СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КОМПРЕССОРНОЙ СИСТЕМОЙ Российский патент 2019 года по МПК F25B49/02 

Изобретение относится к способу управления компрессорной системой, прежде всего расположенной в контуре перекачки тепла холодильной компрессорной системой, причем компрессорная система выполнена для эксплуатации по меньшей мере на двух разных ступенях компрессорной производительности, причем ступени компрессорной производительности регулируются посредством системы регулировки производительности, разрешающей переключение от одной ступени компрессорной производительности к другой ступени производительности, причем система регулировки производительности управляется задающим подлежащую выбору ступень производительности сигналом выбора производительности.

Контур перекачки тепла согласно настоящей заявке на патент является контуром, приводимым в действие подводимой энергией и передающим тепло или тепловую энергию от поглощающего тепло теплообменника к выделяющему тепло теплообменнику путем использования подводимой энергии.

Такой контур перекачки тепла может эксплуатироваться с помощью механической энергии, например при использовании компрессоров, или с использованием в качестве источника энергии тепла, например при использовании в абсорбционном процессе.

Также такой контур перекачки тепла может использовать в качестве хладагента разные рабочие среды и разные физические циклы, например цикл Карно или любой другой цикл.

Следовательно, контур перекачки тепла, прежде всего, содержит разные типы холодильных контуров.

Известны разные способы для использования в управляющей логике для управления холодильной компрессорной системой.

Однако известные, используемые в управляющей логике способы имеют недостаток, что они не могут достаточно быстро реагировать на изменения заданного значения производительности.

Поэтому одной задачей настоящего изобретения является разработка способа управления такой компрессорной системой, работающей достаточно реактивно в ответ на изменения требуемой производительности.

Эта задача решена способом управления определенной выше холодильной компрессорной системой, который согласно настоящему изобретению содержит определение заданного значения производительности, определение величины принятия решения на основании заданного значения производительности, определение вычисленного среднего значения производительности на основании сгенерированных ранее сигналов выбора производительности, сравнение вычисленного среднего значения производительности с величиной принятия решения и изменение ступени компрессорной производительности на более высокую ступень, если вычисленное среднее значение производительности ниже величины принятия решения, и изменение ступени компрессорной производительности на более низкую ступень, если вычисленное среднее значение производительности выше величины принятия решения, или не изменение ступени компрессорной производительности, если вычисленное среднее значение производительности соответствует величине принятия решения.

Преимущество настоящей системы следует видеть в том, что использование расчетного среднего значения производительности для сравнения с величиной принятия решения, с одной стороны, позволяет сравнивать реакцию контура перекачки в будущем с величиной принятия решения, так что система работает подобно опережающему управлению.

Следовательно, способ достаточно отзывчив на изменение заданного значения производительности, отображающего требуемую производительность.

Прежде всего, способ согласно настоящему изобретению за счет использования заданного среднего значения производительности представляет собой при рассмотрении процесса перекачки тепла опережающее управление с замкнутым контуром.

Также ступени компрессорной производительности компрессорной системы являются, прежде всего, фиксированными ступенями компрессорной производительности, например ступенями компрессорной производительности, компрессорная производительность которых является не переменной, а фиксированной, например вследствие использования разных комбинаций компрессоров или компрессорных блоков, имеющих фиксированную компрессорную производительность.

Прежде всего, концепция согласно изобретению не предусматривает обязательное изменение между определенными ступенями компрессорной производительности после заданных периодов времени, как это известно из систем с широтно-импульсной модуляцией для управления компрессорной производительностью.

Концепция согласно изобретению использует алгоритм с замкнутым циклом для принятия решения на основании заданного значения производительности независимо от того, должно ли происходить изменение ступени компрессорной производительности, так что периоды времени между изменениями ступеней компрессорной производительности могут изменяться между самым быстрым задающим самую быструю реакцию периодом времени и теоретические бесконечным периодом времени в случае, когда нагрузка в контуре перекачки тепла идеально соответствует одной из фиксированных ступеней компрессорной производительности.

В отношении генерации заданного значения специальный способ до сих пор не был описан.

В общем, заданное значение производительности могут вычислять на основании давления и/или температуры в любой секции контура перекачки тепла.

Например, в случае охлаждения заданное значение производительности могут вычислять на основании задающего сигнала от теплопоглощающей секции контура перекачки тепла. Но, например, в случае нагревания заданное значение производительности могут вычислять на основании задающего сигнала от тепловыделяющей секции контура перекачки тепла.

Является особо предпочтительным, когда заданное значение производительности вычисляют на основании обнаруженного от теплопоглощающей секции контура перекачки тепла задающего сигнала и заданного пользователем значения для контура перекачки тепла.

В отношении вычисления вычисленного среднего значения производительности является особо предпочтительным, когда вычисленное среднее значение производительности вычисляют путем использования скользящего среднего, так что среднее, с одной стороны, является очень близким к фактическому среднему значению производительности значением, а с другой стороны, значение быстро не изменяется.

Один предпочтительный вариант способа обеспечивает, что вычисленное среднее значение производительности вычисляют с использованием экспоненциального скользящего среднего.

Одним специфическим типом такого экспоненциального скользящего среднего является вычисление вычисленного среднего значения производительности путем использования модифицированного скользящего среднего.

Относительно длительности периода усреднения никакие дополнительные подробности до сих пор приведены не были.

Является предпочтительным, что вычисленное среднее значение производительности вычисляют с использованием периода усреднения в диапазоне от 10 секунд или более до 100 секунд или менее.

Еще более предпочтительный диапазон времени для вычисления вычисленного среднего значения производительности составляет от 20 секунд или более до 90 секунд или менее.

