專利名稱：保護用在冷卻器和/或熱泵中的壓縮機的方法
技術領域：
本發明涉及用在冷卻器和/或熱泵中的壓縮機領域，尤其涉及將壓縮機保持在其合適的運行參數之內來保護壓縮機。
熱泵系統使用一種制冷劑循環來將熱量(或能量)從相對冷的一側傳遞到較熱的一側。在較冷的一側，制冷劑在相當低的壓力下蒸發。其結果是，液體轉變成蒸氣，從可能是空氣、水、鹽水或甚至是地面的媒介中吸取熱量。所產生的蒸氣流過一個或多個壓縮機，流過壓縮機的蒸氣的壓力上升。離開壓縮機之后，高壓蒸氣流入一冷凝器，又在冷凝器中轉變成液體。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吸收的熱量加上驅動蒸氣制冷劑從低壓側(較冷側)到高壓側(較熱側)所需的能量。
由于熱泵中的制冷劑循環是可逆的，設備可用于加熱或冷卻。大體上，兩種模式的制冷劑循環是可比較的。
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)之間必須有適當的溫差。從效率著眼，熱泵傳送的能量(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。每一種壓縮機類型具有一相應的壓縮機特性線圖(map)，即飽和吸入溫度和飽和排放溫度的區域功能。制造商通常保證壓縮機在其壓縮機特性線圖內運行時壓縮機的可靠性。不幸的是，在使用者不知道的情況下壓縮機也在其壓縮機特性線圖之外運行，直至壓縮機突然失效。
簡而言之，一控制器監控一系統的飽和吸入溫度和飽和排放溫度，該系統包括一作為一冷卻器和/或熱泵的一部分運行的壓縮機。當壓縮機在其壓縮機特性線圖之外運行時，控制器開始作用，以確保壓縮機只在其壓縮機特性線圖之內運行。這種作用包括如果系統處在加熱模式或對設備不加載就對壓縮機盤管進行除霜。
根據本發明的一實施例，保護至少一個用在一熱泵或冷卻器系統中的壓縮機的方法，它包括如下步驟(a)為至少一個壓縮機確定一飽和吸入溫度(SST)；(b)為該至少一個壓縮機確定一飽和排放溫度(SDT)；(c)為該至少一個壓縮機提供第一和第二極限；(d)為該至少一個壓縮機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；(e)根據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是否在一較佳區域中運行，如果不是，進行下一個程序的動作。
根據本發明的一實施例，保護至少一個用在一熱泵或冷卻器系統中的壓縮機的方法，它包括如下步驟(a)為至少一個壓縮機確定一飽和吸入溫度(SST)；(b)為該至少一個壓縮機確定一飽和排放溫度(SDT)；(c)為該至少一個壓縮機提供第一和第二極限；(d)為該至少一個壓縮機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；(e)將SST與一特定溫度作比較，如果SST小于特定溫度，使系統中的一個壓縮機(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霜是否大于一特定百分比，如果是，對盤管進行除霜，如果不是，使系統中的一個壓縮機(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，確定盤管的結霜是否大于特定百分比，如果是，對盤管進行除霜，如果不是，使系統中的一個壓縮機(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，禁止壓縮機加載，如果不是，允許壓縮機加載(如果必要的話)
圖1示出了一典型的壓縮機特性線圖。
圖2示出了一冷卻器回路的簡化示意圖。
圖3示出了本發明方法的一有所改變的流程圖。
盡管本發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)的參數之內的工作區域。由線條界定的區域是一給定壓縮機的安全運行區域。
參閱圖2，一冷凝器20通過一電子膨脹閥EXV流體連接于一蒸發器30。蒸發器30的蒸氣輸送到一壓縮機40，在那兒，蒸氣在進入冷凝器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，并根據吸入壓力與吸入溫度之間的已知的簡單線性關系將吸入壓力轉換成飽和吸入溫度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換成飽和排放溫度SDT。可選擇使用能直接讀取適當溫度的熱敏電阻，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。控制器18可以是一微型控制器或CPU，需要時能為一特定壓縮機對它進行預編程或為所需的不同壓縮機有選擇地進行編程參閱圖3，根據所示的流程圖對控制器18所讀取的SST和SDT進行處理。在步驟110中每15秒鐘測量SST。在步驟120將SST與用“X”表示的給定溫度進行比較，該溫度由制造商根據用于控制特定設備的壓縮機特性線圖提供。用“極限1”、“極限2”、“Y”(步驟140,150)和“Z”(步驟160,170)表示的數值也是根據壓縮機特性線圖的。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，一壓縮機在步驟125卸載。如果SST大于X°F，進行另一檢查，看看SST是否比極限1大某一數量，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所示對盤管進行除霜。如果盤管霜小于75％，如步驟146所示一個壓縮機卸載。
