СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЕМ ВСАСЫВАНИЯ, ОСНОВАННЫЙ НА ОХЛАЖДАЮЩЕМ ОБЪЕКТЕ ПОД САМОЙ БОЛЬШОЙ НАГРУЗКОЙ Российский патент 2020 года по МПК F25B5/02 F25B49/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к способу управления давлением всасывания в паровой компрессионной системе. В соответствии со способом согласно настоящему изобретению давлением всасывания управляют таким образом, чтобы могла быть удовлетворена потребность в охлаждении каждого охлаждающего объекта, при этом сохраняя энергопотребление паровой компрессионной системы на наиболее низком уровне.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В паровой компрессионной системе, такой как холодильная система, система кондиционирования воздуха или тепловой насос, текучая среда, такая как холодильный агент, попеременно сжимается и расширяется, в то время как теплообмен происходит в теплоотводящем теплообменнике и одном или нескольких испарителях соответственно. Холодильный агент, покидающий испаритель(-и), попадает во всасывающую линию, которая соединяет выходное(-ые) отверстие(-я) испарителя(-ей) и входное отверстие компрессорной установки. Давление, преобладающее во всасывающей линии на входном отверстии компрессорной установки, называется давлением всасывания.

Так как всасывающая линия соединена с выходным-(ыми) отверстием(-ями) испарителя(-ей), давление всасывания оказывает влияние на давление, преобладающее в испарителе(-ях), в том смысле, что изменения давления всасывания приведут к соответствующим изменениям давления, преобладающего в испарителе(-ях).

Передача тепла, происходящая в испарителе, зависит от разности температуры между температурой испарения холодильного агента, текущего через испаритель, и целевой температурой охлаждаемого объема, охлаждаемого с помощью испарителя. Температура испарения определяется свойствами холодильного агента и давлением, преобладающим в испарителе, также называемым давлением испарения. Как описано выше, давление, преобладающее в испарителе, определяется давлением всасывания, и тем самым на передачу тепла, происходящую в испарителе, влияют изменения давления всасывания. Низкое давление всасывания приводит к низкому давлению испарения и низкой температуре испарения. Низкая температура испарения приводит к большой разности температур между температурой испарения и целевой температурой, и тем самым к хорошей передаче тепла между холодильным агентом и воздухом в охлаждаемом объеме. Поэтому для обеспечения хорошей передачи тепла следует выбрать низкое давление всасывания.

Однако низкое давление всасывания приводит к большой разности давлений в компрессорной установке. В связи с этим для повышения давления холодильного агента компрессорной установкой требуется большая нагрузка, и поэтому энергопотребление компрессорной установки также является высоким. Таким образом, для ограничения энергопотребления паровой компрессионной системы желательно выбрать высокое давление всасывания.

Таким образом, желательно выбрать давление всасывания, которое обеспечивает достаточную передачу тепла в каждом испарителе без чрезмерного энергопотребления компрессорной установки.

В документе №US 7207184 В2 раскрыт способ регулировки схемы под самой большой нагрузкой холодильной системы. Каждая схема содержит по меньшей мере один корпус и клапан EEPR. Наблюдают за работой каждой схемы и для каждой схемы вычисляют сигнал нагрузки. Сравнивают сигналы нагрузки и определяют схему под самой большой нагрузкой. Клапан EEPR схемы под самой большой нагрузкой регулируют таким образом, чтобы он был приблизительно на 100 процентов открытым, а давление всасывания компрессора регулируют таким образом, чтобы оно подводило температуру схемы под самой большой нагрузкой к целевой температуре.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью вариантов осуществления настоящего изобретения является предоставление способа управления давлением всасывания в паровой компрессионной системе, в которой в каждом испарителе обеспечена достаточная передача тепла без чрезмерного энергопотребления в компрессорной установке.

В настоящем изобретении предложен способ управления давлением всасывания в паровой компрессионной системе, при этом паровая компрессионная система содержит компрессорную установку, теплоотводящий теплообменник и один или несколько охлаждающих объектов, размещенных в канале для холодильного агента, при этом каждый охлаждающий объект содержит дроссельное устройство и испаритель, размещенный в тепловом контакте с охлаждаемым объемом, при этом способ включает этапы:

- получения для каждого охлаждающего объекта максимального необходимого давления всасывания и/или необходимого изменения давления всасывания для поддержания целевой температуры в охлаждаемом объеме,

- выявления охлаждающего объекта под самой большой нагрузкой среди одного или нескольких охлаждающих объектов, исходя из максимальных необходимых давлений всасывания и/или необходимых изменений давления всасывания, и

- управления давлением всасывания паровой компрессионной системы в соответствии с максимальным необходимым давлением всасывания и/или необходимым изменением давления всасывания для выявленного охлаждающего объекта под самой большой нагрузкой.