В одном варианте способа согласно настоящему изобретению величина принятия решения может быть заданным значением производительности. Описанные до сих пор способы могут работать при любой скорости изменения ступеней компрессорной производительности, что может вызвать проблемы в системе управления производительностью.

Прежде всего, является предпочтительным, когда способ содержит ограничивающее скорость изменения воздействие, ограничивающее число изменений ступеней компрессорной производительности в единицу времени до желаемого уровня.

Такое ограничивающее скорость изменения воздействие предотвращает слишком частое изменение ступеней компрессорной производительности и предотвращает проблемы с системой регулирования производительности, прежде всего проблемы, обусловленных износом и/или сроком службы компонентов системы регулирования производительности.

Согласно одному варианту настоящего изобретения ограничивающее скорость изменения воздействие содержит определение полосы заданного значения производительности на основании заданного значения производительности и использование полосы заданного значения производительности в качестве величины принятия решения.

В отношении полосы заданного значения производительности было только определено, что эту полосу заданного значения производительности определяют на основании соответствующего заданного значения производительности.

Является предпочтительным, когда полосу заданного значения производительности определяют так, что соответствующее значение сигнала производительности находится в пределах полосы заданного значения производительности.

Является особо предпочтительным, когда решают, что полоса заданного значения производительности содержит отклонения от заданного значения производительности в пределах от ±1% до ±10% от максимальной производительности.

Соответственно, полоса заданного значения производительности определяет диапазон заданных значений производительности, близких к соответствующему заданному значению производительности.

В другом варианте способа согласно настоящему изобретению ограничивающее скорость изменения воздействие содержит шаг ожидания, по меньшей мере, истечения минимального периода времени после последнего изменения ступени компрессорной производительности, прежде чем позволить следующее изменение ступени компрессорной производительности, для уменьшения числа изменения ступеней компрессорной производительности.

Минимальный период времени позволяет ограничить максимально возможное число изменения ступеней компрессорной производительности в единицу времени и, следовательно, ограничить число регулировок ступеней компрессорной производительности системой регулирования компрессорной производительности.

Прежде всего, минимальный период времени находится в диапазоне от 0,2 секунд или более до 10 секунд или менее, предпочтительно в диапазоне от 1 секунды или более до 10 секунд или менее.

Для включения такого требования минимального периода времени в описанный выше способ является предпочтительным, когда сравнение вычисленного среднего значения производительности с величиной принятия решения выполняется только после истечения минимального периода времени.

Для дальнейшего уменьшения переключения назад и вперед между двумя ступенями компрессорной производительности предусмотрено, что изменение от одной текущей ступени компрессорной производительности к следующей ступени компрессорной производительности, происходящее посредством управляющего сигнала, идентичного управляющему сигналу последней ступени компрессорной производительности, возможно только после заданного периода времени реактивации.

Это решение является особо предпочтительным для предотвращения того, что одна и та же конфигурация клапанов устанавливается слишком часто.

Предпочтительно, этот заданный период реактивации больше, чем минимальный период времени.

Обычно период времени реактивации задают большим, чем длительность текущего периода времени.

Один особо предпочтительный вариант способа обеспечивает, что период времени реактивации больше, чем последний период времени, который является периодом времени, который имел место перед текущим периодом времени.

Еще одно предпочтительное решение в качестве ограничивающего скорость изменения воздействия обеспечивает, что каждую ступень компрессорной производительности связывают с полосой блокировки, и что изменение ступени компрессорной производительности запрещают в случае, когда заданная величина, основанная на заданном значении производительности, находится внутри полосы блокировки.

Обеспечение полосы блокировки, прежде всего, повышает стабильность управления при близких к соответствующей ступени компрессорной производительности заданных значениях производительности и, прежде всего, предотвращает излишние изменения ступеней компрессорной производительности.

Предпочтительно, полосу блокировки определяют так, чтобы она включала с себя отклонения от соответствующей ступени компрессорной производительности, причем полосу блокировки ассоциируют с диапазоном от ±1% или более до 5% или менее от максимальной производительности.

Стабилизация работы компрессоров при соответствующей ступени компрессорной производительности, прежде всего, достигается в случае, когда изменение ступени компрессорной производительности разрешается, только если вычисленное среднее значение производительности находится в пределах или выше полосы блокировки, а заданная величина находится выше полосы блокировки.

Другое предпочтительное решение обеспечивает, что изменение ступени компрессорной производительности разрешается, только если среднее вычисленное значение производительности находится в пределах или ниже полосы блокировки, а заданная величина находится ниже полосы блокировки.

Заданная величина может быть либо самим заданным значением производительности, либо вычисленным на основании существовавших ранее значений производительности заданным средним значением.

Использование вычисленного на основании существовавших ранее значений производительности заданного среднего значения делает возможным предотвращение колебаний и, следовательно, уменьшение излишних изменений ступени компрессорной производительности.

Прежде всего, среднюю заданную производительность вычисляют путем использования скользящего среднего.

Один предпочтительный вариант способа обеспечивает, что среднюю заданную производительность вычисляют путем использования экспоненциального скользящего среднего.

Предпочтительно, среднюю заданную производительность вычисляют путем использования модифицированного скользящего среднего.

Прежде всего, среднюю заданную производительность вычисляют путем использования периода усреднения в диапазоне от 10 секунд или более до 100 секунд или менее.

Прежде всего, предусмотрено, что во всех случаях, в которых не требуется обязательное изменение ступени компрессорной производительности, сохраняется ассоциированная с соответствующей полосой блокировки ступень компрессорной производительности.

Изобретение также относится к расположенной в контуре перекачки тепла системе компрессоров, причем система компрессоров снабжена системой регулировки производительности, имеющей устройство регулировки производительности со средствами регулировки производительности и регулятором регулировки производительности, отличающейся тем, что регулятор регулировки производительности управляется сигналом выбора производительности, генерируемым эксплуатируемой согласно способу по одному из предшествующих пунктов системой регулятора производительности.