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。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再檢查變化的速度。如果在步驟154中的盤管結霜的程度大于75％，在步驟158中除霜；否則，一壓縮機在步驟156中卸載。
如果SST小于極限1，即如果壓縮機在其正常的SST范圍內運行，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中禁止壓縮機加載。否則，它是安全的，如果需要，如步驟170所示允許壓縮機加載。
因此，本發明確保了壓縮機在壓縮機特性線圖之內運行，從而被制造商的保證壓縮機的預期壽命和可靠性的保障規定所涵蓋。
盡管已結合一較佳實施例和附圖描述了本發明，但本領域的技術人員要知道的是，該較佳實施例不是用來限制本發明的，在不脫離如下權利要求書所限定的本發明的范圍的情況下，可對實施例作許多改變或類似的變化。
權利要求
1．一種保護至少一個用在一熱泵或冷卻器系統中的壓縮機的方法，其特征在于它包括如下步驟為所述至少一個壓縮機確定一飽和吸入溫度(SST)；為所述至少一個壓縮機確定一飽和排放溫度(SDT)；為所述至少一個壓縮機提供第一和第二極限；為所述至少一個壓縮機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；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，使所述系統中的一個壓縮機(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霜是否大于一特定百分比，如果是，對所述盤管進行除霜，如果不是，使所述系統中的一個壓縮機(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，確定所述盤管的結霜是否大于所述特定百分比，如果是，對所述盤管進行除霜，如果不是，使所述系統中的一個壓縮機(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，禁止壓縮機加載，如果不是，那么如果必要的話允許壓縮機加載。
2．如權利要求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。
3．一種保護至少一個用在一熱泵或冷卻器系統中的壓縮機的方法，其特征在于它包括如下步驟為所述至少一個壓縮機確定一飽和吸入溫度(SST)；為所述至少一個壓縮機確定一飽和排放溫度(SDT)；為所述至少一個壓縮機提供第一和第二極限；為所述至少一個壓縮機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；根據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是否在一較佳區域中運行，如果不是，進行下一個程序的動作。
4．如權利要求3所述的方法，其特征在于，確定所述至少一個壓縮機是否在一較佳區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，使所述系統中的一個壓縮機(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霜是否大于一特定百分比，如果是，對所述盤管進行除霜，如果不是，使所述系統中的一個壓縮機(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，確定所述盤管的結霜是否大于所述特定百分比，如果是，對所述盤管進行除霜，如果不是，使所述系統中的一個壓縮機(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，禁止壓縮機加載，如果不是，那么如果需要的話允許壓縮機加載。
5．如權利要求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
一控制器監控一系統的飽和吸入溫度和飽和排出溫度。該系統包括一作為一冷卻器和/或熱泵的一部分運行的壓縮機。當壓縮機在其壓縮機特性線圖之外運行時,控制器開始動作,以確保壓縮機只在其壓縮機特性線圖之內運行。這種動作包括如果系統處在加熱模式或卸載設備時對壓縮機盤管進行除霜。
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 優先權日2000年3月15日
發明者瓦希爾·賽義德, 伊波利特·沙瓦尼亞 申請人:開利公司