专利名称：膨胀阀的前馈控制的制作方法
技术领域：
本发明的目标是对加热、通风、空调或制冷(简称为HVAC/R)系统中的膨胀阀进行前馈控制。这里要叙述的本发明的最佳实施例中，HVAC/R系统是水冷冻机系统。虽然我们的讨论以水冷冻机为例，但本发明可适用于一切具有可预测的系统扰动的HVAC/R系统。所谓系统扰动包括压缩机启动、加载或减载引起的压缩机容量的变化、系统所用的各种冷却介质物理量的变化(例如蒸发器或冷凝器中的水温的变化)、由诸如风扇启动引起的冷凝器冷却容量的变化、蒸发器中热交换器容量的变化、设定值的变化、冷却塔容量的变化，以及由建筑物负荷变动引起的变化等。
在水冷冻机系统中，水在蒸发器中被冷却，以向别处的空调机提供冷却介质。水既便宜又安全，而且很容易通过主水环路由管道输送到空气调节器。空气调节器在空气和水之间进行热交换以调节空气温度，供一个区域或建筑物使用。
水冷冻机系统中蒸发器的作用是通过与制冷剂的热交换来控制水温。制冷剂经过一个环路在整个冷冻机系统中循环。在制冷剂环路中，制冷剂从蒸发器进入压缩机并在其中提升压力而改变其冷凝点。经过压缩的制冷剂从压缩机进入冷凝器，并在那儿通过与冷却介质(通常为一辅助水系统)的热交换，由蒸汽冷凝成液态制冷剂。然后液态制冷剂经过膨胀阀返回蒸发器，继续冷冻机系统的循环。典型冷冻机系统的概况见于下列美国专利US 4,780,061(Butterworth)；US4,762,409(Tischer)；US 4,730,995(Dewhirst)；US 4,662,819(Tischer)和US 5,201,648(Lakowske)，所有这些专利均已转让给本发明的受让人，并被本发明所引用。
冷冻机系统中的膨胀阀是电子膨胀阀，它根据测得的制冷剂离开压缩机后的过热量调节流过膨胀阀的制冷剂流量。典型的电子膨胀阀见于下列美国专利US 5,083,745(Tischer)；US 4,986,085(Tischer)；US4,928,494(Glamm)和US 5,011,112(Glamm)。这些专利均已转让给本发明的受让人并被本发明所引用。
压缩机的容量通常根据蒸发器的出水温度调节。各种压缩机容量和冷冻机容量的控制方法在下列美国专利中有说明US 5,027,608(Rentmeester等)；US 5,203,685(Anderson等)；US5,211,026(Linnert)；US 4,715,190(Han等)和US 4,689,967(Han等)。这些专利均已转让给本发明的受让人并被本发明所引用。
虽然这些不同的控制膨胀阀和压缩机容量的方法是有效而经济的，但仍可能也希望有更好的控制方法。更具体地说，一般对膨胀阀的控制是通过将代表膨胀阀动作结果(通常为测得的过热量)的信号反馈来实现的。这种控制方式尽管是有效的，但都是后效式的而不是先期式的。因此，膨胀阀不断地对系统扰动(例如压缩机容量的变化)作出反应。
发明概要本发明的主要目的是为水冷冻机一类的HVAC和制冷系统提供更好的控制方法。
本发明的目的、特色和优点之一，是将对膨胀阀的控制直接与系统扰动联系起来。系统扰动包括诸如负载的变化、压缩机容量的变化，或系统所用的各种热交换流体温度的变化。
本发明的目的、特色和优点之一，是对膨胀阀提供前馈控制。在正常的容量控制过程中，膨胀阀的位置是由压缩机容量的变化确定的。这样就可预测系统的扰动。
本发明的目的、特色和优点之一，是提供一个直接对压缩机容量变化作出反应的膨胀阀。
