用于并行操作的離心式壓縮機的穩定性控制系統和方法

專利名稱：用于并行操作的離心式壓縮機的穩定性控制系統和方法
技術領域：
本發明一般涉及一種用于并行操作的壓縮機的控制系統。具體地說，本發明涉及一種當離心式壓縮機之一進入不穩定操作狀態如喘振(surge)狀態時重新建立并行操作的雙離心式壓縮機的穩定性的控制系統。
背景技術：
為了獲得制冷系統中的增強的容量，可以將兩個壓縮機并行連接到公共制冷電路。經常，為了容量控制，將壓縮機之一指定為“前導(lead)”壓縮機，而將另一個壓縮機指定為“滯后(lag)”壓縮機。制冷系統和每個壓縮機的容量可以通過使用合并在每個壓縮機的吸入口中或者與該吸入口相鄰的可調節預旋葉片或入口導向葉片來控制。根據系統的特定容量要求，可以對每個壓縮機的預旋葉片進行定位以控制制冷劑流過壓縮機的流量，從而控制系統的容量。預旋葉片位置的范圍可以從完全敞開位置到完全關閉位置。壓縮機的預旋葉片可以被定位到更敞開的位置，以增大制冷劑流過壓縮機的流量，從而提高系統的容量，或者可以被定位到更關閉的位置，以減小制冷劑流過壓縮機的流量，從而降低系統的容量。
一種常用的控制制冷系統容量的方法是響應蒸發器中的離開冷卻水溫度與期望設定點的偏差而控制壓縮機的預旋葉片的位置。對于具有兩個并行壓縮機的系統，根據離開冷卻水溫度來控制前導壓縮機的預旋葉片，并且控制滯后壓縮機的預旋葉片以使其依從前導壓縮機的容量。在一種技術中，為了依從前導壓縮機的容量，對滯后壓縮機的預旋葉片進行定位，以在滯后壓縮機中獲得前導壓縮機中出現的全負載電機電流的相同百分比。
在離心式壓縮機的操作期間，在離心式壓縮機中可能發生壓縮機不穩定性或喘振。喘振或喘振現象是當壓縮機如離心式壓縮機以輕負載和高壓力比操作時可能發生的不穩定狀態。喘振是在壓力和流量上具有高頻振蕩的瞬時現象，并且在某些情況下，發生通過壓縮機的完全回流。如果未受到控制，喘振可引起壓縮機的旋轉和靜止組件的過度振動，并且可能導致永久性壓縮機損壞。在喘振狀態期間，可能存在越過壓縮機產生的瞬間流量和壓力減小。而且，在壓縮機的驅動軸處可能存在凈扭矩和機械功率的減小。在壓縮機的驅動裝置是電動機的情況下，由喘振狀態引起的扭矩和功率振蕩可導致電機電流振蕩和過量的電功耗。
如上所述，離心式壓縮機中的喘振狀態可導致壓縮機上的電機電流或負載減小或者壓縮機的排出壓力或溫度降低。因此，喘振狀態的存在可通過測量壓縮機上的電機電流或負載或者壓縮機的排出壓力或溫度并且檢查該測量量的適當減小來檢測。應當理解，除了上述操作參數之外，也可使用其他操作參數來檢測喘振狀態的存在。
當在雙壓縮機應用中的一個壓縮機上發生喘振或泵吸不足狀態時，未發生喘振的壓縮機具有制冷劑流量的增大。流向未發生喘振的壓縮機的制冷劑流量的增大使得發生喘振的壓縮機更加難以克服不穩定性。一種用于在雙壓縮機配置中克服喘振狀態的技術公開于下面稱作′530專利的美國專利No.4,646,530中。′530專利涉及具有一對并行連接的離心式壓縮機的制冷系統的操作。在滯后壓縮機中的喘振狀態期間，壓縮機的控制操作從正常控制操作變至喘振控制操作。在′530專利中，當滯后壓縮機的電機電流大于前導壓縮機電機電流之下的選定百分比時，檢測到喘振狀態。如果檢測到在預定時間周期內都存在喘振狀態，則在另一個預定時間周期內關閉前導壓縮機的入口導向葉片，以增大滯后壓縮機中的制冷劑流量和電流。如果滯后壓縮機中的電流增至選定百分比之上，則在關閉前導壓縮機葉片的預定時間周期之后，恢復壓縮機的正常控制操作。該技術的一個缺點是它只能檢測和糾正滯后壓縮機中的喘振狀態而不能解決前導壓縮機中的喘振狀態。該技術的另一個缺點是在提供對喘振狀態的響應之前必須過去預定時間。
