专利名称：涡轮制冷机的性能评价装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及涡轮制冷机的性能评价装置。
背景技术：
目前，作为建筑物等的制冷供暖设备用的热源所使用的制冷机的性能诊断方法， 已知有例如日本特开平4-93567号公报所公开的方法。在日本特开平4-93567号公报中公开有如下的制冷机的性能诊断装置，其输入制冷机的输入功率、制冷设备能力、冷却水入口温度、冷却水流量、及冷凝器压力的各数据，根据输入的制冷机的数据由制冷机的制冷特性算出冷凝器压力的推定值，并比较推定出的冷凝器压力推定值与输入的冷凝器压力实际测量值，从而诊断有无性能降低。然而，在日本特开平4-93567号公报所公开的方法中，由于使用瞬时值来诊断性能降低的有无，因此例如在像过渡期等那样运转处于不稳定的状态的情况下，存在容易受到计测误差的影响、诊断的精度降低这样的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而作出的，其目的在于提供一种能够实现涡轮制冷机的性能评价的精度提高的涡轮制冷机的性能评价装置。为了解决上述课题，本发明采用以下的机构。本发明的一方面提供一种轮制冷机的性能评价装置，其具备输入部，其输入涡轮制冷机的运转数据；数据划分部，其从由所述数据输入部输入的运转数据中取得作为性能评价的对象的评价对象数据，将该评价对象数据根据预先设定的运转条件划分为多个组; 平滑化处理部，其对由所述数据划分部划分出的各组将所述评价对象数据利用预先设定的规定的运算方法平滑化从而得到评价对象值；评价部，其使用由所述平滑化处理部得到的评价对象值和预先设定的或使用所述运转数据算出的评价基准值，对所述各组进行性能评价。根据上述方面，从由输入部输入的运转数据中提取评价对象数据，根据预先设定的运转条件将提取的评价对象数据划分为多个组。对划分为各组的评价对象数据进行平滑化处理，使用平滑化了的评价对象值进行各组性能评价。这样，通过进行各组性能评价，从而能够对表示相同趋势的评价对象值的各集合体进行性能评价。通常，根据制冷机的设置场所，运转频率高的运转条件或容易引起性能降低的时期等不同。从而，根据运转条件将评价对象数据划分为多个组并进行各组性能评价，从而能够更详细地掌握各制冷机的性能降低的趋势。进而，通过将性能评价结果反映到下一时期的性能评价中，从而能够在各制冷机中进行适当的性能评价。性能评价中使用将评价对象数据平滑化处理而得到的评价对象值，因此即使在负载系数变化这样的过渡期的状沉下，也能够避免由此产生的运转数据的波动所引起的性能评价精度的降低。
上述评价对象数据可以是从运转数据直接提取的数据，也可以是通过将运转数据代入规定的运算式而利用运算求解出的数据。作为评价对象数据，可以举出例如性能系数 (COP)。所谓评价基准值，例如是指评价对象数据的目标值，是根据评价对象数据而设定的值。例如，在评价对象数据为性能系数(COP)的情况下，作为评价基准值可以举出意味着涡轮制冷机在性能上能够得到的最大COP的计划COP作为一例。在本发明中，“涡轮制冷机”这样的用语也包含冷水泵、冷却水泵、冷却塔等辅助设备。上述涡轮制冷机的性能评价装置也可以构成为，所述数据划分部根据负载系数或冷却水出口温度与冷水出口温度之差将所述评价对象数据划分为多个组。在进行涡轮制冷机的评价的情况下，若对在相同的压缩机的运转点得到的数据的各集合体进行评价，则能够期待高的评价精度。然而，算出压缩机的运转点的话需要复杂的运算，现实上无法实现。例如，压缩机的运转点由流量变量和压力变量表示，但不容易算出流量变量和压力变量，需要相当的处理和时间。