Изобретение относится к компрессорной холодильной установке для холодильной системы, включающей в себя по меньшей мере два работающих параллельно между общим портом низкого давления и общим портом высокого давления, выполненных с возможностью индивидуальной эксплуатации, а также имеющих соответственно электродвигатель и приводимые в действие последним цилиндровые узлы поршневых компрессора.
В основе изобретения лежит цель эксплуатации такой компрессорной холодильной установки при различных требованиях.
Согласно изобретению эта цель достигнута посредством компрессорной холодильной установки описанного выше типа за счет того, что в компрессорной холодильной установке общий массовый расход, который изменяется в диапазоне от минимального массового расхода до максимального массового расхода, является задаваемым посредством того, что по меньшей мере для одного из поршневых компрессоров его массовый расход является задаваемым путем выбора частоты вращения посредством частотного преобразователя для электродвигателя, и что по меньшей мере для одного из поршневых компрессоров его массовый расход является задаваемым путем избирательного включения цилиндров, а также посредством того, что для компрессорной холодильной установки предусмотрен блок управления рабочим состоянием, который управляет общим массовым расходом или регулирует его путем задания избирательного включения цилиндров и выбора частоты вращения на основе переданного ему сигнала запроса мощности холодильной системы.
Преимущество решения согласно изобретению заключается в том, что благодаря использованию по меньшей мере двух поршневых компрессоров в компрессорной холодильной установке, посредством выбора частоты вращения и избирательного включения цилиндров в этих поршневых компрессорах является возможной большая гибкость в отношении обеспечения требуемого общего массового расхода при одновременном обеспечении высокого максимального массового расхода посредством использования по меньшей мере двух поршневых компрессоров.
Гибкость по общему массовому расходу может быть оптимально реализована, когда блок управления рабочим состоянием для достижения по меньшей мере одного значения общего массового расхода компрессорной холодильной установки задает по меньшей мере одному поршневому компрессору по меньшей мере одно постоянное по времени, то есть немодулированное по времени избирательное включение цилиндров.
Немодулированное по времени избирательное включение цилиндров означает, что определенное количество цилиндров соответствующего поршневого компрессора являются активированными, а остальные - деактивированными в течение периода времени, на протяжении которого должен быть достигнут заданный общий массовый расход компрессорной холодильной установки.
Может оказаться достаточной как активация всех цилиндров, так и деактивация всех цилиндров, что также может быть достигнуто путем выключения соответствующего поршневого компрессора.
Дополнительно или альтернативно, гибкость может быть дополнительно улучшена, когда блок управления рабочим состоянием для достижения соответствующего общего массового расхода компрессорной холодильной установки задает по меньшей мере одно модулированное по времени, то есть изменяющееся по времени, прежде всего, в рамках широтно-импульсной модуляции или модулированное согласно WO 2017/129224 А1 избирательное включение цилиндров.
Модулированное по времени избирательное включение цилиндров означает, что определенное количество цилиндров соответствующего поршневого компрессора активируется и деактивируется в изменяющемся по времени режиме в течение периода времени, на протяжении которого должен быть достигнут заданный общий массовый расход компрессорной холодильной установки, для обеспечения уменьшения сжимаемого этими цилиндрами массового расхода по сравнению с массовым расходом при постоянной их активации.
Это может быть достигнуто изменяющейся во времени активацией и деактивацией всех цилиндров соответствующего поршневого компрессора или только частичного количества всех цилиндров.
Такое избирательное включение цилиндров с временной модуляцией создает возможность весьма существенного изменения и уменьшения массового расхода этого поршневого компрессора, и тем самым, также уменьшения общего массового расхода компрессорной холодильной установки до минимально возможных значений, прежде всего, когда выключен не имеющий временной модуляции поршневой компрессор.
Кроме того, предпочтительно, предусмотрено, что блок управления рабочим состоянием для достижения соответствующего общего массового расхода компрессорной холодильной установки задает выбор частоты вращения.
В принципе, возможность выбора частоты вращения может быть предусмотрена для каждого из поршневых компрессоров компрессорной холодильной установки и, таким образом, также может быть задана посредством блока управления рабочим состоянием.
Однако особо практичное решение предусматривает, что выбор частоты вращения может быть задан только для одного поршневого компрессора компрессорной холодильной установки.
Простое решение заключается в том, что для достижения соответствующего общего массового расхода блок управления рабочим состоянием приводит в действие первый из поршневых компрессоров с выбором частоты вращения, а второй из поршневых компрессоров - с избирательным включением цилиндров.
В принципе, блок управления рабочим состоянием может управлять вторым поршневым компрессором только с постоянным по времени выбором частоты вращения.
Еще более предпочтительным является, прежде всего, для достижения максимально возможной гибкости в отношении низкого общего массового расхода, когда для достижения соответствующего общего массового расхода блок управления рабочим состоянием управляет вторым поршневым компрессором при модулированном по времени и/или немодулированном по времени избирательном включении цилиндров.
В этом случае, прежде всего, избирательно включенные цилиндры работают в модулированном по времени режиме, а другие цилиндры работают в немодулированном по времени режиме, то есть включенными или выключенными.
За счет этого может быть обеспечена повышенная гибкость для оптимизации эксплуатации при соответствующем общем массовом расходе, прежде всего в сочетании с первым, работающим с выбором частоты вращения поршневым компрессором.
Еще одно выгодное решение заключается в том, что блок управления рабочим состоянием для достижения соответствующего общего массового расхода приводит в действие первый из поршневых компрессоров с выбором частоты вращения и с избирательным включением цилиндров, а второй из поршневых компрессоров - с избирательным включением цилиндров.
В принципе, в этом случае является возможной эксплуатация обоих поршневых компрессоров при немодулированном по времени избирательном включении цилиндров и/или при модулированном по времени избирательном включении цилиндров.
Однако для возможно более простого структурирования режима эксплуатации, предпочтительное решение предусматривает, что блок управления рабочим состоянием для достижения соответствующего общего массового расхода обеспечивает работу первого поршневого компрессора и второго поршневого компрессора при немодулированном по времени избирательном включении цилиндров, а одного из поршневых компрессоров - также при модулированном по времени избирательном включении цилиндров.
Для обеспечения гибкого режима эксплуатации, прежде всего при низких общих массовых расходах, предусмотрено, что работа по меньшей мере одного из поршневых компрессоров с выбором частоты вращения включает в себя как работу с нулевой частотой вращения, так и работу в диапазоне подходящих для требуемого массового расхода частот вращения, то есть работающий с выбором частоты вращения поршневой компрессор может быть также выключен.