Способ согласно настоящему изобретению связан с управлением давлением всасывания в паровой компрессионной системе. В данном контексте термин «паровая компрессионная система» следует толковать как означающий любую систему, в которой поток текучей среды, такой как холодильный агент, циркулирует и поочередно сжимается и расширяется, тем самым обеспечивая либо охлаждение, либо нагрев объема. Таким образом, паровая компрессионная система может представлять собой холодильную систему, систему кондиционирования воздуха и т.д.

Паровая компрессионная система содержит компрессорную установку, содержащую один или несколько компрессоров, теплоотводящий теплообменник и один или несколько охлаждающих объектов, размещенных в канале для холодильного агента. Каждый охлаждающий объект содержит дроссельное устройство и испаритель, размещенный в тепловом контакте с охлаждаемым объемом. Охлаждаемый(-е) объем(-ы) может(могут), например, быть в форме прилавка-витрины(прилавков-витрин) в супермаркете.

Холодильный агент, текущий в канале для холодильного агента, сжимается компрессором(-ами) компрессорной установки до подачи на теплоотводящий теплообменник. В теплоотводящем теплообменнике теплообмен между холодильным агентом и потоком окружающей или вторичной текучей среды в теплоотводящем теплообменнике происходит таким образом, что от холодильного агента отводится тепло. Теплоотводящий теплообменник может быть в форме конденсатора, в котором холодильный агент по меньшей мере частично конденсируется. Альтернативно теплоотводящий теплообменник может быть в форме охладителя газа, в котором холодильный агент охлаждается, но остается в газообразном состоянии.

Из теплоотводящего теплообменника холодильный агент передается в дроссельное(-ые) устройство(-а), где холодильный агент расширяется до попадания в испаритель(-и). В испарителе(-ях) в охлаждаемых объемах теплообмен между холодильным агентом и воздухом происходит таким образом, что тепло поглощается холодильным агентом. Холодильный агент, проходящий через испаритель(-и), по меньшей мере частично испаряется.

Из испарителя(-ей) по всасывающей линии холодильный агент подается на компрессорную установку. Давление всасывания представляет собой давление, преобладающее во всасывающей линии на входном отверстии компрессорной установки.

Таким образом, холодильный агент, циркулирующий в канале для холодильного агента, попеременно сжимается компрессорной установкой и расширяется дроссельным(-и) устройством(-ами), в то время как теплообмен происходит в теплоотводящем теплообменнике и испарителе(-ях) соответственно.

В соответствии со способом согласно настоящему изобретению для каждого из охлаждающих объектов получают максимальное необходимое давление всасывания и/или необходимое изменение давления всасывания для поддержания целевой температуры в охлаждаемом объеме. Таким образом, для каждого из охлаждающих объектов определяют уровень давления всасывания, который является максимально возможным, но все еще обеспечивает передачу тепла в испарителе, которого достаточно для поддержания целевой температуры в охлаждаемом объеме. Альтернативно могут определить изменение текущего уровня давления всасывания, что оказывает такой же эффект. В последнем случае нет необходимости определять уровень абсолютного давления всасывания, только относительное изменение уровня давления всасывания.

Максимальное необходимое давление всасывания или необходимое изменение давления всасывания для данного охлаждающего объекта отражает текущую нагрузку этого охлаждающего объекта в том смысле, что оно отражает уровень давления всасывания, который требуется для того, чтобы этот охлаждающий объект мог поддерживать целевую температуру в охлаждаемом объеме.

Необходимое давление всасывания может быть по существу равным необходимому давлению испарения для данного охлаждающего объекта. Однако во всасывающей линии между выходным отверстием испарителя и входным отверстием компрессорной установки при обычных условиях обеспечивают перепад давления, и поэтому необходимый уровень всасывания при обычных условиях будет ниже, чем необходимое давление испарения. Перепад давления зависит от длины всасывающей линии, а также от других свойств всасывающей линии, и он может зависеть от уровня давления. Максимальный необходимый уровень всасывания может, например, быть выведен из максимального необходимого давления испарения, принимая во внимание перепад давления. Ниже это будет описано более подробно.

Затем, исходя из максимальных необходимых давлений всасывания и/или необходимых изменений давления всасывания, среди одного или нескольких охлаждающих объектов устанавливают охлаждающий объект под самой большой нагрузкой. В данном контексте термин «охлаждающий объект под самой большой нагрузкой» следует толковать как означающий охлаждающий объект, который в данное время требует самого низкого давления всасывания.

