專(zhuān)利名稱(chēng)：渦輪制冷機(jī)的性能評(píng)價(jià)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具備恒速的渦輪壓縮機(jī)的渦輪制冷機(jī)的性能評(píng)價(jià)裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，作為地球溫室化對(duì)策，對(duì)于能量消耗量削減和CO2排出量削減的關(guān)注社會(huì)性地提高，這其中，在渦輪制冷機(jī)中性能評(píng)價(jià)的需求日益增加。通常，渦輪制冷機(jī)的性能評(píng)價(jià)使用COP (性能系數(shù))這樣的指標(biāo)來(lái)進(jìn)行(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。該COP由下式求解， COP越高，能量效率被評(píng)價(jià)得越高。COP =制冷能力[kW]/消耗動(dòng)力[kW]專(zhuān)利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)平11-23113號(hào)公報(bào)作為使用者準(zhǔn)確地掌握渦輪制冷機(jī)的性能的一種方法，考慮如下提示當(dāng)前的 COP (以下稱(chēng)為“實(shí)測(cè)COP”)相對(duì)于渦輪制冷機(jī)在性能上能夠得到的最大COP (以下稱(chēng)為“計(jì)劃COP”)達(dá)到何種程度。這種情況下，渦輪制冷機(jī)的計(jì)劃COP隨著冷水溫度、冷卻水溫度、 負(fù)載系數(shù)、制冷劑循環(huán)量等時(shí)刻變化，因此為了對(duì)比計(jì)劃COP與實(shí)測(cè)COP而提示使用者，計(jì)劃COP的逐次計(jì)算是不可或缺的。然而，目前，計(jì)劃COP的算出不得不根據(jù)渦輪制冷機(jī)的大量的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)分別求解作為渦輪制冷機(jī)的結(jié)構(gòu)的換熱機(jī)的性能、壓縮機(jī)的性能、制冷劑的熱物性等，將這些性能值導(dǎo)入專(zhuān)用的程序而進(jìn)行大量的收斂計(jì)算。因此，逐次計(jì)算時(shí)刻變化的計(jì)劃COP實(shí)際上無(wú)法實(shí)現(xiàn)，此外，在處理能力存在限制的制冷機(jī)的控制盤(pán)中執(zhí)行這樣的計(jì)劃COP的計(jì)算幾乎是不可能的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述情況而提出，其目的在于提供一種能夠逐次計(jì)算計(jì)劃COP的渦輪制冷機(jī)的性能評(píng)價(jià)裝置。為了解決上述課題，本發(fā)明采用以下的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供一種渦輪制冷機(jī)的性能評(píng)價(jià)裝置，其是具備恒速的渦輪壓縮機(jī)的渦輪制冷機(jī)的性能評(píng)價(jià)裝置，具備數(shù)據(jù)取得機(jī)構(gòu)，其將渦輪制冷機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)而取得；存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，其存儲(chǔ)對(duì)使用逆卡諾循環(huán)的COP特性表示的實(shí)機(jī)理想COP的計(jì)算式賦予了與實(shí)際環(huán)境下產(chǎn)生的損失相當(dāng)?shù)男拚刀玫降挠?jì)劃COP推算式；運(yùn)算機(jī)構(gòu)，其使用由所述數(shù)據(jù)取得機(jī)構(gòu)取得的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)中的計(jì)劃COP推算式，推算當(dāng)前的運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)下的計(jì)劃C0P，所述修正值包括由以渦輪制冷機(jī)的負(fù)載系數(shù)為變量的第一運(yùn)算式算出的第一修正值、由以冷卻水出口溫度與冷水出口溫度的差分為變量的第二運(yùn)算式算出的第二修正值，在該第二修正值中含有與冷卻水入口溫度對(duì)應(yīng)的所述第一修正值的偏移量。根據(jù)本發(fā)明，使用表示逆卡諾循環(huán)的COP特性的COP計(jì)算式來(lái)表現(xiàn)理想環(huán)境下的實(shí)機(jī)理想COP的特性，進(jìn)而，將根據(jù)負(fù)載系數(shù)及冷卻水入口溫度變化的損失量通過(guò)由負(fù)載系數(shù)確定的第一修正值、由以冷卻水出口溫度與冷水出口溫度的差分為變量的第二運(yùn)算式算出的第二修正值來(lái)表現(xiàn)。