专利名称：用于并行操作的离心式压缩机的稳定性控制系统和方法
技术领域：
本发明一般涉及一种用于并行操作的压缩机的控制系统。具体地说，本发明涉及一种当离心式压缩机之一进入不稳定操作状态如喘振(surge)状态时重新建立并行操作的双离心式压缩机的稳定性的控制系统。
背景技术：
为了获得制冷系统中的增强的容量，可以将两个压缩机并行连接到公共制冷电路。经常，为了容量控制，将压缩机之一指定为“前导(lead)”压缩机，而将另一个压缩机指定为“滞后(lag)”压缩机。制冷系统和每个压缩机的容量可以通过使用合并在每个压缩机的吸入口中或者与该吸入口相邻的可调节预旋叶片或入口导向叶片来控制。根据系统的特定容量要求，可以对每个压缩机的预旋叶片进行定位以控制制冷剂流过压缩机的流量，从而控制系统的容量。预旋叶片位置的范围可以从完全敞开位置到完全关闭位置。压缩机的预旋叶片可以被定位到更敞开的位置，以增大制冷剂流过压缩机的流量，从而提高系统的容量，或者可以被定位到更关闭的位置，以减小制冷剂流过压缩机的流量，从而降低系统的容量。
一种常用的控制制冷系统容量的方法是响应蒸发器中的离开冷却水温度与期望设定点的偏差而控制压缩机的预旋叶片的位置。对于具有两个并行压缩机的系统，根据离开冷却水温度来控制前导压缩机的预旋叶片，并且控制滞后压缩机的预旋叶片以使其依从前导压缩机的容量。在一种技术中，为了依从前导压缩机的容量，对滞后压缩机的预旋叶片进行定位，以在滞后压缩机中获得前导压缩机中出现的全负载电机电流的相同百分比。
在离心式压缩机的操作期间，在离心式压缩机中可能发生压缩机不稳定性或喘振。喘振或喘振现象是当压缩机如离心式压缩机以轻负载和高压力比操作时可能发生的不稳定状态。喘振是在压力和流量上具有高频振荡的瞬时现象，并且在某些情况下，发生通过压缩机的完全回流。如果未受到控制，喘振可引起压缩机的旋转和静止组件的过度振动，并且可能导致永久性压缩机损坏。在喘振状态期间，可能存在越过压缩机产生的瞬间流量和压力减小。而且，在压缩机的驱动轴处可能存在净扭矩和机械功率的减小。在压缩机的驱动装置是电动机的情况下，由喘振状态引起的扭矩和功率振荡可导致电机电流振荡和过量的电功耗。
如上所述，离心式压缩机中的喘振状态可导致压缩机上的电机电流或负载减小或者压缩机的排出压力或温度降低。因此，喘振状态的存在可通过测量压缩机上的电机电流或负载或者压缩机的排出压力或温度并且检查该测量量的适当减小来检测。应当理解，除了上述操作参数之外，也可使用其他操作参数来检测喘振状态的存在。
当在双压缩机应用中的一个压缩机上发生喘振或泵吸不足状态时，未发生喘振的压缩机具有制冷剂流量的增大。流向未发生喘振的压缩机的制冷剂流量的增大使得发生喘振的压缩机更加难以克服不稳定性。一种用于在双压缩机配置中克服喘振状态的技术公开于下面称作′530专利的美国专利No.4,646,530中。′530专利涉及具有一对并行连接的离心式压缩机的制冷系统的操作。在滞后压缩机中的喘振状态期间，压缩机的控制操作从正常控制操作变至喘振控制操作。在′530专利中，当滞后压缩机的电机电流大于前导压缩机电机电流之下的选定百分比时，检测到喘振状态。如果检测到在预定时间周期内都存在喘振状态，则在另一个预定时间周期内关闭前导压缩机的入口导向叶片，以增大滞后压缩机中的制冷剂流量和电流。如果滞后压缩机中的电流增至选定百分比之上，则在关闭前导压缩机叶片的预定时间周期之后，恢复压缩机的正常控制操作。该技术的一个缺点是它只能检测和纠正滞后压缩机中的喘振状态而不能解决前导压缩机中的喘振状态。该技术的另一个缺点是在提供对喘振状态的响应之前必须过去预定时间。
另一种用于在双压缩机配置中控制喘振的技术公开于下面称作′509专利的美国专利No.5,845,509中。′509专利涉及使用多个并行操作的离心式压缩机的制冷系统。为了避免两压缩机系统中的喘振，最初在减少的负载情形下关断滞后压缩机，从而提高另一个压缩机的旋转速度并且避免喘振状态。然而，如果负载状态继续减少并且喘振状态未被避免，则重新启动滞后压缩机，并且关掉前导压缩机以试图避免喘振状态。该技术的一个缺点是在试图避免喘振状态时压缩机可被循环开关若干次，从而导致相当大的功耗。