В случае, если паровая компрессионная система содержит только один охлаждающий объект, этот охлаждающий объект устанавливают в качестве охлаждающего объекта под самой большой нагрузкой. В случае, если паровая компрессионная система содержит два или более охлаждающих объектов, один из них устанавливают в качестве охлаждающего объекта под самой большой нагрузкой, исходя из ранее полученных уровней давления всасывания и/или изменений давления всасывания. Это будет дополнительно описано ниже.

Наконец, давлением всасывания паровой компрессионной системы управляют в соответствии с максимальным необходимым давлением всасывания и/или необходимым изменением давления всасывания для выявленного охлаждающего объекта под самой большой нагрузкой.

Соответственно в случае, если максимальные необходимые давления всасывания были получены для каждого из охлаждающих объектов, давлением всасывания управляют таким образом, что давление всасывания достигает уровня, который является по существу равным максимальному необходимому давлению всасывания охлаждающего объекта, который был выявлен как охлаждающий объект под самой большой нагрузкой. Тем самым обеспечивают то, что давление всасывания является достаточно низким для обеспечения передачи тепла в испарителе охлаждающего объекта под самой большой нагрузкой, что является достаточным для того, чтобы этот охлаждающий объект поддерживал целевую температуру в охлаждаемом объеме. Более того, так как это охлаждающий объект под самой большой нагрузкой, и, таким образом, охлаждающий объект, требующий самого низкого давления всасывания, давление всасывания будет также достаточно низким для того, чтобы позволять другим охлаждающим объектам поддерживать целевую температуру в их соответствующих охлаждаемых объемах. Наконец, давление всасывания не является чрезмерно низким в том смысле, что ему не позволяют снизиться ниже уровня, при котором обеспечивают немедленное удовлетворение потребностей в охлаждении охлаждающего объекта под самой большой нагрузкой. Тем самым энергопотребление компрессорной установки поддерживают на приемлемом уровне.

Схожие наблюдения применимы в случае, если изменения давления всасывания были получены для каждого из охлаждающих объектов, однако в таком случае давлением всасывания управляют таким образом, что его корректируют на величину, которую определяют за счет изменения давления всасывания для выявленного охлаждающего объекта под самой большой нагрузкой. Это обычно представляет собой изменение, которое приводит к самому большому снижению давления всасывания, или в случае, если все полученные изменения давления всасывания обуславливают повышение давления всасывания, изменение, которое приводит к самому малому повышению давления всасывания.

Паровая компрессионная система может содержать два или более охлаждающих объектов. В этом случае один из этих охлаждающих объектов устанавливают в качестве охлаждающего объекта под самой большой нагрузкой. Альтернативно паровая компрессионная система может содержать один охлаждающий объект, в этом случае этот охлаждающий объект всегда устанавливают в качестве охлаждающего объекта под самой большой нагрузкой.

В случае, если паровая компрессионная система содержит два или более охлаждающих объектов, этап выявления охлаждающего объекта под самой большой нагрузкой может включать этапы:

- сравнения максимальных необходимых давлений всасывания, полученных для каждого из охлаждающих объектов, и

- выявления охлаждающего объекта, имеющего самое низкое максимальное необходимое давление всасывания, в качестве охлаждающего объекта под самой большой нагрузкой.

Согласно этому варианту осуществления максимальные необходимые давления всасывания были получены для каждого из охлаждающих объектов. Эти максимальные необходимые давления всасывания затем сравнивают для выявления охлаждающего объекта, имеющего самое низкое максимальное необходимое давление всасывания. Этот охлаждающий объект затем устанавливают в качестве охлаждающего объекта под самой большой нагрузкой и в соответствии с этим управляют давлением всасывания.

Как описано выше, охлаждающий объект, требующий самого низкого давления всасывания для того, чтобы быть способным поддерживать целевую температуру в охлаждаемом объеме, обычно также представляет собой охлаждающий объект, который больше всего требует низкого давления всасывания, и поэтому целесообразно выбирать этот охлаждающий объект в качестве охлаждающего объекта под самой большой нагрузкой. Более того, когда давлением всасывания управляют таким образом, что достигают максимального необходимое давления всасывания этого охлаждающего объекта, давление всасывания также будет достаточно низким для обеспечения того, что каждый из других охлаждающих объектов способен поддерживать целевую температуру в его соответствующем охлаждаемом объеме, так как для этого им всем необходимо более высокое давление всасывания.

Этап управления давлением всасывания может включать этапы:

- определения значения Р₀ уставки для давления всасывания, при этом значение Р₀ уставки представляет собой максимальное необходимое давление всасывания для охлаждающего объекта под самой большой нагрузкой, и

- управления производительностью компрессора компрессорной установки в соответствии с определенной уставкой давления Р₀ с целью получения давления всасывания, которое равно уставке давления Р₀.