Кроме того, для достижения наилучшей гибкости является предпочтительным, когда работа по меньшей мере одного из поршневых компрессоров с избирательным включением цилиндров включает в себя работу со всеми цилиндровыми узлами, или с частичным количеством всех цилиндровых узлов, или работу с выключенными цилиндровыми узлами или с выключенным электродвигателем.
Относительно приведения в действие компрессорной холодильной установкой посредством блока управления рабочим состоянием, возможными являются самые разнообразные варианты.
Например, предпочтительным решением является, когда блок управления рабочим состоянием приводит в действие только один из поршневых компрессоров, когда общий массовый расход близок к минимальному массовому расходу.
Например, это может быть осуществлено путем приведения действие блоком управления рабочим состоянием при минимально возможном общем массовом расходе только того холодильного компрессора, который может работать при модулированном по времени избирательном включении цилиндров.
Дополнительно или альтернативно, в этом случае предпочтительно, предусмотрено, что блок управления рабочим состоянием обеспечивает работу холодильного компрессора с возможностью выбора частоты вращения только при общем массовом расходе, близком к минимально возможному общему массовому расходу, прежде всего при общем массовом расходе, непосредственно примыкающем к минимально возможному общему массовому расходу.
Еще одно предпочтительное решение заключается в том, что блок управления рабочим состоянием обеспечивает работу поршневого компрессора с выбором частоты вращения и с избирательным включением цилиндров только при наименьшем общем массовом расходе, причем избирательное включение цилиндров может быть, например, представлено смодулированным по времени избирательным включением цилиндров или, например, дополнительно, может быть скомбинировано с модулированным по времени избирательным включением цилиндров.
Кроме того, блок управления рабочим состоянием открывает возможность оптимизации выбора частоты вращения и избирательного включения цилиндров применительно к достижению наивысшего внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента и/или наименьшего потребления электроэнергии при соответствующем общем массовом расходе.
Другое практичное решение заключается в том, что блок управления рабочим состоянием выявляет внутренний относительный КПД или холодильный коэффициент или потребление электроэнергии для возможных рабочих режимов в случае нескольких возможных для достижения соответствующего общего массового расхода посредством выбора частоты вращения и избирательного включения цилиндров рабочих режимов, и выбирает рабочий режим с наивысшим внутренним относительным КПД или холодильным коэффициентом или наименьшим потреблением электроэнергии.
Выявление внутреннего относительного КПД или расхода электроэнергии может быть выполнено различными способами.
Одна из возможностей заключается в том, что блок управления рабочим состоянием сохраняет данные, необходимые для выявления внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или расхода электроэнергии для соответствующего выбора частоты вращения и/или избирательного включения цилиндров.
Эти данные могут быть выявлены, например, во время операции калибровки холодильной установки.
Другая возможность заключается в том, что блок управления рабочим состоянием для выявления внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии для соответствующего выбора частоты вращения и/или избирательного включения цилиндров выявляет и сохраняет данные во время начального этапа эксплуатации и/или во время текущего этапа эксплуатации компрессорной холодильной установки.
Другая выгодная возможность заключается в том, что блок управления рабочим состоянием для выявления внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии для соответствующего выбора частоты вращения или избирательного включения цилиндров выявляет эти значения во время соответствующего текущего этапа эксплуатации компрессорной холодильной установки.
Относительно способа выявления оптимальных условий предпочтительное решение предусматривает, что выявление внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребляемой электрической мощности осуществляется посредством блока управления рабочим состоянием путем регистрации низкого давления и/или высокого давления в компрессорной холодильной установке.
Еще одно предпочтительное решение заключается в том, что для выявления внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или расхода электроэнергии блок управления рабочим состоянием использует характеристики хладагента, общий массовый расход, расход электроэнергии и/или частоту вращения электродвигателей.
Другое решение заключается в том, что для оптимизации внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии в возможных режимах эксплуатации, включая сюда выбор частоты вращения и избирательное включение цилиндров, блок управления рабочим состоянием соотносит все реализуемые посредством компрессорной холодильной установки общие массовые расходы с различными диапазонами общих массовых расходов, и с каждым диапазоном общих массовых расходов соотносит конкретные режимы эксплуатации, включая сюда выбор частоты вращения и избирательное включение цилиндров.
В контексте предшествующего объяснения решения согласно изобретению не было приведено каких-либо дополнительных подробностей по осуществлению активации и деактивации каждого блока цилиндров.
Таким образом, предпочтительное решение предусматривает, что активация и деактивация каждого блока цилиндров осуществляется посредством управляемого посредством блока управления рабочим состоянием механического блока управления мощностью.
То есть, прежде всего, блок управления рабочим состоянием управляет механическим блоком управления мощностью каждого из оснащенного таким механическим блоком управления мощностью блоков цилиндров.
При этом в принципе механический блок управления мощностью может быть расположен в любом месте холодильного компрессора.
Особо предпочтительным является, когда механический блок управления мощностью соотнесен с головкой блока цилиндров соответствующего блока цилиндров.
Кроме того, предпочтительно, предусмотрено, что для активации или деактивации соответствующего блока цилиндров механический блок управления мощностью управляет впускным потоком во впускную камеру головки блока цилиндров.
Это означает, прежде всего, что блок управления мощностью прерывает впускной поток во впускную камеру и тем самым деактивирует соответствующий блок цилиндров или наоборот.
Другое предпочтительное решение предусматривает, что для активации или деактивации соответствующего блока цилиндров блок управления мощностью соединяет выпускную камеру с впускной камерой в головке блока цилиндров.
То есть, прежде всего, блок управления мощностью в данном случае замыкает выпускную и впускную камеры так, что обеспечена возможность эксплуатации блока цилиндров без колебаний крутящего момента, такое решение, прежде всего, подходит для СО2 в качестве хладагента.
Относительно, например, блока управления рабочим состоянием предусматривается возможность его выполнения отдельным от преобразователя частоты.
Это означает, что, например, когда преобразователь частоты встроен в холодильный компрессор, блок управления рабочим состоянием располагается отдельно, например на холодильном компрессоре или независимо от него.