因此，需要一种用于并行操作的双离心式压缩机的控制系统和方法，其可以检测“前导”压缩机或“滞后”压缩机中的喘振状态，并且可以纠正压缩机中的喘振状态，而无需复杂的过程或压缩机的重复开关循环。
发明内容
本发明的一个实施例涉及一种用于在多压缩机制冷系统中检测压缩机不稳定性的方法。该方法包括以下步骤从多压缩机制冷系统的第一压缩机和多压缩机制冷系统的第二压缩机确定操作参数。然后，将第一压缩机的操作参数与第二压缩机的操作参数进行比较。接下来，确定第一压缩机和第二压缩机的入口叶片位置。最后，将第一压缩机的入口叶片位置与第二压缩机的入口叶片位置进行比较，并且响应于具有比另一个压缩机更低的操作参数和更敞开的入口叶片位置的压缩机之一，而在那个压缩机中确定压缩机不稳定性。
本发明的另一个实施例涉及一种包含在计算机可读介质上且可由微处理器执行的计算机程序产品，其用于在多压缩机制冷系统中检测压缩机不稳定性。该计算机程序产品包括用于执行以下步骤的计算机指令从多压缩机制冷系统的第一压缩机和多压缩机制冷系统的第二压缩机确定操作参数，使用第一压缩机的操作参数和第二压缩机的操作参数计算基准值，并且将算出的基准值与预定值进行比较。该计算机程序产品还包括用于执行以下步骤的计算机指令确定第一压缩机和第二压缩机的入口叶片位置，响应于算出的基准值小于预定值，而将第一压缩机的入口叶片位置与第二压缩机的入口叶片位置进行比较，并且响应于第一压缩机和第二压缩机中的一个具有比第一压缩机和第二压缩机中的另一个压缩机更低的操作参数和更敞开的入口叶片位置，而在第一压缩机和第二压缩机中的所述一个中确定压缩机不稳定性。
本发明的另一个实施例涉及一种用于制冷系统的稳定性控制系统，其中该制冷系统包括在闭合制冷电路中连接的前导压缩机、滞后压缩机、冷凝器、和蒸发器。前导压缩机和滞后压缩机均具有多个可由致动器调节的入口导向叶片。该稳定性控制系统包括第一传感器，被配置和安设成检测前导压缩机的操作参数，并且生成与所检测的前导压缩机的操作参数相对应的第一信号；第二传感器，被配置和安设成检测前导压缩机的所述多个入口导向叶片的位置，并且生成与所检测的前导压缩机的所述多个入口导向叶片的位置相对应的第二信号；第三传感器，被配置和安设成检测滞后压缩机的操作参数，并且生成与所检测的滞后压缩机的操作参数相对应的第三信号；以及第四传感器，被配置和安设成检测滞后压缩机的所述多个入口导向叶片的位置，并且生成与所检测的滞后压缩机的所述多个入口导向叶片的位置相对应的第四信号。该稳定性控制系统还包括微处理器，其被配置成在制冷系统的正常操作期间接收第一信号、第二信号、第三信号和第四信号，并且通过将第一信号、第二信号、第三信号和第四信号应用于被配置成确定前导压缩机和滞后压缩机之一中的喘振状态的控制算法来生成用于前导压缩机和滞后压缩机的所述多个入口导向叶片的致动器的控制信号。
本发明的一个优点是它可以检测和控制双压缩机系统的任一压缩机中的喘振。
本发明的另一个优点是响应于检测到不稳定操作状态，可以采取纠正性控制响应，而没有显著的时间延迟。
通过下面结合附图对优选实施例进行更详细的描述，本发明的其他特性和优点将会变得清楚，其中附图作为例子示出本发明的原理。
图1示意性地图示了本发明的制冷系统。
图2图示了用于检测和纠正不稳定操作状态的控制算法的流程图。
只要可能，在所有附图中都将始终使用相同的标号来表示相同或相似的部件。
具体实施例方式
图1通过例子图示了可应用本发明的一般双压缩机系统。如图所示，HVAC制冷或液体冷却系统100包括第一压缩机108、第二压缩机110、冷凝器112、水冷却器或蒸发器126、和控制面板140。控制面板140包括模拟到数字(A/D)转换器148、微处理器150、非易失性存储器144、和接口板146。控制面板140的操作将在下面作更详细的讨论。传统液体冷却系统包括在图1中未示出的在本技术领域内公知的很多其他特性。这些特性是为了简化附图以便于说明而故意省略的。