另一種用于在雙壓縮機配置中控制喘振的技術公開于下面稱作′509專利的美國專利No.5,845,509中。′509專利涉及使用多個并行操作的離心式壓縮機的制冷系統。為了避免兩壓縮機系統中的喘振，最初在減少的負載情形下關斷滯后壓縮機，從而提高另一個壓縮機的旋轉速度并且避免喘振狀態。然而，如果負載狀態繼續減少并且喘振狀態未被避免，則重新啟動滯后壓縮機，并且關掉前導壓縮機以試圖避免喘振狀態。該技術的一個缺點是在試圖避免喘振狀態時壓縮機可被循環開關若干次，從而導致相當大的功耗。
因此，需要一種用于并行操作的雙離心式壓縮機的控制系統和方法，其可以檢測“前導”壓縮機或“滯后”壓縮機中的喘振狀態，并且可以糾正壓縮機中的喘振狀態，而無需復雜的過程或壓縮機的重復開關循環。

發明內容
本發明的一個實施例涉及一種用于在多壓縮機制冷系統中檢測壓縮機不穩定性的方法。該方法包括以下步驟從多壓縮機制冷系統的第一壓縮機和多壓縮機制冷系統的第二壓縮機確定操作參數。然后，將第一壓縮機的操作參數與第二壓縮機的操作參數進行比較。接下來，確定第一壓縮機和第二壓縮機的入口葉片位置。最后，將第一壓縮機的入口葉片位置與第二壓縮機的入口葉片位置進行比較，并且響應于具有比另一個壓縮機更低的操作參數和更敞開的入口葉片位置的壓縮機之一，而在那個壓縮機中確定壓縮機不穩定性。
本發明的另一個實施例涉及一種包含在計算機可讀介質上且可由微處理器執行的計算機程序產品，其用于在多壓縮機制冷系統中檢測壓縮機不穩定性。該計算機程序產品包括用于執行以下步驟的計算機指令從多壓縮機制冷系統的第一壓縮機和多壓縮機制冷系統的第二壓縮機確定操作參數，使用第一壓縮機的操作參數和第二壓縮機的操作參數計算基準值，并且將算出的基準值與預定值進行比較。該計算機程序產品還包括用于執行以下步驟的計算機指令確定第一壓縮機和第二壓縮機的入口葉片位置，響應于算出的基準值小于預定值，而將第一壓縮機的入口葉片位置與第二壓縮機的入口葉片位置進行比較，并且響應于第一壓縮機和第二壓縮機中的一個具有比第一壓縮機和第二壓縮機中的另一個壓縮機更低的操作參數和更敞開的入口葉片位置，而在第一壓縮機和第二壓縮機中的所述一個中確定壓縮機不穩定性。
本發明的另一個實施例涉及一種用于制冷系統的穩定性控制系統，其中該制冷系統包括在閉合制冷電路中連接的前導壓縮機、滯后壓縮機、冷凝器、和蒸發器。前導壓縮機和滯后壓縮機均具有多個可由致動器調節的入口導向葉片。該穩定性控制系統包括第一傳感器，被配置和安設成檢測前導壓縮機的操作參數，并且生成與所檢測的前導壓縮機的操作參數相對應的第一信號；第二傳感器，被配置和安設成檢測前導壓縮機的所述多個入口導向葉片的位置，并且生成與所檢測的前導壓縮機的所述多個入口導向葉片的位置相對應的第二信號；第三傳感器，被配置和安設成檢測滯后壓縮機的操作參數，并且生成與所檢測的滯后壓縮機的操作參數相對應的第三信號；以及第四傳感器，被配置和安設成檢測滯后壓縮機的所述多個入口導向葉片的位置，并且生成與所檢測的滯后壓縮機的所述多個入口導向葉片的位置相對應的第四信號。該穩定性控制系統還包括微處理器，其被配置成在制冷系統的正常操作期間接收第一信號、第二信號、第三信號和第四信號，并且通過將第一信號、第二信號、第三信號和第四信號應用于被配置成確定前導壓縮機和滯后壓縮機之一中的喘振狀態的控制算法來生成用于前導壓縮機和滯后壓縮機的所述多個入口導向葉片的致動器的控制信號。
本發明的一個優點是它可以檢測和控制雙壓縮機系統的任一壓縮機中的喘振。
本發明的另一個優點是響應于檢測到不穩定操作狀態，可以采取糾正性控制響應，而沒有顯著的時間延遲。
通過下面結合附圖對優選實施例進行更詳細的描述，本發明的其他特性和優點將會變得清楚，其中附圖作為例子示出本發明的原理。


圖1示意性地圖示了本發明的制冷系統。
圖2圖示了用于檢測和糾正不穩定操作狀態的控制算法的流程圖。
只要可能，在所有附圖中都將始終使用相同的標號來表示相同或相似的部件。
具體實施例方式