本发明的目的之一，是提供一个直接对进入蒸发器的水的温度变化作出反应的膨胀阀。
本发明的目的之一，是提供一个直接对进入和离开蒸发器的水的温度差的变化作出反应的膨胀阀。
本发明的目的、特色和优点之一，是根据主要控制标准(以下简称主控量)对膨胀阀提供闭环控制，并根据辅助控制标准(以下简称辅控量)提供膨胀阀的开环控制。
本发明的另一个目的，是以排出液体的过热量作为主控量，而以蒸发器的进水温度或进、出水温度之差作为辅控量。
本发明的另一个目的，是以蒸发器中制冷剂液面为主控量，而以压缩机容量为辅控量。
本发明的目的、特色和优点之一，是利用由压缩机减荷器来的前馈控制信号，在系统产生扰动的瞬间重新调整膨胀阀的位置，以减小排出液体过热量或制冷剂液面的波动范围。
本发明的目的、特色和优点之一，是根据指示减荷器位置、饱和蒸发器温度和饱和冷凝温度的信号，来确定和控制电子膨胀阀的位置。
本发明的另一个目的，是在减荷器位置或饱和工作温度发生变化的瞬间，重新调整膨胀阀的位置。
本发明的另一个目的，是当蒸发器液面上升或下降时，通过调整膨胀阀的位置来控制蒸发器中液面的高低。
本发明的另一个目的，是当流出液体过热量上下变动时，通过调整膨胀阀的位置来控制流出液体的过热量。
本发明的另一个目的，是根据电动机电流的变化重新调整膨胀阀的位置。
本发明的目的、特色和优点之一，是提供一个根据压缩机的抽气速率而开启的膨胀阀。该抽气速率是按膨胀阀两边的压力差及制冷剂的密度计算出来的。
本发明提供一种控制制冷系统中膨胀阀的方法，它包含以下步骤按主要的反馈控制量控制膨胀阀的调节；按辅助的前馈控制量控制膨胀阀的调节。
本发明还提供一种控制包含膨胀装置和压缩装置的制冷系统中制冷剂流量的方法。该方法包括以下步骤测量压缩装置的抽气能力或立方英尺/分钟(CFM)的位移能力；调整膨胀装置使与测得的压缩机容量相匹配。
本发明还提供一种膨胀阀的控制方法，步骤如下(a)根据主控量不断控制膨胀阀；(b)确定由膨胀阀控制的系统中辅控量的扰动；(c)按辅控量对膨胀阀提供前馈控制信号；(d)按辅控量控制膨胀阀。
本发明还进一步提供制冷或HVAC系统中控制膨胀阀的方法，步骤如下按主控量提供膨胀阀的闭环控制；根据至少一个与主控量不同的辅控量提供膨胀阀的开环控制。
本发明附带提供一种控制冷冻系统容量的方法，该系统包含循环连接的压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器。在此系统中，蒸发器接收具有某一温度的进水，提供具有某一温度的出水，同时压缩机压缩具有某一测得的过热量的制冷剂。该控制方法包括以下步骤测量出水温度和制冷剂的过热量；确定作为出水温度与设定值之差的函数的出水温度误差；提供当膨胀阀按测得的过热量进行调节时容量控制的主模式；提供当膨胀阀按出水温度误差或压缩机容量的变化进行调节时容量控制的辅助模式。
本发明还进一步提供一种根据冷冻机系统容量变化重新定位膨胀阀的方法。该冷冻机系统具有一台调节进水温度并提供出水的蒸发器。该方法包括以下步骤监测蒸发器的进水温度；监测蒸发器的出水温度；确定进水和出水温度之差；确定温差的设定值；将水的温差与温差设定值进行比较以建立误差；重新调整膨胀阀使得此误差最小。