压缩机108和110压缩制冷剂蒸气，并且通过单独的排出管路将其输送到冷凝器112。在本发明的另一个实施例中，压缩机108和110的排出管路可以合并到输送制冷剂蒸气到冷凝器112的单个管路中。压缩机108和110最好是离心式压缩机，然而，本发明也可与可能遇到压缩机不稳定性或喘振状态的任何类型的压缩机一起使用。被输送到冷凝器112的制冷剂蒸气进入到与流过热交换螺旋管116的优选是水的流体的热交换关系，其中热交换螺旋管116连接到冷却塔122。冷凝器112中的制冷剂蒸气由于与热交换螺旋管116中的液体的热交换关系而经历转至制冷剂液体的相变。来自冷凝器112的冷凝液体制冷剂流到蒸发器126。
蒸发器126可包括热交换螺旋管128，其具有连接到冷却负载130的供给管路128S和返回管路128R。热交换螺旋管128可包括蒸发器126内的多个管束。二次制冷剂液体优选地是水，但是也可以是任何其他适合的二次制冷剂，例如，乙烯、氯化钙盐水或氯化钠盐水，其通过返回管路128R进入蒸发器126，并且通过供给管路128S离开蒸发器126。蒸发器126中的液体制冷剂进入与热交换螺旋管128中的液体的热交换关系，以冷却热交换螺旋管128中的液体的温度。蒸发器126中的制冷剂液体由于与热交换螺旋管128中的液体的热交换关系而经历转至制冷剂蒸气的相变。然后，蒸发器126中的蒸气制冷剂通过单独的吸入管路返回到压缩机108和110，以完成循环。在本发明的另一个实施例中，从蒸发器126到压缩机108和110的吸入管路可以合并到离开蒸发器126的单个管路中，然后分裂或分支以将制冷剂蒸气输送到压缩机108和110。
在从蒸发器126到压缩机108和110的输入处或入口，存在一个或多个控制制冷剂流向压缩机108和110的流量的预旋叶片或入口导向叶片120和121。使用致动器来打开预旋叶片120和121，以增大流向压缩机108和110的制冷剂量，从而提高系统100的冷却容量。类似地，使用致动器来关闭预旋叶片120和121以减小流向压缩机108和110的制冷剂量，从而降低系统100的冷却容量。
为了驱动压缩机108和110，系统100包括第一压缩机的电机或驱动机构152和第二压缩机110的电机或驱动机构154。虽然对于压缩机108和110的驱动机构使用了术语“电机”，但是应当理解术语“电机”不局限于电机，而是旨在包括可结合压缩机108和110的驱动使用的任何组件，如变速驱动器和电机启动器。在本发明的优选实施例中，电机或驱动机构152或154是电动机和相关组件。然而，也可以使用其他驱动机构如蒸汽或气体涡轮或引擎和相关组件来驱动压缩机108和110。
系统100可包括(一个或多个)传感器160，其用于感测第一压缩机108的操作参数，并且优选地，如图1所示，用于感测电机152的操作参数。类似地，系统100可包括(一个或多个)传感器162，其用于感测第二压缩机110的操作参数，并且优选地，如图1所示，用于感测电机154的操作参数。在本发明的优选实施例中，传感器160和162是位于电机终端盒或者电机启动器中的变流器，用于测量提供给每一个电机152和154的电流。在本发明的另一个实施例中，电机152和154的功耗可通过采用传感器160和162测量提供给每个电机152和154的电流和电压来计算电机152和154所消耗的总千瓦或功率来确定。在两个电机的电压近似相等的本发明实施例中，提供给电机152和154的电流的测量可足够用以表示电机所消耗的功率。然后，分别在线路172和174上将传感器160和162的输出发送到控制面板140。在本发明的另一个实施例中，传感器160和162可以被选择和定位成测量压缩机108和110的其他参数，如压缩机108和110的排出温度或过热、排出流率，并且可能是排出压力。
