专利名称：自动制冷器停机顺序控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及空调系统的操作方法和控制系统，更具体地说，涉及一种用于复式蒸汽压缩冷却系统(制冷装置)中的控制装置的操作方法和控制系统，通过这种方法和系统，制冷装置可在一预定负荷下停机以便让建筑物的负荷由其余的运转着的制冷器承担而不会超出运转中的制冷器的设定负载能力。
大型工业空调系统一般包括由蒸发器、压缩机及冷凝器组成的制冷装置。通常，一热传递液流流过在蒸发器中形成一热传递蛇形管的管道，以将热量从流过管道的热传递液流传递到蒸发器内的冷却剂中。在蒸发器管道内被冷却的热传递液流一般是水或乙二醇，它被循环到一远距离的位置以满足一需要冷却的负荷。蒸发器中的冷却剂吸收了流过蒸发器管道的热传递液流的热量后就开始蒸发，然后压缩机工作以从蒸发器中抽出这一冷却剂蒸汽，加以压缩并将压缩后的蒸汽排到冷凝器中。在冷凝器中，冷却剂蒸汽被冷凝并被送回蒸发器，在那里又开始了新的冷却循环。
为了使制冷装置的工作效率达到最大，人们需要使压缩机所做的功与空调系统所承担的冷却负荷相匹配。通常，这是由调节流过压缩机的冷却剂蒸汽量的容量控制装置来实现的。此容量控制装置可以是一种响应于从蒸发器蛇形管中出来的、被冷却的热传递液流的温度对冷却剂流进行调节的装置。当蒸发器中被冷却的热传递液流的温度降低时，表明冷却系统所承担的冷却负荷减少了，此时，一节流装置，例如，导流叶片关闭，因此减少了流过压缩机驱动马达的冷却剂蒸汽的数量。这就减少了必须由压缩机做的功从而降低了压缩机上耗用的功率(KW)。同时，这提高了从蒸发器出来的被冷却的热传递液流的温度。在这种方式下，压缩机运转得将离开蒸发器的被冷却的热传递液流的温度保持在一设定的温度，或者将温度保持在一定的范围内。
但是，大型工业空调系统一般都包括多台制冷器，其中一个称为“引导启动”制冷器(即这个制冷器最先起动)，其余的制冷器称为“后启动”制冷器。制冷器是“引导”还是“后启动”根据诸如运行时间、起动次数等因素而变化。总的制冷装置是按承受最大设计负荷来置备的。在实际负荷小于设计负荷时，选择适当数量的制冷器来工作以符合实际负荷状况对总的装置的效率和各个制冷器的可靠性有着显著的影响。为了使装置效率和可靠性达到最大，有必要在低负荷状态下停止某些经选择的制冷器的工作，并保证所有其余的制冷器有一均衡的负荷。产生一所希望的制冷量所必需的压缩机马达电能输入%功率(%KW)是决定多个运行的压缩机的负载和使之平衡的一种方式。但是，在已有技术中，当建筑物负荷减少制冷器改变容量以符合建筑物实际负荷需要时，当操作者估计目前所需要的总负荷已下降到比正在运行的制冷器的估计的总负荷低一个与要加以停止的制冷器的估计容量相等的数值时，就由操作者人工地将该(选定的)制冷器停止。然而，以后当建筑物负荷略有增加时就要求先前停止的制冷器重新起动。制冷器的这种停止和起动对制冷器的效率和可靠性具有非常有害的影响。因此，人们需要有一种方法和装置可用以确定何时可关闭一制冷器以便让其余的制冷器承担整个建筑物的负荷从而使已有技术的控制方法的缺点降到最小。
本发明包括一用于制冷系统的制冷器停止控制系统，它的特点是有一产生%KW设定点信号的装置，在这一设定点上可以停止一制冷器，以让其余的制冷器来承担负荷而不会超出一低于另行启动一制冷器所需的%KW设定点的指标%KW设定点，这就可以避免短期循环，即使不久前停止的制冷器短期内重新启动。
当所有运行的压缩机的所耗用的平均%KW功率(用一马达电流近似)等于或低于一满足降低的制冷要求的计算%KW时，一后启动压缩机可被停止。计算所得的降低的冷却要求(%KW)设定点是这样一个%KW，在该设定点下，一后启动压缩机可被停止，建筑物的负荷可由其余的制冷器承担，而不会超出一指标%KW设定点，该指标设定点的值低于需要增加启动一台制冷器的%KW设定点的值。降低的制冷要求(%KW)设定点由以下计算确定RCR(%KW)SP＝ (〔制冷器容量(N-1)〕×(ACR SP-RCR Hysteresis))/(总的运行的制冷器容量(N))式中，制冷器容量(N-1)是正在运行的制冷器容量减去下一个将被停止的制冷器的容量;