本发明附带提供一种水冷冻机系统，它包含一台将流体冷却的蒸发器和一台压缩机，后者接收由蒸发器加热过的制冷剂，并通过压缩改变制冷剂的冷凝温度。该系统还包含一台冷凝器，它接收经压缩机压缩了的制冷剂并使之冷凝，一个膨胀装置，它接收经冷凝器冷凝了的制冷剂并有控制地使之返回蒸发器；一个控制器，它在操作上与膨胀装置相连接，用以控制膨胀装置的动作。该系统还包含一个与控制器相连的前馈控制单元以预测蒸发器负载的变化。前馈控制包含一个主传感器，用来探测主控量，并据此控制膨胀阀的动作。
附图简述
图1为采用本发明的前馈控制概念的水冷冻机系统示意图；图2为一种可供选择的实施例，它包含一个树形喷淋式蒸发器，其中的膨胀阀对压缩机容量的变化作出反应，以便液面扰动最小；图3是本发明运行的控制方块图；图4是表说明第一和第二优选实施例中，在稳态和系统扰动条件下所采用的控制方法；图5是第一优选实施例的图线；图6是第二优选实施例的图线。
附图详述图1是一个典型的冷冻机系统10，它利用制冷剂给空调机提供冷却水。冷冻机系统10有一个包含蒸发器20的制冷剂环路12、一台如膨胀阀30这样的膨胀装置；一台冷凝器40和一台压缩机50。整个系统由电子控制器60控制。
蒸发器20可以是溢流式、直接膨胀式、树形喷淋式、降膜式或其它形式。蒸发器20利用由膨胀阀30提供的制冷剂使水冷却。进水经由管道70从空气调节器72提供，并由进水温度传感器74测量其温度。测得的进水温度(EWT)由电连线76送到控制器60。进水在蒸发器20中作热交换后经由管道78返回空气调节器72。从蒸发器20出来的水一般叫做出水。出水温度(LWT)由温度传感器80量测并经由电连线82送至控制器60。经冷却的出水在空气调节器72中与空气进行热交换，然后空气经管道84送到某区域或建筑物供空调机使用。由空气调节器72、管道70及78及蒸发器20构成主水环路86。
在蒸发器20中制冷剂通过与主水环路86的热交换被汽化。作为制冷剂环路12的一部分，汽化制冷剂离开蒸发器20后经由管道90进入压缩机50并被压缩。压缩机的容量(通常用以立方英尺/分钟为单位的抽气能力来度量)通过流量控制装置(例如前面引用过的美国专利5,203,685中所示的活塞式减荷器装置)来调节。这种减荷器装置在图1中用标号100表示，它可以通过电连线102和电磁阀(图中未示)或如美国专利5,203,685中描述的类似装置由系统控制器60来控制。减荷器的位置可由如步进马达之类的直接定位装置来直接控制，或者由位置传感器101测量后经由电连线传至控制器60。典型的传感器101的例子在美国专利US5,257,921(Clark等)和US 4,610,612(Kocher)中已有说明。这些专利都被本发明所引用。
经过压缩的制冷剂离开压缩机50后由管道104送入冷凝器40。制冷剂的过热量由传感器92和106测得的温度差来度量(其它度量方法在下面再说明)。传感器测出的信号分别由电连线94和108送至控制器60。
在冷凝器40中，一种如辅助水环路110的冷却介质将经过压缩的汽化制冷剂冷凝成液体。被冷凝的液态制冷剂则通过管道120、膨胀阀30和管道122返回蒸发器20。膨胀阀30在前面引用过的几项专利中已有说明。实际上，制冷剂环路12包括蒸发器20、管道90、压缩机50、管道104、冷凝器40、管道120、膨胀阀30和管道122。
通常情况下是用测得的过热量来调节通过膨胀阀30的制冷剂总量。在本发明中则是通过电连线124由控制器60对膨胀阀30进行这种控制。