Альтернативно, однако, также является возможным, что блок управления рабочим состоянием расположен во вмещающем частотный преобразователь корпусе, который в простейшем случае расположен на корпусе компрессора или в корпусе компрессора.
Предпочтительная конструкция компрессорной холодильной установки предусматривает параллельную работу блоков цилиндров поршневых компрессоров.
Оптимальный выход мощности может быть достигнут, прежде всего, когда соответствующий поршневой компрессор имеет по меньшей мере по два цилиндровых узла на блок цилиндров.
Количество рабочих режимов может быть максимально большим, когда поршневой компрессор имеет более двух блоков цилиндров.
Кроме того, изобретение относится к холодильной системе, включающей в себя компрессорную холодильную установку, теплообменник стороны высокого давления, расширительный элемент и теплообменник стороны низкого давления.
Согласно изобретению, для оптимизации эксплуатации такой холодильной системы предусмотрено, что компрессорная холодильная установка выполнена в соответствии с одним из предшествующих вариантов осуществления.
Кроме того, предпочтительно, предусмотрено, что холодильная система имеет системный блок управления, который генерирует сигнал запроса мощности для блока управления рабочим состоянием, например в зависимости от охлаждаемого товара.
В этом случае также является возможным, что блок управления рабочим состоянием расположен в корпусе системного блока управления.
Другие признаки и преимущества изобретения являются предметом последующего описания, а также графического представления нескольких примеров осуществления.
Таким образом, приведенное выше описание решений согласно изобретению включает в себя, прежде всего, различные комбинации признаков, определенных следующими пронумерованными вариантами осуществления:
1. Компрессорная холодильная установка 12 для холодильной системы 10, включающая в себя по меньшей мере два выполненных с возможностью индивидуальной эксплуатации поршневых компрессора 30, 32, работающих параллельно между общим портом 24 низкого давления и общим портом 14 высокого давления, причем каждый из них имеет электродвигатель 60 и приводимые им в действие цилиндровые узлы 44, 32, причем в компрессорной холодильной установке 12 может быть задан общий массовый расход компрессорной холодильной установки 12, который является изменяемым в диапазоне от минимального массового расхода до максимального массового расхода посредством того, что по меньшей мере для одного из поршневых компрессоров 30 его массовый расход является задаваемым путем выбора D частоты вращения посредством частотного преобразователя 62 для электродвигателя 60, и что по меньшей мере для одного из поршневых компрессоров 30, 32 его массовый расход является задаваемым путем избирательного включения Ζ цилиндров, и что для компрессорной холодильной установки 12 предусмотрен блок 130 управления рабочим состоянием, который управляет общим массовым расходом или регулирует его путем задания избирательного включения Ζ цилиндров и выбора D частоты вращения на основе переданного ему сигнала LA запроса мощности холодильной системы 10.
2. Компрессорная холодильная установка согласно варианту 1 осуществления, причем для достижения по меньшей мере одного значения общего массового расхода компрессорной холодильной установки 12 по меньшей мере в одном поршневом компрессоре 30, 32 блок 130 управления рабочим состоянием задает по меньшей мере одно постоянное по времени избирательное включение Ζ цилиндров.
3. Компрессорная холодильная установка согласно варианту 1 или 2 осуществления, причем для достижения соответствующего общего массового расхода компрессорной холодильной установки 12 блок 130 управления рабочим состоянием задает по меньшей мере одно модулированное по времени избирательное включение Z' цилиндров.
4. Компрессорная холодильная установка согласно одному из предшествующих вариантов осуществления, причем для достижения соответствующего общего массового расхода компрессорной холодильной установки 12 блок 130 управления рабочим состоянием задает выбор D частоты вращения.
5. Компрессорная холодильная установка согласно одному из предшествующих вариантов осуществления, причем для достижения соответствующего общего массового расхода блок 130 управления рабочим состоянием управляет первым из поршневых компрессоров 30 с выбором D частоты вращения, а вторым из поршневых компрессоров 32 - с избирательным включением Ζ цилиндров.
6. Компрессорная холодильная установка согласно варианту 5 осуществления, причем для достижения соответствующего общего массового расхода блок 130 управления рабочим состоянием управляет вторым из поршневых компрессоров с модулированным по времени и/или немодулированным по времени избирательным включением Ζ, Z' цилиндров.
7. Компрессорная холодильная установка согласно одному из предшествующих вариантов осуществления, причем для достижения соответствующего общего массового расхода блок 130 управления рабочим состоянием управляет первым из поршневых компрессоров 30 с выбором D частоты вращения и избирательным включением Ζ цилиндров, а вторым из поршневых компрессоров 32 - с избирательным включением Ζ цилиндров.
8. Компрессорная холодильная установка согласно варианту 7 осуществления, причем для достижения соответствующего общего массового расхода блок 130 управления рабочим состоянием управляет первым поршневым компрессором 30 и вторым поршневым компрессором 32 с немодулированным по времени избирательным включением Ζ цилиндров, а одним из поршневых компрессоров 30, 32 также с модулированным по времени избирательным включением Z' цилиндров.
9. Компрессорная холодильная установка согласно одному из предшествующих вариантов осуществления, причем работа по меньшей мере одного из поршневых компрессоров 30, 32 с выбором D частоты вращения включает в себя как работу на нулевой частоте вращения, так и работу в подходящем для требуемого массового расхода диапазоне D частот вращения.
10. Компрессорная холодильная установка согласно одному из предшествующих вариантов осуществления, причем работа по меньшей мере одного из поршневых компрессоров 30, 32 с избирательным включением Ζ цилиндров включает в себя работу со всеми цилиндровыми узлами 44, или с частичным количеством всех цилиндровых узлов 44, или работу с выключенными цилиндровыми узлами 44 или с выключенным электродвигателем.
11. Компрессорная холодильная установка согласно одному из предшествующих вариантов осуществления, причем при близком к минимальному массовому расходу общем массовом расходе блок 130 управления рабочим состоянием управляет только одним из поршневых компрессоров 30, 32.
12. Компрессорная холодильная установка согласно варианту 11 осуществления, причем при минимально возможном общем массовом расходе блок 130 управления рабочим состоянием управляет только работающим с модулированным по времени избирательным включением Z' цилиндров холодильным компрессором 30, 32.
13. Компрессорная холодильная установка согласно варианту 11 или 12 осуществления, причем при общем массовом расходе, близком к минимально возможному общему массовому расходу, блок 130 управления рабочим состоянием управляет только работающим с выбором D частоты вращения холодильным компрессором 30.