总运行制冷器容量(N)是正在运行的制冷器的容量;
ACR设定点是需要增加启动一台制冷器的设定点，RCRHysteresis是一低于ACR设定点的指标值。
图1是根据本发明的一复式压缩机冷却水制冷系统的示意图，其中具有一用于平衡各个运转压缩机上耗用%功率的控制系统，图2为本发明的控制系统的流程图。
参见图1。图中所示为一具有多个离心式压缩机12a-n的蒸汽式压缩制冷系统10，它具有一控制系统20用于改变制冷系统10的容量并根据本发明的原理关闭压缩机。如图1所示，制冷系统10包括一冷凝器14，多个蒸发器15a-n以及一提升阀16。运转时，被压缩的气态冷却剂从一台或多台压缩机12a-n通过压缩机排出管路17a-n被排到冷凝器，在那里气态冷却剂被流过冷凝器14的管子18的较冷的冷凝水冷凝。被冷凝器14中冷凝的液态冷却剂穿过冷却剂管路19中的提升阀16，它构成一液态密封以防止冷凝器蒸汽进入蒸发器，并维持蒸发器和冷凝器之间的压力差。蒸发器15a-n中的液态冷却剂被蒸发以冷却一流过蒸发器15a-n的管子13a-n的热传递液流例如水或乙二醇。这被冷却的热传递液流用来冷却建筑物或空间，或者使一个过程冷却或用于别的目的。蒸发器15a-n的气态冷却剂流过压缩机吸入管路11a-n，在压缩机入口导流叶片22a-n的控制下返回到压缩机12a-n。通过导流叶片22a-n进入压缩机12a-n的气态冷却剂被压缩机12a-n压缩，流过压缩机排出管路17a-n进入冷凝器以完成冷却循环。这种冷却循环在冷却系统10的正常操作过程中是连续地重复的。
各个压缩机有一电动马达24a-n以及由导流叶片驱动机构23a-n打开或关闭的入口导流叶片22a-n，它们由操作控制系统20加以控制，操作控制系统20可包括一制冷器系统控制器26，一用于各个制冷器的局部控制板27a-n，以及一用于监控和控制建筑物内各种功能和系统的建筑物监控器30。局部控制板27a-n通过电线29a-n接收来自温度传感器25a-n的信号，此信号相应于经过管路13a-n离开蒸发器15a-n的热传递液流的温度，即供应建筑物的被冷却的水的温度。这种离开的冷却水温度由制冷系统控制器26与所要求的离开的冷却水温度设定点进行比较，比较器产生一离开冷却水温度设定点，它通过局部控制板27a-n送到制冷器(压缩机)12a-n。温度传感器25a-n最好是一个响应于温度的电阻装置，例如一热敏电阻，其温度传感部分设在离开的水输送管路13a-n内的热传递液流内。当然，本技术领域内的熟练人员将很容易地看到，温度传感器可以是任何一种温度传感器，只要能用来产生一冷却水管内的热传递液流温度的指示信号就可以。
制冷系统控制器26可以是任何一种装置或装置的组合，只要它能按本发明的方式接收多个输入信号，按照预先编好的程序处理所接收到的信号，并产生相应于接收到和处理过的输入信号的、所需的输出控制信号就可以。
另外，最好建筑物监控装置30包括一小型(个人)计算机，它起到一数据输入口以及一编程工具的作用，用来组织整个冷却系统以及显示各部件的当前状态和系统的参数;
此外，局部控制板27a-n包括一用来控制各个压缩机的入口导流叶片的装置。入口导流叶片响应于由制冷系统控制器输送的信号而被控制。控制入口导流叶片就控制了压缩机12的电动马达24的KW需求量。另外，局部控制板通过电线28a-n接收来自电动马达23的信号，此信号相应于马达耗用的功率，(用马达电流近似)是马达所用满负荷的一个%功率数。
现请参阅图2所示的控制系统的操作细节，图中示出了用来根据本发明决定何时停止一后启动压缩机的逻辑流程图。流程图包括决定处于停止顺序中的下一个后启动制冷器的容量的步骤32，从这里逻辑线路将进入步骤34以计算所有运行中的制冷器平均%KW(AVGKW)。然后逻辑线路进入步骤36以据如下公式计算降低的制冷要求设定点RCR设定点＝ ((制冷器容量N-1)×(ACR-HYS))/(总的运行容量)其中式中，制冷器容量N-1是当前所有运转制冷器的容量总和减去处于停止顺序的下一个制冷器的容量，ACR是要求增加的制冷量，它是一个程序可控%KW值，在下一个制冷器起动前AVGKW必须高于此值。