本发明包括在压缩机50的正常容量控制过程中对膨胀阀30的位置进行控制。对于采用闭环反馈控制的一般情况，要等到由传感器92和106测出的过热量达到一定值时，膨胀阀30才会根据压缩机容量的变化来调节。这是一种反馈控制，因为一般要等到压缩机容量真正变化后几分钟动作才会发生。
本发明建议采用前馈信号，在压缩机容量发生变化时调整膨胀阀30，以预测过热量的变化。在第一种优选实施例中，当减荷器100的位置改变时，本发明采用由传感器74测得的进水温度EWT和由传感器80测得的出水温度LWT之差(即蒸发器的水温差ΔT)作为前馈信号重新定位膨胀阀30。这种由蒸发器的水温差代表的压缩机容量的间接度量，可以用来根据水温差显示的负荷变化使膨胀阀30重新定位。当系统出现主要扰动时，也可能出现一些次要的扰动，例如饱和蒸发器温度或压力的变化，或者饱和冷凝温度或压力的变化等。在这种情况下，主要的系统扰动是压缩机容量的变化。次要变量的影响可以用于对膨胀阀30的前馈信号的计算中。
实际上，只要蒸发器的水温差基本恒定，则膨胀阀30一般是由传感器92和106测出的流出液体的过热量来控制。但是，如果蒸发器的水温差是变化的，则膨胀阀30要根据蒸发器水温差变动的预计方向和大小来重新定位。这样就在压缩机容量变化的同时给膨胀阀30提供一个前馈控制信号。如下面与图5有关的讨论中所见，对膨胀阀30的常规控制是与前馈控制同时进行的。
图2是冷凝器40、膨胀阀30和蒸发器20之间的详细配置图。这是本发明的第二优选实施例，当希望使制冷剂环路12中的制冷剂用量最少时最宜采用。图中尽可能采用与图1类似的标号。
图2的第二优选实施例中包含一台接收器或称辅助冷却器130，它装在管道120上，用于对从冷凝器40来的液态制冷剂的接收、贮存或辅助冷却。膨胀阀30控制从冷凝器40和液体接收器130流到蒸发器20的制冷剂的流量。
与第一优选实施例中采用溢流式蒸发器20不同，图2中的蒸发器20是一种喷射流形蒸发器。这时液态制冷剂贮存在液体/蒸汽分离器132中，且通过管道134分流给喷射管群136。喷射管136将制冷剂喷到主水环路86中的水管138上。喷射的制冷剂与水管138接触并吸收热量后经由管道90流出蒸发器进入压缩机50。液态制冷剂贮存在蒸发器20的底部140，其高度H1可按常规方法测量，例如用通过电连线146连到控制器60的传感器144来测量。如需要，在液体/蒸汽分离器132中的液体高度H2也可用类似方法测量。同样，也可测量冷凝器40中的液态制冷剂高度H3。
根据由实验室数据支持的理论，即膨胀阀的位置是跟随减荷器位置变化而改变，图2所示的第二优选实施例是按减荷器100的位置来调节膨胀阀30的。因而该实施例是对膨胀阀30作前馈调节以跟踪减荷器100位置的变化，而对膨胀阀30的位置作反馈调节以跟踪液面H1、H2或H3中的一个(最好是H1)。这与以往系统中按测得的过热量调节膨胀阀30有所不同。
更确切地说，膨胀阀30的前馈调节是根据控制器60的指令跟踪减荷器100位置的变化来完成的，而反馈调节是跟踪蒸发器20底部140的液态制冷剂高度H1来完成的。此高度H1是由传感器144量测后传至控制器60。在反馈调节时，膨胀阀30随着蒸发器20底部140的液态制冷剂高度H1降低而逐渐开启，而随着H1增高逐渐关闭。
在图2所示的第二优选实施例中，膨胀阀的位置可随着液体/蒸汽分离器132中液态制冷剂高度H2的变化或随着冷凝器40中制冷剂高度H3的变化而调节。
