控制冷却系统的系统和方法_4

文档序号:9521978阅读:来源:国知局
图表400、402的分析示出了,根据这些 图表400、402的栗和风扇的功率输入是没有效率的。
[0080] 实例功率数据在图6和7中分别被示为功率图表500、502。分别被示于图6和7 中的图表500、502提供了功率输入优化(例如定标)的例子。上述图表500、502是由(例 如控制器的和/或单机的)处理器执行的计算机执行指令的结果的例子,这可以确定冷却 系统的最优功率输入和/或对于典型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。
[0081] 图6示出了根据一个实施例的冷却系统的示例功率输入图表500。在所示的实施 例中,该功率输入图表500用于可变速度冷凝器栗,其中该冷却系统包括两个制冷机、两个 栗、两个塔单元组和控制器,该控制器优化(例如不依赖各种条件例如室外湿球温度进行 定标)该冷却系统的功率输入,不顾制冷机限制条件(例如在特定情况下,该冷却系统的功 率会偏离最优)。
[0082] 图 6 示出了,对于室外湿球温度 504a-h (20 ° F 504a, 30。F 504b, 40。F 504c,50。F 504d,60。F 504e,70。F 504f,80。F 504g,以及 85° F 504h),显示出 栗功率输入(kW)vs. %机组负荷的各数据线506a-h(20° F 506a,30。F 506b,40° F 506c,50° F506d,60° F 506e,70° F 506f,80° F 506g,以及 85° F 506h)相比于图 5A 中示出的图表(参见数据线406)不以阶梯模式落于彼此上。也就是说,图6示出了,可变 速度冷凝器栗的功率输入可以被控制,从而上述栗不依赖室外湿球温度而有效率地进行操 作。也就是说,图表500中的大部分数据线(例如506a-f)实质上示出了线性级数。此外, 图表500中的大部分数据线(例如506a-f)彼此靠近聚集。相应地,各方法的实施例可以应 用定标(例如但不限于,线性定标、非线性定标、具有功率负荷关系的定标及其组合等)以 生成冷凝器栗的功率输入的定标线508 (参见图表500中的虚线)。因此,该控制器可以遵 循该定标(由本实例中的线508表示)并且不依赖例如湿球温度条件而基于该定标线508 有效率地操作上述栗。
[0083] 虽然图表500中的大部分数据线506a_f跟着功率输入vs. %机组负荷的定标线 508,但是一些数据线显著偏离该定标线508 (例如靠近室外湿球条件的外部限制)。例如, 在或大约80° F和在或大约85° F(例如上限)处的湿球温度的数据线506g-h类似于图 5A的阶梯函数线406。相应地,该控制器可以在外部限制情况下(例如,在上限处,在或大 约80 - 85° F或更大的湿球温度范围等)偏离该定标线508。此外,该控制器可以配置成 当接近上述外部限制情况时(例如在或大约80° F处的湿球温度等)偏离上述栗的功率输 入的定标线508。
[0084] 该定标线508和/或偏离参数可以由该控制器和/或由单机来确定。该控制器可 以根据该定标线508和/或上述偏离参数来控制该冷却系统以实现比图5A中所示的通常 方法更高的效率。
[0085] 图7不出了根据一个实施例的冷却系统的不例功率输入图表502。该功率输入图 表502用于塔风扇,其中该冷却系统包括两个制冷机、两个栗、两个塔单元组和控制器,该 控制器优化(例如不依赖各种条件例如室外湿球温度进行定标)该冷却系统的功率输入, 而无视制冷机限制条件(例如在特定情况下,该冷却系统的功率会偏离最优)。
[0086] 图7示出了,塔风扇功率输入(kW)vs. %机组负荷可以为每个室外湿球温 度 504a-h(20° F 504a,30° F 504b,40° F 504c,50° F 504d,60° F504e,70° F 504f,80。F 504g,以及 85° F 504h)进行设置。各数据线 510a-h(20。F 510a,30° F 510b,40。F 510c,50。F 510d,60。F 510e,70。F 510f,80。F 510g,以及 85。F 510h) 示出了当不使用定标时(例如类似于图5B中的图表402)上述操作功率输入会是什么样。 然而,根据各方法的实施例,该控制器控制各风扇的功率输入以例如以可变速度进行操作, 以进行功率高效操作。因此,对于图表502中的大部分数据线510c-f (例如40° F 504c到 70° F 504f的湿球温度),该控制器可以基于定标(例如但不限于,线性定标、非线性定标、 具有功率负荷关系的定标及其组合等)以生成用于大部分操作情况(例如40° F 504c到 70° F 504f的湿球温度)的定标线512(图7中示出的虚线)来有效率地操作上述风扇, 该图表502中的大部分数据线(例如40° F 504c到70° F 504f的湿球温度)示出了风 扇的功率输入的实质上线性级数并且彼此靠近聚集。因此,根据该定标线512进行操作的 控制器可以不依赖例如湿球温度来操作上述功率输入。此外,该控制器可以避免很多情况, 在这些情况下,只有一个风扇正以显著高的速度(例如最高速度)进行操作而同时第二风 扇还未进行操作,并且该第二风扇在该第一风扇的最大速度被视为不充足时被打开(如图 5B中的图表402所示)。
