控制冷却系统的系统和方法_3

文档序号:9521978阅读:来源:国知局
0包括确定一个或多个制冷机的功率输入的第一灵敏度作为落差的函 数的步骤152、确定一个或多个其他部件的功率输入的第二灵敏度作为落差的函数的步骤 154,以及使该第一灵敏度与该第二灵敏度一致的步骤156。
[0062] 图2B示出了方法158的另一个实施例,该方法158包括图2A中示出的所有步骤, 其中继图2A中所示的步骤156之后,该方法158包括确定该冷却系统的操作以基于图2A 中所示的步骤152、154、156中的一个或多个步骤(即第一灵敏度、第二灵敏度,和/或使该 第一灵敏度与该第二灵敏度一致)对一个或多个部件(例如塔风扇、栗等)的激活、停止, 和/或控制参数进行排序的步骤160,以及控制对一个或多个部件的激活、停止,和/或控 制参数进行排序的步骤162。
[0063] 图3示出了包含于计算机可读指令中(例如图1中的128)的方法200的另一个 实施例。可以理解,该方法200可以用能够运行计算机可读指令(例如图1中的128)的控 制器(例如图1中的122)和/或单机来执行,上述计算机可读指令为该制冷机和一个或多 个部件性能建立模型以确定该冷却系统的一个或多个部件的功率设定点。一旦确定了上述 功率设定点,对上述功率设定点的描述可以被输入到该控制器中(例如图1中的122)。相 应地,术语"控制器"(例如图1中的122)可以包括单机,该单机可以独立地进行操作以确 定上述功率设定点,其中上述功率设定点然后被传送到该控制器。
[0064] 因为典型控制系统中的塔风扇控制通常通过控制离开塔的水温来执行,该方法 200是有优势的。然而,固定温度控制没有提供一种方法在例如变化的室外湿球温度条件下 使上述冷却塔风扇的用电量与该制冷机的用电量保持平衡。在对制冷机组进行操作的各方 法的一个实施例中,相对于该制冷机组上的冷却负荷量并因而相对于发生的热排放量来确 定(例如预测)对冷却塔风扇用电量的定标,以实现优化行为。
[0065] 此外,该方法200可以产生一种控制塔风扇的方便用户使用的方法,该方法包括 关于功率设定点来调节风扇的激活和/或速度。
[0066] 上述功率设定点可以被设置为制冷机组负荷的函数,比如从优化的全负荷功率设 定点到零负荷(或最小速度)处零功率的定标函数(例如,使用线性回归方法来建立功率 设定点之间关系的定标拟合,使用非线性回归方法的定标拟合等等)。因此,该方法200可 以例如不依赖各种环境条件(例如室外湿球温度)而保持近乎最优行为,并可以避免与控 制方案相关联的各种问题,上述控制方案采用例如湿球计算和/或假设的塔性能特性(例 如手册上阐明的性能特性和/或非现实世界条件下确定的性能特性)。
[0067] 此外,该方法200可以产生一种控制栗(例如冷凝器水栗)的方便用户使用的方 法,该方法包括关于功率设定点来调节上述栗的激活和/或速度。例如,该控制器可以为可 变速度冷凝器水栗提供各种功率设定点以实现类似于对上述的塔风扇进行控制的优点。
[0068] 参照图3,该方法200包括确定落差变化的落差点和特定的制冷机负荷(例如全 负荷或其他预定负荷)下该制冷机使用的功率的灵敏度和/或变化的步骤202。该方法 200包括确定在该特定的制冷机负荷下该冷却系统的各部件(或该冷却系统的一个或多个 制冷机组)所需要的功率量的步骤204。该方法200包括确定对于系统温度和/或压力的 变化的风扇功率值的灵敏度(例如风扇的功率输入与制冷机温度和/或压力变化之间的关 系)的步骤206。该方法200包括确定对于系统温度和/或压力的变化的栗功率值的灵敏度 (例如栗的功率输入与制冷机温度和/或压力变化之间的关系)的步骤208。