Преимущества такой системы те же, что и описанные выше в связи со способом согласно настоящему изобретению.

В связи с такой системой холодильных компрессоров средства регулировки производительности дополнительно не описываются.

Одно предпочтительное решение обеспечивает, что средства регулировки производительности управляют работой нескольких компрессоров или компрессорных блоков для эксплуатации компрессорной системы на разных ступенях компрессорной производительности.

Еще одна предпочтительная компрессорная система обеспечивает, что установочные средства являются клапанами, которые, прежде всего, блокируют или разблокируют поток хладагента к соответствующим компрессорам или компрессорным блокам для установки ступени компрессорной производительности.

Еще одно предпочтительное решение предусматривает, что система регулировки производительности и система управления производительностью расположены в холодильной компрессорной системе как функционально интегрированные в нее части, так что компрессорная система имеет систему регулировки производительности и систему управления производительностью, встроенные со всеми их функциями для образования системного блока и, следовательно, является полностью работоспособным блоком, если он обеспечен заданным значением производительности.

Прежде всего, такой системный блок представляет собой один одиночный блок, предназначенный для продажи потребителю и имеющий устройство регулировки производительности, систему регулировки производительности и систему управления производительностью, функционально адаптированные и приспособленные друг к другу.

Другие признаки и преимущества настоящего изобретения раскрыты в нижеследующем подробном описании.

На фигурах:

Фиг. 1 показывает схематическую концепцию контура перекачки тепла с компрессорной системой, а также с системой регулировки производительности, ассоциированной с компрессорной системой, и системой управления производительностью для управления системой регулировки производительности,

Фиг. 2 показывает блок-схему системы управления производительностью согласно настоящему изобретению,

Фиг. 3 показывает первый вариант осуществления алгоритма и разные шаги, включенные в его цикл управления,

Фиг. 4 показывает схематическое представление ступеней компрессорной производительности и их установку в зависимости от заданного значения производительности, поставляемого системой управления производительностью,

Фиг. 5 показывает второй вариант осуществления алгоритма согласно настоящему изобретению,

Фиг. 6 показывает третий вариант осуществления алгоритма согласно настоящему изобретению, и

Фиг. 7 показывает схематическое представление работы системы управления производительностью согласно третьему варианту алгоритма в случае трех ступеней компрессорной производительности компрессорной системы.

В показанном на фиг. 1 контуре 10 перекачки тепла предусмотрена компрессорная система 12, за которой следует получающий сжатый хладагент из компрессорной системы 12 и охлаждающий хладагент посредством выделения тепла тепловыделяющий теплообменник 14.

Затем охлажденный хладагент направляется к расширительному блоку 16, расширяющему этот сжатый и охлажденный хладагент, который затем направляется к теплопоглощающему теплообменнику 18, принимающему расширенный и охлажденный хладагент и поглощающему тепло для нагрева хладагента, который затем направляется от теплопоглощающему теплообменника 18 назад к компрессорной системе 12 для сжатия.

Например, в настоящем варианте осуществления расширительный блок 16 управляется датчиком 22, связанным с теплопоглощающим теплообменником 18 для управления расширительным блоком 16.

Другие варианты осуществления предусматривают другие расширительные системы, такие как расширительные клапаны, прежде всего электрические расширительные клапаны или системы управления расширением.

Поскольку этот контур 10 перекачки тепла эксплуатируется при разных температурных уровнях, максимальная компрессорная производительность компрессорной системы 12 требуется только в случае максимальной нагрузки контура 10 перекачки тепла, в то время как во всех остальных случаях достаточна меньшая компрессорная производительность.

С целью экономии энергии для эксплуатации компрессорной системы 12, компрессорная система 12 обеспечивается системой 32 регулировки производительности, содержащей устройство 34 регулировки производительности, непосредственно связанной с компрессорной системой 12 и имеющей средства 36 регулировки производительности, например средства регулировки производительности 361, 362, 363, управляемые управляющими сигналами CS₁, CS₂, CS₃, этими средствами регулировки производительности являются, например, клапаны, позволяющие эксплуатировать компрессорную систему 12 на разных ступенях CCS компрессорной производительности.

Например, в случае двух ступеней CCS компрессорной производительности компрессорной системы 12 одна ступень CCS компрессорной производительности будет иметь производительность 0%, а другая ступень CCS компрессорной производительности будет иметь производительность 100% от максимальной компрессорной производительности.

В случае, например, трех ступеней CCS компрессорной производительности одна ступень CCS компрессорной производительности будет иметь 0%, одна степень CCS компрессорной производительности будет иметь 50%, и другая ступень CCS компрессорной производительности будет иметь 100% от максимальной компрессорной производительности.

В случае, например, четырех ступеней CCS компрессорной производительности одна ступень CCS компрессорной производительности будет иметь 0%, другая ступень CCS компрессорной производительности будет иметь 33%, другая ступень CCS компрессорной производительности будет иметь 66, и другая ступень CCS компрессорной производительности будет иметь 100% от максимальной компрессорной производительности.

Эти разные ступени CCS компрессорной производительности компрессорной системы 12 могут быть получены посредством нескольких компрессоров в компрессорной системе 12 и блокировкой сжатия посредством одного или более из этих нескольких компрессоров с помощью клапанов.

Другое решение для получения разных ступеней CCS компрессорной производительности может, например, заключаться в том, чтобы иметь один имеющий разные компрессорные блоки компрессор и блокировать сжатие посредством одного или более компрессорных блоков.

Еще одно решение содержит комбинацию обоих вышеупомянутых решений.