這樣，將目前由非常復(fù)雜的運(yùn)算式表示的計(jì)劃COP的運(yùn)算式通過(guò)簡(jiǎn)單的運(yùn)算式充分地表現(xiàn)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)劃COP的逐次運(yùn)算。進(jìn)而，即使在渦輪制冷機(jī)所具備的控制盤(pán)這種處理能力存在限制的裝置中，也會(huì)得到能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)劃COP的逐次運(yùn)算這樣的顯著效果。以上述渦輪制冷機(jī)的性能評(píng)價(jià)裝置為基礎(chǔ)，也可以構(gòu)成為，當(dāng)所述計(jì)劃COP推算式在與作為前提的額定規(guī)格條件的設(shè)計(jì)點(diǎn)不同的額定規(guī)格條件的設(shè)計(jì)點(diǎn)下運(yùn)用渦輪制冷機(jī)時(shí)，使用補(bǔ)償了因設(shè)計(jì)點(diǎn)的不同而引起的制冷劑比容的變化量的負(fù)載系數(shù)來(lái)算出所述第
一修正值。由此，能夠消除因額定規(guī)格條件的設(shè)計(jì)點(diǎn)而引起的誤差，能夠使計(jì)劃COP推算式更帶有通用性。以上述渦輪制冷機(jī)的性能評(píng)價(jià)裝置為基礎(chǔ)，也可以構(gòu)成為，在所述第二修正值中含有補(bǔ)償熱交換時(shí)產(chǎn)生的熱損失的溫度補(bǔ)償。由于對(duì)渦輪制冷機(jī)中熱交換時(shí)產(chǎn)生的熱損失進(jìn)行補(bǔ)償，因此能夠進(jìn)一步提高計(jì)劃 COP的算出精度。上述渦輪制冷機(jī)的性能評(píng)價(jià)裝置也可以具備將由所述運(yùn)算機(jī)構(gòu)算出的所述計(jì)劃 COP與當(dāng)前的實(shí)測(cè)COP —起顯示的顯示機(jī)構(gòu)。由于具備顯示機(jī)構(gòu)，因此能夠向使用者一起提供由運(yùn)算機(jī)構(gòu)算出的計(jì)劃COP和實(shí)測(cè) COP。上述渦輪制冷機(jī)的性能評(píng)價(jià)裝置也可以搭載于渦輪制冷機(jī)的控制盤(pán)。例如，當(dāng)在與渦輪制冷機(jī)分開(kāi)而設(shè)置在其他場(chǎng)所的裝置中算出計(jì)劃COP時(shí)，不得不將在渦輪制冷機(jī)中得到的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)經(jīng)由通信介質(zhì)等實(shí)時(shí)傳送到該裝置。相對(duì)于此，由于始終向渦輪制冷機(jī)的控制盤(pán)輸入用于進(jìn)行渦輪制冷機(jī)的控制的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，因此通過(guò)在控制盤(pán)搭載算出計(jì)劃COP的功能，從而利用控制所使用的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)也能夠進(jìn)行計(jì)劃COP的算出， 不需要進(jìn)行上述那樣的繁雜的數(shù)據(jù)通信。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，起到能夠逐次運(yùn)算計(jì)劃COP的效果。


圖1是表示具備本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的渦輪制冷機(jī)的熱源系統(tǒng)的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的圖。圖2是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的渦輪制冷機(jī)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。圖3是展開(kāi)表示圖2所示的控制盤(pán)具備的功能的功能框圖。圖4是表示各冷卻水入口溫度下的負(fù)載系數(shù)與修正值的關(guān)系的圖。圖5是表示各冷卻水入口溫度、IGV的開(kāi)度、及效率下的流量變量與壓力變量的關(guān)系的圖。圖6是比較使用計(jì)劃COP推算式算出的計(jì)劃COP與實(shí)機(jī)中實(shí)際測(cè)定出的計(jì)劃COP 而表示的圖。圖7是表示控制盤(pán)中進(jìn)行的計(jì)劃COP的推算處理步驟的流程圖。圖8是表示計(jì)劃COP與實(shí)測(cè)COP的顯示例的圖。
符號(hào)說(shuō)明74控制盤(pán)101數(shù)據(jù)取得部102存儲(chǔ)部103運(yùn)算部
具體實(shí)施例方式以下，參照