Согласно этому варианту осуществления давлением всасывания управляют посредством значения Р₀ уставки. Значение уставки выбирают точно таким же, что и максимальное необходимое давление всасывания охлаждающего объекта, который был выявлен в качестве охлаждающего объекта под самой большой нагрузкой, т.е. этому охлаждающему объекту позволяют «определять» давление всасывания. Соответственно эффективным образом обеспечивают то, что давление всасывания является достаточно низким, чтобы удовлетворять потребности в охлаждении охлаждающего объекта под самой большой нагрузкой, но не ниже этого.

Этап последующего управления давлением всасывания могут, например, выполнять с использованием контура управления с обратной связью, в котором давление всасывания измеряют и передают обратно на контроллер, который затем регулирует давление всасывания путем регулирования соответствующим образом производительности компрессора в случае, если измеренное давление всасывания отличается от значения уставки.

Альтернативно этап управления давлением всасывания может включать этапы:

- определения величины регулирования ΔР давления всасывания для давления всасывания, при этом величина регулирования ΔР давления всасывания представляет собой необходимое изменение давления всасывания для охлаждающего объекта под самой большой нагрузкой, и

- управления производительностью компрессора компрессорной установки в соответствии с определенной величиной регулирования ΔР давления всасывания с целью получения регулирования текущего давления всасывания, которое равно определенной величине регулирования ΔР давления всасывания. Согласно этому варианту осуществления абсолютное значение уставки для давления всасывания не вводят в контроллер, исходя из выявления охлаждающего объекта под самой большой нагрузкой. Вместо этого охлаждающему объекту под самой большой нагрузкой позволяют «определять», насколько следует отрегулировать текущее давление всасывания, включая то, следует ли повышать или понижать давление всасывания. Этап управления производительностью компрессора может, например, включать регулирование значения уставки для давления всасывания в соответствии с величиной регулирования ΔР давления всасывания и последующее управление производительностью компрессора в соответствии с отрегулированным значением уставки, например вышеописанным образом.

Этап получения максимального необходимого давления всасывания и/или необходимого изменения давления всасывания для данного охлаждающего объекта могут выполнять с помощью контроллера охлаждающего объекта, выполненного с возможностью управления подачей холодильного агента на этот охлаждающий объект. Согласно этому варианту осуществления «локальные» контроллеры объекта, связанные с отдельными охлаждающими объектами, выводят максимальные необходимые давления всасывания и/или необходимые изменения давления всасывания и направляют эту информацию на «центральный» контроллер, выполненный с возможностью управления давлением всасывания. Затем «центральный» контроллер может применять информацию, полученную от каждого из контроллеров объекта, для выявления охлаждающего объекта под самой большой нагрузкой и управления соответствующим образом давлением всасывания.

Альтернативно этап получения максимального необходимого давления всасывания и/или необходимого изменения давления всасывания для каждого из охлаждающих объектов может быть выполнен центральным контроллером, например в форме внешнего контроллера или тому подобного.

Способ может дополнительно включать этап извлечения информации о рабочих характеристиках, относящейся к охлаждающим объектам и/или относящейся к паровой компрессионной системе, исходя из полученных максимальных необходимых давлений всасывания.

Согласно этому варианту осуществления информацию относительно рабочих характеристик охлаждающих объектов и/или паровой компрессионной системы как таковую извлекают из полученных максимальных необходимых давлений всасывания.

Например, в случае, если некоторые или все охлаждающие объекты требуют низкого давления всасывания для того, чтобы быть способными поддерживать целевые температуры в соответствующих охлаждаемых объемах, это указывает на то, что по меньшей мере некоторые из охлаждающих объектов демонстрируют плохие рабочие характеристики. Например, на испарителе одного из охлаждающих объектов может образоваться лед. Это снизит передачу тепла между холодильным агентом, текущим в испарителе, и воздухом в охлаждаемом объеме. Поэтому этот охлаждающий объект будет требовать более низкого давления испарения, чем испаритель без льда, для обеспечения необходимой передачи тепла, тем самым приводя к более низкой максимальной необходимой температуре испарения и более низкому максимальному необходимому давлению всасывания.

Способ может дополнительно включать этап выявления одного или нескольких охлаждающих объектов с ухудшенными рабочими характеристиками, исходя из извлеченной информации о рабочих характеристиках. Например, если один из охлаждающих объектов требует давления всасывания, которое значительно ниже, чем давление всасывания, которого требуют другие охлаждающие объекты, можно сделать вывод, что этот охлаждающий объект имеет низкие рабочие характеристики, и могут быть приняты меры по их улучшению. Альтернативно или дополнительно информацию о рабочих характеристиках могут использовать для определения того, являются ли рабочие характеристики паровой компрессионной системы однородными, т.е. являются ли рабочие характеристики охлаждающих объектов по существу однородными по всей паровой компрессионной системе или присутствует большой разброс рабочих характеристик отдельных охлаждающих объектов.