圖1通過例子圖示了可應用本發明的一般雙壓縮機系統。如圖所示，HVAC制冷或液體冷卻系統100包括第一壓縮機108、第二壓縮機110、冷凝器112、水冷卻器或蒸發器126、和控制面板140。控制面板140包括模擬到數字(A/D)轉換器148、微處理器150、非易失性存儲器144、和接口板146。控制面板140的操作將在下面作更詳細的討論。傳統液體冷卻系統包括在圖1中未示出的在本技術領域內公知的很多其他特性。這些特性是為了簡化附圖以便于說明而故意省略的。
壓縮機108和110壓縮制冷劑蒸氣，并且通過單獨的排出管路將其輸送到冷凝器112。在本發明的另一個實施例中，壓縮機108和110的排出管路可以合并到輸送制冷劑蒸氣到冷凝器112的單個管路中。壓縮機108和110最好是離心式壓縮機，然而，本發明也可與可能遇到壓縮機不穩定性或喘振狀態的任何類型的壓縮機一起使用。被輸送到冷凝器112的制冷劑蒸氣進入到與流過熱交換螺旋管116的優選是水的流體的熱交換關系，其中熱交換螺旋管116連接到冷卻塔122。冷凝器112中的制冷劑蒸氣由于與熱交換螺旋管116中的液體的熱交換關系而經歷轉至制冷劑液體的相變。來自冷凝器112的冷凝液體制冷劑流到蒸發器126。
蒸發器126可包括熱交換螺旋管128，其具有連接到冷卻負載130的供給管路128S和返回管路128R。熱交換螺旋管128可包括蒸發器126內的多個管束。二次制冷劑液體優選地是水，但是也可以是任何其他適合的二次制冷劑，例如，乙烯、氯化鈣鹽水或氯化鈉鹽水，其通過返回管路128R進入蒸發器126，并且通過供給管路128S離開蒸發器126。蒸發器126中的液體制冷劑進入與熱交換螺旋管128中的液體的熱交換關系，以冷卻熱交換螺旋管128中的液體的溫度。蒸發器126中的制冷劑液體由于與熱交換螺旋管128中的液體的熱交換關系而經歷轉至制冷劑蒸氣的相變。然后，蒸發器126中的蒸氣制冷劑通過單獨的吸入管路返回到壓縮機108和110，以完成循環。在本發明的另一個實施例中，從蒸發器126到壓縮機108和110的吸入管路可以合并到離開蒸發器126的單個管路中，然后分裂或分支以將制冷劑蒸氣輸送到壓縮機108和110。
在從蒸發器126到壓縮機108和110的輸入處或入口，存在一個或多個控制制冷劑流向壓縮機108和110的流量的預旋葉片或入口導向葉片120和121。使用致動器來打開預旋葉片120和121，以增大流向壓縮機108和110的制冷劑量，從而提高系統100的冷卻容量。類似地，使用致動器來關閉預旋葉片120和121以減小流向壓縮機108和110的制冷劑量，從而降低系統100的冷卻容量。
為了驅動壓縮機108和110，系統100包括第一壓縮機的電機或驅動機構152和第二壓縮機110的電機或驅動機構154。雖然對于壓縮機108和110的驅動機構使用了術語“電機”，但是應當理解術語“電機”不局限于電機，而是旨在包括可結合壓縮機108和110的驅動使用的任何組件，如變速驅動器和電機啟動器。在本發明的優選實施例中，電機或驅動機構152或154是電動機和相關組件。然而，也可以使用其他驅動機構如蒸汽或氣體渦輪或引擎和相關組件來驅動壓縮機108和110。
系統100可包括(一個或多個)傳感器160，其用于感測第一壓縮機108的操作參數，并且優選地，如圖1所示，用于感測電機152的操作參數。類似地，系統100可包括(一個或多個)傳感器162，其用于感測第二壓縮機110的操作參數，并且優選地，如圖1所示，用于感測電機154的操作參數。在本發明的優選實施例中，傳感器160和162是位于電機終端盒或者電機啟動器中的變流器，用于測量提供給每一個電機152和154的電流。在本發明的另一個實施例中，電機152和154的功耗可通過采用傳感器160和162測量提供給每個電機152和154的電流和電壓來計算電機152和154所消耗的總千瓦或功率來確定。在兩個電機的電壓近似相等的本發明實施例中，提供給電機152和154的電流的測量可足夠用以表示電機所消耗的功率。然后，分別在線路172和174上將傳感器160和162的輸出發送到控制面板140。在本發明的另一個實施例中，傳感器160和162可以被選擇和定位成測量壓縮機108和110的其他參數，如壓縮機108和110的排出溫度或過熱、排出流率，并且可能是排出壓力。