本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的渦輪制冷機(jī)的性能評(píng)價(jià)裝置。首先，使用圖1及圖2簡(jiǎn)單說(shuō)明適用了渦輪制冷機(jī)的性能評(píng)價(jià)裝置的渦輪制冷機(jī)的結(jié)構(gòu)。圖1是表示具備本實(shí)施方式所涉及的渦輪制冷機(jī)的熱源系統(tǒng)的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的圖。熱源系統(tǒng)1設(shè)置在例如建筑物或工廠設(shè)備中，具備對(duì)向空調(diào)機(jī)或風(fēng)扇盤(pán)管等外部負(fù)載3供給的冷水(熱介質(zhì))賦予冷熱的三臺(tái)渦輪制冷機(jī)11、12、13。這些渦輪制冷機(jī)11、12、13相對(duì)于外部負(fù)載3并排設(shè)置。在從冷水流動(dòng)的方向觀察下的各渦輪制冷機(jī)11、12、13的上游側(cè)分別設(shè)置有對(duì)冷水進(jìn)行壓力輸送的冷水泵21、22、23。通過(guò)這些冷水泵21、22、23將來(lái)自回流集管32的冷水向各渦輪制冷機(jī)11、12、13輸送。各冷水泵21、22、23由變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，由此，通過(guò)改變轉(zhuǎn)速而進(jìn)行可變流量控制。在供給集管31匯集經(jīng)由了各渦輪制冷機(jī)11、12、13的冷水。匯集在供給集管31中的冷水被向外部負(fù)載3供給。供給到空調(diào)等外部負(fù)載3而升溫的冷水被向回流集管32輸送。冷水在回流集管32中分流，如上所述地被向各渦輪制冷機(jī)11、12、13輸送。圖2表示渦輪制冷機(jī)11的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。由于渦輪制冷機(jī)11、12、13的結(jié)構(gòu)相同，因此在此以渦輪制冷機(jī)11為代表例進(jìn)行說(shuō)明。渦輪制冷機(jī)11構(gòu)成為實(shí)現(xiàn)二級(jí)壓縮二級(jí)膨脹過(guò)冷循環(huán)的結(jié)構(gòu)。具體而言，渦輪制冷機(jī)11具備渦輪壓縮機(jī)60，其壓縮制冷劑；冷凝器62，其對(duì)由渦輪壓縮機(jī)60壓縮而成的高溫高壓的氣體制冷劑進(jìn)行冷凝；過(guò)冷卻器63，其對(duì)由冷凝器62冷凝而成的液體制冷劑賦予過(guò)冷卻；高壓膨脹閥64，其使來(lái)自過(guò)冷卻器63的液體制冷劑膨脹；中間冷卻器67，其與高壓膨脹閥64連接并且與渦輪壓縮機(jī)60的中間級(jí)及低壓膨脹閥65連接；蒸發(fā)器66，其使由低壓膨脹閥65膨脹而成的液體制冷劑蒸發(fā)。渦輪壓縮機(jī)60是離心式的二級(jí)壓縮機(jī)，是以固定轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)的恒速設(shè)備。在渦輪壓縮機(jī)60的制冷劑吸入口設(shè)有控制吸入制冷劑流量的入口導(dǎo)流葉片(以下稱(chēng)為“IGV”)76， 從而能夠進(jìn)行渦輪制冷機(jī)11的容量控制。在冷凝器62上設(shè)有用于計(jì)測(cè)冷凝制冷劑壓力的冷凝制冷劑壓力傳感器PC。過(guò)冷卻器63設(shè)置成在冷凝器62的制冷劑流動(dòng)下游側(cè)，對(duì)冷凝后的制冷劑賦予過(guò)冷卻。在過(guò)冷卻器63的制冷劑流動(dòng)下游側(cè)緊接著設(shè)有計(jì)測(cè)過(guò)冷卻后的制冷劑溫度的溫度傳感器Ts。在冷凝器62及過(guò)冷卻器63中設(shè)有用于該冷卻冷凝器62及過(guò)冷卻器63的冷卻傳熱面80。冷卻水流量通過(guò)流量計(jì)F2計(jì)測(cè)，冷卻水出口溫度通過(guò)溫度傳感器Tcout計(jì)測(cè)，冷卻水入口溫度通過(guò)溫度傳感器Tcin計(jì)測(cè)。冷卻水在未圖示的冷卻塔中向外部排熱后，再次導(dǎo)向過(guò)冷卻器63及冷凝器62。
在中間冷卻器67上設(shè)有用于計(jì)測(cè)中間壓力的壓力傳感器PM。在蒸發(fā)器66上設(shè)有用于計(jì)測(cè)蒸發(fā)壓力的壓力傳感器PE。在蒸發(fā)器66中通過(guò)吸熱而得到額定溫度(例如7°C)的冷水。在蒸發(fā)器中設(shè)置有用于冷卻向外部負(fù)載供給的冷水的冷水傳熱面82。冷水流量通過(guò)流量計(jì)Fl計(jì)測(cè)，冷水出口溫度通過(guò)溫度傳感器Tout計(jì)測(cè)，冷水入口溫度通過(guò)Tin計(jì)測(cè)。在冷凝器62的氣相部與蒸發(fā)器66的氣相部之間設(shè)有熱氣體旁通管79。并且，設(shè)有用于控制在熱氣體旁通管79內(nèi)流動(dòng)的制冷劑的流量的熱氣體旁通閥78。通過(guò)由熱氣體旁通閥78調(diào)整熱氣體旁通流量，從而在IGV76中控制不充分的非常小區(qū)域的容量控制成為可能。