跨临界制冷剂蒸气压缩系统高侧压力控制的制作方法_3

文档序号:8476554阅读:来源:国知局
空气Tsbaik和返回箱空气T κ_之外,控制器100还借助与控制器100操作性地相关联且安置于制冷剂蒸气压缩系统20中的选定位置处的各种传感器来监视各种压力和温度以及操作参数。在图2中描绘的制冷剂蒸气压缩系统20的实施方案中,压力传感器102可以与压力装置30相关联地安置Pdis,或可以与气体冷却器40相关联地安置以感测气体冷却器40的热交换器盘管42的出口处的制冷剂的压力,所述压力等于Pdis;温度传感器104可以与气体冷却器40相关联地安置以测量从气体冷却器40的热交换器盘管42离开的制冷剂的温度Te&)ut;温度传感器106可以与蒸发器50相关联地安置以感测从蒸发器50的热交换器盘管52离开的制冷剂的温度TEVAP()Ut;并且压力传感器108可以与第一压缩级30a的吸入口相关联地安置以感测馈入到第一压缩级30a的制冷剂的压力PSUCT。压力传感器102和108可以是常规压力传感器,例如压力变换器,且温度传感器104和106可以是常规温度传感器,例如热电耦或热敏电阻。
[0038]如本文中使用,术语“控制器”指代用于控制的任何方法或系统且应被理解为包括微处理器、微控制器、经编程数字信号处理器、集成电路、计算机硬件、计算机软件、电路、专用集成电路、可编程逻辑装置、可编程门阵列、可编程阵列逻辑、个人计算机、芯片以及离散模拟、数字或可编程部件的任何其它组合或能够提供处理功能的其它装置。
[0039]控制器100被配置成控制制冷剂蒸气压缩系统按各种操作模式(包括若干容量模式)的操作。容量模式是将制冷负载施加于系统上从而需要压缩机在负载条件下运行以满足冷却需求的系统操作模式。在卸载模式中,施加于系统上的冷却需求很低以致可产生充足的制冷量以通过压缩机在卸载模式下运行来满足冷却需求。控制器100还被配置成控制变速驱动器34以改变递送给压缩机驱动电动机的电流的频率以便响应于容量需求而改变压缩装置30的速度。
[0040]如先前指出,在运输制冷应用中,制冷剂蒸气压缩系统20必须能够以高容量操作以在装载之后将货箱内的温度迅速拉低且必须能够在运输期间在将货箱温度维持在极窄带(例如小至+/-0.25°C (+/-0.45° F))内期间以极低容量操作。取决于所运送的特定货物,所需的货箱空气温度可以从低至-34.4°C (-30° F)直至30°C(86° F)。因此,控制器100将响应于制冷量需求来选择性地操作制冷剂蒸气压缩系.,例如在初始拉低和恢复拉低期间,对于非冷冻易腐产品以节热易腐模式或标准非节热易腐模式,且对于冷冻产品以节热冷冻模式或标准非节热冷冻模式。
[0041]在将货箱温度维持在设定点货箱温度周围的窄带中时,控制器100还可以选择性地使制冷剂蒸气压缩系统20按卸载模式来操作。通常,通过对供应箱空气(即,从制冷剂排热热交换器(即,蒸发器50)离开的空气)的温度Tsbaik和返回箱空气(即,进入制冷剂排热热交换器50的箱空气)的温度Tkbaik中的一者或两者进行监视和设定点控制来间接地控制货箱温度。
[0042]控制器100被配置成将压缩机排放压力控制到所要的设定点排放压力PDIS()pt,以在制冷剂蒸气压缩系统按任一前述容量模式操作时大幅优化能量效率。在一实施方案中,控制器100使用控制器中的可执行程序指令按照压缩机速度校正因数与至少气体冷却器出口制冷剂条件Retalt和蒸发器制冷剂条件R EVAP的函数的乘积来确定设定点排放压力P DISopt,即:
[0043]PDisopt= f (R GCouf Revap) X (压缩机速度因数)。
[0044]在一实施方案中,气体冷却器出口制冷剂条件包括所感测到的制冷剂气体冷却器出口温度。在一实施方案中,蒸发器制冷剂条件包括蒸发器制冷剂饱和温度。
[0045]由于将蒸发器盘管50的热交换盘管52的出口与压缩级30a的吸入口连通的制冷剂管路26中没有吸入调制阀或其它制冷剂流量控制装置,因此蒸发器盘管52内的制冷剂压力与压缩装置30的吸入口处的制冷剂压力基本上相同。因为通过蒸发器50的热交换盘管52的制冷剂处于亚临界状态,即,处于低于制冷剂的临界点的温度和压力下,所以制冷剂饱和温度与制冷剂压力相关。因此,蒸发器制冷剂饱和温度可以通过感测蒸发器热交换器盘管52处的制冷剂压力来间接地感测或者可以通过感测压缩机吸入压力来间接地感测,所述压缩机吸入压力与蒸发器制冷剂压力基本上相同。