傳感器164用于檢測第一壓縮機108的預旋葉片120的位置，而傳感器166用于檢測第二壓縮機110的預旋葉片121的位置。傳感器164和166優選地以與預旋葉片120和121的致動器相關的方式定位，并且提供與預旋葉片120和121的位置相對應的致動器信息。然而，傳感器164和166可以被定位于與預旋葉片120和121相關的任何位置，其可提供預旋葉片120和121的位置的準確指示。傳感器164和166優選地是變阻電位計，其測量預旋葉片致動器或聯動裝置的角旋轉。然而，也可以使用其他類型的傳感器。然后，分別在線路176和178上將傳感器164和166的輸出發送到控制面板140。
在線路172-178上從傳感器160-166輸入到控制面板140的典型地是模擬的信號由A/D轉換器148轉換成數字信號或字。應當理解，如果控制面板140從傳感器160-166中的一個或多個接收數字信號，則這些信號無需由A/D轉換器148進行轉換。表示第一壓縮機操作參數、第一壓縮機預旋葉片位置、第二壓縮機操作參數、和第二壓縮機預旋葉片位置的數字信號必要時可由微處理器150轉換成對應的處理值。然后，將第一壓縮機操作參數和預旋葉片位置以及第二壓縮機操作參數和預旋葉片位置的處理值輸入到在下文更詳細描述的控制算法中，以生成用于預旋葉片120和121的致動器的控制信號。用于預旋葉片120和121的致動器的控制信號由微處理器150提供給控制面板140的接口板146。然后，接口板146將控制信號提供給預旋葉片120和121的致動器，以將預旋葉片120和121定位到適當的位置上。
微處理器150使用控制算法來通過接口板146控制預旋葉片120和121的致動器。在一個實施例中，控制算法可以是具有一系列可由微處理器150執行的指令的計算機程序。控制算法確定壓縮機108和110之一在何時進入不穩定操作狀態如喘振狀態，并且提供指令給預旋葉片120和121的致動器以關閉預旋葉片120和121從而消除不穩定狀態。
雖然優選的是控制算法在計算機程序內實施且由微處理器150執行，但是應當理解，控制算法可由本領域的技術人員采用數字和/或模擬硬件來實現和執行。如果采用硬件來執行控制算法，則可以改變控制面板140的相應配置以合并必要的組件并且去除可能不再需要的任何組件，例如A/D轉換器148。
除了使用或執行控制算法來檢測和消除壓縮機108和110之一中的喘振狀態之外，微處理器150還可在系統100的正常操作期間，即在壓縮機108和110正常操作且不處于不穩定狀態的期間，使用或執行控制算法來控制預旋葉片120和121的致動器。然而，在本發明的另一個實施例中，第二控制算法可由微處理器150使用或執行，以在正常操作期間控制系統100。在系統100的正常操作期間，將壓縮機108和110之一指定為“前導”壓縮機，而將另一個壓縮機指定為“滯后”壓縮機。將壓縮機108和110指定為前導壓縮機或滯后壓縮機可取決于若干因素或目標如均衡壓縮機運行時間或者壓縮機容量。另外，可以周期性地改變前導壓縮機和滯后壓縮機的指定而不影響控制算法的運算。在下面描述中，第一壓縮機108將被指定為前導壓縮機，而第二壓縮機110將被指定為滯后壓縮機。
在本發明的優選實施例中，微處理器150在系統100的正常操作期間接收從蒸發器126的供給管路128S離開的冷卻液體溫度(LCHLT)信號作為輸入。然后，微處理器150生成用于前導壓縮機108的預旋葉片120的致動器的控制信號。響應LCHLT信號的預旋葉片120的位置可以根據若干公知過程來確定。在確定了前導壓縮機108的預旋葉片120的位置之后，確定滯后壓縮機110的預旋葉片121的位置。對滯后壓縮機110的預旋葉片121進行定位，以讓滯后壓縮機110依從前導壓縮機108的容量。為了依從前導壓縮機108的容量，對滯后壓縮機110的預旋葉片121進行定位，以在滯后壓縮機電機154中獲得導致滯后壓縮機電機154具有與前導壓縮機電機152相同的全負載電機電流百分比的電機電流或功耗。在本發明的另一個實施例中，為了依從前導壓縮機108的容量，對滯后壓縮機110的預旋葉片121進行定位，以在滯后壓縮機110中獲得與前導壓縮機108中的排出壓力或排出溫度相對應的排出壓力或排出溫度。