Такая блокировка одного или более компрессоров или компрессорных блоков может быть достигнута или за счет использования в качестве средств 361-363 регулировки производительности отдельных клапанов или использования в качестве средств установки 36 существующих клапанов компрессорных блоков и взаимодействия с существующими клапанами компрессорных блоков.

Вследствие ограничений механической конструкции средства 36 регулировки производительности в среднем в долгосрочной перспективе не должны переключаться более чем от 10 до 100 раз в минуту для поддержания срока службы системы на разумном уровне.

Средства 36 регулировки производительности управляются посредством регулятора 38 регулировки производительности системы 32 регулировки производительности.

Регулятор 38 регулировки производительности принимает сигнал CSS выбора производительности, задающий выбранную ступень CCS производительности компрессора компрессорной системы 12, и регулятор 38 регулировки производительности в соответствии с сигналом CSS выбора производительности управляет средствами 361-363 регулировки производительности посредством управляющих сигналов CS₁, CS₂, CS₃ для эксплуатации компрессорной системы с выбранной ступенью CCS компрессорной производительности.

Сигнал CSS выбора производительности генерируется системой 42 управления производительностью. Система 42 управления производительностью принимает заданное значение CSV производительности, генерируемое контроллером 52 системы, который на основании задающего сигнала DS, обнаруживаемого, например, в содержащей расширительный блок 16 и теплопоглощающий теплообменник 18 теплопоглощающей секции 54 контура перекачки тепла, и указывающего на количество тепла, которое должно быть передано от теплопоглощающего теплообменника 18 к тепловыделяющему теплообменнику 14. Контроллер 52 системы сравнивает этот задающий сигнал DS с заданным пользователем значением USV, который предусмотрен в контроллере 52 системы.

Согласно одной предпочтительной концепции компрессорной системы 12, система 32 регулировки производительности и система 42 управления производительностью объединены в системный блок 50, который может быть изготовлен как функционально объединенный системный блок 50, который готов к встраиванию в контур 10 перекачки тепла и к которому для работы в контуре 10 перекачки тепла должно подаваться только заданное значение CSV производительности.

В одном предпочтительном варианте осуществления объединенный системный блок 50 включает в себя контроллер 52 для вычисления заданного значения CSV производительности.

Как показано на фиг. 2, регулятор 42 производительности содержит генерирующий сигнал CSS выбора производительности блок 62 управления и генерирующий на основании сигнала CSS выбора производительности вычисленное среднее значение CCAV производительности усредняющий блок 64.

Вычисленное среднее значение CCAV производительности обычно вычисляют во время периода усреднения в диапазоне между 20 секундами и 100 секундами, предпочтительно в диапазоне между 30 секундами или более и 90 секундами или менее.

Вычисление вычисленного среднего значения CCAV производительности могут выполнять несколькими разными путями.

Его могут выполнять, например, путем использования интегральной суммы, изменения по линейному закону, скользящего окна или взвешенного скользящего среднего или FIR-фильтра.

Одно предпочтительное решение использует способ экспоненциального скользящего среднего, прежде всего модифицированного скользящего среднего согласно формуле:

AV (t)=AV (t-1)+(вход - AV (t - 1)) / Т.

Причем AV(t) является вычисленным для времени t средним значением, «вход» является текущим входным значением, и Т является постоянной времени.

Система 42 управления производительностью работает за счет использования основанной на заданном значении CSV производительности величины DQ принятия решения, которая должна сравниваться с вычисленным средним значением CCAV производительности.

В одном упрощенном варианте величина DQ принятия решения соответствует заданному значению CSV производительности.

В первом показанном на фиг. 3 варианте осуществления алгоритма система 42 управления производительностью также содержит генерирующий ширину полосы блок 66, который использует заданное значение CSV производительности для вычисления полосы CSVB заданного значения производительности, которая определяет ширину полосы генерируемых контроллером 52 системы заданных значений CSV производительности и которая в первом варианте осуществления представляет собой величину DQ принятия решения.

Например, полоса CSVB заданного значения производительности имеет ширину полосы в диапазоне от ±1% или более до 10% или менее от максимальной производительности компрессорной системы 12.

Например, для заданного значения CSV производительности в 40% от максимальной производительности заданная полоса производительности может иметь ширину полосы в диапазоне от 39% - 41% до 30% - 50%.

Вычисленное среднее значение CCAV производительности направляют к блоку 62 управления вместе с полосой CSVB заданного значения производительности для определения сигнала CSS выбора производительности с использованием вычисленного среднего значения CCAV производительности и полосы CSVB заданного значения производительности.

Использование полосы CSVB заданного значения производительности в качестве величины DQ принятия решения представляет собой ограничивающее скорость изменения воздействие, снижающее скорость изменения ступеней компрессорной производительности, поскольку изменение не будет происходить в случае, когда вычисленное среднее значение CCAV находится в пределах полосы CSVB заданного значения производительности.

Блок 62 управления может работать согласно разным вариантам осуществления алгоритмов для вычисления сигнала CSS выбора производительности.

Показанный на фиг. 3 первый вариант осуществления алгоритма начинает цикл управления вычислительным шагом 102, согласно которому полосу CSVB заданного значения производительности вычисляют на основании заданного значения CSV производительности, и вычисленное среднее значение CCAV производительности вычисляют на основании выдаваемых системе 32 регулировки производительности в моменты времени перед запуском шага 102 вычисления сигналов CSS выбора производительности.

Первый вариант осуществления работает путем использования дальнейшего ограничивающего скорость изменения воздействия, которое содержит временной шаг 104.