14. Компрессорная холодильная установка согласно варианту 11 осуществления, причем при наименьшем общем массовом расходе блок 130 управления рабочим состоянием обеспечивает работу с выбором D частоты вращения и с избирательным включением цилиндров Ζ только поршневого компрессора 30.
15. Компрессорная холодильная установка согласно одному из предшествующих вариантов осуществления, причем блок 130 управления рабочим состоянием оптимизирует выбор D частоты вращения и избирательное включение Ζ, Z' цилиндров применительно к достижению наивысшего внутреннего относительного КПД или наивысшего холодильного коэффициента или наименьшего потребления электроэнергии компрессорной холодильной установки 12 при соответствующем общем массовом расходе.
16. Компрессорная холодильная установка согласно одному из предшествующих вариантов осуществления, причем блок 130 управления рабочим состоянием выявляет внутренний относительный КПД или холодильный коэффициент или потребление электроэнергии для возможных рабочих режимов в случае нескольких возможных для достижения соответствующего общего массового расхода посредством выбора D частоты вращения и избирательного включения Ζ цилиндров рабочих режимов, и выбирает рабочий режим с наивысшим внутренним относительным КПД или холодильным коэффициентом или наименьшим потреблением электроэнергии.
17. Компрессорная холодильная установка согласно одному из предшествующих вариантов осуществления, причем блок 130 управления рабочим состоянием сохраняет данные, необходимые для выявления внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии для соответствующего выбора D частоты вращения и/или избирательного включения Ζ цилиндров.
18. Компрессорная холодильная установка согласно одному из вариантов 15-17 осуществления, причем выявление внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии осуществляется посредством блока 130 управления рабочим состоянием путем обнаружения низкого давления PS и/или высокого давления РН компрессорной холодильной установки 12.
19. Компрессорная холодильная установка согласно одному из вариантов 15-18 осуществления, причем для выявления внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или расхода электроэнергии блок 130 управления рабочим состоянием использует характеристики хладагента, общий массовый расход, расход электроэнергии и/или частоту вращения электродвигателей 60.
20. Компрессорная холодильная установка согласно одному из предшествующих вариантов осуществления, причем для оптимизации внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии в возможных режимах эксплуатации, включая сюда выбор D частоты вращения и избирательное включение Ζ цилиндров, блок управления рабочим состоянием все реализуемые посредством компрессорной холодильной установки 12 общие массовые расходы соотносят с различными диапазонами общих массовых расходов, и с каждым диапазоном общих массовых расходов соотносит конкретные режимы эксплуатации.
21. Компрессорная холодильная установка согласно одному из предшествующих вариантов осуществления, причем активация и деактивация каждого блока 42 цилиндров осуществляется посредством управляемого посредством блока 130 управления рабочим состоянием механического блока 70 управления мощностью.
22. Компрессорная холодильная установка согласно варианту 21 осуществления, отличающаяся тем, что механический блок 70 управления мощностью соотнесен с головкой 58 блока цилиндров блока 42 цилиндров.
23. Компрессорная холодильная установка согласно варианту 21 или 22 осуществления, причем для активации или деактивации соответствующего блока 42 цилиндров механической блок 70 управления мощностью управляет впускным потоком 74 во впускную камеру 72 головки 58 блока цилиндров.
24. Компрессорная холодильная установка согласно одному из предшествующих вариантов осуществления, причем для активации или деактивации соответствующего блока 42' цилиндров в головке 58 блока цилиндров блок 70 управления мощностью соединяет выпускную камеру 164 с впускной камерой 162.
25. Компрессорная холодильная установка согласно одному из предшествующих вариантов осуществления, причем блок 130 управления рабочим состоянием является выполненным отдельным от преобразователя частоты 132 блоком 130 управления рабочим состоянием.
26. Компрессорная холодильная установка согласно одному из предшествующих вариантов осуществления, причем блок 130 управления рабочим состоянием расположен во вмещающем частотный преобразователь 132 корпусе 40.
27. Компрессорная холодильная установка согласно одному из предшествующих вариантов осуществления, причем блоки 42 цилиндров поршневых компрессоров 30, 32 работают параллельно.
28. Компрессорная холодильная установка согласно одному из предшествующих вариантов осуществления, причем поршневые компрессоры 30, 32 имеют по меньшей мере по два цилиндровых узла 44 на каждый блок 42 цилиндров.
29. Компрессорная холодильная установка согласно одному из предшествующих вариантов осуществления, причем поршневые компрессоры 30, 32 имеют более двух блоков 42 цилиндров.
30. Холодильная система, включающая в себя компрессорную холодильную установку 12, теплообменник 18 стороны высокого давления, расширительный элемент 30 и теплообменник 32 стороны низкого давления, причем компрессорная холодильная установка 12 выполнена в соответствии с одним из описанных выше вариантов осуществления.
31. Холодильная система согласно варианту 30 осуществления, причем холодильная система 10 имеет системный блок 138 управления, который генерирует сигнал LA запроса мощности для блока управления рабочим состоянием.
32. Холодильная система согласно варианту 31 осуществления, причем блок 13 управления рабочим состоянием расположен в корпусе системного блока 138 управления.