圖2圖示了用于在多個壓縮機的操作期間檢測和消除或糾正不穩定性或喘振狀態的本發明控制算法。用于檢測不穩定性的過程在步驟202在壓縮機108和110的正常操作期間開始。在步驟202，對壓縮機108和110兩者檢測操作參數。在本發明的優選實施例中，檢測壓縮機電機152和154的操作參數，例如，電機電流或功耗。然后，在步驟204，將所檢測的每個壓縮機108和110的操作參數轉換成那個壓縮機108和110的操作參數的全負載值的百分比。將所檢測的操作參數轉換成壓縮機的操作參數的全負載值的百分比允許更準確地比較具有不同大小或額定值的壓縮機。而且，如上所述，全負載值的百分比可用于在正常操作期間定位滯后壓縮機110的預旋葉片121。
在步驟206，壓縮機108和110的操作參數百分比彼此相除以獲得基準值或比率值。例如，如果前導壓縮機108具有75％的操作參數百分比，而滯后壓縮機110具有60％的操作參數百分比，則比率值將為(60/75)*100＝80％。在本發明的優選實施例中，將比率值計算成小于100％，在本例中，將滯后壓縮機百分比除以前導壓縮機百分比。然后，將比率值與預定值進行比較，以確定比率值是否小于預定值，這將表示壓縮機的不等負載，并且可能表示不穩定操作狀態。預定值優選地是60％與90％之間的任何值，其中80％是優選值。然而，預定值可以是與喘振檢測的期望靈敏度相對應的任何值。
在本發明的另一個實施例中，在步驟206，壓縮機108和110的操作參數百分比可以彼此相減以獲得基準值或差值。例如，如果前導壓縮機108具有75％的操作參數百分比，而滯后壓縮機110具有60％的操作參數百分比，則差值將為75-60＝15％。在本實施例中，通過從前導壓縮機百分比中減去滯后壓縮機百分比而將差值計算為正值。然后，在步驟206將差值與預定值進行比較，以確定差值是否大于預定值，這將表示壓縮機的不等負載，并且可能表示不穩定操作狀態。該預定值優選地是10％與30％之間的任何值，其中20％是優選值。然而，預定值可以是與喘振檢測的期望靈敏度相對應的任何值。
如果比率值大于預定值(或者差值小于預定值)，則該過程返回到步驟202，以檢測壓縮機電機152和154的操作參數。如果比率值小于預定值(或者差值大于預定值)，則在步驟208檢測壓縮機108和110的預旋葉片的位置。接下來，在步驟210，將具有較低或較小操作參數百分比的壓縮機的預旋葉片位置與具有較大或較高操作參數百分比的壓縮機的預旋葉片位置進行比較，以確定具有較小操作參數百分比的壓縮機的預旋葉片與具有較大或較高操作參數百分比的壓縮機的預旋葉片相比是否更敞開或者允許更大的制冷劑流量。如果具有較小操作參數百分比的壓縮機的預旋葉片與具有較大或較高操作參數百分比的壓縮機的預旋葉片相比更敞開，則確定具有較小操作參數百分比的壓縮機處于不穩定或喘振狀態，并且采取措施來糾正喘振狀態。如果具有較小操作參數百分比的壓縮機的預旋葉片與具有較大操作參數百分比的壓縮機的預旋葉片相比不更敞開，則存在于壓縮機中的較小操作參數百分比(較低功率)可能是由于諸如較低流量負載的其他原因，并且壓縮機可能不處于不穩定或喘振狀態。該過程返回到步驟202，以重復不穩定性檢測過程。在本發明的另一個實施例中，如果具有較小操作參數百分比的壓縮機的預旋葉片比具有較大或較高操作參數百分比的壓縮機的預旋葉片多敞開預定量，則可檢測到不穩定或喘振狀態。