Способ может дополнительно включать для каждого охлаждающего объекта этап получения максимального необходимого давления испарения для поддержания целевой температуры в охлаждаемом объеме, и при этом этап получения максимального необходимого давления всасывания и/или изменения давления всасывания для данного охлаждающего объекта может быть основан на максимальном необходимом давлении испарения для этого охлаждающего объекта.

Согласно этому варианту осуществления при выполнении этапа получения максимального необходимого давления всасывания и/или необходимого изменения давления всасывания для данного охлаждающего объекта вначале получают максимальное необходимое давление испарения для поддержания целевой температуры в охлаждаемом объеме. Как описано выше, для обеспечения достаточной передачи тепла между холодильным агентом, текущим в испарителе, и воздухом в охлаждаемом объеме для обеспечения возможности поддержания целевой температуры должна быть обозначена определенная минимальная разность температур между целевой температурой и температурой испарения холодильного агента. Температура испарения зависит от давления испарения, и поэтому в испарителе должно преобладать определенное давление испарения, соответствующее температуре испарения, обеспечивающей необходимую минимальную разность температур. Это давление испарения может быть получено путем обеспечения подходящим образом соответствующего давления всасывания, так как выходное отверстие испарителя непосредственно соединено с всасывающей линией, и поэтому давление, преобладающее в испарителе, зависит от давления всасывания. Давление всасывания, необходимое для обеспечения данного давления испарения, может быть по существу равным давлению испарения. Однако во всасывающей линии при обычных условиях обеспечивают перепад давления, и поэтому необходимое давление всасывания при обычных условиях несколько ниже, чем необходимое давление испарения.

Необходимое давление всасывания может быть выведено или вычислено из необходимого давления испарения различными способами. Например, может быть применен подход, основанный на модели, в котором информация о конструкционном исполнении всасывающей линии и свойствах холодильного агента может быть использована для генерирования модели соотношения между давлением всасывания и давлением испарения, и эта модель впоследствии может быть использована для выведения необходимого давления всасывания. Альтернативно или дополнительно могут допускать постоянный перепад давления во всасывающей линии, в случае чего просто допускают, что необходимое давление всасывания представляет собой уровень давления, который ниже, чем необходимое давление испарения, на величину разности давления, которая равна постоянному перепаду давления. В качестве другой альтернативы может быть применен эмпирический подход, при котором соответствующие значения давления испарения и давления всасывания измеряют и, возможно, сохраняют в справочной таблице, которую впоследствии используют для выведения необходимого давления всасывания из необходимого давления испарения.

Этап выявления охлаждающего объекта под самой большой нагрузкой может дополнительно быть основан на максимальных необходимых давлениях испарения.

Например, могут сравнить максимальные необходимые давления испарения, и охлаждающий объект, имеющий самое низкое максимальное необходимое давление испарения, может быть выявлен в качестве охлаждающего объекта под самой большой нагрузкой.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Настоящее изобретение будет далее описано более подробно со ссылками на прилагаемые графические материалы, на которых:

на фиг. 1 представлено схематическое изображение паровой компрессионной системы, которой управляют посредством способа согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения,

на фиг. 2 представлена схема управления, на которой изображен способ согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения,

на фиг. 3 представлена блок-схема, на которой изображен способ согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, и

на фиг. 4 представлена блок-схема, на которой изображен способ согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

На фиг. 1 представлено схематическое изображение паровой компрессионной системы 1, которой управляют посредством способа согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Паровая компрессионная система 1 содержит компрессорную установку 2, содержащую ряд компрессоров 3, три из которых показаны, теплоотводящий теплообменник 4 и два охлаждающих объекта 5, размещенных в канале для холодильного агента. Следует отметить, что не исключается, что паровая компрессионная система 1 содержит дополнительные охлаждающие объекты 5.

Каждый охлаждающий объект 5 содержит дроссельное устройство 6 в форме дроссельного клапана и испаритель 7. Каждый из испарителей 7 размещен в тепловом контакте с охлаждаемым объемом, например в форме прилавка-витрины. Каждое из дроссельных устройств 6 управляет подачей холодильного агента на соответствующий испаритель 7.

Давление холодильного агента, попадающего в компрессорную установку 2, называют давлением всасывания. Этим уровнем давления управляют в соответствии со способом согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Вначале для каждого из охлаждающих объектов 5 получают максимальное необходимое давление всасывания и/или необходимое изменение давления всасывания для поддержания целевой температуры в соответствующем охлаждаемом объеме. Целевая температура обычно представляет собой температуру воздуха внутри охлаждаемого объема, которая необходима для сохранения качества продуктов, хранящихся в охлаждаемом объеме.