[0046]压缩机速度校正因数可以是按每分钟转数来计的压缩机速度的函数f(rpm)。在一实施方案中,压缩机速度校正因数可以是按每分钟转数来计的压缩机速度的非线性函数,例如但不限于按每分钟转数来计的压缩机速度的二次函数。可以使用用于感测压缩机自身的轴的旋转速度的常规技术来直接感测压缩装置30的rpm速度。还可以通过感测压缩机驱动电动机32的旋转轴的rpm速度或通过测量变速驱动器34的频率来间接地感测压缩装置30的rpm速度。
[0047]控制器100被配置成对所感测到的压缩机排放压力Pdis与计算出的最佳设定点排放压力PDIS_进行比较,且采取适当行动以更改操作压缩机排放压力,即,所感测到的排放压力,以在指定设定点容限内匹配最佳设定点排放压力PDIS()pt。在所描绘的实施方案中,通过位于压缩装置30的排放口附近的压力传感器102来感测压缩排放压力。然而,由于制冷剂排热热交换器40的出口处的制冷剂压力(即,气体冷却器出口压力)基本上等于正常操作条件下的压缩机排放压力,因此还可以使用位于气体冷却器热交换器40的出口处(例如位于感测气体冷却器出口制冷剂温度的温度传感器104近旁)的压力传感器来感测压缩机排放压力。
[0048]为了更改操作压缩机排放压力,控制器被配置成调整高压膨胀装置45的开口程度。减小高压膨胀装置45的开口程度将使操作压缩机排放压力增加。相反地,增大高压膨胀装置45的开口程度将使操作压缩机排放压力减小。只要制冷剂蒸气压缩系统20按容量(负载)模式中的一者操作,控制器100便将连续地计算最佳设定点排放压力且调整高压膨胀装置45的开口程度以使所感测到的压缩机排放压力Pdis与计算出的最佳设定点排放压
^DISopt 匹配。
[0049]控制器100可以进一步被配置成在制冷剂蒸气压缩系统20按低容量模式操作时(例如在将货箱温度维持在设定点货箱温度的窄范围内时)控制排放压力。对于制冷剂蒸气压缩系统按低容量模式的操作,将高压膨胀阀45定位成全开,将节热器流量控制装置65定位成闭合,且打开蒸发器膨胀装置55并对它进行调制。由于高压膨胀阀全开,因此不能通过调制高压膨胀阀来控制压缩机排放压力。而是,当系统按所述低容量模式操作时,控制器100被配置成通过改变与制冷剂排热热交换器40操作性地相关联的扇44的工作周期或速度来控制操作压缩机排放压力。在一实施方案中,扇通过变速扇电动机46驱动,所述变速扇电动机通过经由专用变频驱动器48或经由与压缩机电动机32相关联的变频驱动器34递送的电流供电。在此实施方案中,当制冷剂蒸气压缩系统20按卸载低容量模式操作时,控制器100将改变变频驱动器48 (或变频驱动器34)的输出频率以增加或减小扇电动机46和扇44的速度。如果扇44通过固定恒定速度扇电动机驱动,那么控制器100将使扇电动机46运转或停止运转以改变扇44的工作周期以便控制操作压缩机排放压力。
[0050]制冷剂蒸气压缩系统20可以进一步包括压缩卸载回路70,所述压缩卸载回路包括制冷剂旁通管路72和插入于制冷剂旁通管路72中的卸载器流量控制阀75,例如图3中所描绘。制冷剂旁通管路72在蒸发器热交换器盘管的制冷剂出口与第一压缩级30a的吸入口之间提供从压缩过程的中间压力级到初级制冷剂回路的低压侧的制冷剂流动路径。在图3中所描绘的实施方案中,制冷剂旁通管路72在节热器流量控制装置65下游的某一位置处分接到蒸气注射管路64中并且在蒸发器热交换器盘管52下游且在第一压缩级30a的吸入口上游分接到制冷剂管路26中。
[0051]卸载器流量控制阀75 (例如具有打开位置和闭合位置的电磁阀(USV))在制冷剂蒸气压缩系统20按标准与节热容量模式操作期间闭合且在制冷器蒸气压缩系统按卸载模式操作期间打开。当卸载器流量控制阀75定位成打开时,制冷剂蒸气从压缩过程的中间压力级传递到制冷剂旁通管路72且通过制冷剂旁通管路72到制冷剂蒸气压缩系统20的低压侧上的制冷剂管路26。当然,当卸载器流量控制阀75定位成闭合时,例如当制冷器蒸气压缩系统20按前述容量模式中的一者操作时,防止制冷剂流经制冷剂旁通管路72。
[0052]如果制冷剂蒸气压缩系统装备有卸载器回路70,那么
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