На чертеже показано:
Фиг. 1 - схематическое изображение холодильной системы согласно изобретению, имеющей компрессорную холодильную установку согласно изобретению,
Фиг. 2 - поперечное сечение по линии 2-2 на фиг. 1 через первый поршневой компрессор компрессорной холодильной установки в составе холодильной системы согласно изобретению,
Фиг. 3 продольное сечение по линии 3-3 на фиг. 2 через первый поршневой компрессор,
Фиг. 4 - поперечное сечение по линии 4-4 на фиг. 1 через второй поршневой компрессор холодильной установки,
Фиг. 5 - продольное сечение по линии 5-5 на фиг. 4 через второй поршневой компрессор,
Фиг. 6 - сечение через встроенный в головку блока цилиндров механический блок управления мощностью в открытом положении вентильного элемента механического блока управления мощностью,
Фиг. 7 сечение, аналогичное фиг. 6, в закрытом положении вентильного элемента механического блока управления мощностью,
Фиг. 8 - схематичное представление интервала переключения, включающего в себя интервал открытия и интервал закрытия,
Фиг. 9 схематическое представление поведения температуры теплообменника стороны низкого давления в холодильной системе при прерывании сжатия хладагента,
Фиг. 10 представление массового расхода первого поршневого компрессора с выбором частоты вращения,
Фиг. 11 - представление массового расхода второго поршневого компрессора с избирательным включением цилиндров,
Фиг. 12 - блок-схема, иллюстрирующая способ действия согласно изобретению,
Фиг. 13 - представление общего массового расхода компрессорной холодильной установки согласно фиг. 1 с различными избирательными включениями цилиндров второго поршневого компрессора и выбором частоты вращения первого поршневого компрессора,
Фиг. 14 - представление второго примера осуществления компрессорной холодильной установки,
Фиг. 15 вид поршневого компрессора в соответствии с третьим примером осуществления компрессорной холодильной установки согласно изобретению,
Фиг. 16 - вид сбоку поршневого компрессора четвертого примера осуществления компрессорной холодильной установки согласно изобретению,
Фиг. 17 - вид спереди четвертого примера осуществления компрессорной холодильной установки согласно изобретению,
Фиг. 18 - сечение с односторонним смещением вдоль линии 18-18 на фиг. 16,
Фиг. 19 - продольное сечение через поршневой компрессор согласно третьему примеру осуществления холодильного компрессора согласно изобретению,
Фиг. 20 - сечение вдоль линии 20-20 на фиг. 16 с открытым соединительным каналом между впускной камерой и выпускной камерой, и
Фиг. 21 сечение, аналогичное фиг. 20, с закрытым соединительным каналом между выпускной камерой и впускной камерой.
Пример обозначенной в целом числом 10 холодильной системы согласно изобретению включает в себя компрессорную холодильную установку 12, от порта 14 высокого давления которой линия 16 высокого давления ведет к обозначенному в целом числом 18 теплообменнику стороны высокого давления, в котором сжатый хладагент подвергается конденсации за счет отведения тепла в теплоотвод, например в циркулирующий окружающий воздух или другую охлаждающую среду.
Жидкий хладагент поступает из теплообменника 18 стороны высокого давления в расширительный элемент 20, а из него - в теплообменник 22 стороны низкого давления.
Например, между теплообменником 18 и расширительным элементом 20 расположен соединенный с теплообменником 18 посредством трубы коллектор 26, в котором собирается жидкий хладагент, и из которого он затем по трубе поступает в расширительный элемент 20.
После прохождения через теплообменник 32 стороны низкого давления испаренный хладагент поступает по трубопроводу 26 к порту 24 низкого давления компрессорной холодильной установки 12.
Компрессорная холодильная установка 12 включает в себя по меньшей мере два работающих параллельно между портом 24 низкого давления и портом 14 высокого давления поршневых компрессора 30 и 32, всасывающие порты 34а и 34b которых соединены с портом 24 низкого давления, а напорные порты 36а, 36b которых соединены с портом 14 высокого давления.
Как показано на фиг. 2 и 3, первый поршневой компрессор 30 включает в себя корпус 40 компрессора, в котором, например, предусмотрены два расположенных V-образно друг относительно друга и работающих параллельно блока 42а и 42b цилиндров, каждый из которых включает в себя по меньшей мере один цилиндровый узел 44, прежде всего два или более цилиндровых узлов 44.
Каждый из этих цилиндровых узлов 44 образован корпусом 46 цилиндра, в котором поршень 48 имеет возможность перемещения колебательным образом, причем поршень 48 может приводиться в движение шатуном 50, который в свою очередь посажен на шейку 52 коленчатого вала 54 или приводится в движение посредством кривошипного вала, который приводится в движение, например, посредством электродвигателя 60, который может быть выполнен в виде синхронного или асинхронного двигателя.
Корпус 46 цилиндра каждого из цилиндровых узлов 44 закрыт клапанной плитой 56, на которой расположена головка 58а, 58b блока цилиндров для каждого из блоков 42а, 42b цилиндров.
Предпочтительно, клапанная плита 56 закрывает не только один корпус 46 цилиндрового узла 44, но и все корпуса 46 соответствующего блока 42а, 42b цилиндров, и точно также, головка 58а, 58b блока цилиндров закрывает все корпуса 46 соответствующего блока 42а, 42b цилиндров.
Кроме того, на корпусе 40 компрессора расположен частотный преобразователь 62 для приведения в действие электродвигателя 60 с управлением или регулированием по частоте вращения, который частотный преобразователь управляет электродвигателем 60 с помощью изменяющегося в соответствии с частотой привода напряжения, что обеспечивает в основном пропорциональную частоте привода частоту вращения.
Корпус 40 компрессора также включает в себя сообщенный с всасывающим портом 34а впускной канал 64, который, например, встроен в корпус 40 компрессора, а также нагнетательный порт 36а.
Таким образом, первый поршневой компрессор 30 может работать посредством частотного преобразователя 62 в режиме выбора частоты вращения с предварительно заданным выбором D частоты вращения так, что его массовый расход из всасывающего порта 34а в нагнетательный порт 36а также изменяется в зависимости от частоты вращения.
Второй поршневой компрессор 32 также имеет корпус 40 компрессора, имеющий блоки 42а и 42b цилиндров, каждый из которых также включает в себя по меньшей мере один цилиндровый узел 44, прежде всего два или более цилиндровых узлов 44.
Цилиндровые узлы 44 выполнены таким же образом, как и в первом поршневом компрессоре 30, как показано на фиг. 4, и также приводятся в действие посредством электродвигателя 60, как показано на фиг. 4 и 5.
Кроме того, цилиндровые узлы 44 также закрыты посредством клапанной плиты 56 и головок 58 блока цилиндров, как и в первом поршневом компрессоре 30.
Однако во втором поршневом компрессоре 32 электродвигатель 60 не может работать посредством частотного преобразователя 62, но может работать только с постоянной частотой вращения.
Как показано в увеличенном виде на фиг. 4, в поршневом компрессоре 32 по меньшей мере один блок 42 цилиндров, прежде всего каждый блок 42 цилиндров, имеет соотнесенный ему механический блок управления мощностью, обозначенный как целое числом 70, который служит для обеспечения проходящего через клапанную плиту 56 из впускного канала 64 в соответствующую головку 58 блока цилиндров, прежде всего во впускную камеру 72, впускного потока 74 хладагента для активации соответствующего блока 42 цилиндров, или для его прерывания для деактивации соответствующего блока 42 цилиндров, как показано на фиг. 6 и 7.
