jī)以周期性間隔順序運(yùn)行， 例如在系統(tǒng)起動或關(guān)閉期間，并且將相應(yīng)的工作參數(shù)的實(shí)際變化與期 望的變化進(jìn)行比較?？商鎿Q地，當(dāng)被調(diào)節(jié)空間需要額外的能力且將要 使下一個壓縮機(jī)在線時，監(jiān)視相應(yīng)的工作參數(shù)并且觀察相關(guān)變化。其 它部件也可被操作，盡管這是可選的。該制冷系統(tǒng)內(nèi)某些位置處的電 流，和/或功率抽取，和/或壓力，和/或溫度被監(jiān)視，而診斷過程被執(zhí) 行。如果串排復(fù)缸壓縮機(jī)的任一個被標(biāo)識為不能正常工作，或者上迷 系統(tǒng)部件中的任 一 個被標(biāo)識為故障，則控制程序被更新為不依賴和 "繞過"故障部件，并發(fā)出警告信號。還應(yīng)該注意的是，圖l所示的 串排復(fù)缸壓縮機(jī)只用于描述目的，因?yàn)檫@些系統(tǒng)可以被修改為使之更 復(fù)雜，例如包括附加的冷凝器和/或蒸發(fā)器、具有多于三個的壓縮機(jī)， 等等。另一方面，圖1所示的串排復(fù)缸壓縮機(jī)可以通過去除某些部件 和功能而被簡化，例如，再加熱功能、蒸汽注入功能、旁通卸載、變 速功能或?qū)嚎s機(jī)的數(shù)量從三減少到二 。
此外，如果長期監(jiān)視相應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)并且保存在數(shù)據(jù)庫或控制存 儲器中，可以針對制冷系統(tǒng)部件的退化得出結(jié)論，并且可以進(jìn)行預(yù)防 性的維修以避免故障。此外，如果某個功能被激活(例如，另一串排 復(fù)缸壓縮機(jī)被打開)并且制冷系統(tǒng)工作在指定的包跡之外時，可以執(zhí) 行校正測量(例如激活卸載功能或去激活節(jié)能功能)以將制冷系統(tǒng)恢 復(fù)到"安全"范圍內(nèi)。
本發(fā)明因此提供了 一種改進(jìn)制冷系統(tǒng)控制的簡單方法，特別是提 供了具有串排復(fù)缸壓縮機(jī)和再加熱功能的制冷系統(tǒng)，以便從控制算法
中消除任何故障因素。很明顯，記錄的變化應(yīng)該超過指定的誤差閾值， 該誤差閾值包括(但不限于)傳感器變異性、系統(tǒng)工作波動、部件制 造誤差等。
盡管已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到某些修改將落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此，應(yīng)該研究所附的權(quán) 利要求來確定本發(fā)明的真實(shí)范圍和內(nèi)容。
權(quán)利要求
1、一種制冷系統(tǒng)，包括包括多個壓縮機(jī)的串排復(fù)缸壓縮機(jī)組，所述壓縮機(jī)從吸入岐管接收制冷劑，壓縮所述制冷劑，并且將所述制冷劑傳送到排放岐管內(nèi)；定位在所述壓縮機(jī)組下游的冷凝器，定位在所述冷凝器下游的膨脹裝置，以及定位在所述膨脹裝置下游的蒸發(fā)器，所述制冷劑從所述壓縮機(jī)組到達(dá)所述冷凝器，通過所述膨脹裝置到達(dá)所述蒸發(fā)器，然后返回所述吸入岐管；以及至少一個用于檢測制冷系統(tǒng)工作條件的傳感器，以及控制器，所述控制器用于當(dāng)使所述串排復(fù)缸壓縮機(jī)中的每一個在線時，可操作以監(jiān)視所述工作條件，并且當(dāng)使所述串排復(fù)缸壓縮機(jī)中的每一個在線時，根據(jù)所期待的工作條件的變化來標(biāo)識制冷系統(tǒng)故障。
2、 如權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，至少一個吸入 岐管或排放岐管對于所述串排復(fù)缸壓縮機(jī)組是公共的。
3、 如權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷系統(tǒng) 故障為壓縮機(jī)故障。
4、 如權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述串排復(fù)缸 壓縮機(jī)中的每一 個被順序地使之在線，并且將期待的工作條件的變化 與檢測到的變化進(jìn)行比較。
5、 如權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述工作條件 為吸入壓力和吸入溫度中的一種。
6、 如權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述工作條件 為排放壓力和排放溫度中的 一種。
7、 如權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述工作條件 為節(jié)能壓力和節(jié)能溫度中的一種。
8、 如權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述工作條件 為電流和功率抽取中的 一種。
9、 如權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述串排復(fù)缸 壓縮枳」組包4舌兩個壓縮才幾。
10、 如權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述串排復(fù)缸 壓縮機(jī)組包括多于兩個的壓縮機(jī)。
11、 如權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷系統(tǒng) 還具有用于所述串排復(fù)缸壓縮機(jī)中至少一個的變速驅(qū)動裝置，當(dāng)所述 變速驅(qū)動裝置針對所述串排復(fù)缸壓縮機(jī)中的至少一個改變馬達(dá)的速 度時，工作條件被監(jiān)視，當(dāng)所述速度變化時，將所述被監(jiān)視的條件與 期待的條件進(jìn)行比較，以標(biāo)識出所述變速壓縮機(jī)的所述故障。