在圖2中，通過(guò)壓力傳感器PC等各種傳感器計(jì)測(cè)出的計(jì)測(cè)值被向控制盤(pán)74發(fā)送。 另外，控制盤(pán)74進(jìn)行IGV76及熱氣體旁通閥78的閥開(kāi)度的控制。在圖2所示的渦輪制冷機(jī)11中，對(duì)如下結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說(shuō)明設(shè)有冷凝器62及過(guò)冷卻器63，進(jìn)行在冷卻塔中向外部排熱的冷卻水與制冷劑之間的熱交換，由此加熱冷卻水，但也可以構(gòu)成為下述結(jié)構(gòu)例如取代冷凝器62及過(guò)冷卻器63配置空氣換熱器，在空氣換熱器中進(jìn)行外部氣體與制冷劑之間的熱交換。另外，渦輪制冷機(jī)11、12、13并不局限于僅具有上述的制冷功能，例如也可以?xún)H具有供暖功能或具有制冷功能及供暖功能這兩者。另外，與制冷劑進(jìn)行熱交換的介質(zhì)可以是水也可以是空氣。接下來(lái)，參照附圖，對(duì)上述渦輪制冷機(jī)11所具備的控制盤(pán)74中進(jìn)行的渦輪制冷機(jī)的性能評(píng)價(jià)中特別是計(jì)劃COP的算出方法進(jìn)行說(shuō)明。控制盤(pán)74包括例如未圖示的CPU(中央運(yùn)算裝置)、RAM(Random Access Memory)、 及計(jì)算機(jī)可讀取的記錄介質(zhì)等。用于實(shí)現(xiàn)后述的各種功能的一系列處理的過(guò)程例如以程序的形式被記錄在記錄介質(zhì)等中，通過(guò)CPU向RAM等讀出該程序，執(zhí)行信息的加工 運(yùn)算處理， 從而實(shí)現(xiàn)后述的各種功能。圖3是展開(kāi)表示控制盤(pán)74所具備的功能的功能框圖。如圖3所示，控制盤(pán)74具備數(shù)據(jù)取得部101、存儲(chǔ)部102、運(yùn)算部103。數(shù)據(jù)取得部101將渦輪制冷機(jī)11的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)而取得。作為運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，可以舉出例如由溫度傳感器Tcin計(jì)測(cè)出的冷卻水入口溫度、由溫度傳感器Tout計(jì)測(cè)出的冷水出口溫度、由溫度傳感器Tin計(jì)測(cè)出的冷水入口溫度、當(dāng)前的負(fù)載系數(shù)等。在存儲(chǔ)部102存儲(chǔ)有用于算出計(jì)劃COP的各種運(yùn)算式。這里，計(jì)劃COP是指在各運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)下渦輪制冷機(jī)在性能上能夠得到的最大COP的值。以下，對(duì)該計(jì)劃COP的推算中使用的各種運(yùn)算式進(jìn)行說(shuō)明。首先，計(jì)劃COP可以通過(guò)如下方法求出在與實(shí)機(jī)相同的制冷循環(huán)中，對(duì)于在視作沒(méi)有機(jī)械損失等的理想環(huán)境下計(jì)算出的COP(以下稱(chēng)為“實(shí)機(jī)理想COP”)考慮實(shí)際環(huán)境下產(chǎn)生的損失。在本實(shí)施方式中，著眼于實(shí)機(jī)理想COP的特性具有與逆卡諾循環(huán)中的COP特性大致相同的特性這一點(diǎn)，采用逆卡諾循環(huán)中的COP特性的計(jì)算式作為實(shí)機(jī)理想COP的計(jì)算式， 進(jìn)而對(duì)該計(jì)算式賦予與各種損失相當(dāng)?shù)男拚纱送扑阌?jì)劃COP。這樣，通過(guò)采用逆卡諾循環(huán)中的COP特性的計(jì)算式作為實(shí)機(jī)理想COP的計(jì)算式，從而能夠用非常簡(jiǎn)易的算式表現(xiàn)實(shí)機(jī)理想C0P。
計(jì)劃COP由以下的(1)式定義。COPct = C0Pcarnot/Cf (1)COPcarnot = (Tlo+273. 15) / (TH。_TL。+Td) (2)在上述(1)式中，COPct是計(jì)劃COP，COPcarnot是實(shí)機(jī)理想C0P，Cf是與各種損失相當(dāng)?shù)男拚怠Ａ硗?，?shí)機(jī)理想COP由(2)式表示，在(2)式中，Tuj表示冷水出口溫度，Tho表示冷卻水出口溫度，Td表示修正值。通常，在上述(2)式中，使用能夠比較容易計(jì)測(cè)到的冷水出口溫度、冷卻水出口溫度Tro取代逆卡諾循環(huán)下的計(jì)算中使用蒸發(fā)溫度、冷凝溫度的部分。從而，為了消除與換熱器中的熱損失相當(dāng)?shù)恼`差，附加修正值Td。此處的修正值Td是規(guī)定的常數(shù)。