Во временном шаге 104 алгоритм сравнивает период TP времени, который прошел после завершения последнего изменения ступени CCS производительности компрессора, с минимальный периодом МТР времени, который задают для обеспечения того, что сигнал CSS выбора производительности сохраняется, по меньшей мере, в течение минимального периода МТР времени.

Если прошедший после последнего изменения ступени CCS компрессорной производительности период TP времени меньше, чем минимальный период МТР времени, алгоритм возвращается в заключительный шаг 106 алгоритма, который сохраняет ступень CCS компрессорной производительности до тех пор, пока не начнется следующий цикл управления.

Минимальный период МТР времени находится, например, в диапазоне между 1 секундой или более и 10 секундами или менее.

Если во временном шаге 104 решают, что прошедший после последнего изменения ступени CCS компрессорной производительности период TP времени больше, чем минимальный период МТР времени, то активируют шаги 112 и 114, которые сравнивают вычисленное среднее значение CCAV производительности с заданной полосой CSVB значения производительности и, прежде всего, решают, является ли вычисленное среднее значение CCAV производительности меньше или больше, чем заданное значение CSVB полосы производительности или находится в пределах заданного значения полосы CSVB производительности.

Если вычисленное среднее значение CCAV производительности находится в пределах заданного значения полосы CSVB производительности, то цикл управления немедленно возвращается к заключительному шагу 106 алгоритма и сохраняет ступень CCS компрессорной производительности до тех пор, пока не начнется следующий цикл управления.

Если, однако, шаг 112 сравнения обнаруживает, например, что вычисленное среднее значение CCAV производительности меньше, чем заданная полоса CSVB значения производительности, то цикл управления активирует шаг 116 повышения производительности, который задает, что следующая ступень CCSnext производительности компрессора соответствует следующей более высокой ступени CCS+1 компрессорной производительности.

Если шаг 114 сравнения обнаруживает, что вычисленное среднее значение CCAV производительности больше, чем полоса CSVB заданного значения производительности, то цикл управления активирует шаг 118 снижения производительности, который задает, что следующая ступень CCSnext производительности компрессора соответствует следующей более низкой ступени CCS-1 компрессорной производительности.

Если или шаг 116 повышения производительности, или шаг 118 снижения производительности изменили текущую ступень CCS компрессорной производительности, то цикл управления переходит к шагу 112 выбора производительности, который генерирует новый сигнал CSS выбора производительности путем задания того, что ступень CCS компрессорной производительности должна соответствовать следующей ступени CCSnext компрессорной производительности, заданной или в шаге 116 повышения производительности, или в шаге 118 снижения производительности.

Как шаг 116 повышения производительности, так и шаг 118 снижения производительности изменяют текущую ступень CCS компрессорной производительности только на следующую более высокую или следующую более низкую ступень CCS компрессорной производительности.

Также шаг 112 выбора производительности сбрасывает период TP времени на 0.

Однако описанный выше и показанный на фиг. 3 алгоритм также может быть действующим, как упомянуто выше, в упрощенном варианте, в котором величина DQ принятия решения соответствует заданному значению CSV производительности, а не полосе CSVB заданного значения производительности.

Работа компрессорной системы 12 имеющей, например, две ступени CCS компрессорной производительности, например ступень производительности CCS0, что означает производительность в 0%, и ступень CCS1 компрессорной производительности, что означает компрессорная производительность в 100% от максимальной компрессорной производительности показана на фиг. 4.

Также диаграмма на фиг. 4 показывает ввод заданного значения CSV производительности в систему 42 управления производительностью и вычисленное среднее значение CCAV производительности, вычисленное на основании сигнала CSS выбора производительности, выданного системой 42 управления производительностью.

На фиг. 4 также показано, как на основании заданного значения CSV производительности вычисляют полосу CSVB заданного значения производительности, например путем расположения полосы CSVB заданного значения производительности симметрично заданному значению CSV производительности так, что полоса CSVB заданного значения производительности содержит заданное значение CSV производительности плюс дополнительные значения производительности выше и ниже заданного значения CSV производительности.

На фиг. 4 также показано, что до тех пор, пока вычисленное среднее значение CCAV производительности находится в пределах полосы CSVB заданного значения производительности, ступень CCS компрессорной производительности не изменяется, однако в момент, когда вычисленное среднее значение CCAV производительности смещается ниже полосы CSVB заданного значения производительности, ступень CCS компрессорной производительности изменяется от CCS0 к CCS1, и если после этого вычисленное среднее значение CCAV производительности смещается к значению выше полосы CSVB заданного значения производительности, ступень CCS компрессорной производительности изменяется от CCS1 к CCS0.

В зависимости от заданного значения CSV производительности периоды TP времени, для которых ступени CCS0 и CCS1 сохраняются, различны.

Например, в случае заданного значения CSV производительности выше 50% периоды времени для ступени CCS0 компрессорной производительности короче, чем периоды времени для ступени CCS1 компрессорной производительности, в то время как в случае, когда заданное значение CSV производительности составляет примерно 20%, периоды времени для ступени CCS1 компрессорной производительности намного короче, чем периоды времени для ступени CCS0 компрессорной производительности.

Также первый вариант осуществления алгоритма согласно настоящему изобретению содержит стартовый шаг 108, активируемый для запуска алгоритма, когда запускается система 12 компрессоров в контуре 10 перекачки тепла.

В этом случае стартовый шаг 108 обеспечивает равное 0 вычисленное среднее значение CCAV компрессорной производительности, ступень CCS компрессорной производительности соответствующей самой низкой ступени, которой является CCS0, и также устанавливает прошедший после последнего изменение ступени CCS компрессорной производительности период TP времени равным 0. С этими стартовыми значениями алгоритм начинается с шага 102 вычисления.