传感器164用于检测第一压缩机108的预旋叶片120的位置，而传感器166用于检测第二压缩机110的预旋叶片121的位置。传感器164和166优选地以与预旋叶片120和121的致动器相关的方式定位，并且提供与预旋叶片120和121的位置相对应的致动器信息。然而，传感器164和166可以被定位于与预旋叶片120和121相关的任何位置，其可提供预旋叶片120和121的位置的准确指示。传感器164和166优选地是变阻电位计，其测量预旋叶片致动器或联动装置的角旋转。然而，也可以使用其他类型的传感器。然后，分别在线路176和178上将传感器164和166的输出发送到控制面板140。
在线路172-178上从传感器160-166输入到控制面板140的典型地是模拟的信号由A/D转换器148转换成数字信号或字。应当理解，如果控制面板140从传感器160-166中的一个或多个接收数字信号，则这些信号无需由A/D转换器148进行转换。表示第一压缩机操作参数、第一压缩机预旋叶片位置、第二压缩机操作参数、和第二压缩机预旋叶片位置的数字信号必要时可由微处理器150转换成对应的处理值。然后，将第一压缩机操作参数和预旋叶片位置以及第二压缩机操作参数和预旋叶片位置的处理值输入到在下文更详细描述的控制算法中，以生成用于预旋叶片120和121的致动器的控制信号。用于预旋叶片120和121的致动器的控制信号由微处理器150提供给控制面板140的接口板146。然后，接口板146将控制信号提供给预旋叶片120和121的致动器，以将预旋叶片120和121定位到适当的位置上。
微处理器150使用控制算法来通过接口板146控制预旋叶片120和121的致动器。在一个实施例中，控制算法可以是具有一系列可由微处理器150执行的指令的计算机程序。控制算法确定压缩机108和110之一在何时进入不稳定操作状态如喘振状态，并且提供指令给预旋叶片120和121的致动器以关闭预旋叶片120和121从而消除不稳定状态。
虽然优选的是控制算法在计算机程序内实施且由微处理器150执行，但是应当理解，控制算法可由本领域的技术人员采用数字和/或模拟硬件来实现和执行。如果采用硬件来执行控制算法，则可以改变控制面板140的相应配置以合并必要的组件并且去除可能不再需要的任何组件，例如A/D转换器148。
除了使用或执行控制算法来检测和消除压缩机108和110之一中的喘振状态之外，微处理器150还可在系统100的正常操作期间，即在压缩机108和110正常操作且不处于不稳定状态的期间，使用或执行控制算法来控制预旋叶片120和121的致动器。然而，在本发明的另一个实施例中，第二控制算法可由微处理器150使用或执行，以在正常操作期间控制系统100。在系统100的正常操作期间，将压缩机108和110之一指定为“前导”压缩机，而将另一个压缩机指定为“滞后”压缩机。将压缩机108和110指定为前导压缩机或滞后压缩机可取决于若干因素或目标如均衡压缩机运行时间或者压缩机容量。另外，可以周期性地改变前导压缩机和滞后压缩机的指定而不影响控制算法的运算。在下面描述中，第一压缩机108将被指定为前导压缩机，而第二压缩机110将被指定为滞后压缩机。
在本发明的优选实施例中，微处理器150在系统100的正常操作期间接收从蒸发器126的供给管路128S离开的冷却液体温度(LCHLT)信号作为输入。然后，微处理器150生成用于前导压缩机108的预旋叶片120的致动器的控制信号。响应LCHLT信号的预旋叶片120的位置可以根据若干公知过程来确定。在确定了前导压缩机108的预旋叶片120的位置之后，确定滞后压缩机110的预旋叶片121的位置。对滞后压缩机110的预旋叶片121进行定位，以让滞后压缩机110依从前导压缩机108的容量。为了依从前导压缩机108的容量，对滞后压缩机110的预旋叶片121进行定位，以在滞后压缩机电机154中获得导致滞后压缩机电机154具有与前导压缩机电机152相同的全负载电机电流百分比的电机电流或功耗。在本发明的另一个实施例中，为了依从前导压缩机108的容量，对滞后压缩机110的预旋叶片121进行定位，以在滞后压缩机110中获得与前导压缩机108中的排出压力或排出温度相对应的排出压力或排出温度。