另外，在本實(shí)施方式中，通過(guò)在以下的(3)式中使用冷卻水入口溫度Thi和負(fù)載系數(shù)K，從而利用運(yùn)算求出上述冷卻水出口溫度Tro。Tho= (Thosp-Thisp) XK/Frct+THI (3)在(3)式中，Tmsp表示額定規(guī)格條件的冷卻水出口溫度的設(shè)定值，Thisp表示額定規(guī)格條件的冷卻水入口溫度的設(shè)定值，K表示制冷機(jī)的負(fù)載系數(shù)，F(xiàn)rct表示當(dāng)前的冷卻水流量相對(duì)于額定規(guī)格條件的冷卻水流量的設(shè)定值的比，Thi表示冷卻水入口溫度。接下來(lái)，對(duì)上述修正值Cf進(jìn)行說(shuō)明?？梢酝ㄟ^(guò)如下方法求出修正值實(shí)際上求出實(shí)機(jī)中的COP特性的數(shù)據(jù)、即受到各種損失下的實(shí)機(jī)的COP特性(以下稱(chēng)為“實(shí)機(jī)COP特性”)，比較該實(shí)機(jī)COP特性與使用上述( 式算出的實(shí)機(jī)理想COP特性。從而，實(shí)際上取得實(shí)機(jī)中各冷卻水入口溫度、負(fù)載系數(shù)下的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，從該運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)算出實(shí)機(jī)C0P，并使用該實(shí)機(jī)COP制成圖4所示那樣的圖表。在圖4中，橫軸表示渦輪制冷機(jī)的負(fù)載系數(shù)[%]，縱軸表示用實(shí)機(jī)COP除實(shí)機(jī)理想COP而得到的值，換言之，表示修正值Cf。此處使用的實(shí)機(jī)理想COP以與實(shí)機(jī)相同的制冷循環(huán)、制冷劑物性為前提。從圖4可知，根據(jù)冷卻水入口溫度不同，修正值相對(duì)于負(fù)載系數(shù)的特性不同。從而，作為算出計(jì)劃COP的一種方法，考慮有預(yù)先存儲(chǔ)各冷卻水入口溫度下的負(fù)載系數(shù)與修正值的關(guān)系，從這些關(guān)系中取得與當(dāng)前的運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)的冷卻水入口溫度、負(fù)載系數(shù)對(duì)應(yīng)的修正值，將取得的修正值代入上述(1)式。然而，在該方法中，不得不對(duì)各冷卻水入口溫度分別預(yù)先存儲(chǔ)負(fù)載系數(shù)與修正值的關(guān)系，數(shù)據(jù)量增加且處理繁雜。這里，若著眼于圖4所示的各冷卻水入口溫度下的負(fù)載系數(shù)與修正值的關(guān)系，則任意的曲線均描繪得大致相同。即，使一個(gè)曲線沿y軸方向移動(dòng)的話，能夠表現(xiàn)出各冷卻水入口溫度下的負(fù)載系數(shù)與修正值的關(guān)系。在本實(shí)施方式中，著眼于上述特征，從圖4所示的各冷卻水入口溫度下的多個(gè)特性曲線導(dǎo)出一條修正曲線，使用表示該修正曲線的多項(xiàng)式(以下稱(chēng)為“第一運(yùn)算式”)求出與當(dāng)前的負(fù)載系數(shù)對(duì)應(yīng)的修正值，另外，為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步簡(jiǎn)化的運(yùn)算式，將因冷卻水入口溫度不同而引起的y軸方向的移動(dòng)量組入由上述( 式表示的實(shí)機(jī)理想COP的計(jì)算式中包含的修正值Td。(4)式表示用于計(jì)算修正值Cf1的第一運(yùn)算式(以下，將由(4)式表示的修正值Cf 稱(chēng)為“第一修正值”)。(5)式表示用于算出將因冷卻水入口溫度不同而引起的第一修正值 Cfl的偏移量組入上述的修正值Td而得到的修正值T/ (以下，將該修正值稱(chēng)為“第二修正值”)的第二運(yùn)算式。Cf1 = fi (K) (4)Td' = f2(Tho-Tlo) = aX (Tho-Tlo)+b (5)在(4)式中，第一運(yùn)算式(K)由表示圖4所示的修正曲線的多項(xiàng)式定義。換言之，第一修正值Cf1通過(guò)以負(fù)載系數(shù)K為變量的多項(xiàng)式求出。在(5)式中，a、b常數(shù)。如(5)式所示，第二修正值Td'由以冷卻水出口溫度Thq 與冷水出口溫度的差分為變量的一次函數(shù)定義。以下，說(shuō)明該第二修正值Td'。在恒速設(shè)備的情況下，由于無(wú)法像可變速設(shè)備那樣在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制中追隨運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的變化，因此容量控制通過(guò)IGV的葉片控制等進(jìn)行，機(jī)器損失基本上取決于IGV的葉片開(kāi)度。