Получение максимального необходимого давления всасывания и/или необходимого изменения давления всасывания для данного охлаждающего объекта 5 может, например, включать определение максимально возможной температуры испарения, которая обеспечила бы достаточную передачу тепла между холодильным агентом, текущим через испаритель 7, и воздухом внутри охлаждаемого объема для поддержания целевой температуры внутри охлаждаемого объема. В качестве альтернативы определению абсолютного значения температуры испарения может быть определено необходимое изменение температуры испарения.

Из определенной температуры испарения или изменения температуры испарения, исходя из характеристик холодильного агента могут вывести соответствующее давление испарения или изменение давления испарения. Исходя из этого выведенного давления испарения или изменения давления испарения могут вывести соответствующее давление всасывания или изменение давления всасывания с учетом любого перепада давления, который может произойти между испарителем 7 и входным отверстием компрессорной установки 2.

Затем устанавливают охлаждающий объект 5 под самой большой нагрузкой, исходя из максимальных необходимых давлений всасывания и/или необходимых изменений давления всасывания. Это может, например, включать сравнение полученных максимальных необходимых давлений всасывания и/или необходимых изменений давления всасывания и выбор охлаждающего объекта 5, который требует самого низкого давления всасывания для того, чтобы быть способным поддерживать необходимую целевую температуру в его охлаждаемом объеме. В общем, чем ниже давление всасывания, тем ниже уровни давления в испарителях 7. Низкий уровень давления в испарителе 7 обеспечивает низкую температуру испарения, и тем самым большую разность температур между температурой испарения и целевой температурой внутри охлаждаемого объема. Это, в свою очередь, обеспечивает хорошую передачу тепла между холодильным агентом, текущим через испаритель 7, и воздухом внутри охлаждаемого объема. Соответственно чем ниже давление всасывания, тем легче для охлаждающих объектов 5 поддерживать целевые температуры внутри охлаждаемых объемов. Поэтому можно полагать, что если давлением всасывания управляют таким образом, что оно находится на уровне, который соответствует максимально возможному давлению всасывания, которое позволяет охлаждающему объекту 5 под самой большой нагрузкой поддерживать целевую температуру в его охлаждаемом объеме, то давление всасывания также будет достаточно низким для того, чтобы позволять всем другим охлаждающим объектам 5 поддерживать целевую температуру в их соответствующих охлаждаемых объемах.

Соответственно давлением всасывания впоследствии управляют в соответствии с максимальным необходимым давлением всасывания и/или необходимым изменением давления всасывания для выявления охлаждающего объекта 5 под самой большой нагрузкой. Тем самым обеспечивается то, что давление всасывания является достаточно низким для того, чтобы позволять всем охлаждающим объектам 5 поддерживать целевые температуры в охлаждаемых объемах, но не является чрезмерно низким. Это является преимуществом потому, что низкое давление всасывания требует того, чтобы большое увеличение давления обеспечивалось компрессорами 3 компрессорной установки 2, а это является энергозатратным. Поэтому удержание давления всасывания на уровне, на котором только просто удовлетворяют потребности каждого из охлаждающих объектов 5, сводит к минимуму энергопотребление.

На фиг. 2 представлена схема управления, на которой изображен способ согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Требуемое изменение температуры ΔT_e,req,i всасывания получают для каждого охлаждающего объекта паровой компрессионной системы. В качестве охлаждающего объекта под самой большой нагрузкой в этом случае устанавливают охлаждающий объект, требующий самое большое изменение температуры всасывания, т.е.

ΔT_e,req,MLC=max_i∈N(ΔT_e,req,i),

где «MLC» обозначает камеру под самой большой нагрузкой, т.е. охлаждающий объект под самой большой нагрузкой. «i» представляет собой нумерацию охлаждающих объектов, и N представляет собой количество охлаждающих объектов во всасывающей группе. Требуемое изменение температуры всасывания охлаждающего объекта под самой большой нагрузкой вводят в сумматор 8, в который также вводят значение T_suc,SP уставки температуры всасывания, определенное пользователем.

В сумматор 8 добавляют требуемое изменение ΔT_e,req,MLC температуры всасывания охлаждающего объекта под самой большой нагрузкой и значение T_suc,SP уставки температуры всасывания, определенное пользователем. Сумматор 8 предоставляет выходное значение, которое является эталоном T_suc,ref температуры всасывания, который вводят во второй сумматор 10.

Во втором сумматоре 10 текущую температуру T_suc,current всасывания вычитают из эталона T_suc,ref температуры всасывания. Второй сумматор 10 предоставляет выходное значение, которое вводят в контроллер 12 давления всасывания, который управляет давлением всасывания паровой компрессионной системы в соответствии с этим, например путем применения стратегии пропорционально-интегрального (PI) управления.