图2图示了用于在多个压缩机的操作期间检测和消除或纠正不稳定性或喘振状态的本发明控制算法。用于检测不稳定性的过程在步骤202在压缩机108和110的正常操作期间开始。在步骤202，对压缩机108和110两者检测操作参数。在本发明的优选实施例中，检测压缩机电机152和154的操作参数，例如，电机电流或功耗。然后，在步骤204，将所检测的每个压缩机108和110的操作参数转换成那个压缩机108和110的操作参数的全负载值的百分比。将所检测的操作参数转换成压缩机的操作参数的全负载值的百分比允许更准确地比较具有不同大小或额定值的压缩机。而且，如上所述，全负载值的百分比可用于在正常操作期间定位滞后压缩机110的预旋叶片121。
在步骤206，压缩机108和110的操作参数百分比彼此相除以获得基准值或比率值。例如，如果前导压缩机108具有75％的操作参数百分比，而滞后压缩机110具有60％的操作参数百分比，则比率值将为(60/75)*100＝80％。在本发明的优选实施例中，将比率值计算成小于100％，在本例中，将滞后压缩机百分比除以前导压缩机百分比。然后，将比率值与预定值进行比较，以确定比率值是否小于预定值，这将表示压缩机的不等负载，并且可能表示不稳定操作状态。预定值优选地是60％与90％之间的任何值，其中80％是优选值。然而，预定值可以是与喘振检测的期望灵敏度相对应的任何值。
在本发明的另一个实施例中，在步骤206，压缩机108和110的操作参数百分比可以彼此相减以获得基准值或差值。例如，如果前导压缩机108具有75％的操作参数百分比，而滞后压缩机110具有60％的操作参数百分比，则差值将为75-60＝15％。在本实施例中，通过从前导压缩机百分比中减去滞后压缩机百分比而将差值计算为正值。然后，在步骤206将差值与预定值进行比较，以确定差值是否大于预定值，这将表示压缩机的不等负载，并且可能表示不稳定操作状态。该预定值优选地是10％与30％之间的任何值，其中20％是优选值。然而，预定值可以是与喘振检测的期望灵敏度相对应的任何值。
如果比率值大于预定值(或者差值小于预定值)，则该过程返回到步骤202，以检测压缩机电机152和154的操作参数。如果比率值小于预定值(或者差值大于预定值)，则在步骤208检测压缩机108和110的预旋叶片的位置。接下来，在步骤210，将具有较低或较小操作参数百分比的压缩机的预旋叶片位置与具有较大或较高操作参数百分比的压缩机的预旋叶片位置进行比较，以确定具有较小操作参数百分比的压缩机的预旋叶片与具有较大或较高操作参数百分比的压缩机的预旋叶片相比是否更敞开或者允许更大的制冷剂流量。如果具有较小操作参数百分比的压缩机的预旋叶片与具有较大或较高操作参数百分比的压缩机的预旋叶片相比更敞开，则确定具有较小操作参数百分比的压缩机处于不稳定或喘振状态，并且采取措施来纠正喘振状态。如果具有较小操作参数百分比的压缩机的预旋叶片与具有较大操作参数百分比的压缩机的预旋叶片相比不更敞开，则存在于压缩机中的较小操作参数百分比(较低功率)可能是由于诸如较低流量负载的其他原因，并且压缩机可能不处于不稳定或喘振状态。该过程返回到步骤202，以重复不稳定性检测过程。在本发明的另一个实施例中，如果具有较小操作参数百分比的压缩机的预旋叶片比具有较大或较高操作参数百分比的压缩机的预旋叶片多敞开预定量，则可检测到不稳定或喘振状态。