图3的方框图说明当本发明中控制器60按常规控制方式工作时的控制概况。方框图200定期地或当任何一个预先设定的事件发生时开始工作。这样的预定事件包括减荷器100位置的变化，进水或出水温度的变化，或液态制冷剂高度H1、H2和H3中任一个的变化。
在图中201这一步，需要确定系统扰动是已经发生了还是正在发生。所谓系统扰动，是指一个不是用来对膨胀阀作反馈控制的变量的变化。这种变化将改变系统的工作条件。系统扰动可表现为压缩机容量的变化，它可用减荷器100的变动或进水和出水温度之差来度量。其它的系统扰动包括风扇变级引起的冷凝器冷却容量的变化、设定点的变化、冷却塔容量的变化、建筑物负荷的变化，或电动机电流的变化。美国专利5,058,031(Swanson等)中有测量电动机电流的典型实例。该专利已转让给本发明的受让人并被本发明所引用。
系统扰动被传送到前馈控制单元206，该单元是为消除系统扰动的影响而设计的。前馈控制根据已知的扰动对系统的影响规律使膨胀阀30的位置得到调整。在本发明的第一和第二优选实施例中，扰动会引起通过压缩机50的质量流量的变化。为消除这种变化对蒸发器20的影响，前馈控制206控制膨胀阀30的位置来维持蒸发器20中的质量平衡。
如果没有系统扰动，常规的反馈膨胀阀控制单元205在将常规的反馈信号204(例如测得的过热量)与设定值203相比较后继续下一步骤202。控制误差在202单元处被确定并经反馈控制计算单元205处理后控制膨胀阀30。反馈膨胀阀控制单元205一般是根据测得的过热量来调节膨胀阀30的位置，但也可以如本发明所述，根据液面的高度来调节。
如果在步骤201已确定有系统扰动，则本发明的前馈控制206投入工作。前馈控制206将力图使反映系统扰动的误差信号最小，而不是使与测得的过热量或液面有关的误差信号最小。例如，当进水和出水温度之差比预定的常数改变了足以被认为是误差的一个量，则膨胀阀30将立即被调节以减小这个误差。另一个例子是，减荷器100位置的任何变化将立即引起膨胀阀位置的相应改变。
反馈控制205与前馈控制206同时工作。反馈控制205除了对设定值203的变化和前馈控制206中的模型误差有反应外，还对预定变量(如过热量)的扰动有反应。若反馈信号204和设定值203之差达到足以构成误差的量时，反馈控制205将产生一个适当的指令信号送到膨胀阀30，以使该误差最小。前馈信号206和反馈信号205在207处相加后被用来控制系统10。
图4以列表方式说明用于第一和第二优选实施例时，不同的开环控制和闭环控制方式。
在第一优选实施例中，控制阀的闭环控制是按流出液体过热量的反馈控制。这时如出现扰动，则根据进水和出水温度之差ΔT实行前馈控制方式。两种控制方式同时工作，不过前馈控制方式是按开环控制起作用，而反馈控制方式是按闭环控制起作用。
图5的曲线表示第一优选实施例的两种控制方式。进水和出水温度之差ΔT示于横坐标220上，膨胀阀位置示于纵坐标222上并在最小和最大位置之间变化。曲线224表示前馈控制。ΔT的任何变化立即引起膨胀阀的位置沿曲线224产生相应的变化。迭加在曲线224上的正弦波226表明，即使在前馈控制根据ΔT动作的情况下，对流出液体过热量的控制如何在曲线224附近改变膨胀阀的位置。第一优选实施例的优点之一是，减小了膨胀阀位置的波动范围，这种波动在先有技术的一些控制方式中是很大的。这种大范围波动由曲线228表示，它使得膨胀阀30在最大和最小位置之间变化，以对系统的扰动作出反应。本发明消除了这种大范围的波动。