在步驟210檢測到不穩定或喘振狀態之后，在步驟212控制算法確定在預定時間周期內是否檢測到不穩定或喘振狀態預定次數。如果在預定時間周期內檢測到前導壓縮機108或滯后壓縮機110中的不穩定或喘振狀態預定次數，則在步驟214關掉滯后壓縮機110或者使其停止工作，并且在控制面板140上向操作員提供警告。在本發明的一個實施例中，如果在60分鐘時間周期內檢測到3次喘振狀態，則關掉滯后壓縮機110。在固定時間周期內檢測到數次喘振狀態可能表示壓縮機108和110中的一個或兩者或者系統100的操作存在需要操作員作進一步調查的問題。在本發明的另一個實施例中，如果在前導壓縮機108中檢測到喘振狀態預定次數，則可以關掉前導壓縮機108。然而，也可能不需要關掉前導壓縮機108，這是因為當前導壓縮機108處于喘振狀態時，流向前導壓縮機電機152的對應電流也減小，按照上述正常操作過程，這導致流向滯后壓縮機110的電流減小，因此為前導壓縮機108提供了糾正由于滯后壓縮機110中的較低流量引起的喘振狀態的機會。
在步驟216，如果在步驟212在預定時間周期內沒有檢測到不穩定或喘振狀態預定次數，則關閉壓縮機108和110的預旋葉片120和121。關閉壓縮機108和110的預旋葉片120和121限制制冷劑向壓縮機108和110的流量，并且允許發生喘振的壓縮機糾正喘振狀態。在步驟218，對壓縮機108和110進行估計，以確定發生喘振的壓縮機是否糾正了喘振狀態。在本發明的優選實施例中，在步驟218，當來自壓縮機電機152和154的比率值大于預定值時，可以認為糾正了喘振狀態。用于在步驟218確定是否糾正了喘振狀態的過程類似于上述用于確定是否存在不穩定或喘振狀態的步驟202-206。
如果在步驟218糾正了不穩定或喘振狀態，則可以在步驟220打開壓縮機108和110的預旋葉片120和121，并且系統可以恢復正常操作。在系統恢復正常操作之后，可以在步驟202重新啟動用于檢測和糾正不穩定或喘振狀態的控制算法。
在本發明的另一個實施例中，控制算法的步驟202-206可以用檢測和比較其他表示可能喘振狀態的系統操作參數的步驟來代替。例如，壓縮機排出溫度或過熱或壓縮機排出流率的下降可以與葉片位置的檢測一起使用，以確定是否存在喘振狀態。在本發明的另外實施例中，控制算法可以應用于三個或更多壓縮機的多壓縮機系統的任何兩個壓縮機以檢測和糾正喘振狀態。
雖然本發明是參照優選實施例來描述的，但是本領域的技術人員應當理解，在不脫離本發明的范圍的情況下可以進行各種修改和用等價物替代其元件。另外，可以進行各種修改以使特定情形或材料適應于本發明的教義而不脫離其基本范圍。因此，本發明不旨在局限于作為預期實現本發明的具體實施方式
而公開的特定實施例，而是本發明將包括落在所附權利要求的范圍內的所有實施例。
權利要求
1.一種用于在多壓縮機制冷系統中檢測壓縮機不穩定性的方法，所述方法包括以下步驟從多壓縮機制冷系統的第一壓縮機和多壓縮機制冷系統的第二壓縮機確定操作參數；將第一壓縮機的操作參數與第二壓縮機的操作參數進行比較；確定第一壓縮機和第二壓縮機的入口葉片位置；將第一壓縮機的入口葉片位置與第二壓縮機的入口葉片位置進行比較；以及響應第一壓縮機和第二壓縮機中的一個具有比第一壓縮機和第二壓縮機中的另一個更低的操作參數和更敞開的入口葉片位置，而在第一壓縮機和第二壓縮機中的所述一個中確定壓縮機不穩定性。
2.如權利要求1所述的方法，還包括以下步驟關閉第一壓縮機和第二壓縮機上的入口葉片，直到糾正了所確定的第一壓縮機和第二壓縮機中的所述一個中的壓縮機不穩定性為止。
3.如權利要求1所述的方法，還包括以下步驟確定在預定時間周期內第一壓縮機和第二壓縮機中的所述一個具有壓縮機不穩定性的次數；將所確定的次數與預定不穩定性次數進行比較；以及響應所確定的次數大于預定不穩定性次數，而停止第一壓縮機和第二壓縮機中的所述一個。
4.如權利要求3所述的方法，其中預定不穩定性次數為3且預定時間周期為60分鐘。
5.如權利要求1所述的方法，其中確定操作參數的步驟包括以下步驟測量第一壓縮機的電機電流；以及測量第二壓縮機的電機電流。