Когда механический блок 70 управления мощностью открыт, как показано на фиг. 6, впускной поток 74 имеет возможность поступления через предусмотренное в клапанной плите 56 впускное отверстие 76 и предусмотренный на клапанной плите 56 впускной клапан 78 в ограниченную соответствующим поршнем 48 и соответствующим корпусом 46 цилиндра и клапанной плитой 56 камеру 80 цилиндра, и сжатия в ней под действием колебательного движения поршня 48 так, что выпускной поток 86 выходит из камеры 80 цилиндра через выпускное отверстие 82 и выпускной клапан 84 и поступает в выпускную камеру 88 головки 58 блока цилиндров.
Механический блок 70 управления мощностью выполнен, например, как сервоклапан, который встроен в соответствующую головку 58 блока цилиндров и имеет вентильный элемент 90, с помощью которого может быть закрыто предусмотренное в клапанной плите 56 впускное отверстие 92 впускной камеры 72.
Кроме того, вентильный элемент 90 расположен на переключающем плунжере 94, который проходит в корпусе переключающего цилиндра 96 так, что переключающий плунжер 94 может быть перемещен в направлении клапанной плиты 56 для закрытия расположенного в ней же приточного отверстия 92 под действием имеющегося в камере переключающего цилиндра 98 давления.
Образованный корпусом 96 переключающего цилиндра, переключающим плунжером 94 и камерой 98 переключающего цилиндра узел 100 переключающего цилиндра встроен в головку 58 блока цилиндров и управляется посредством управляющего клапана 110, который включает в себя подвижный под электромагнитным воздействием управляющий плунжер 112, с помощью которого может быть закрыто седло 114 управляющего клапана, причем управляющий плунжер 112 и седло 114 управляющего клапана предусмотрены для перекрытия или освобождения соединения между ведущим к выпускной камере 88 каналом 116 высокого давления и ведущим к камере 98 переключающего цилиндра каналом 118 подачи давления для переключающего цилиндра 100.
Когда соединение между каналом 116 высокого давления и каналом 118 подачи давления освобождено, камера 98 переключающего цилиндра находится под преобладающим в выпускной камере 88 высоким давлением, и, следовательно, переключающий плунжер 94 перемещается к клапанной плите 56 и прижимает к ней вентильный элемент 90, закрывая приточное отверстие 92 в клапанной плите 56 (фиг. 7).
В этом случае действующее на переключающий плунжер 94 вследствие высокого давления в камере 98 переключающего цилиндра усилие противодействует усилию упругого накопителя 120 энергии, который одной своей стороной опирается на корпус 96 переключающего цилиндра, а своей другой стороной воздействует на переключающий плунжер 94 таким образом, что он отходит от клапанной плиты 56 и тем самым перемещает вентильный элемент 90 в освобождающее приточное отверстие 92 положение.
Прежде всего, переключающий плунжер 94 снабжен каналом 122 сброса давления, который ведет от обращенного к камере 98 переключающего цилиндра отверстия к выходному, показанному на фиг. 7, отверстию 124, которое открывается во впускную камеру 72 в положении, когда вентильный элемент 90 и переключающий плунжер 94 закрывают впускное отверстие 92. В этом случае канал 122 сброса давления обеспечивает быстрое падение давления в камере 98 переключающего цилиндра при прерывании соединения между каналом 116 высокого давления и каналом 118 подачи давления, и таким образом, переключающий плунжер 94 перемещается под действием упругого накопителя 120 энергии совместно с вентильным элементом 90 в освобождающее приточное отверстие 92 положение, как показано на фиг. 6.
Соответствующий механический блок 70 управления мощностью управляется посредством показанного на фиг. 1 блока 130 управления рабочим состоянием таким образом, что его посредством механический блок 70 управления мощностью может быть закрыт или открыт для активации или деактивации соответствующего блока 42а, 42b цилиндров, и таким образом, для управления холодильным компрессором 12 с помощью определяющего охват активации и деактивации блоков 42 цилиндров избирательного включения Ζ цилиндров.
Кроме того, устройство 130 управления рабочим состоянием может также управлять электродвигателем 60 первого поршневого компрессора 30, прежде всего, посредством управления преобразователем 62 частоты электродвигателя 60 для обеспечения возможности приведения последнего в действие с переменной частотой вращения в соответствии с выбором D частоты вращения, и тем самым, для достижения заданного массового расхода.
Кроме того, блок 130 управления рабочим состоянием регистрирует соответствующий общий массовый расход компрессорной холодильной установки 12, например, путем измерения низкого давления ΡΝ с помощью датчика 134 низкого давления, расположенного на порте низкого давления 24 компрессорной холодильной установки 12 или рядом с ним, и высокого давления РН с помощью датчика 136 высокого давления, расположенного на порте высокого давления 14 или рядом с ним.
Кроме того, преобразователь 62 частоты может быть также использован для регистрации потребляемой электродвигателем 60 первого поршневого компрессора 30 электрической мощности.
Кроме того, в блок 130 управления рабочим состоянием также передается сигнал LA запроса мощности, который, например, генерируется посредством системного блока 138 управления более высокого уровня, который регистрирует мощность охлаждения, запрашиваемую в теплообменнике 32 стороны низкого давления для охлаждения объекта 146, например холодильной камеры, например, с помощью связанных с теплообменником 32 стороны низкого давления температурных датчиков 142 и 144, которые позволяют регистрировать и сравнивать температуры среды 148, протекающей через теплообменник 32 со стороны низкого давления, и объекта 146, например выше и ниже по потоку от теплообменника 32 стороны низкого давления, с требуемой температурой среды 146.
Блок 130 управления рабочим состоянием является способным к адаптации холодильной мощности холодильной системы 10 к заданной посредством сигнала LA запроса мощности необходимой для охлаждения объекта 146 холодильной мощности посредством регулировки общего массового расхода, с одной стороны, посредством избирательного включения Ζ цилиндров второго поршневого компрессора 32, который в первом примере осуществления работает с постоянной частотой вращения, например с соответствующей частоте сети частотой привода 50 Гц, и, с другой стороны, посредством выбора D частоты вращения, то есть, посредством регулировки частоты вращения электродвигателя 60 первого поршневого компрессора 30 с помощью преобразователя 62 частоты.