该方法200包 括使每度饱和度变化下该冷却系统(或该冷却系统的一个或多个制冷机组)的功率变化保 持平衡的步骤210。该方法200包括确定冷凝器栗和/或塔风扇的功率设定点的步骤212。 该方法200包括基于数据点将功率值定标(例如设置线性标度、设置非线性标度等等)为 功率设定点的步骤214。在步骤212中,一系列功率设定点(例如功率负荷定标)由该控制 器(和/或由专用计算机)来设置,以控制该冷却系统(或一个或多个制冷机组)的各种 方面来对作为整体的该冷却系统(或制冷机组)的功率进行有效使用。也就是说,例如,该 方法200使得该制冷机组负荷能够用于由该控制器来控制其他部件的功率设定点,比如冷 凝器栗和/或塔风扇。
[0069] 在某些实施例中,可以跟在步骤214之后进行:为了当该系统条件在(或靠近)上 限和/或下限时控制栗和/或风扇,基于部件功率(在这种情况下控制设定点的值可以被 认为是功率设定点的值)或另一个系统参数例如温度或压力(例如偏离标定的功率设定 点,和/或可选的系统控制方案)来设置可选的控制设定点的值的步骤215。
[0070] 参照图4A至4C,各方法的一个实施例(包括图3中所示的步骤214)可以包括基 于功率值的定标来控制该冷却系统的部件的功率输入的步骤216。该步骤216例如可以跟 在图3中所示的步骤214之后进行。控制冷凝器栗的功率输入可以包括例如将所有操作栗 控制于共同的速度设置并且改变该速度设置直到所有操作栗的功率总和等于功率设定点 (例如定标)。
[0071] 如图4A所示,该步骤216可以包括基于功率值的定标(例如线性定标或非线性定 标)来设置一个或多个冷凝器栗的功率输入以控制冷凝器栗的可变速度发动机来控制该 流体回路中的水的流动速率的步骤218。设置功率输入可以包括例如将所有可控制的操作 栗控制于相同的速度值和/或通过改变该速度值直到所有操作栗的功率总和等于功率设 定点(例如定标)。设置冷凝器栗的功率输入可以包括例如激活和/或停止上述冷凝器栗。 设置冷凝器栗的功率输入可以包括例如增加或减少上述冷凝器栗的流动速率。设置冷凝器 栗的功率输入可以包括例如减少一个(或多个)冷凝器栗的流动速率并激活另外一个或多 个冷凝器栗。设置冷凝器栗的功率输入可以包括例如增加一个(或多个)冷凝器的流动速 率并停止另外一个或多个冷凝器栗。
[0072] 例如,如图4B所示,该步骤216可以包括基于功率负荷关系的定标来设置风扇发 动机的功率输入以控制上述冷却塔的风扇和/或单元的可变速度发动机来控制风扇速度 的步骤220。设置功率输入可以包括例如将所有可控制的操作风扇发动机控制于相同的速 度值并通过改变该速度值直到所有操作风扇发动机的功率总和等于设定点。设置风扇发动 机的功率输入可以包括例如激活和/停止一个或多个风扇发动机。设置风扇发动机的功率 输入可以包括例如加速一个或多个风扇发动机或减速一个或多个风扇发动机。设置风扇发 动机的功率输入可以包括例如减速一个(或多个)风扇发动机并激活一个或多个另外的风 扇发动机。设置风扇发动机的功率输入可以包括例如加速一个(或多个)风扇发动机并停 止一个或多个另外的风扇发动机。
[0073] 如图4C所示,在某些实施例中,该步骤216可以包括步骤218和220。该步骤216 可以包括基于步骤214中确定的功率值的定标来设置该冷却系统的一个或多个部件的功 率输入。
[0074] 在一个实施例中,该方法确定来自该冷却系统的任何地方的负荷,而不是仅确定 来自压缩机的负荷。
[0075] 在其他实施例中,该方法可以要求确定除了该冷却系统的压缩机的各部件的组合 的负荷。