因此，使用与流量变量有关的负载系数或与压力变量有关的冷却水出口温度与冷水出口温度之差进行分组，由此容易地能够对在相同的压缩机的运转点下得到的数据彼此进行分组，能够实现评价精度的提高。例如，涡轮制冷机的性能降低的表示方法的一例如图4所示。在图4中，横轴表示制冷机负载系数(％ )，纵轴表示冷凝温度CC )，清洁线表示冷凝器没有劣化而保持清洁的状态下冷凝温度对负载系数的特性，管理线表示尘土等积存在冷凝器中而需要维护的状态下冷凝温度对负载系数的特性，界限线表示需要停止涡轮制冷机的运转的状态下冷凝温度对负载系数的特性。从图4可知，根据制冷机负载系数不同，需要进行维护的冷凝温度不同。制冷机负载系数越小，清洁线与管理线的宽度越窄，因此可知，制冷机负载系数越小，冷凝温度的计测误差对性能劣化评价的影响越大。由此，通过例如以冷凝温度的计测误差对性能劣化评价的影响未显著表现出来的负载系数大的运转条件下取得的运转数据为基础进行性能评价，由此能够以更高的精度判定冷凝器的性能劣化。在上述涡轮制冷机的性能评价装置中，也可以构成为，所述评价基准值是利用所述规定的运算方法平滑化而得到的值。这样，通过使用平滑化的值作为评价基准值，能够降低过渡期的数据波动对性能评价精度的影响。在上述涡轮制冷机的性能评价装置中，也可以构成为，所述评价部累加所述评价对象值与所述评价基准值的差分，并使用该累加值进行性能评价。上述涡轮制冷机的性能评价装置也可以具备显示由所述评价部获得的性能评价结果的显示部。由于具备显示部，因此能够向使用者提供评价部的评价结果。上述涡轮制冷机的性能评价装置也可以搭载于涡轮制冷机的控制盘。例如，当在与涡轮制冷机分开而设置在其他场所的装置中进行性能评价时，不得不将在涡轮制冷机中得到的运转数据经由通信介质等实时传送到该装置。相对于此，由于始终向涡轮制冷机的控制盘输入用于进行涡轮制冷机的控制的运转数据，因此通过在控制盘搭载进行性能评价的功能，从而利用控制所使用的运转数据也能够进行涡轮制冷机的性能评价，不需要进行上述那样的繁杂的数据通信。
发明效果根据本发明，能够起到提高涡轮制冷机的性能评价的精度的效果。
图1是表示涡轮制冷机的简要结构的图。图2是在将本发明的一实施方式所涉及的涡轮制冷机的性能评价装置搭载于控制盘的情况下、展开表示控制盘所具备的功能的功能框图。图3是表示显示例的图。图4是表示涡轮制冷机的性能降低的表示方法的一例的图。
具体实施例方式以下，参照
本发明的一实施方式所涉及的涡轮制冷机的性能评价装置。首先，参照图1说明适用涡轮制冷机的性能评价装置的涡轮制冷机的结构。图1 是表示涡轮制冷机的简要结构的图。涡轮制冷机11对向空气调节器或风扇盘管等外部负载86供给的冷水赋予冷热。 涡轮制冷机11具备对制冷剂进行压缩的涡轮压缩机60 ；将由涡轮压缩机60压缩而成的高温高压的气体制冷剂冷凝的冷凝器62 ；对由冷凝器62冷凝而成的液体制冷剂施加过冷却的过冷却器63 ；使从过冷却器63出来的液体制冷剂膨胀的高压膨胀阀64 ；与高压膨胀阀64连接且与涡轮压缩机60的中间级及低压膨胀阀65连接的中间冷却器67 ；使由低压膨胀阀65膨胀而成的液体制冷剂蒸发的蒸发器66。涡轮压缩机60是离心式的二级压缩机，是以固定转速驱动的恒速设备。图1中例示了恒速设备，但也可以使用通过变换器将转速控制为可变的涡轮压缩机。在涡轮压缩机 60的制冷剂吸入口设有控制吸入制冷剂流量的入口导流叶片(以下称为“IGV”) 76，从而能够进行涡轮制冷机11的容量控制。在冷凝器62上设有用于计测冷凝制冷剂压力的冷凝制冷剂压力传感器PC。过冷却器63设置成在冷凝器62的制冷剂流动下游侧，对冷凝后的制冷剂赋予过冷却。在过冷却器63的制冷剂流动下游侧紧接着设有计测过冷却后的制冷剂温度的温度传感器Ts。