6.如權利要求5所述的方法，其中確定操作參數的步驟還包括以下步驟使用所測量的第一壓縮機的電機電流和第一壓縮機的全負載電流值，來計算第一壓縮機的全負載電機電流的百分比；以及使用所測量的第二壓縮機的電機電流和第二壓縮機的全負載電流值，來計算第二壓縮機的全負載電機電流的百分比。
7.如權利要求6所述的方法，還包括以下步驟使用第一壓縮機的操作參數和第二壓縮機的操作參數，計算基準值；將算出的基準值與預定值進行比較；并且其中響應算出的基準值小于預定值，而執行將第一壓縮機的入口葉片位置與第二壓縮機的入口葉片位置進行比較的步驟。
8.如權利要求7所述的方法，其中計算基準值的步驟包括以下步驟使用算出的第一壓縮機的全負載電機電流的百分比和算出的第二壓縮機的全負載電機電流的百分比，來計算比率值，其中該比率值是算出的第一壓縮機的全負載電機電流的百分比與算出的第二壓縮機的全負載電機電流的百分比的比率百分比。
9.如權利要求8所述的方法，其中比率值小于百分之100，并且預定值在大約百分之60與大約百分之90之間。
10.如權利要求9所述的方法，其中預定值為百分之80。
11.如權利要求6所述的方法，還包括以下步驟使用第一壓縮機的操作參數和第二壓縮機的操作參數，來計算基準值；將算出的基準值與預定值進行比較；并且其中響應算出的基準值大于預定值，執行將第一壓縮機的入口葉片位置與第二壓縮機的入口葉片位置進行比較的步驟。
12.如權利要求11所述的方法，其中計算基準值的步驟包括以下步驟使用算出的第一壓縮機的全負載電機電流的百分比和算出的第二壓縮機的全負載電機電流的百分比，來計算差值，其中該差值是算出的第一壓縮機的全負載電機電流的百分比與算出的第二壓縮機的全負載電機電流的百分比之間的差。
13.如權利要求12所述的方法，其中預定值為百分之20。
14.如權利要求1所述的方法，其中確定操作參數的步驟包括以下步驟測量第一壓縮機和第二壓縮機兩者的排出溫度和排出流率之一。
15.一種包含在計算機可讀介質上且可由微處理器執行的計算機程序產品，其用于在多壓縮機制冷系統中檢測壓縮機不穩定性，所述計算機程序產品包括用于執行以下步驟的計算機指令從多壓縮機制冷系統的第一壓縮機和多壓縮機制冷系統的第二壓縮機確定操作參數；使用第一壓縮機的操作參數和第二壓縮機的操作參數，來計算基準值；將算出的基準值與預定值進行比較；確定第一壓縮機和第二壓縮機的入口葉片位置；響應算出的基準值小于預定值，將第一壓縮機的入口葉片位置與第二壓縮機的入口葉片位置進行比較；以及響應第一壓縮機和第二壓縮機中的一個具有比第一壓縮機和第二壓縮機中的另一個更低的操作參數和更敞開的入口葉片位置，而在第一壓縮機和第二壓縮機中的所述一個中確定壓縮機不穩定性。
16.如權利要求15所述的計算機程序產品，還包括用于執行以下步驟的計算機指令關閉第一壓縮機和第二壓縮機上的入口葉片，直到糾正了所確定的第一壓縮機和第二壓縮機中的所述一個中的壓縮機不穩定性為止。
17.如權利要求15所述的計算機程序產品，還包括用于執行以下步驟的計算機指令確定在預定時間周期內第一壓縮機和第二壓縮機中的所述一個具有壓縮機不穩定性的次數；將所確定的次數與預定不穩定性次數進行比較；以及響應所確定的次數大于預定不穩定性次數，而停止第一壓縮機和第二壓縮機中的所述一個。
18.如權利要求17所述的計算機程序產品，其中預定不穩定性次數為3且預定時間周期為60分鐘。
19.如權利要求15所述的計算機程序產品，其中確定操作參數的步驟包括以下步驟測量第一壓縮機的電機電流；以及測量第二壓縮機的電機電流。
20.如權利要求19所述的計算機程序產品，其中確定操作參數的步驟還包括以下步驟使用所測量的第一壓縮機的電機電流和第一壓縮機的全負載電流值，來計算第一壓縮機的全負載電機電流的百分比；以及使用所測量的第二壓縮機的電機電流和第二壓縮機的全負載電流值，來計算第二壓縮機的全負載電機電流的百分比。
21.如權利要求20所述的計算機程序產品，其中計算基準值的步驟包括以下步驟使用算出的第一壓縮機的全負載電機電流的百分比和算出的第二壓縮機的全負載電機電流的百分比，來計算比率值，其中該比率值是算出的第一壓縮機的全負載電機電流的百分比與算出的第二壓縮機的全負載電機電流的百分比的比率百分比。