在步骤210检测到不稳定或喘振状态之后，在步骤212控制算法确定在预定时间周期内是否检测到不稳定或喘振状态预定次数。如果在预定时间周期内检测到前导压缩机108或滞后压缩机110中的不稳定或喘振状态预定次数，则在步骤214关掉滞后压缩机110或者使其停止工作，并且在控制面板140上向操作员提供警告。在本发明的一个实施例中，如果在60分钟时间周期内检测到3次喘振状态，则关掉滞后压缩机110。在固定时间周期内检测到数次喘振状态可能表示压缩机108和110中的一个或两者或者系统100的操作存在需要操作员作进一步调查的问题。在本发明的另一个实施例中，如果在前导压缩机108中检测到喘振状态预定次数，则可以关掉前导压缩机108。然而，也可能不需要关掉前导压缩机108，这是因为当前导压缩机108处于喘振状态时，流向前导压缩机电机152的对应电流也减小，按照上述正常操作过程，这导致流向滞后压缩机110的电流减小，因此为前导压缩机108提供了纠正由于滞后压缩机110中的较低流量引起的喘振状态的机会。
在步骤216，如果在步骤212在预定时间周期内没有检测到不稳定或喘振状态预定次数，则关闭压缩机108和110的预旋叶片120和121。关闭压缩机108和110的预旋叶片120和121限制制冷剂向压缩机108和110的流量，并且允许发生喘振的压缩机纠正喘振状态。在步骤218，对压缩机108和110进行估计，以确定发生喘振的压缩机是否纠正了喘振状态。在本发明的优选实施例中，在步骤218，当来自压缩机电机152和154的比率值大于预定值时，可以认为纠正了喘振状态。用于在步骤218确定是否纠正了喘振状态的过程类似于上述用于确定是否存在不稳定或喘振状态的步骤202-206。
如果在步骤218纠正了不稳定或喘振状态，则可以在步骤220打开压缩机108和110的预旋叶片120和121，并且系统可以恢复正常操作。在系统恢复正常操作之后，可以在步骤202重新启动用于检测和纠正不稳定或喘振状态的控制算法。
在本发明的另一个实施例中，控制算法的步骤202-206可以用检测和比较其他表示可能喘振状态的系统操作参数的步骤来代替。例如，压缩机排出温度或过热或压缩机排出流率的下降可以与叶片位置的检测一起使用，以确定是否存在喘振状态。在本发明的另外实施例中，控制算法可以应用于三个或更多压缩机的多压缩机系统的任何两个压缩机以检测和纠正喘振状态。
虽然本发明是参照优选实施例来描述的，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下可以进行各种修改和用等价物替代其元件。另外，可以进行各种修改以使特定情形或材料适应于本发明的教义而不脱离其基本范围。因此，本发明不旨在局限于作为预期实现本发明的具体实施方式
而公开的特定实施例，而是本发明将包括落在所附权利要求的范围内的所有实施例。
权利要求
1.一种用于在多压缩机制冷系统中检测压缩机不稳定性的方法，所述方法包括以下步骤从多压缩机制冷系统的第一压缩机和多压缩机制冷系统的第二压缩机确定操作参数；将第一压缩机的操作参数与第二压缩机的操作参数进行比较；确定第一压缩机和第二压缩机的入口叶片位置；将第一压缩机的入口叶片位置与第二压缩机的入口叶片位置进行比较；以及响应第一压缩机和第二压缩机中的一个具有比第一压缩机和第二压缩机中的另一个更低的操作参数和更敞开的入口叶片位置，而在第一压缩机和第二压缩机中的所述一个中确定压缩机不稳定性。
2.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤关闭第一压缩机和第二压缩机上的入口叶片，直到纠正了所确定的第一压缩机和第二压缩机中的所述一个中的压缩机不稳定性为止。
3.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤确定在预定时间周期内第一压缩机和第二压缩机中的所述一个具有压缩机不稳定性的次数；将所确定的次数与预定不稳定性次数进行比较；以及响应所确定的次数大于预定不稳定性次数，而停止第一压缩机和第二压缩机中的所述一个。
4.如权利要求3所述的方法，其中预定不稳定性次数为3且预定时间周期为60分钟。
5.如权利要求1所述的方法，其中确定操作参数的步骤包括以下步骤测量第一压缩机的电机电流；以及测量第二压缩机的电机电流。