HYS是一个程序可控的、要从ACR中减去的%KW值，用以在下一个制冷器停止后确定AVGKW的指标值，以及总的运行容量是所有当前正在运行的制冷器的容量的总和。
在步骤38中将AVGKW与RCR设定点进行比较，如果AVGKW不小于RCR设定点，处于停止顺序的下一个制冷器被允许继续在步骤42中运行。如果步骤38的回答是肯定的话，那么逻辑流程进入步骤44以停止下一个制冷器。
虽然以上结合较具体的实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于前述的细节，只要变化和改型落在本发明的范围以内，本发明的保护范围拟包括所有这些变化或改型。
权利要求
1.一种用于控制何时停止一复式压缩机冷却系统中的一台压缩机的方法，其中冷却系统包括一用于驱动各个压缩机的马达，此方法的特征在于包括以下步骤确定下一个要停止其运行的压缩机的容量；确定所有当前正在运行的压缩机的容量(AVGKW)，确定一用于停止所述压缩机的降低的制冷要求(RCR)设定点；将所述所有当前正在运行的压缩机容量与所述降低制冷要求设定点进行比较；以及当所述降低的制冷要求设定点大于所述所有当前正在运行的压缩机的所述容量时，停止所述下一个压缩机。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述降低的制冷要求设定点是通过以下等式计算的RCR设定点＝ ((制冷器容量N-1)×(ACR-HYS))/(总的运行容量)其中，制冷器容量N-1是当前正在运行的制冷器容量总和减去下一个行将停止的制冷器容量，ACR是需要增加的制冷量，它是一个程序可控值，在下一个制冷器启动前AVGKW必须大于此值，HYS是一个程序可控的、要从ACR中减去的值，用以确定在下一个制冷器停止后AVGKW的指标值，总的运行容量指当前所有正在运行的制冷器的容量的总和。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于ACR、AVGKW和HYS是各个压缩机马达耗用的千瓦功率值。
4.一种用于控制何时停止一复式压缩机冷却系统中的一个压缩机的控制装置，其中复式压缩机冷却系统包括用于驱动各个压缩机的马达，其特征在于-用于确定下一个行将被停止的压缩机的容量的容量确定装置;-用于测量当前正在运行的压缩机的输出(AVGKW)的容量测量装置;-与所述容量确定装置和所述容量测量装置相连的降低的制冷要求设定点计算装置，用于计算一降低的制冷要求设定点，该设定点在停止所述下一个压缩机后将满足装置所承担的空间负荷;以及-用于对当前正在运行的压缩机的输出(AVGKW)和所述降低的制冷容量设定点(RCR)进行比较的比较装置，当当前正在运行的压缩机容量小于或等于所述降低的容量设定点时，所述下一个压缩机被停止。
5.如权利要求4所述的控制装置，其特征在于所述降低的制冷要求设定点计算装置根据以下关系计算降低的制冷要求(RCR)设定点RCR设定点＝ ((制冷器容量N-1)×(ACR-HYS))/(总的运行容量)其中，制冷器容量N-1是所有当前正在运行的制冷器容量的总和减去下一个行将被停止的制冷器容量，ACR是要求增加的制冷量，它是一个程序可控值，在下一个制冷器启动前AVGKW必须高于此值，HYS是一个程序可控的值，它要从ACR中减去，以确定在下一个制冷器停止后AVGKW的指标值，总的运行容量是所有当前正在运行的制冷器的容量总和。
全文摘要
对一种复式制冷器冷却系统的控制装置和控制方法，使其中的一个制冷器可在一预定负荷情况下停止，而让建筑物负荷由其余的仍在运行的制冷器承担而不会超出运行的制冷器的设定负荷容量。
文档编号F25B5/00GK1074747SQ9310114
公开日1993年7月28日 申请日期1993年1月18日 优先权日1992年1月17日
发明者保罗·W·詹姆斯 申请人:运载器有限公司