22.如權利要求21所述的計算機程序產品，其中比率值小于百分之100，并且預定值在大約百分之60與大約百分之90之間。
23.如權利要求22所述的計算機程序產品，其中預定值為百分之80。
24.一種用于制冷系統的穩定性控制系統，其中所述制冷系統包括在閉合制冷電路中連接的前導壓縮機、滯后壓縮機、冷凝器、和蒸發器，前導壓縮機和滯后壓縮機均具有多個可由致動器調節的入口導向葉片，所述穩定性控制系統包括第一傳感器，被配置和安設成檢測前導壓縮機的操作參數，并且生成與所檢測的前導壓縮機的操作參數相對應的第一信號；第二傳感器，被配置和安設成檢測前導壓縮機的所述多個入口導向葉片的位置，并且生成與所檢測的前導壓縮機的所述多個入口導向葉片的位置相對應的第二信號；第三傳感器，被配置和安設成檢測滯后壓縮機的操作參數，并且生成與所檢測的滯后壓縮機的操作參數相對應的第三信號；第四傳感器，被配置和安設成檢測滯后壓縮機的所述多個入口導向葉片的位置，并且生成與所檢測的滯后壓縮機的所述多個入口導向葉片的位置相對應的第四信號；以及微處理器，被配置成在制冷系統的正常操作期間接收第一信號、第二信號、第三信號和第四信號，并且通過將第一信號、第二信號、第三信號和第四信號應用于被配置成確定前導壓縮機和滯后壓縮機之一中的喘振狀態的控制算法來生成用于前導壓縮機和滯后壓縮機的所述多個入口導向葉片的致動器的控制信號。
25.如權利要求24所述的穩定性控制系統，其中響應控制算法確定前導壓縮機和滯后壓縮機中的一個由于具有比前導壓縮機和滯后壓縮機中的另一個壓縮機更低的操作參數和更敞開的入口葉片位置而進入了喘振狀態，微處理器生成用于前導壓縮機和滯后壓縮機的所述多個入口導向葉片的致動器的控制信號。
26.如權利要求25所述的穩定性控制系統，其中由微處理器生成的控制信號指示前導壓縮機和滯后壓縮機的所述多個入口導向葉片的致動器關閉前導壓縮機和滯后壓縮機的所述多個入口導向葉片。
27.如權利要求25所述的穩定性控制系統，其中響應控制算法確定在預定時間周期內前導壓縮機和滯后壓縮機中的所述一個進入了喘振狀態預定次數，由微處理器生成的控制信號關掉滯后壓縮機。
28.如權利要求24所述的穩定性控制系統，其中第一傳感器包括用于測量前導壓縮機的電機電流和功耗之一的裝置；以及第三傳感器包括用于測量滯后壓縮機的電機電流和功耗之一的裝置。
29.如權利要求28所述的穩定性控制系統，其中微處理器計算前導壓縮機和滯后壓縮機中的每一個的全負載功耗的百分比，并且將算出的前導壓縮機和滯后壓縮機的全負載功耗的百分比應用于控制算法以生成控制信號。
30.如權利要求24所述的穩定性控制系統，還包括模擬到數字轉換器，用于從第一傳感器、第二傳感器、第三傳感器和第四傳感器接收第一信號、第二信號、第三信號和第四信號，并且將第一信號、第二信號、第三信號和第四信號轉換成用于微處理器的數字信號；以及接口板，用于從微處理器接收控制信號，并且將它們提供給前導壓縮機和滯后壓縮機的所述多個入口導向葉片的致動器。
全文摘要
提供了一種控制系統，以在離心式壓縮機(108，110)之一進入不穩定操作狀態時，保持并行操作的離心式壓縮機(108，110)的穩定操作狀態。該控制系統響應表示每個壓縮機(108，110)的電機電流或功耗以及壓縮機(108，110)的預旋葉片(120，121)的位置的信號(172，174，176，178)，而確定不穩定操作狀態。一旦確定出不穩定操作狀態，該控制系統就關閉每個壓縮機(108，110)的預旋葉片(120，121)，直到糾正了不穩定操作狀態為止。
文檔編號F04D27/00GK1671967SQ03818157
公開日2005年9月21日 申請日期2003年7月15日 優先權日2002年8月6日
發明者馬克·博德爾第二, 萬達·米勒 申請人:約克國際公司