圖5表示各冷卻水入口溫度、IGV的開(kāi)度、及效率下的流量變量與壓力變量的關(guān)系。在圖5中，橫軸表示流量變量，縱軸表示壓力變量，用實(shí)線表示各冷卻水入口溫度下的特性，用虛線表示IGV的各開(kāi)度下的特性，用單點(diǎn)劃線表示各效率下的關(guān)系。制冷能力與流量變量成比例。壓力變量意味著蒸發(fā)器66與冷凝器62的壓力差，相當(dāng)于冷卻水出口溫度 Tho與冷水出口溫度、的差分。在圖5中，各冷卻水入口溫度下的流量變量與壓力變量的關(guān)系均表現(xiàn)出大致相同的趨勢(shì)，另外，相同IGV開(kāi)度下的冷卻水入口溫度變化而引起的壓力變量的變化量固定。從而，使用壓力變量、換言之使用與冷卻水出口溫度、與冷水出口溫度的差分成比例的第二修正值，就能夠調(diào)整圖4所示的修正曲線的y軸方向上的移動(dòng)量，能夠良好地表現(xiàn)出因冷卻水入口溫度不同而引起的損失的變化量?；诖?，最終計(jì)劃COP推算式由以下的(6)式定義。COPct = {(Tlo+273. 15) / (TH0-TL0+Td'(6)進(jìn)而，在本實(shí)施方式中，為了簡(jiǎn)易地算出計(jì)劃C0P，在計(jì)劃COP推算式中，采用由逆卡諾循環(huán)計(jì)算出的COP代替原本不得不采用實(shí)機(jī)理想COP的部分。因此，雖然微小，但產(chǎn)生了誤差。為了消除這樣的誤差，如以下的(7)式所示那樣，使用上述(6)式的計(jì)劃COP推算式修正逐次算出的計(jì)劃COP。COPct' = C0PctXC0Prp/C0Pdp (7)在上述(7)式中，COPct'表示修正后的計(jì)劃COP，COPet表示使用(6)式逐次推算的計(jì)劃COP，COPrp表示由規(guī)定的程序預(yù)先求出的額定規(guī)格條件的設(shè)計(jì)點(diǎn)下的更加準(zhǔn)確的計(jì)劃COP的值，COPdp表示使用上述(6)式算出的額定規(guī)格條件的設(shè)計(jì)點(diǎn)下的計(jì)劃COP。這樣， 對(duì)使用(6)式的計(jì)劃COP推算式逐次算出的計(jì)劃COP乘以作為修正值的值，從而能夠以更高的精度推算計(jì)劃C0P，其中，作為修正值的值是將由預(yù)先規(guī)定的程序求出的額定規(guī)格條件的設(shè)計(jì)點(diǎn)下的計(jì)劃COP用使用(6)式算出的額定規(guī)格條件的設(shè)計(jì)點(diǎn)下的計(jì)劃COP除而得到的值(C0Prp/C0Pdp)。圖6是表示比較將使用上述(6)式算出的計(jì)劃COP使用(7)式修正而得到的計(jì)劃 COP(以下稱(chēng)為“運(yùn)算計(jì)劃COP”)與實(shí)機(jī)中實(shí)際測(cè)定而得到的計(jì)劃C0P(以下稱(chēng)為“實(shí)測(cè)計(jì)劃COP”)而表示的圖。在圖6中，實(shí)線表示運(yùn)算計(jì)劃C0P，虛線表示實(shí)測(cè)計(jì)劃COP。如圖6 所示，各冷卻水入口溫度下的運(yùn)算計(jì)劃COP與實(shí)測(cè)計(jì)劃COP的特性大致相同，再現(xiàn)性得以確認(rèn)?；谝陨系睦碛煽芍?，通過(guò)使用計(jì)劃COP推算式，能夠以足夠的精度求出各運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)下的計(jì)劃C0P，其中所述計(jì)劃COP推算式通過(guò)對(duì)使用逆卡諾循環(huán)的COP特性表示的實(shí)機(jī)理想COP的計(jì)算式賦予與實(shí)際環(huán)境下產(chǎn)生的損失相當(dāng)?shù)牡谝恍拚礐f1及第二修正值T/而得到。接下來(lái)，參照?qǐng)D7說(shuō)明渦輪制冷機(jī)11的運(yùn)轉(zhuǎn)中的控制盤(pán)74的處理。首先，在存儲(chǔ)部102中預(yù)先存儲(chǔ)用于算出計(jì)劃COP所需要的信息，例如上述(3)式到(6)式、用于運(yùn)算這些運(yùn)算式中使用的各種參數(shù)的附帶的運(yùn)算式、額定規(guī)格條件的各設(shè)
定值等。在渦輪制冷機(jī)11的運(yùn)轉(zhuǎn)中，數(shù)據(jù)取得部101在規(guī)定的時(shí)刻將當(dāng)前的冷卻水入口溫度、負(fù)載系數(shù)、冷卻水流量等作為輸入數(shù)據(jù)而取得，并將這些輸入數(shù)據(jù)向運(yùn)算部103輸出 (圖7的步驟Si)。運(yùn)算部103通過(guò)數(shù)據(jù)取得部101取得輸入數(shù)據(jù)時(shí)，從存儲(chǔ)部102讀出各種運(yùn)算式， 并使用這些運(yùn)算式推算當(dāng)前的運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)下的計(jì)劃COP。