Во втором варианте осуществления алгоритма согласно настоящему изобретению, как показано на фиг. 5, шаг 102 вычисления, временной шаг 104, шаги 112 и 114 сравнения и шаг 116 повышения производительности, а также шаг 118 снижения производительности идентичны шагам первого варианта осуществления.

Однако второй вариант осуществления алгоритма согласно изобретению обеспечивает шаг 124 ограничения реактивации, который следует за шагом 116 повышение производительности и шагом 118 снижения производительности и введен перед шагом 122 выбора производительности.

Шаг 124 ограничения реактивации активен, только если следующая ступень CCSnext компрессорной производительности отличается от текущей ступени CCS компрессорной производительности, и тогда сравнивает управляющие сигналы CS₁-CS₃ для следующей ступени CCSnext компрессорной производительности с управляющими сигналами CS₁-CS₃ для последней ступени CCSlast компрессорной производительности, которая существовала перед текущей ступенью CCS компрессорной производительности.

Если шаг 124 ограничения реактивации обнаруживает, что управляющие сигналы CS₁-CS₃ для следующей ступени CCSnext компрессорной производительности будут такими же, как и управляющие сигналы CS₁-CS₃ для последней ступени CCSlast компрессорной производительности, что означает, что текущая ступень CCS компрессорной производительности будет переключена назад к последней ступени CCSlast компрессорной производительности, то шаг 124 ограничения реактивации требует, чтобы сумма периода TP времени, который прошел после последнего изменения ступени CCS компрессорной производительности, и периода TP времени, который прошел между изменение перед последним изменением и последним изменением был больше, чем время RT реактивации. Если это требование удовлетворяется, то в шаге 122 выбора производительности произойдет изменение текущей ступени CCS компрессорной производительности путем изменения текущей ступени CCS компрессорной производительности так, чтобы соответствовать следующей ступени CCSnext компрессорной производительности, заданной шагом 116 повышения производительности или шагом 118 снижения производительности.

Если период TP+TPlast короче, чем время RT реактивации, то не произойдет изменения ступени CCS компрессорной производительности, и цикл управления переместится к заключительному шагу 106 алгоритма.

Также шагу 122 выбора производительности предшествует шаг 126 возврата в исходное состояние, возвращающий ступень CCSlast компрессорной производительности в исходное состояние так, чтобы соответствовать текущей степени CCS компрессорной производительности, и возвращающий последний период Tlast времени в исходное состояние так, чтобы соответствовать текущему периоду Т времени.

На фиг. 6 показан алгоритм согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

В этом алгоритме шаг 102 вычисления, временной шаг 104, заключительный шаг 106 алгоритма, шаги 112, 114 сравнения, а также шаг 116 повышения производительности и шаг 118 снижения производительности, а также шаг 124 ограничения реактивации, как и шаг 122 выбора производительности и шаг 126 возврата в исходное состояние идентичны шагам согласно второму варианту осуществления.

Однако алгоритм согласно третьему варианту осуществления в качестве ограничивающего частоту изменений действия ассоциирует полосу SPB блокировки со ступенью CCS компрессорной производительности, причем полоса SPB блокировки затем сравнивается, с одной стороны, с вычисленным средним значением CCAV компрессорной производительности и заданной величиной SQ, которая может быть, например, или идентичной заданному значению CSV производительности, или даже лучше с заданным средним значением CSA, которое вычисляется на основании заданных значений CSV производительности, существовавших в прошлом в течение заданного периода времени, как показано на фиг. 6.

Например, полоса SPB блокировки имеет ширину полосы в диапазоне от 1% или более до 5% или менее от максимальной производительности, так что полоса СРВ блокировки также содержит значения, отклоняющиеся от соответствующей ступени CCS компрессорной производительности, с которыми ассоциирована полоса SPB блокировки.

В случае ступени компрессорной производительности, например, в 50% от максимальной компрессорной производительности, полоса SPB блокировки может иметь ширину полосы в диапазоне от 49% - 51% или более до 45% - 55% или менее.

Заданное среднее значение CSA производительности вычисляется согласно одному из тех же процессов вычисления, что и описанные в связи с вычислением вычисленного среднего значения CCAV производительности.

Для учета эффекта полосы SPB блокировки, заданной в связи с каждой из существующих ступеней CCS компрессорной производительности, предусмотрен шаг 132 оценки полосы блокировки между шагом 112 сравнения и шагом 116 повышения производительности, а также шаг 134 оценки полосы блокировки между шагом 114 сравнения и шагом 118 снижения производительности.

В шаге 132 оценки полосы блокировки алгоритм оценивает, является ли вычисленное среднее значение CCAV производительности большим, чем полоса SPB блокировки, или находится в пределах полосы SPB блокировки, и также оценивает, является ли заданная величина SQ, например заданное значение CSV производительности или заданное среднее значение CSA производительности, большим, чем полоса SPB блокировки.

Если оба условия выполняются, то следующим шагом будет шаг 116 повышения производительности.

Если эти условия не выполняется, то следующим шагом будет заключительный шаг 106, и алгоритм начнется снова с шага 102 вычисления.

Шаг 134 оценки полосы блокировки оценивает, является ли вычисленное среднее значение CCAV производительности меньшим, чем полоса SPB блокировки, или находится в пределах полосы SPB блокировки, и также оценивает, является ли заданная величина SQ, например заданное значение CSV производительности или заданное среднее значение CSA производительности, меньшим, чем полоса SPB блокировки.

Если оба условия выполняются, то следующим шагом будет шаг 118 снижения производительности.

Если эти условия не выполняется, то следующим шагом будет заключительный шаг 106, и алгоритм начнется снова с шага 102 вычисления.

Фиг. 7 демонстрирует работу алгоритма согласно третьему варианту осуществления, фокусируясь в первую очередь на эффекте полосы SPB блокировки, введенной в дополнение к другим вариантам осуществления алгоритма.