На фиг. 3 представлена блок-схема, на которой изображен способ управления давлением всасывания паровой компрессионной системы согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Паровая компрессионная система может быть, например, такой, как изображена на фиг. 1.

Процесс начинают с этапа 13. На этапе 14 выбирают один из охлаждающих объектов паровой компрессионной системы. На этапе 15 получают максимальное необходимое давление всасывания для поддержания целевой температуры в охлаждаемом объеме выбранного охлаждающего объекта. Таким образом, максимальное необходимое давление всасывания представляет собой самое высокое давление всасывания, в результате которого передача тепла между холодильным агентом, текущим через испаритель, и воздухом внутри охлаждаемого объема является достаточной для поддержания целевой температуры внутри охлаждаемого объема.

На этапе 16 изучают, существуют ли дополнительные охлаждающие объекты, т.е. получено ли максимальное необходимое давление всасывания для всех охлаждающих объектов паровой компрессионной системы. Если существуют дополнительные охлаждающие объекты, процесс возвращают к этапу 14 и выбирают новый охлаждающий объект.

В случае, если на этапе 16 обнаружено, что дополнительных охлаждающих объектов нет, т.е. что максимальное необходимое давление всасывания было получено для всех охлаждающих объектов паровой компрессионной системы, процесс направляют на этап 17. На этапе 17 устанавливают охлаждающий объект с самым низким максимальным необходимым давлением всасывания. Это может, например, включать сравнение максимальных необходимых давлений всасывания, полученных для каждого из охлаждающих объектов. Выявленный охлаждающий объект считают охлаждающим объектом под самой большой нагрузкой.

На этапе 18 уставку Р₀ давления всасывания определяют как максимальное необходимое давление всасывания охлаждающего объекта под самой большой нагрузкой, который был выявлен на этапе 17. Так как охлаждающий объект под самой большой нагрузкой является объектом, который требует самого низкого давления всасывания для того, чтобы быть способным поддерживать целевую температуру внутри его охлаждаемого объема, управление давлением всасывания до этого уровня будет обеспечивать то, что давление всасывания является достаточно низким для обеспечения того, что все охлаждающие объекты могут поддерживать целевую температуру внутри их соответствующих охлаждаемых объемов.

Наконец, на этапе 19 производительностью компрессора паровой компрессионной системы управляют согласно этой уставке Р₀ давления всасывания. Тем самым обеспечивают то, что все охлаждающие объекты могут поддерживать целевую температуру внутри их соответствующих охлаждаемых объемов, при этом обеспечивая то, что давление всасывания не является чрезмерно низким.

На фиг. 4 представлена блок-схема, на которой изображен способ управления давлением всасывания паровой компрессионной системы согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Паровая компрессионная система может быть, например, такой, как изображена на фиг. 1.

Процесс начинают с этапа 20. На этапе 21 выбирают один из охлаждающих объектов паровой компрессионной системы. На этапе 22 получают необходимое изменение давления всасывания для поддержания целевой температуры в охлаждаемом объеме выбранного охлаждающего объекта. Таким образом, необходимое изменение давления всасывания представляет собой минимальное изменение по сравнению с текущим давлением всасывания, которое требуется для обеспечения передачи тепла между холодильным агентом, текущим через испаритель, и воздухом внутри охлаждаемого объема, которого при этом достаточно для поддержания целевой температуры внутри охлаждаемого объема.

На этапе 23 изучают, существуют ли дополнительные охлаждающие объекты, т.е. получено ли необходимое изменение давления всасывания для всех охлаждающих объектов паровой компрессионной системы. Если существуют дополнительные охлаждающие объекты, процесс возвращают к этапу 21 и выбирают новый охлаждающий объект.

В случае, если на этапе 23 обнаружено, что дополнительных охлаждающих объектов нет, т.е. что необходимое изменение давления всасывания было получено для всех охлаждающих объектов паровой компрессионной системы, процесс направляют на этап 24. На этапе 24, исходя из необходимых изменений давления всасывания, устанавливают охлаждающий объект под самой большой нагрузкой. В частности, охлаждающим объектом под самой большой нагрузкой является тот объект, в котором необходимое изменение давления всасывания приводит к самому низкому давлению всасывания.

На этапе 25 величину регулирования ΔР давления всасывания определяют как необходимое изменение давления всасывания для охлаждающего объекта под самой большой нагрузкой, который был выявлен на этапе 24. Так как охлаждающий объект под самой большой нагрузкой является объектом, который требует самого низкого давления всасывания для того, чтобы быть способным поддерживать целевую температуру внутри его охлаждаемого объема, регулирование давления всасывания путем этого необходимого изменения давления всасывания будет обеспечивать то, что давление всасывания является достаточно низким для обеспечения того, что все охлаждающие объекты могут поддерживать целевую температуру внутри их соответствующих охлаждаемых объемов.