具體而言，使用上述⑷式算出第一修正值Cf1 (步驟S2)，使用(3)式算出冷卻水出口溫度Tro(步驟S3)，在(5)式中使用由步驟S3得到的冷卻水出口溫度Tm算出第二修正值Td'(步驟S4)，在(6)式中使用由步驟S2得到的第一修正值Cf1及由步驟S4得到的第二修正值T/算出計(jì)劃COP (步驟S5)，使用(7)式對(duì)由步驟S5算出的計(jì)劃COP進(jìn)行修正(步驟S6)。另外，省略詳細(xì)的說(shuō)明，在控制盤(pán)74中，與上述計(jì)劃COP的運(yùn)算并行運(yùn)算輸出熱量、當(dāng)前的運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)下的實(shí)測(cè)COP(將輸出熱量[kW]用消耗功率[kW]除而得到的值)等。在控制盤(pán)74中運(yùn)算出的計(jì)劃C0P(修正值)、實(shí)測(cè)COP、輸出熱量等和計(jì)測(cè)出的消耗功率等經(jīng)由通信介質(zhì)向未圖示的監(jiān)視裝置發(fā)送，由監(jiān)視裝置所具備的監(jiān)視器顯示(步驟 S7)。由此，使用者通過(guò)確認(rèn)由監(jiān)視裝置的監(jiān)視器顯示出的這些性能值，由此能夠掌握相對(duì)于計(jì)劃COP的實(shí)測(cè)C0P，能夠?qū)嵤└行У倪\(yùn)轉(zhuǎn)。以上，如所說(shuō)明的那樣，根據(jù)本實(shí)施方式所涉及的渦輪制冷機(jī)的性能評(píng)價(jià)裝置，將實(shí)機(jī)理想COP用逆卡諾循環(huán)下的COP計(jì)算式表現(xiàn)，因此能夠用簡(jiǎn)易的運(yùn)算式表現(xiàn)實(shí)機(jī)理想 COP的特性。進(jìn)而，對(duì)該逆卡諾循環(huán)下的COP計(jì)算式賦予作為與實(shí)際環(huán)境下產(chǎn)生的損失相當(dāng)?shù)男拚档牡谝恍拚礐f1和第二修正值Td'，因此能夠?qū)⑷Q于負(fù)載系數(shù)、冷卻水入口溫度的實(shí)機(jī)COP的特性充分地取入上述逆卡諾循環(huán)下的COP計(jì)算式，能夠以充分的精度求出各運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)下的計(jì)劃C0P，其中，所述第一修正值Cf1由以負(fù)載系數(shù)為變量的第一運(yùn)算式求出， 所述第二修正值Td'包括與對(duì)應(yīng)于冷卻水入口溫度的第一修正值Cf1的偏移量相當(dāng)?shù)男拚?。并且，通過(guò)用簡(jiǎn)易的運(yùn)算式表現(xiàn)用于運(yùn)算計(jì)劃COP的運(yùn)算式，由此即使在像控制盤(pán)74那樣處理能力存在限制的裝置中，也能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)劃COP的逐次運(yùn)算。這樣，根據(jù)本實(shí)施方式所涉及的渦輪制冷機(jī)的性能評(píng)價(jià)裝置，得到能夠?qū)崟r(shí)且以充分的精度算出計(jì)劃COP這樣的顯著效果。需要說(shuō)明的是，在與確定了渦輪制冷機(jī)的機(jī)器結(jié)構(gòu)條件的額定規(guī)格條件(以下稱(chēng)為“額定規(guī)格條件(主)”)不同的額定規(guī)格條件(以下稱(chēng)為“額定規(guī)格條件(從)”)下運(yùn)轉(zhuǎn)渦輪制冷機(jī)這樣的情況下，例如在不同的冷水溫度的設(shè)計(jì)點(diǎn)下使渦輪制冷機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，由于IGV的葉片開(kāi)度因制冷劑比容的變化而變化，因此需要進(jìn)行制冷劑比容的修正。 (8)式是考慮了制冷劑比容的修正時(shí)的第一運(yùn)算式。Cf2 = ^K' ) (8)其中，0< K'彡 1K' =KX (vT/vsp) (9)在(9)式中，ντ表示額定規(guī)格條件(從)的壓縮機(jī)吸入制冷劑比容，Vsp表示額定規(guī)格條件(主)的壓縮機(jī)吸入制冷劑比容。另外，在上述(8)式中，以K' >1的情況下K' = UK' <0的情況下K' =0的方式進(jìn)行計(jì)算。這樣，通過(guò)進(jìn)行制冷劑比容的修正，能夠消除因設(shè)計(jì)點(diǎn)而引起的誤差，能夠使搭載于控制盤(pán)74中的計(jì)劃COP的運(yùn)算式帶有更高的通用性。另外，在上述實(shí)施方式中，監(jiān)視裝置的監(jiān)視器的顯示方式并沒(méi)有特別限定。例如， 可以直接顯示計(jì)劃COP和實(shí)測(cè)C0P，也可以顯示將實(shí)測(cè)COP用計(jì)劃COP除而得到的值。另外，也可以在圖8所示的描繪出各冷卻水入口溫度下的負(fù)載系數(shù)與計(jì)劃COP的特性的圖表上，繪制當(dāng)前的運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)下的實(shí)測(cè)COP與計(jì)劃COP而顯示出來(lái)。