В случае компрессорной системы 12, имеющей три ступени компрессорной производительности CCS, например ступень CCS0 соответствует компрессорной производительности в 0%, ступень CCS1 соответствует компрессорной производительности в 50% от максимальной компрессорной производительности, и ступень CCS2 компрессорной производительности соответствует компрессорной производительности в 100% от максимальной компрессорной производительности.

Как показано на фиг. 7, полоса SPB блокировки ассоциируется с каждой из ступеней CCS компрессорной производительности, прежде всего полоса SPB0 блокировки ассоциируется со ступенью CCS0 компрессорной производительности, полоса SPB1 блокировки ассоциируется со ступенью CCS1 компрессорной производительности, и полоса SPB2 блокировки ассоциируется со ступенью CCS2 компрессорной производительности.

Как показано на фиг. 7, введение шагов 132 и 134 оценки полосы блокировки имеет эффект, что в случае, когда вычисленное среднее значение CCAV производительности и заданная величина SQ близки к одной из ступеней CCS0, CCS1, CCS2, переключение к следующей более низкой или следующей более высокой степени CCS компрессорной производительности для уменьшения числа событий переключений на единицу времени и стабилизации работы компрессорной системы 12 на существующей ступени компрессорной производительности запрещается, если значение CCAV находится не в пределах или вне полосы SPB блокировки и заданные величины SQ находятся вне полосы SPB блокировки.

Предлагается способ управления компрессорной системой, расположенной в контуре перекачки тепла, причем компрессорная система выполнена для эксплуатации по меньшей мере на двух разных ступенях компрессорной производительности. Ступени компрессорной производительности регулируются системой регулировки производительности, разрешающей переключение от одной ступени компрессорной производительности к другой ступени компрессорной производительности. Система регулировки производительности управляется сигналом выбора производительности, задающим подлежащую выбору ступень компрессорной производительности. Способ включает определение заданного значения производительности, определение величины принятия решения на основании заданного значения производительности, определение вычисленного среднего значения производительности на основании сгенерированных ранее сигналов выбора производительности, сравнение вычисленного среднего значения производительности с величиной принятия решения и изменение ступени компрессорной производительности на следующую более высокую ступень, если вычисленное среднее значение производительности ниже величины принятия решения, или изменение ступени компрессорной производительности на следующую более низкую ступень, если вычисленное среднее значение производительности выше величины принятия решения, или не изменение ступени компрессорной производительности, если вычисленное среднее значение производительности соответствует величине принятия решения. Техническим результатом является обеспечение опережающего управления. 3 н. и 32 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ управления компрессорной системой (12), расположенной в контуре (10) перекачки тепла, причем компрессорная система (12) выполнена для эксплуатации по меньшей мере на двух разных ступенях (CCS) компрессорной производительности, причем ступени (CCS) компрессорной производительности регулируются системой (32) регулировки производительности, разрешающей переключение от одной ступени (CCS) компрессорной производительности к другой ступени (CCS) компрессорной производительности, причем система (32) регулировки производительности управляется сигналом (CSS) выбора производительности, задающим подлежащую выбору ступень (CCS) компрессорной производительности, причем способ содержит определение заданного значения (CSV) производительности, определение величины (DQ) принятия решения на основании заданного значения производительности, определение вычисленного среднего значения (CCAV) производительности на основании сгенерированных ранее сигналов (CSS) выбора производительности, сравнение вычисленного среднего значения (CCAV) производительности с величиной (DQ) принятия решения и изменение ступени (CCS) компрессорной производительности на следующую более высокую ступень (CCS), если вычисленное среднее значение (CCAV) производительности ниже величины (DQ) принятия решения, или изменение ступени (CCS) компрессорной производительности на следующую более низкую ступень (CCS), если вычисленное среднее значение (CCAV) производительности выше величины (DQ) принятия решения, или не изменение ступени (CCS) компрессорной производительности, если вычисленное среднее значение (CCAV) производительности соответствует величине (DQ) принятия решения, причем способ включает ограничивающее скорость изменения воздействие.

2. Способ по п. 1, причем заданное значение (CSV) производительности вычисляют на основании задающего сигнала (DS), обнаруживаемого в теплопоглощающей секции (54) контура (10) перекачки тепла, и заданного пользователем значения (USV).

3. Способ по п. 1 или 2, причем вычисленное среднее значение (CCAV) производительности вычисляют с использованием скользящего среднего.

4. Способ по одному из предшествующих пунктов, причем вычисленное среднее значение (CCAV) производительности вычисляют с использованием экспоненциального скользящего среднего.

5. Способ по одному из предшествующих пунктов, причем вычисленное среднее значение (CCAV) производительности вычисляют с использованием модифицированного скользящего среднего.

6. Способ по одному из предшествующих пунктов, причем вычисленное среднее значение (CCAV) производительности вычисляют с использованием периода усреднения в диапазоне от 10 секунд или более до 100 секунд или менее.

7. Способ по п. 6, причем вычисленное среднее значение (CCAV) производительности вычисляют с использованием периода усреднения в диапазоне от 20 секунд или более до 90 секунд или менее.

8. Способ по одному из предшествующих пунктов, причем способ содержит использование заданного значения (CSV) производительности в качестве величины (DQ) принятия решения.

9. Способ по одному из предшествующих пунктов, причем ограничивающее скорость изменения воздействие содержит определение полосы (CSVB) заданного значения производительности на основании заданного значения (CSV) производительности и использования полосы (CSVB) заданного значения производительности в качестве величины (DQ) принятия решения.