6.如权利要求5所述的方法，其中确定操作参数的步骤还包括以下步骤使用所测量的第一压缩机的电机电流和第一压缩机的全负载电流值，来计算第一压缩机的全负载电机电流的百分比；以及使用所测量的第二压缩机的电机电流和第二压缩机的全负载电流值，来计算第二压缩机的全负载电机电流的百分比。
7.如权利要求6所述的方法，还包括以下步骤使用第一压缩机的操作参数和第二压缩机的操作参数，计算基准值；将算出的基准值与预定值进行比较；并且其中响应算出的基准值小于预定值，而执行将第一压缩机的入口叶片位置与第二压缩机的入口叶片位置进行比较的步骤。
8.如权利要求7所述的方法，其中计算基准值的步骤包括以下步骤使用算出的第一压缩机的全负载电机电流的百分比和算出的第二压缩机的全负载电机电流的百分比，来计算比率值，其中该比率值是算出的第一压缩机的全负载电机电流的百分比与算出的第二压缩机的全负载电机电流的百分比的比率百分比。
9.如权利要求8所述的方法，其中比率值小于百分之100，并且预定值在大约百分之60与大约百分之90之间。
10.如权利要求9所述的方法，其中预定值为百分之80。
11.如权利要求6所述的方法，还包括以下步骤使用第一压缩机的操作参数和第二压缩机的操作参数，来计算基准值；将算出的基准值与预定值进行比较；并且其中响应算出的基准值大于预定值，执行将第一压缩机的入口叶片位置与第二压缩机的入口叶片位置进行比较的步骤。
12.如权利要求11所述的方法，其中计算基准值的步骤包括以下步骤使用算出的第一压缩机的全负载电机电流的百分比和算出的第二压缩机的全负载电机电流的百分比，来计算差值，其中该差值是算出的第一压缩机的全负载电机电流的百分比与算出的第二压缩机的全负载电机电流的百分比之间的差。
13.如权利要求12所述的方法，其中预定值为百分之20。
14.如权利要求1所述的方法，其中确定操作参数的步骤包括以下步骤测量第一压缩机和第二压缩机两者的排出温度和排出流率之一。
15.一种包含在计算机可读介质上且可由微处理器执行的计算机程序产品，其用于在多压缩机制冷系统中检测压缩机不稳定性，所述计算机程序产品包括用于执行以下步骤的计算机指令从多压缩机制冷系统的第一压缩机和多压缩机制冷系统的第二压缩机确定操作参数；使用第一压缩机的操作参数和第二压缩机的操作参数，来计算基准值；将算出的基准值与预定值进行比较；确定第一压缩机和第二压缩机的入口叶片位置；响应算出的基准值小于预定值，将第一压缩机的入口叶片位置与第二压缩机的入口叶片位置进行比较；以及响应第一压缩机和第二压缩机中的一个具有比第一压缩机和第二压缩机中的另一个更低的操作参数和更敞开的入口叶片位置，而在第一压缩机和第二压缩机中的所述一个中确定压缩机不稳定性。
16.如权利要求15所述的计算机程序产品，还包括用于执行以下步骤的计算机指令关闭第一压缩机和第二压缩机上的入口叶片，直到纠正了所确定的第一压缩机和第二压缩机中的所述一个中的压缩机不稳定性为止。
17.如权利要求15所述的计算机程序产品，还包括用于执行以下步骤的计算机指令确定在预定时间周期内第一压缩机和第二压缩机中的所述一个具有压缩机不稳定性的次数；将所确定的次数与预定不稳定性次数进行比较；以及响应所确定的次数大于预定不稳定性次数，而停止第一压缩机和第二压缩机中的所述一个。
18.如权利要求17所述的计算机程序产品，其中预定不稳定性次数为3且预定时间周期为60分钟。
19.如权利要求15所述的计算机程序产品，其中确定操作参数的步骤包括以下步骤测量第一压缩机的电机电流；以及测量第二压缩机的电机电流。
20.如权利要求19所述的计算机程序产品，其中确定操作参数的步骤还包括以下步骤使用所测量的第一压缩机的电机电流和第一压缩机的全负载电流值，来计算第一压缩机的全负载电机电流的百分比；以及使用所测量的第二压缩机的电机电流和第二压缩机的全负载电流值，来计算第二压缩机的全负载电机电流的百分比。