權(quán)利要求
1.一種渦輪制冷機(jī)的性能評(píng)價(jià)裝置，其是具備恒速的渦輪壓縮機(jī)的渦輪制冷機(jī)的性能評(píng)價(jià)裝置，其中，具備數(shù)據(jù)取得機(jī)構(gòu)，其將渦輪制冷機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)而取得；存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，其存儲(chǔ)對(duì)使用逆卡諾循環(huán)的COP特性表示的實(shí)機(jī)理想COP的計(jì)算式賦予了與實(shí)際環(huán)境下產(chǎn)生的損失相當(dāng)?shù)男拚刀玫降挠?jì)劃COP推算式；運(yùn)算機(jī)構(gòu)，其使用由所述數(shù)據(jù)取得機(jī)構(gòu)取得的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)中的計(jì)劃COP推算式，推算當(dāng)前的運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)下的計(jì)劃C0P，所述修正值包括由以渦輪制冷機(jī)的負(fù)載系數(shù)為變量的第一運(yùn)算式算出的第一修正值、 由以冷卻水出口溫度與冷水出口溫度的差分為變量的第二運(yùn)算式算出的第二修正值，在該第二修正值中含有與冷卻水入口溫度對(duì)應(yīng)的所述第一修正值的偏移量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪制冷機(jī)的性能評(píng)價(jià)裝置，其中，當(dāng)所述計(jì)劃COP推算式在與作為前提的額定規(guī)格條件的設(shè)計(jì)點(diǎn)不同的額定規(guī)格條件的設(shè)計(jì)點(diǎn)下運(yùn)用渦輪制冷機(jī)時(shí)，使用補(bǔ)償了因設(shè)計(jì)點(diǎn)的不同而引起的制冷劑比容的變化量的負(fù)載系數(shù)來(lái)算出所述第一修正值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的渦輪制冷機(jī)的性能評(píng)價(jià)裝置，其中，在所述第二修正值中含有補(bǔ)償熱交換時(shí)產(chǎn)生的熱損失的溫度補(bǔ)償。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的渦輪制冷機(jī)的性能評(píng)價(jià)裝置，其中，具備將由所述運(yùn)算機(jī)構(gòu)算出的所述計(jì)劃COP與當(dāng)前的實(shí)測(cè)COP —起顯示的顯示機(jī)構(gòu)。
5.一種渦輪制冷機(jī)，其中，在控制盤(pán)搭載有權(quán)利要求1或2所述的渦輪制冷機(jī)的性能評(píng)價(jià)裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠逐次運(yùn)算計(jì)劃COP的渦輪制冷機(jī)的性能評(píng)價(jià)裝置，其具備數(shù)據(jù)取得部(101)，其將渦輪制冷機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)而取得；存儲(chǔ)部(102)，其存儲(chǔ)對(duì)使用逆卡諾循環(huán)的COP特性表示的實(shí)機(jī)理想COP的計(jì)算式賦予了與實(shí)際環(huán)境下產(chǎn)生的損失相當(dāng)?shù)男拚刀玫降挠?jì)劃COP推算式；運(yùn)算部(103)，其使用由數(shù)據(jù)取得部(101)取得的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)、在存儲(chǔ)部(102)中存儲(chǔ)的計(jì)劃COP推算式，推算當(dāng)前的運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)下的計(jì)劃COP，所述修正值包括由以渦輪制冷機(jī)的負(fù)載系數(shù)為變量的第一運(yùn)算式算出的第一修正值、由以冷卻水出口溫度與冷水出口溫度的差分為變量的第二運(yùn)算式算出的第二修正值，在該第二修正值中含有與冷卻水入口溫度對(duì)應(yīng)的所述第一修正值的偏移量。
文檔編號(hào)F25B49/02GK102345950SQ20111002695
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月29日
發(fā)明者上田憲治, 松尾實(shí), 梅野良枝 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社