回过头来看图4。第二优选实施例中有一种根据蒸发器中液面高度的液面控制，液面的高度是通过测量H1，或者H2或H3来确定的。当第二优选实施例探测到系统扰动(例如减荷器位置的变动)，立即就会使膨胀阀30的位置作相应的改变。
这种措施可以用图6来说明，图中减荷器位置示于横坐标240上，膨胀阀(EXV)的位置示于纵坐标242上。对系统扰动作出反应的前馈控制由曲线244表示。由减荷器100引起的任何容量的变化，例如容量从点246增至点248，则膨胀阀位置立即就从点250变到点252。虽然膨胀阀在宽范围的改变是沿曲线244进行的，但液面控制的采用可使膨胀阀30的位置继续得以改变，如迭加在曲线244上的正弦波254所示。
这种先期式前馈控制的第三种可选实施例，是将由传感器74测得的进水温度(EWT)直接与冷却水的设定温度相比较。水温的任何变化反映蒸发器水环路86中负载的变化。于是，膨胀阀30就受到控制对测出的负载变化作出反应，以预测系统容量的变化。这种系统扰动可能表现为压缩机容量的变化，并由进水温度和设定值之差来度量。在第三实施例中，系统扰动是系统冷却容量低于其最小值(当减荷器100完全卸载时达到)时所应引起的变化。为抵销负载变化的影响，前馈控制206调节膨胀阀30的位置，使得制冷剂蒸汽与所需负载成反比地从冷凝器40喷出。如果进水温度与设定值之差大于某预定值，以致可以认为构成了误差，则膨胀阀30立即被调节以减小与设定值的误差。减荷器完全卸载时调节膨胀阀的详细过程，在申请人的一种正在审查的美国专利申请中作了说明。该专利序号为08/234,091，于1994年4月28日提出申请，题目是“冷冻机系统中蒸发器水温的控制”。发明是LeeL.Sibik，Daniel C.Leaver和Paul R.Glamm。该项申请已转让给本发明的受让人，并被本发明所引用。
综上所述，显见本发明提供了水冷冻机系统的前馈控制方法。应该认识到，本发明也适用于其它的制冷和HVAC以及冷冻机系统，而且各种更改预料应落入权利要求书的实质和范围内。这些更改包括用以下型式的压缩机代替这里所用的螺杆式压缩机变容型离心压缩机、变速型涡轮压缩机、变速型往复式压缩机等等。例如，本发明用于离心式冷冻机时，可以用进水温度或ΔT作闭环反馈控制标准，也可以用压缩机的速度或进口导翼的位置作开环前馈控制的标准。其它的更改包括用常规的蒸发器(包括直接膨胀式蒸发器)代替这儿所用的溢流式蒸发器。此外，也可以有其它的前馈信号，例如空气冷却式冷凝器中风扇启动产生的信号等。这类启动技术在美国专利US 5,138,844(Clanin等)中有说明。该专利与本发明一起转让并在这儿被引用。还应该认识到，这儿所述的膨胀阀的前馈控制，一般是与目前使用的常规比例-积分-微分(PID)膨胀阀控制一同工作的。例如，即使减荷器的动作产生一个预示系统容量有显著变化的前馈信号，膨胀阀仍能根据测得的过热量来调节制冷剂的流量。
最后，虽然我们将过热量定义为由传感器92测得的制冷剂温度和由传感器106测得的制冷剂温度之差，该领域技术人员当然知道还有一些其它的用于控制膨胀阀30的过热量定义。参见图1，过热量可在蒸发器20两边用传感器280和282来测量。为简单起见，图中省略了从这些传感器到控制器60的电连线。精确测出的由传感器280和282的读数之差所代替的过热量，目前仍被用作控制膨胀阀30的标准。过热量的另一种定义是采用传感器92和280之间的读数差来控制膨胀阀30。其它的过热量的定义一般都为工业界所熟知，而且所有这些定义都包含在本发明所采用的过热量定义之内。