在冷凝器62及过冷却器63中设有用于冷却该冷凝器62及过冷却器63的冷却水配管80。该冷却水配管80与冷却塔83连接，冷却水经由冷却水配管80在冷凝器62、冷却塔83及过冷却器63之间循环。循环的冷却水在冷凝器62中从制冷剂吸收冷凝热(废热) 并在冷却塔83中散热，之后再次向过冷却器63输送。冷却塔83中的散热通过与外部气体的热交换进行。这样，通过冷却塔83除去冷凝器62中制冷剂冷凝时放出的废热。在冷却水配管80中流动的冷却水被设置在冷却水配管80上的冷却水泵84压力输送。冷却水泵 84通过未图示的冷却水泵用变频调速电动机驱动。由此将转速控制为可变，从而能够将冷却水泵84的喷出流量控制为可变。冷却水入口温度由设置在冷却水配管80的过冷却器63入口附近的温度传感器 Tcin计测，冷却水出口温度由设置在冷却水配管80的冷凝器62出口附近的温度传感器 Tcout计测，冷却水流量由设置在冷却水配管80的流量计F2计测。在中间冷却器67上设有用于计测中间压力的压力传感器PM。
在蒸发器66上设有用于计测蒸发压力的压力传感器PE。在蒸发器66中通过吸热而得到额定温度(例如7V )的冷水。即，在插通于蒸发器66内的冷水配管82内流动的冷水被制冷剂吸热而冷却。在冷水配管82中流动的冷水由设置在冷水配管82上的冷水泵 85压力输送。冷水泵85通过未图示的冷水泵用变频调速电动机驱动。由此将转速控制为可变，从而能够将冷水泵85的喷出流量控制为可变。冷水入口温度由设置在冷水配管82的蒸发器66入口附近的温度传感器Tin计测，冷水出口温度由设置在冷水配管82的蒸发器66出口附近的温度传感器Tout计测，冷水流量由设置在冷却水配管82上的流量计Fl计测。在冷凝器62的气相部与蒸发器66的气相部之间设有热气体旁通管79。并且，设有用于控制在热气体旁通管79内流动的制冷剂的流量的热气体旁通阀78。通过由热气体旁通阀78调整热气体旁通流量，从而在IGV76中控制不充分的非常小区域的容量控制成为可能。在图1中，通过压力传感器PC等各种传感器计测出的计测值被向控制盘74发送。 控制盘74进行IGV76及热气体旁通阀78的阀开度的控制。在图1所示的涡轮制冷机11中，对如下结构进行了说明设有冷凝器62及过冷却器63，进行在冷却塔83中向外部排热的冷却水与制冷剂之间的热交换，由此加热冷却水， 但也可以构成为下述结构例如取代冷凝器62及过冷却器63配置空气换热器，在空气换热器中进行外部气体与制冷剂之间的热交换。涡轮制冷机11并不局限于仅具有上述的制冷功能，例如也可以仅具有供暖功能或具有制冷功能及供暖功能这两者。与制冷剂进行热交换的介质可以是水也可以是空气。接下来，参照附图对上述涡轮制冷机11所具备的控制盘74中进行的涡轮制冷机的性能评价进行说明。控制盘74包括例如未图示的CPU(中央运算装置)、RAM(Random Access Memory)、 及计算机可读取的记录介质等。用于实现后述的各种功能的一系列处理的过程例如以程序的形式被记录在记录介质等中，通过CPU向RAM等读出该程序，执行信息的加工 运算处理， 从而实现后述的各种功能。图2是展开表示控制盘74所具备的功能的功能框图。如图2所示，控制盘74具备输入部101、数据划分部102、平滑化处理部103、及评价部104。输入部101是输入涡轮制冷机11的运转数据的接口。作为运转数据，可以举出例如由温度传感器iTcout计测出的冷却水出口温度、由温度传感器Tcin计测出的冷却水入口温度、由温度传感器Tout计测出的冷水出口温度、由温度传感器Tin计测出的冷水入口温度、由流量计Fl计测出的冷水流量、由流量计F2计测出的冷却水流量等。