21.如权利要求20所述的计算机程序产品，其中计算基准值的步骤包括以下步骤使用算出的第一压缩机的全负载电机电流的百分比和算出的第二压缩机的全负载电机电流的百分比，来计算比率值，其中该比率值是算出的第一压缩机的全负载电机电流的百分比与算出的第二压缩机的全负载电机电流的百分比的比率百分比。
22.如权利要求21所述的计算机程序产品，其中比率值小于百分之100，并且预定值在大约百分之60与大约百分之90之间。
23.如权利要求22所述的计算机程序产品，其中预定值为百分之80。
24.一种用于制冷系统的稳定性控制系统，其中所述制冷系统包括在闭合制冷电路中连接的前导压缩机、滞后压缩机、冷凝器、和蒸发器，前导压缩机和滞后压缩机均具有多个可由致动器调节的入口导向叶片，所述稳定性控制系统包括第一传感器，被配置和安设成检测前导压缩机的操作参数，并且生成与所检测的前导压缩机的操作参数相对应的第一信号；第二传感器，被配置和安设成检测前导压缩机的所述多个入口导向叶片的位置，并且生成与所检测的前导压缩机的所述多个入口导向叶片的位置相对应的第二信号；第三传感器，被配置和安设成检测滞后压缩机的操作参数，并且生成与所检测的滞后压缩机的操作参数相对应的第三信号；第四传感器，被配置和安设成检测滞后压缩机的所述多个入口导向叶片的位置，并且生成与所检测的滞后压缩机的所述多个入口导向叶片的位置相对应的第四信号；以及微处理器，被配置成在制冷系统的正常操作期间接收第一信号、第二信号、第三信号和第四信号，并且通过将第一信号、第二信号、第三信号和第四信号应用于被配置成确定前导压缩机和滞后压缩机之一中的喘振状态的控制算法来生成用于前导压缩机和滞后压缩机的所述多个入口导向叶片的致动器的控制信号。
25.如权利要求24所述的稳定性控制系统，其中响应控制算法确定前导压缩机和滞后压缩机中的一个由于具有比前导压缩机和滞后压缩机中的另一个压缩机更低的操作参数和更敞开的入口叶片位置而进入了喘振状态，微处理器生成用于前导压缩机和滞后压缩机的所述多个入口导向叶片的致动器的控制信号。
26.如权利要求25所述的稳定性控制系统，其中由微处理器生成的控制信号指示前导压缩机和滞后压缩机的所述多个入口导向叶片的致动器关闭前导压缩机和滞后压缩机的所述多个入口导向叶片。
27.如权利要求25所述的稳定性控制系统，其中响应控制算法确定在预定时间周期内前导压缩机和滞后压缩机中的所述一个进入了喘振状态预定次数，由微处理器生成的控制信号关掉滞后压缩机。
28.如权利要求24所述的稳定性控制系统，其中第一传感器包括用于测量前导压缩机的电机电流和功耗之一的装置；以及第三传感器包括用于测量滞后压缩机的电机电流和功耗之一的装置。
29.如权利要求28所述的稳定性控制系统，其中微处理器计算前导压缩机和滞后压缩机中的每一个的全负载功耗的百分比，并且将算出的前导压缩机和滞后压缩机的全负载功耗的百分比应用于控制算法以生成控制信号。
30.如权利要求24所述的稳定性控制系统，还包括模拟到数字转换器，用于从第一传感器、第二传感器、第三传感器和第四传感器接收第一信号、第二信号、第三信号和第四信号，并且将第一信号、第二信号、第三信号和第四信号转换成用于微处理器的数字信号；以及接口板，用于从微处理器接收控制信号，并且将它们提供给前导压缩机和滞后压缩机的所述多个入口导向叶片的致动器。
全文摘要
提供了一种控制系统，以在离心式压缩机(108，110)之一进入不稳定操作状态时，保持并行操作的离心式压缩机(108，110)的稳定操作状态。该控制系统响应表示每个压缩机(108，110)的电机电流或功耗以及压缩机(108，110)的预旋叶片(120，121)的位置的信号(172，174，176，178)，而确定不稳定操作状态。一旦确定出不稳定操作状态，该控制系统就关闭每个压缩机(108，110)的预旋叶片(120，121)，直到纠正了不稳定操作状态为止。
文档编号F04D27/00GK1671967SQ03818157
公开日2005年9月21日 申请日期2003年7月15日 优先权日2002年8月6日
发明者马克·博德尔第二, 万达·米勒 申请人:约克国际公司