据此，我们提出用作美国专利的权利要求范围如下。
权利要求
1.一种控制制冷系统中膨胀阀的方法，该方法包括以下步骤根据主反馈控制量控制膨胀阀的调节；根据辅助前馈控制量控制膨胀阀的调节。
2.如权利要求1的方法，其特征在于，膨胀阀的反馈调节以常规比例-积分-微分(PID)控制为依据，而前馈控制以前馈控制方式为依据。
3.如权利要求2的方法，其特征在于，系统包含一台提供冷却水的蒸发器，冷却水有一进水温度、一出水温度，及进水和出水温度之差ΔT，且辅控量是ΔT的函数。
4.如权利要求3的方法，其特征在于，主控量是流出液体过热量的函数。
5.如权利要求2的方法，其特征在于，系统包含一台可变容量压缩机，且辅控量是压缩机容量的函数。
6.如权利要求5的方法，其特征在于，系统包含一个制冷剂液面传感器，且主控量是由该传感器测量所得结果的函数。
7.如权利要求2的方法，其特征在于，系统包含一台提供冷却水的蒸发器，冷却水有一进水温度和一出水温度，且辅控量是进水温度和设定值之差的函数。
8.如权利要求1的方法，包括确定系统扰动存在与否的步骤。
9.如权利要求8的方法，还包括系统扰动一旦被确定，则根据辅控量对膨胀阀提供同时控制的步骤。
10.控制膨胀阀的方法，包括以下步骤按主控量不断控制膨胀阀；确定在由膨胀阀控制的系统中辅控量是否存在扰动；根据辅控量对膨胀阀提供前馈控制信号；根据辅控量控制膨胀阀。
11.如权利要求10的方法，其特征在于，主控量或者是测得的过热量，或者是测得的液面高度；辅控量或是压缩机的容量，或是被蒸发器冷却的流体温度，或者系统的冷却容量。
12.如权利要求11的方法，其特征在于，压缩机容量是由压缩机电动机电流的变化或压缩机抽气能力的变化来确定的。
13.如权利要求10的方法，其特征在于，前馈控制信号是按照次要的系统扰动变化来修正的，这些扰动包括饱和蒸发器温度变化、饱和蒸发器压力变化、饱和冷凝器温度或压力变化。
14.控制制冷或HVAC系统中膨胀阀的方法，包括以下步骤根据主控量提供膨胀阀的闭环控制；根据至少一个与上述主控量不同的辅控量提供膨胀阀的开环控制。
15.如权利要求14的方法，其特征在于，主控量或者是测得的过热量，或者是测得的液面高度；辅控量或者是压缩机的容量，或者是被蒸发器冷却的流体温度，或者是系统的冷却容量。
16.如权利要求14的方法，其特征在于，开环和闭环控制是同时进行的。
17.一种控制制冷系统中制冷剂流量的方法，该系统包含一个膨胀装置和一个压缩装置，控制步骤如下测量压缩装置的容量；按测得的压缩机容量调节膨胀装置。
18.如权利要求17的方法，还包括以下步骤确定系统的过热量；根据测得的过热量调节膨胀阀，直至测出的压缩机容量的变化超过预先设定的参数。
19.如权利要求18的方法，其特征在于，压缩机容量是通过测量来确定的。
20.如权利要求19的方法，其特征在于，压缩装置包含一个滑阀，而测量的对象是滑阀的位置。
21.如权利要求20的方法，其特征在于，测量对象是按照指令确定的滑阀位置。
22.如权利要求19的方法，其特征在于，制冷系统包含一台使水冷却的蒸发器，一个测量进入蒸发器待冷的水温的进水温度传感器，测量对象是进水温度。
23.如权利要求22的方法，其特征在于，蒸发器包含一个用来测量被它冷却的水温的出水温度传感器，测量对象是进水和出水温度之差。