10. Способ по п. 9, причем полосу (CSVB) заданного значения производительности определяют так, что соответствующее значение (CSV) сигнала производительности находится в пределах полосы (CSV) заданного значения производительности.

11. Способ по п. 10, причем полосу (CSVB) заданного значения производительности определяют так, что она содержит отклонения от заданного значения (CSV) производительности в диапазоне от ±1% до ±10% от максимальной производительности.

12. Способ по одному из пп. 1-11, причем ограничивающее скорость изменения воздействие содержит шаг ожидания, по меньшей мере, истечения минимального периода (МТР) времени после последнего изменения ступени (CCS) компрессорной производительности, прежде чем позволить дальнейшее изменение ступени (CCS) компрессорной производительности.

13. Способ по п. 12, причем минимальный период (МТР) времени находится в диапазоне от 0,2 секунды или более до 10 секунд или менее.

14. Способ по п. 12 или 13, причем сравнение вычисленного среднего значения (CCAV) производительности с величиной (DQ) принятия решения выполняют только после истечения минимального периода (МТР) времени.

15. Способ по одному из предшествующих пунктов, причем изменение от одной текущей ступени (CCS) компрессорной производительности к следующей ступени (CCSnext) компрессорной производительности, происходящее посредством управляющего сигнала (CS), идентичного управляющему сигналу (CS) последней ступени (CCSlast) компрессорной производительности, возможно только после заданного периода (RT) времени реактивации.

16. Способ по п. 12, причем период (RT) времени реактивации больше, чем минимальный период (МТР) времени.

17. Способ по п. 12 или 13, причем период (RT) времени реактивации больше, чем длительность текущего периода (СТР) времени.

18. Способ по одному из пп. 1-17, причем ограничивающее скорость изменения воздействие каждой ступени (CCS) компрессорной производительности связывают с полосой (SPB) блокировки, и причем изменение ступени (CCS) компрессорной производительности запрещают в случае, когда заданная величина (SQ), основанная на заданном значении (CSV) производительности, находится в пределах полосы (SPB) блокировки.

19. Способ по п. 18, причем полосу (SPB) блокировки определяют так, что она содержит отклонения от соответствующей ступени (CCS) компрессорной производительности, с которой связана полоса блокировки, в диапазоне от ±1% или более до ±5% или менее от максимальной производительности.

20. Способ по п. 18 или 19, причем изменение ступени (CCS) компрессорной производительности разрешают только тогда, когда вычисленное среднее значение (CCAV) производительности находится в пределах или выше полосы блокировки, а заданная величина (SQ) находится выше полосы (SPB) блокировки.

21. Способ по одному из пп. 18-20, причем изменение ступени (CCS) компрессорной производительности разрешают только тогда, когда вычисленное среднее значение (CCAV) производительности находится в пределах или ниже полосы (SPB) блокировки, а заданная величина (SQ) находится ниже полосы (SPB) блокировки.

22. Способ по одному из пп. 18-21, причем заданная величина (SQ) является заданным значением (CSV) производительности.

23. Способ по одному из пп. 18-22, причем заданная величина (SQ) является заданным средним (CSA) производительности, вычисленным на основании существовавших раньше заданных значений (CSV) производительности.

24. Способ по п. 23, причем заданное среднее (CSA) производительности вычисляют путем использования скользящего среднего.

25. Способ по п. 23 или 24, причем заданное среднее (CSA) производительности вычисляют путем использования экспоненциального скользящего среднего.

26. Способ по одному из пп. 23-25, причем заданное среднее (CSA) производительности вычисляют путем использования модифицированного скользящего среднего.

27. Способ по одному из пп. 23-26, причем заданное среднее (CSA) производительности вычисляют путем использования периода усреднения в диапазоне от 10 секунд или более до 100 секунд или менее.

28. Компрессорная система (12), расположенная в контуре (10) перекачки тепла, причем компрессорная система (12) снабжена системой (32) регулировки производительности, имеющей устройство (34) регулировки производительности со средствами (36) регулировки производительности и регулятор (38) регулировки производительности, отличающаяся тем, что регулятор (38) регулировки производительности управляется сигналом (CSS) выбора производительности, сгенерированным системой (42) управления производительностью, работающей согласно способу по одному из пп. 1-27.

29. Компрессорная система (12) по п. 28, причем средства (36) регулировки производительности управляют работой нескольких компрессоров или компрессорных блоков для эксплуатации компрессорной системы (12) с разными ступенями (CCS) компрессорной производительности.

30. Компрессорная система по п. 28 или 29, причем средства регулировки производительности являются клапанами (36).

31. Компрессорная система по п. 30, причем клапаны (36) блокируют или разблокируют поток хладагента к соответствующим компрессорам или соответствующим компрессорным блокам.

32. Компрессорная система (12), расположенная в контуре (10) перекачки тепла, причем компрессорная система (12) снабжена системой (32) регулировки производительности, имеющей устройство (34) регулировки производительности со средствами (36) регулировки производительности и регулятор (38) регулировки производительности, отличающаяся тем, что система (32) регулировки производительности и система (42) управления производительностью, работающая согласно способу по одному из пп. 1-27, функционально встроены в компрессорную систему (12) для образования системного блока (50), полностью работоспособного в контуре (10) перекачки тепла при обеспечении заданным значением (CSV) производительности.

33. Компрессорная система (12) по п. 32, причем средства (36) регулировки производительности управляют работой нескольких компрессоров или компрессорных блоков для эксплуатации компрессорной системы (12) с разными ступенями (CCS) компрессорной производительности.

34. Компрессорная система по п. 32 или 33, причем средства регулировки производительности являются клапанами (36).

35. Компрессорная система по п. 34, причем клапаны (36) блокируют или разблокируют поток хладагента к соответствующим компрессорам или соответствующим компрессорным блокам.