[0076] 在其他实施例中,该方法要求确定包括该系统的压缩机和其他部件的各部件的组 合的负荷。例如,上述方法的一个实施例确定连同蒸发器温度和/或压力、和/或冷凝器饱 和温度和/或压力一起使用的压缩机性能和/或功率(例如安培(amps),千瓦(kW)等) 以确定制冷机负荷。
[0077] 图5A和5B示出了冷却系统的分析,该冷却系统使用一种不使用对冷却系统的功 率输入进行定标的方法。例如,图5A和5B中示出的功率输入可以由计算机模拟(例如使 用冷却系统的模型)来确定。该计算机模拟可以基于任一程序的结果来输出功率输入数 据,上述任一程序对功率输入和/或例如对于离心制冷机冷凝器太冷或太热的任一条件需 要修正的功率进行优化。
[0078] 图5A示出了固定速度冷凝器栗的功率输入图表400,图5B示出了塔风扇的功率输 入图表402,其中该冷却系统包括两个制冷机、两个栗,和两个冷却塔单元。该控制被设置为 75° F的输入制冷机冷凝器水温度。图5A示出了,对于所有的室外湿球温度404a-l (20° F 404a,30° F 404b,40° F 404c,45° F404d,50° F 404e,55° F 404f,60° F 404g,65° F 404h,70° F 404i,75° F 404j,80° F 404k,85。F 4041),各数据线(显示出栗功率输入 (kW) vs. %机组负荷)落于彼此上,例如对于各栗仅有单个功率输入曲线(例如线406)。因 此,图5A示出了,固定的冷凝器栗的功率输入不使用任何形式的定标(图例示出了湿球温 度404a-l)。此外,由于两个栗是固定速度的栗,图表400中的数据线406示出了在50%机 组负荷前只有一个栗被使用,而刚超过50%机组负荷,两个栗都被使用。因此,所产生的功 率输入数据线实质上类似于阶梯函数(参见线406)。
[0079] 图5B示出了对于每个室外湿球温度404a_l (与图5A中所示的相同),功率输入 (kW)vs. %机组负荷不同。图表402示出了风扇可以被操作于可变速度,例如以保持恒定的 85° F的输入制冷机冷凝器水温度。然而,依赖于固定温度控制以改变风扇的速度(或操 作)的方法学不一定和系统一样可以是最优的(例如有效率的)。该图表402示出了许多 数据线 408a-l(20。F 408a,30° F 408b,40。F 408c,45。F 408d,50° F 408e,55。F 408f,60° F 408g,65° F 408h,70° F 408i,75。F 408j,80。F 408k,85° F 4081)在功 率输入中上升至大约50%机组负荷,并在大约50%机组负荷处,会有塔风扇的功率输入的 突然下降(例如408a-k)。塔风扇的功率输入就在大约50%机组负荷前可以显著增大(例 如408a-k),这表明了只有一个风扇可能正以显著高的速度(例如最高速度)进行操作而同 时第二风扇和塔单元还未进行操作的情况。该第二塔单元和风扇与该第二制冷机一起进行 排序,风扇功率被降低以保持固定的温度设定点。这种情况会比例如两个风扇以更慢速度 进行操作需要和使用更多的功率输入(例如由在或刚超过50%机组负荷处的功率输入的 突然下降所表示的功率输入)。此外,在更高的湿球温度处(例如80° F 408k及以上,例 如85° F 4081),一个风扇的功率输入在实质上50%机组负荷前达到最大值,然后第二风 扇几乎在一出现后立即以其最大的速度进行操作,如数据线所表示,该数据线类似于阶梯 函数(类似于图5A的图表400所示的数据线406)。
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