12、 如權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，在所述冷凝器 周圍提供有旁通管線，當(dāng)所述旁通管線工作時，所述控制器監(jiān)視制冷 條件，通過將檢測到的制冷條件與期待的制冷條件進(jìn)行比較，來判斷 所述故障是否是旁通功能的故障。
13、 如權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷系統(tǒng) 包括節(jié)能循環(huán)系統(tǒng)，所述節(jié)能循環(huán)系統(tǒng)被操作，且工作條件被檢測和 提供給所述控制器，所述控制器在所述節(jié)能循環(huán)系統(tǒng)工作時將所述檢 測到的工作條件與期待的工作條件進(jìn)行比較，并且如果所述期待的條 件和所述檢測到的條件的不同超過預(yù)定閾值，則標(biāo)識出所述故障在節(jié) 能功能中。
14、 如權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷系統(tǒng)包括卸載功能，所述卸載功能被操作，且工作條件被檢測和提供給所 述控制器，所述控制器在所述卸載功能工作時將所述檢測到的工作條 件與期待的工作條件進(jìn)行比較，并且如果所述期待的條件和所述檢測 到的條件的不同超過預(yù)定閾值，則標(biāo)識出所述故障在卸載功能中。
15、 如權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷系統(tǒng) 包括再加熱回路，所述再加熱回路被操作，且工作條件被檢測和提供 給所述控制器，所述控制器在所述再加熱回路工作時將所述檢測到的 工作條件與期待的工作條件進(jìn)行比較，并且如果所述期待的條件和所 述檢測到的條件的不同超過預(yù)定閾值，則標(biāo)識出所述故障在再加熱回 路中。
16、 如權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器更 新控制算法，使得所述控制算法不再依賴于出現(xiàn)故障的制冷系統(tǒng)部件 或功能。
17、 如權(quán)利要求16所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述出現(xiàn)故 障的制冷系統(tǒng)部件是壓縮機(jī)。
18、 —種制冷系統(tǒng)，包括至少一個壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)將制冷劑傳送至定位在所述壓縮機(jī) 下游的冷凝器、定位在所述冷凝器下游的膨脹裝置以及定位在所述膨 脹裝置下游的蒸發(fā)器，所述制冷劑從所述壓縮機(jī)到達(dá)所述冷凝器，通 過所述膨脹裝置到達(dá)所述蒸發(fā)器，然后返回所述壓縮機(jī)；以及再加熱回路，其包括在所述制冷系統(tǒng)中，所述再加熱回^各的工作 條件被檢測和提供給控制器，所述控制器在所述再加熱回路工作時將 所述檢測到的條件與期待的條件進(jìn)行比較，并且如果所述期待的條件 和所述檢測到的條件的不同超過預(yù)定閾值，則標(biāo)識出在所述再加熱回 路中有故障。
19、 如權(quán)利要求18所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述再加熱盤管被定位在所述冷凝器的上游。
20、 如權(quán)利要求18所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述再加熱 盤管被定位在所述冷凝器的下游。
21、 如權(quán)利要求18所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，位于冷凝器 周圍的旁通管線被包括在系統(tǒng)設(shè)計中。
22、 一種操作制冷系統(tǒng)的方法，包括提供串排復(fù)缸壓縮機(jī)組，所述串排復(fù)缸壓縮機(jī)組包括多個壓縮 機(jī)，所述壓縮機(jī)從吸入岐管接收制冷劑，壓縮所述制冷劑，并且將所 述制冷劑傳送到排放岐管內(nèi)；定位在所述壓縮機(jī)組下游的冷凝器；定 位在所述冷凝器下游的膨脹裝置；以及定位在所述膨脹裝置下游的蒸 發(fā)器，所述制冷劑從所述壓縮機(jī)組到達(dá)所述冷凝器，通過所述膨脹裝 置到達(dá)所述蒸發(fā)器，并且返回所述吸入岐管；以及至少一個用于檢測制冷系統(tǒng)工作條件的傳感器，以及控制器，所 述控制器用于在使所述串排復(fù)缸壓縮機(jī)中的每一個在線時用于以監(jiān) 視所述工作條件，并且當(dāng)使所述串排復(fù)缸壓縮機(jī)中的每一個在線時， 根據(jù)所期待的工作條件的變化來標(biāo)識制冷系統(tǒng)故障。
23、 如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，至少一個吸入岐 管或排放岐管對于所述串排復(fù)缸壓縮機(jī)組是公共的。
24、 如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述制冷系統(tǒng)故 障為壓縮機(jī)故障。
25、 如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述串排復(fù)缸壓 縮機(jī)中的每一個被順序地使之在線，并且將期待的工作條件的變化與檢測到的變化進(jìn)行比較。
26、 如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述工作條件為 吸入壓力和吸入溫度中的一種。
27、 如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述工作條件為 排放壓力和排放溫度中的 一種。