数据划分部102从由输入部101输入的运转数据中取得作为性能评价的对象的评价对象数据，根据预先设定的划分条件将该评价对象数据划分为多个组。评价对象数据可以是从运转数据直接提取的数据，也可以是将运转数据代入规定的运算式而通过运算求出的数据。具体而言，在数据划分部102中保存有作为性能评价的对象的评价对象数据的信息及划分条件。例如，作为评价对象数据的信息设定为冷凝温度，作为划分条件设定为负载系数在0%且小于20%、在20%以上且小于40%、在40%以上且小于60%、在60%以上且小于80%、在80%以上且在100%以下这五个划分条件。数据划分部102从由输入部101 输入的运转数据中提取冷凝温度，根据取得时的负载系数将提取的冷凝温度分到所属的组中。平滑化处理部103对由数据划分部102划分出的各组将评价对象数据利用预先设定的规定的运算方法平滑化而得到评价对象值。具体而言，平滑化处理部103以时间序列将规定期间内取得的多个评价对象数据或规定个数的评价对象数据作为一个整体，通过进行一次时滞、时间平均等公知的平滑化处理，从而得到评价对象值Kmi (i = 1、2、3…)。评价部104对各组使用由滑化处理部103算出的评价对象值Kmi和预先设定的评价基准值Kci进行性能评价。具体而言，评价部104按以下的(1)式进行运算，得到性能评价值。T=E Kci-Kmi (1)在上述(1)式中，T表示性能评价值，Kci表示评价基准值，Kmi表示评价对象值。 评价基准值Kci可以是对各组预先设定的值，也可以是从由输入部101输入的运转数据通过运算而求出的值。在从运转数据求解评价基准值的情况下，对评价基准值而言，也可以将规定期间内的多个评价基准值或规定个数的评价基准值利用与上述平滑化处理部103所进行的平滑化处理同样的方法平滑化，使用平滑化后的评价基准值从而得到性能评价值。性能评价值的积分间隔可以根据评价目的任意地设定为分、时、日、周、月、季节、 年等。例如在判定控制的适当度的情况下，将分单位、时单位等那样比较短的单位设定为积分时间，在判定是否需要维护的情况下，将日、周、月等那样比较长的单位设定为积分时间。由评价部104算出的性能评价值经由通信介质向热源系统的监视装置(省略图示)发送，由监视装置所具备的监视器显示。由此，通过使用者确认监视装置的监视器所显示的性能评价值T，从而能够掌握涡轮制冷机的性能。作为显示的示例，除了例如将由评价部104算出的性能评价值T直接显示出来外， 还可以采取以下的方法。例如，也可以在评价部104或监视装置中，判定性能评价值T是否超过预先设定的规定的维护阈值，在判定为超过的情况下，显示催促维护的信息。如图3所示，可以以时间序列显示维护阈值及性能评价值的推移。这样，能够更加易于理解地提示相对于维护时期的当前的涡轮制冷机的状态。进而，能够示出容易引起性能降低的时期或运转等。例如，从图3的显示例可知，在从6月至9月为止的夏季性能降低比较大，在从11月至2月的冬季性能降低比较小。进而，也可以在性能评价值T超过维护阈值的情况下，比较不进行维护而继续运转的情况下产生的成本与停止运转而进行维护的情况下的成本而表示出来。如以上所说明的那样，根据本实施方式所涉及的涡轮制冷机的性能评价装置，基于负载系数将评价对象数据分组并对各组进行性能评价，因此能够对表示相同趋势的评价对象值的各集合体进行性能评价。进而，使用将评价对象数据平滑化处理而得到的评价对象值进行性能评价，从而即使在负载系数变化这样的过渡期的状沉下，也能够避免由此产生的运转数据的波动所引起的性能评价精度的降低。在上述实施方式中，在评价部104累加评价对象值与评价基准值的差分，使用该累加值进行性能评价，但也可以代替该方法或在该方法的基础上使用例如( 式所示的积分值T的变化率R1来进行性能评价，或使用(3)式所示的积分值T的平均值Tavg来进行性能评价。