Наконец, на этапе 26 производительностью компрессора паровой компрессионной системы управляют согласно этой величине регулирования ΔР давления всасывания. Это может, например, включать регулирование значения уставки давления всасывания путем регулирования ΔР давления всасывания и впоследствии управление производительностью компрессора в соответствии с отрегулированным значением уставки. Тем самым обеспечивают то, что все охлаждающие объекты могут поддерживать целевую температуру внутри их соответствующих охлаждаемых объемов, при этом обеспечивая то, что давление всасывания не является чрезмерно низким.

Изобретение относится к холодильной технике. Способ управления давлением всасывания в паровой компрессионной системе (1), содержащей компрессорную установку (2), теплоотводящий теплообменник (4) и один или несколько охлаждающих объектов (5), размещенных в канале для холодильного агента. Каждый охлаждающий объект (5) содержит дроссельное устройство (6) и испаритель (7), размещенный в тепловом контакте с охлаждаемым объемом. Получают для каждого охлаждающего объекта (5) необходимое изменение давления всасывания для поддержания целевой температуры в охлаждаемом объеме. Выявляют охлаждающий объект (5) под самой большой нагрузкой среди нескольких охлаждающих объектов (5), исходя из необходимых изменений давления всасывания. Охлаждающий объект (5) под самой большой нагрузкой представляет собой охлаждающий объект (5), который требует самого низкого давления всасывания для того, чтобы поддерживать целевую температуру в охлаждаемом объеме. Управляют давлением всасывания паровой компрессионной системы (1) в соответствии с необходимым изменением давления всасывания для выявленного охлаждающего объекта (5) под самой большой нагрузкой. Техническим результатом является обеспечение эффективной передачи тепла в испарителе без чрезмерного энергопотребления. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ управления давлением всасывания в паровой компрессионной системе (1), при этом паровая компрессионная система (1) содержит компрессорную установку (2), теплоотводящий теплообменник (4) и один или несколько охлаждающих объектов (5), размещенных в канале для холодильного агента, при этом каждый охлаждающий объект (5) содержит дроссельное устройство (6) и испаритель (7), размещенный в тепловом контакте с охлаждаемым объемом, отличающийся тем, что включает этапы:

- получения для каждого охлаждающего объекта (5) необходимого изменения давления всасывания для поддержания целевой температуры в охлаждаемом объеме,

- выявления охлаждающего объекта (5) под самой большой нагрузкой среди одного или нескольких охлаждающих объектов (5), исходя из необходимых изменений давления всасывания, причем охлаждающий объект (5) под самой большой нагрузкой представляет собой охлаждающий объект (5), который требует самого низкого давления всасывания для того, чтобы поддерживать целевую температуру в охлаждаемом объеме, и

- управления давлением всасывания паровой компрессионной системы (1) в соответствии с необходимым изменением давления всасывания для выявленного охлаждающего объекта (5) под самой большой нагрузкой.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что паровая компрессионная система (1) содержит два или более охлаждающих объекта (5).

3. Способ по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что этап управления давлением всасывания включает этапы:

- определения величины регулирования DP давления всасывания для давления всасывания, при этом величина регулирования DP давления всасывания представляет собой необходимое изменение давления всасывания для охлаждающего объекта (5) под самой большой нагрузкой, и

- управления производительностью компрессора компрессорной установки (2) в соответствии с определенной величиной регулирования DP давления всасывания с целью получения регулирования текущего давления всасывания, которое равно определенной величине регулирования DP давления всасывания.

4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что этап получения необходимого изменения давления всасывания для определенного охлаждающего объекта (5) выполняют с помощью контроллера охлаждающего объекта, выполненного с возможностью управления подачей холодильного агента на этот охлаждающий объект (5).

5. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что дополнительно включает этап извлечения информации о рабочих характеристиках, относящейся к охлаждающим объектам (5) и/или относящейся к паровой компрессионной системе (1), исходя из полученных максимальных необходимых давлений всасывания.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что дополнительно включает этап выявления одного или нескольких охлаждающих объектов (5) с ухудшенными рабочими характеристиками, исходя из извлеченной информации о рабочих характеристиках.

7. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что дополнительно включает этап получения для каждого охлаждающего объекта (5) максимального необходимого давления испарения для поддержания целевой температуры в охлаждаемом объеме, при этом этап получения необходимого изменения давления всасывания для данного охлаждающего объекта (5) основан на максимальном необходимом давлении испарения для этого охлаждающего объекта (5).

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что этап выявления охлаждающего объекта (5) под самой большой нагрузкой дополнительно основан на максимальных необходимых давлениях испарения.