Как показано на фиг. 10, электродвигатель 60 поршневого компрессора 30 работает в ограниченном диапазоне частот вращения, например с предварительно заданной посредством генерируемой преобразователем 62 частоты частотой привода от 25 Гц до 70 Гц так, что, как показано на фиг. 10, массовый расход поршневого компрессора 30 является изменяемым примерно от 30% максимального значения до максимального значения 100% посредством выбора D частоты вращения.
Массовый расход второго поршневого компрессора 32 регулируется посредством осуществляемого в нем под управлением блоков 70 управления мощностью избирательного включения Ζ, Z' цилиндров.
Активация или деактивация по меньшей мере одного из блоков 42а, 42b цилиндров посредством избирательного включения Ζ цилиндров, может происходить в поршневом компрессоре 32 при неизменном в течение всего периода соответствующего требуемому массовому расходу немодулированного по времени избирательного включения цилиндров так, что, например, в течение определенного периода, во время эксплуатации поршневого компрессора 32 с избирательным включением Ζ1 цилиндров, то есть при включении обоих блоков 42а и 42b цилиндров, может быть достигнут максимальный массовый расход поршневого компрессора 100%, тогда как с избирательным включением Z2 цилиндров, то есть при работе только с одним из блоков 42а, 42b цилиндров, может быть достигнут массовый расход 50%, как показано на фиг. 11.
Альтернативно, в случае модулированного по времени избирательного включения Z' цилиндров также является возможной активация или деактивация по меньшей мере одного блока 42а, 42b цилиндров или обоих блоков 42 цилиндров модулированным по времени образом, то есть, например, с заданной длительностью в течение периода требуемого массового расхода воздуха.
Для достижения этой цели, показанный на фиг. 1 блок 130 управления рабочим состоянием может управлять механическим блоком 70 управления мощностью, например, таким образом, что, как показано на фиг. 8, он закрывает и открывает механический блок 70 управления мощностью в непрерывно следующих друг за другом интервалах SI переключения, причем каждый из интервалов SI переключения имеет интервал О открытия, в течение которого вентильный элемент 90 в своем отпирающем положении позволяет впускному потоку 74 проходить через впускное отверстие 92, и активировать соответствующий блок 42 цилиндров, как показано на фиг. 6, и интервал S закрытия, в течение которого вентильный элемент 90, как показано на фиг. 7, в своем закрывающем положении блокирует прохождение впускного потока 74 через впускное отверстие 92, и тем самым, деактивирует соответствующий блок 42 цилиндров.
При этом в пределах продолжительности соответствующего интервала SI переключения продолжительности интервала О открытия и интервала S закрытия могут быть изменены друг относительно друга так, что либо интервал О открытия превышает интервал закрытия, либо наоборот.
В предельном случае, интервал О открытия может длиться по существу на всей продолжительности интервала SI переключения, в то время как интервал S закрытия становится произвольно малым, или наоборот, интервал S закрытия также может длиться по существу на всей продолжительности интервала SI переключения так, что интервал О открытия становится произвольно малым.
Поскольку в холодильной системе 10 согласно изобретению испарение жидкого хладагента через расширительный клапан 20 происходит, как правило, непрерывно, перерыв или большие изменения в процессе сжатия хладагента посредством компрессорной холодильной установки 12 приводят к повышению температуры Τ в теплообменнике 22 стороны низкого давления.
Однако в системе предусмотрена реакционная инертность так, что когда отбор хладагента из теплообменника 22 стороны низкого давления прерывается или сильно изменяется, температура Τ теплообменника 32 стороны низкого давления повышается не сразу, но требует периода Ζ времени для повышения на величину SA, как показано на фиг. 9.
До тех пор, пока значение SA находится на уровне менее 10% от начальной температуры ТА теплообменника стороны низкого давления, эти колебания не имеют значения для функционирования холодильной системы согласно изобретению.
По этой причине, интервал SI переключения выбирают таким образом, что он является более коротким, чем период tA, который продолжается до повышения температуры Τ теплообменника 32 стороны низкого давления от температуры ТА теплообменника 32 стороны низкого давления до значения SA примерно на 10%, более предпочтительно примерно на 5% выше, когда происходит резкое прекращение отбора хладагента из теплообменника 32 стороны низкого давления и подачи среды под высоким давлением в порт 14 высокого давления.
За счет этого обеспечено, что интервалы О открытия и интервалы S закрытия в пределах соответствующего интервала SI переключения оказывают незначительное влияние на работу холодильной системы, и приводят лишь к незначительным колебаниям температуры теплообменника 32 низкого давления холодильной системы согласно изобретению.
Обычно длительность интервалов SI переключения имеет продолжительность короче примерно 10 секунд, более предпочтительно короче примерно 5 секунд.
С другой стороны, для обеспечения достаточных интервалов О открытия, интервалы переключения длятся примерно более 1 секунды, более предпочтительно более 2 секунд.
В рамках предпочтительного рабочего диапазона предусмотрены интервалы SI переключения, длительность которых составляет от 2 до 10 секунд.
Для обеспечения таких коротких интервалов SI переключения предпочтительно, предусмотрено, что переключающие плунжеры 94 совместно с вентильными элементами 90 и упругими накопителями 120 энергии имеют общую собственную частоту, которая превышает соответствующую максимальному интервалу SI переключения частоту так, что переключающие плунжеры 94 способны реализовать интервалы О открытия и интервалы S закрытия в пределах SI интервалов переключения по существу без задержек.
Пред почтительно, собственные частоты состоящих из переключающего плунжера 94, вентильного элемента 90 и упругого накопителя 120 энергии систем превышают соответствующие интервалам SI переключения частоты по меньшей мере в 5 раз, а более предпочтительно по меньшей мере в 10 раз.
Альтернативно, однако, также является возможной активация или деактивация одного или обоих блоков 42а цилиндров посредством блока управления рабочим состоянием согласно WO 2017/129224 А1.
Благодаря избирательному модулированному по времени включению Z' цилиндров, поршневой компрессор 32 может работать только с одним модулированным блоком 42а цилиндров, например с избирательным включением цилиндров Ζ2', в то время как другой блок 42b цилиндров является деактивированным, что позволяет, например, осуществлять переменную регулировку массового расхода от 50% до 10% максимального массового расхода поршневого компрессора 32, в зависимости от того, как выбрана длительность интервала О открытия относительно интервала S закрытия (фиг. 11).