24.一种控制冷冻机系统容量的方法，该系统包含一台循环连接的压缩机、冷凝器、膨胀装置和一台蒸发器，蒸发器接收某一温度的进水并提供某一温度的出水，压缩机压缩具有某一过热量的制冷剂，该方法包括以下步骤测量水温和制冷剂过热量；确定作为水温和设定值之差的函数的水温误差；提供第一种容量控制模式，这时膨胀阀是按测得的过热量来调节的；提供第二种容量控制模式，这时膨胀阀是按水温误差来调节的。
25.按照权利要求24的方法，还包括确定作为进水和出水温度之差的函数的水温误差的步骤。
26.如权利要求24的方法，还包括确定作为出水温度和设定值之差的函数的水温误差的步骤。
27.如权利要求24的方法，还包括确定作为进水温度和设定值之差的函数的水温误差的步骤。
28.一种根据系统容量变化对冷冻机系统中膨胀阀重新定位的方法，该冷冻机系统包含一台冷却进水提供出水的蒸发器，该方法包括以下步骤监测蒸发器的进水温度；监测蒸发器的出水温度；确定进水和出水温度之差；确定温差设定值；将水温差与该设定值加以比较以建立误差；对膨胀阀重新定位使该误差最小。
29.一种控制水冷冻机系统中出水温度的方法，其步骤如下测量出水温度；将出水温度与其设定值加以比较以建立误差；调节膨胀阀使该误差最小。
30.一个水冷冻机系统，包含一台将流体冷却的蒸发器；一台压缩机，它接收从蒸发器来的经过加热的制冷剂，并通过压缩改变制冷剂的冷凝温度；一台冷凝器，它接收经压缩机压缩过的制冷剂并使之冷凝；一个膨胀装置，它接收经冷凝器冷凝的制冷剂，并有控制地将它返回蒸发器；一个控制器，它在操作上与膨胀装置相连，以控制膨胀装置的动作；与控制器相连的前馈控制，用于预测蒸发器负荷的变化，前馈控制包含一个主传感器，用来探测主控量并根据测量结果控制膨胀阀的动作。
31.如权利要求30的水冷冻机系统，包含一个主传感器，它在操作上与控制器相连，并用于测量主流体进入蒸发器时的温度，该温度即为上述主控量。
32.如权利要求30的冷冻机系统，还包括一个主温度传感器，操作上与控制器相连，用于测量进入蒸发器的流体温度；一个辅助温度传感器，操作上与控制器相连，用于测量离开蒸发器的流体温度；一个比较器，操作上与控制器相连，用于确定主、辅传感器测得的温度差，这个差即为主控量。
33.如权利要求30的冷冻机系统，其特征在于，压缩机包含一个滑阀和一个操作上与控制器相连并用于确定滑阀位置的装置，滑阀的位置就是上述主控量。
34.如权利要求33的冷冻机系统，还包括一个辅传感器，它与蒸发器相接并在操作上与控制器相连，用于确定蒸发器底部液体制冷剂的高度，该高度用作辅助量以控制膨胀装置的位置。
35.如权利要求30的冷冻机系统，其特征在于，蒸发器包括一个液体蒸汽分离器，由主传感器确定累积于液体蒸汽分离器中的液态制冷剂总量，并将代表该量的信号提供给控制器，这时，主控量就是测得的液体蒸汽分离器中液态制冷剂的总量。
36.如权利要求30的冷冻机系统，其特征在于，主传感器测量冷凝器底部的液态制冷剂的贮量，并将代替该贮量的信号送至控制器，这时，测得的冷凝器中液态制冷剂的贮量就是主控量。
全文摘要
一种控制制冷系统(10)中膨胀阀(30)的方法。该方法包括以下步骤:根据主反馈控制量控制膨胀阀(30)的调节;根据辅助前馈控制量控制膨胀阀(30)的调节。
文档编号F25B41/06GK1181805SQ95197817
公开日1998年5月13日 申请日期1995年12月15日 优先权日1995年2月28日
发明者L·思比克, D·C·莱维尔, C·M·勾肖 申请人:美国标准公司