R1 = I Tw-T11 (2)Tavg = ( Σ I Kci-Kmi |) / Δ ti (3)在C3)式中，Ati表示在规定期间内检测出该组的评价对象数据的运转时间。这样，通过使用多个评价方法能够从各种各样的观点评价涡轮制冷机。例如，上述 (1)式的评价方法累加评价基准值与评价对象值的差分，因此能够掌握涡轮制冷机的劣化 (例如冷凝器中污垢的堆积)发展到何种程度，在上述( 式的评价方法中，由于能够显示 (1)式的结果的差分，因此能够掌握涡轮制冷机的劣化的变化的程度。在本实施方式中，对使用负载系数作为用于划分组的运转条件的情况进行了说明，但也可以例如根据冷却水出口温度与冷水出口温度之差进行分组。本实施方式所涉及的涡轮制冷机的性能评价装置也可以进行冷水泵85、冷却水泵 84、冷却塔83等辅助设备的性能评价。例如，在进行冷却塔83的性能评价的情况下，采用冷却水出口温度与冷却水入口温度之差作为评价对象值，采用正常时冷却水出口温度与冷却水入口温度之差(例如，刚维护后的冷却水出口温度与冷却水入口温度之差)作为评价基准值，从而进行评价。在本实施方式中，对控制盘74具备涡轮制冷机的性能评价装置的功能的情况进行叙述，但性能评价装置可以用于与涡轮制冷机独立的装置，也可以组装在监视具备多台涡轮制冷机的热源系统整体的监视装置内。
权利要求
1.一种涡轮制冷机的性能评价装置，其具备 输入部，其输入涡轮制冷机的运转数据；数据划分部，其从由所述输入部输入的运转数据中取得作为性能评价的对象的评价对象数据，将该评价对象数据根据预先设定的划分条件划分为多个组；平滑化处理部，其对由所述数据划分部划分出的各组将所述评价对象数据利用预先设定的规定的运算方法平滑化从而得到评价对象值；评价部，其使用由所述平滑化处理部得到的评价对象值和预先设定的或使用所述运转数据算出的评价基准值，对所述各组进行性能评价。
2.根据权利要求1所述的涡轮制冷机的性能评价装置，其中，所述数据划分部根据负载系数或冷却水出口温度与冷水出口温度之差将所述评价对象数据划分为多个组。
3.根据权利要求1所述的涡轮制冷机的性能评价装置，其中， 所述评价基准值是利用所述规定的运算方法平滑化而得到的值。
4.根据权利要求1所述的涡轮制冷机的性能评价装置，其中，所述评价部累加所述评价对象值与所述评价基准值的差分，并使用该累加值进行性能评价。
5.根据权利要求1所述的涡轮制冷机的性能评价装置，其中， 具备显示由所述评价部获得的性能评价结果的显示部。
6.一种涡轮制冷机，其中，在控制盘搭载有权利要求1 5中任一项所述的涡轮制冷机的性能评价装置。
全文摘要
本发明提供一种能够实现涡轮制冷机的性能评价的精度提高的涡轮制冷机的性能评价装置。所述涡轮制冷机的性能评价装置具备输入部(101)，其输入涡轮制冷机的运转数据；数据划分部(102)，其从由输入部(101)输入的运转数据中取得作为性能评价的对象的评价对象数据，将该评价对象数据根据预先设定的划分条件划分为多个组；平滑化处理部(103)，其对由数据划分部(102)划分出的各组将评价对象数据利用预先设定的规定的运算方法平滑化从而得到评价对象值；评价部(104)，其使用由平滑化处理部(103)得到的评价对象值和预先设定的或使用所述运转数据算出的评价基准值，对各组进行性能评价。
文档编号G01M99/00GK102384855SQ20111002695
公开日2012年3月21日 申请日期2011年1月21日 优先权日2010年9月1日
发明者上田宪治, 松尾实, 梅野良枝 申请人:三菱重工业株式会社