[0087] 虽然图表502中的大部分数据线跟着功率输入vs. %机组负荷的定标线512,但是 在湿球温度的下限(例如线510a、510b)和上限(例如510g、510h)处有一些偏离。例如, 在下限处(以及靠近下限处),数据线510a、510b显著偏离该定标线512。同样,在上限处 (例如510g、510h),功率输入类似于阶梯函数。
[0088] 相应地,该控制器可以配置成在这些下限和/或上限情况下偏离该定标线512。 此外,该控制器可以配置成当接近上述外部限制情况时偏离上述风扇的功率输入的定标线 512〇
[0089] 该定标线508、512和/或偏离参数可以由该控制器和/或由单机来确定。该控制 器可以根据该定标线508和/或上述偏离参数来控制该冷却系统以实现比图5B中所示的 通常方法更高的效率。
[0090] 虽然图6和7中所示的每个定标可以单独使用,但是在该冷却系统中同时使用图 6和7中所示的定标可以比单独使用任一定标实现更高的效率。
[0091] 图8和9示出了控制逻辑的各种方面的示意图,该控制逻辑包括当特定条件满足 时(例如基于落差的限制、湿球温度限制等)的最重要方面。该控制器控制各栗和/或各风 扇进行操作,从而在比如离心制冷机中的例如压缩机落差的上限处或靠近上限处,各栗和/ 或各风扇的功率输入被设置成使得各制冷机不骤增。如图所示,在或靠近上湿球温度限制 处,该控制器可以为了保护器具/系统而被设置为(根据计算机可读指令)无视功率比定 标。
[0092] 此外,可以使该控制器被设置为(根据计算机可读指令)该控制器操作上述塔 风扇,从而在或靠近湿球温度的下限处,经优化的上述风扇的功率输入可能从该定标方法 被降低以保护制冷机免于下限问题或确保塔单元不会遇到冰冻条件(并避免其他下限问 题)。
[0093] 相应地,该控制器可以控制冷凝器栗的速度和塔风扇的速度,从而由这些部件使 用的功率产生一个可相比于由优化过程(例如上述的定标)得到的功率设定点的值的值, 并且该控制器还监控该制冷机的各条件以当该制冷机(或作为整体的冷却系统)接近低或 高操作限制时提供上述栗和/或塔风扇速度的可选的功率设定点(例如不是由该定标取得 的功率设定点)。检测操作条件可以包括检测冷凝器水温度,以及其他检测和确定(例如监 控)该冷却系统的操作限制(例如高落差条件、低落差条件等)。此外,该方法可以控制该 冷却系统以防止不想要的条件在该系统操作期间发生。
[0094] 图8示出了可变速度风扇控制逻辑600的一个实施例的示意图。该控制逻辑600 具有三个控制的"区域",其中在第一区域602中,通过优化(例如定标、线性定标、非线性定 标等)来建立上述塔风扇功率输入(例如功率设定点),该优化表明所有的制冷机在它们 的高限制以下(和/或高低限制之间)进行操作。冷凝器水的温度被允许相对于制冷机组 负荷和室外湿球温度而浮动。第二区域604为当该冷却系统的各制冷机中的一个已达到或 靠近或接近其高限制时,在该第二区域604中,该控制器提高塔风扇的功率输入(因而增 加风扇速度和/或激活其他风扇)以保持该制冷机条件于该高限制以下。在第三区域606 中,当制冷机和/或塔温度在或靠近各自低限制时,该控制器确定优化(例如定标、线性定 标、非线性定标等)功率设定点太高并且因而塔温度太低。该控制器可以监控制冷机的低 限制和/或低离开塔温度以建立控制参数,从而这些监控的参数在该低限制以上。
[0095] 上述风扇控制逻辑的示意代码(例如计算机可读和计算机可执行指令)的示例部 分如下所示。
[0096] 函数确定风扇设定点(WB,targseas) #计算冷却塔风扇功率灵敏度并与目标值比较。 #输出 # 在给定环境湿球条件下塔风扇的kW设定点 #输入 # targsens _负荷下制冷机的目标灵敏度 # WB -湿球值 启动函数C) { 赋值来自冷却塔数据的塔性能参数 计算设计的热排放:f(dT) 水流=设计条件下的常数 从全风扇流动;全风扇功率 { 输入塔温度=f(设计值,:热排放,风扇流动速率,环境湿球) } 开始循环: { 风扇流动递减 确定风扇功率 确定输入塔温度 功率灵敏度=f (delta风扇kW,delta输入塔温度) 如果功率灵敏度=目标灵敏度 {
[0097] 所计算的前一功率是从该函数返回的功率 } 如果目标灵敏度=!可到迖的值然后转到"开始循环"并递减 } 结束函数〇
[0098] 确定制冷机灵敏度的示意代码的示例部分如下所示。
[0099] 函数确定制冷机灵敏度(制冷机操作数据) #计算制冷机功率灵敏度 鱗俞出 # 制冷机灵敏度 #输入 # 制冷机操作数据-详述实际操作条件的参数 启动函数() { 赋值来自选择数据的制冷机设计参数 在制冷机操作条件下,计算制冷机负荷 在制冷机操作条件下,计算制冷机功率 计算在(落差一1)下的制冷机功率 制冷机功率灵敏度=f (delta制冷机kW,delta制冷机落 差) } 结束函数〇
[0100] 确定制冷机高限制的示意代码的示例部分如下所示。
[0101] 函数确定制冷机灵敏度(制冷机操作数据) #计算制冷机功率灵敏度 #输出 井 制冷机灵敏度 纖入
[0102] # 制冷机操作数据-详述实际操作条件的参数 启动函数() ? 赋值来自选择数据的制冷机设计参数 在制冷机操作条件下,计算制冷机负荷 在制冷机操作条件下,计算制冷机功率 计算在(落差一 1)下的制冷机功率 制冷机功率灵敏度二f (delta制冷机kW,delta制冷机
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