28、 如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述工作條件為 節(jié)能壓力和節(jié)能溫度中的一種。
29、 如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述工作條件為 電流和功率抽取中的 一種。
30、 如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述串排復(fù)缸壓 縮扭4且包4舌兩個壓縮才幾。
31、 如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述串排復(fù)缸壓 縮機(jī)組包括多于兩個的壓縮機(jī)。
32、 如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述制冷系統(tǒng)還具有用于所述串排復(fù)缸壓縮機(jī)中的至少一個的變速驅(qū)動裝置，當(dāng)所述 變速驅(qū)動裝置針對所述串排復(fù)缸壓縮機(jī)中的至少一個改變馬達(dá)的速 度時，工作條件被監(jiān)視，當(dāng)所述速度變化時，將所監(jiān)視的條件與期待 的條件進(jìn)行比較，以標(biāo)識出所述變速壓縮機(jī)中的所述故障。
33、 如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，在所述冷凝器周 圍提供有旁通管線，當(dāng)所述旁通管線工作時，所述控制器監(jiān)視制冷條 件，通過將檢測到的制冷條件與期待的制冷條件進(jìn)行比較，來判斷所 述故障是否是旁通功能中的故障。
34、 如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述制冷系統(tǒng)包 括節(jié)能循環(huán)系統(tǒng)，所述節(jié)能循環(huán)系統(tǒng)被操作，且工作條件被檢測和提 供給所述控制器，所述控制器在所述節(jié)能循環(huán)系統(tǒng)工作時將所述檢測 到的工作條件與期待的工作條件進(jìn)行比較，并且如果所述期待的條件 和所述檢測到的條件的不同超過預(yù)定閾值，則標(biāo)識出節(jié)能功能中的故 障。
35、 如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述制冷系統(tǒng)包 括卸載功能，所述卸載功能被操作，且工作條件被檢測和提供給所述 控制器，所述控制器當(dāng)所述卸載功能工作時將所述檢測到的工作條件 與期待的工作條件進(jìn)行比較，并且如果所述期待的條件和所述檢測到的條件的不同超過預(yù)定閾值，則標(biāo)識卸載功能中的故障。
36、 如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述制冷系統(tǒng)包括再加熱回路，所述再加熱回路被操作，且工作條件被檢測和被提供 給所述控制器，所述控制器當(dāng)所述再加熱回路工作時將所述檢測到的 工作條件與期待的工作條件進(jìn)行比較，并且如果所述期待的條件和所 述檢測到的條件的不同多于預(yù)定閾值，標(biāo)識所述再加熱回路的故障。
37、 如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述控制器更新 控制算法，使得所述控制算法不再依賴于出現(xiàn)故障的制冷系統(tǒng)部件或功能。
38、 如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，所述出現(xiàn)故障的 制冷系統(tǒng)部件是壓縮機(jī)。
39、 —種操作制冷系統(tǒng)的方法，包括步驟提供至少一個壓縮機(jī)、定位在所述壓縮機(jī)組下游的冷凝器、定位 在所述冷凝器下游的膨脹裝置以及定位在所述膨脹裝置下游的蒸發(fā) 器，所述制冷劑從所述壓縮機(jī)到達(dá)所述冷凝器，通過所述膨脹裝置到 達(dá)所述蒸發(fā)器，并且返回所述壓縮機(jī)；以及4是供再加熱回^^，其包括在所述制冷系統(tǒng)中，4企測所述再加熱回 路的工作條件并將所述工作條件提供給控制器，所述控制器在所述再 加熱回路工作時將所述檢測到的條件與期待的條件進(jìn)行比較，并且如果所述期待的條件和所述檢測到的條件的不同超過預(yù)定閾值，則標(biāo)識 出所述再加熱回路中的故障。
40、 如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，所述再加熱盤管 被定位在所述冷凝器的上游。
41、 如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，所述再加熱盤管 被定位在所述冷凝器的下游。
42、 如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，位于冷凝器周圍 的旁通管線被包括系統(tǒng)設(shè)計中。
全文摘要
制冷系統(tǒng)控制器對串排復(fù)缸壓縮機(jī)進(jìn)行操作。如果當(dāng)使串排復(fù)缸壓縮機(jī)或相關(guān)部件中的每個在線時，監(jiān)視到的系統(tǒng)條件沒有變化，則作出相應(yīng)部件存在故障的判斷。制冷系統(tǒng)還可以被附加地裝備有其它功能和部件，例如變速驅(qū)動裝置、節(jié)能回路、卸載旁通管線以及再加熱回路。在再加熱回路的情況下，系統(tǒng)可由單個或多個壓縮機(jī)組成?？刂扑惴ㄒ材軌虮桓?，使特定的故障部件從工作序列中去除。
文檔編號F25B7/00GK101501415SQ200680055462
公開日2009年8月5日 申請日期2006年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月4日
發(fā)明者A·利夫森, M·F·塔拉斯 申請人:開利公司