На основании первого примера осуществления компрессорной холодильной установки согласно изобретению, имеющей первый поршневой компрессор 30 и второй поршневой компрессор 32, а также предположения, что с помощью первого поршневого компрессора 30 с выбором D частоты вращения может быть достигнуто самое большее примерно 60% максимального массового расхода компрессорной холодильной установки 12, а с помощью второго поршневого компрессора 32 с постоянной частотой вращения, например при соответствующей частоте сети частоте 50 Гц привода может быть достигнуто самое большее примерно 40% максимального массового расхода компрессорной холодильной установки 12, возможными являются следующие режимы эксплуатации:
- для достижения минимально возможного общего массового расхода в компрессорной системе первый поршневой компрессор 30 выключен, а второй поршневой компрессор 32 работает с постоянной частотой вращения, например при соответствующей частоте сети частоте привода и с избирательным включением Z2'' цилиндров так, что общий массовый расход по отношению к максимальному массовому расходу компрессорной холодильной установки 12 может изменяться примерно от 5% примерно до 20% так, что при использовании второго поршневого компрессора 32 в качестве ведущего компрессора возможным является практически непрерывное изменение общего массового расхода в этом диапазоне.
- если первый поршневой компрессор 30 работает с выбором D частоты вращения при выключенном втором поршневом компрессоре 32, общий массовый расход может быть переменным образом отрегулирован примерно от 18% примерно до 60% максимального массового расхода компрессорной холодильной установки 12, и в этом случае первый поршневой компрессор 30 работает как ведущий компрессор.
- если первый поршневой компрессор 30 и второй поршневой компрессор 32 работают совместно, то в зависимости от выбора D частоты вращения первого поршневого компрессора 30 и избирательного включения Ζ или Z' цилиндров второго поршневого компрессора 32, с их помощью общий массовый расход может быть переменным образом отрегулирован примерно от 38% примерно до 100% максимального массового расхода компрессорной холодильной установки 12, причем в этих случаях первый поршневой компрессор 30 работает как ведущий компрессор.
В простейшем случае блок 130 управления рабочим состоянием приводит в действие компрессорную холодильную установку 12 при общем массовом расходе примерно от 5% до 15% или более, самое большее примерно 20%, при этом второй поршневой компрессор 32 работает с постоянной частотой вращения и с избирательным включением Z2' цилиндров в качестве ведущего компрессора, а первый холодильный компрессор 30 выключен.
После этого происходит выключение второго холодильного компрессора 32 и включение первого холодильного компрессора 30 в качестве ведущего компрессора при общем массовом расходе, начинающемся примерно с 15% или, самое большее примерно с 20%, до величины общего массового расхода от 38% до 60% максимального массового расхода компрессорной холодильной установки 12.
Начиная с диапазона между 38% и 60% общего массового расхода, оба поршневых компрессора 30 и 32 работают при комбинации выбора D частоты вращения для первого поршневого компрессора 30 в качестве ведущего компрессора и избирательного включения Ζ, Z' цилиндров для второго поршневого компрессора 32 при постоянной частоте вращения, сначала с избирательным включением цилиндров Z2 до достижения примерно 60% максимального массового расхода компрессорной холодильной установки 12, а затем, с избирательным включением цилиндров Z1, то есть при использовании всех цилиндров 42а, b второго поршневого компрессора 32 при постоянной частоте вращения до достижения 100% максимального массового расхода компрессорной холодильной установки 12, причем в этом случае каждый из первого и второго поршневых компрессоров 30, 32 создает свой максимальный массовый расход в 50% максимального массового расхода компрессорной холодильной установки 12.
В другом варианте осуществления блок 130 управления рабочим состоянием способен к обнаружению или регистрации внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента компрессорной холодильной установки 12 как функции соответствующего избирательного включения Ζ или Z' цилиндров для второго поршневого компрессора 32 и выбора D частоты вращения для первого поршневого компрессора 30 при соответствующем общем массовом расходе, причем внутренний относительный КПД или холодильный коэффициент зависит, прежде всего, от используемого хладагента, частоты вращения электродвигателей 60 поршневых компрессоров 30 и 32, количества активных цилиндров 42 и отношения величины РН высокого давления к величине PS давления всасывания.
При необходимости, точный расчет внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента может быть произведен, например, в соответствии с публикацией:
Компрессоры и конденсационные установки для холодильного оборудования Испытания рабочих характеристик и методы испытаний Часть 1, Холодильный компрессоры. (Compressors and condensing units for refrigeration - Performance testing and test methods - Part 1, Refrigerant compressors)
прежде всего, глава 4.1.5.2 и, например, уравнение 7,
по предписанию Европейского стандарта
CEN/TC 113, Date 2014 04, prEN 13 771 1:2014.
Альтернативно или в дополнение к этому, блок 130 управления рабочим состоянием также способен к регистрации потребления электроэнергии компрессорной холодильной установкой 12 как функции соответствующего избирательного включения Ζ или Z' цилиндров в поршневом компрессоре 32 и выбора D частоты вращения в поршневом компрессоре 30 в соответствующих случаях.
Таким образом, для холодильной установки 12 посредством блока 130 управления рабочим состоянием компрессорная в случае, когда доступно несколько вариантов избирательного включения Ζ или Z' цилиндров поршневого компрессора 32 и выбора D частоты вращения поршневого компрессора 30 для обеспечения требуемого сигналом LA запроса мощности общего массового расхода, управление компрессорной холодильной установкой 12 применительно к максимизации выраженной как максимально возможный внутренний относительный КПД или холодильный коэффициент или минимально возможное потребление электроэнергии электродвигателем 60 эффективности, при соответствующих величинах общего массового расхода, может быть оптимизировано путем соответствующего избирательного включения Ζ или Z' цилиндров и выбора D частоты вращения для выполнения работы при требуемом общем массовом расходе.
Такие учет или выявление внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии для соответствующего общего массового расхода могут быть выполнены заранее или во время текущей эксплуатации компрессорной холодильной установки 12 путем запроса выявленных заранее в ходе пробных запусков и сохраненных в блоке 130 управления рабочим состоянием данных.
Для этого, для соответствующего общего массового расхода выявляют соответствующие возможные режимы эксплуатации, включающие в себя избирательное включение Ζ или Z' цилиндров и выбор D частоты вращения, и каждому из них присваивают значение внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребляемой электрической мощности так, что в каждом случае для требуемого посредством сигнала LA запроса мощности общего массового расхода блок 130 управления рабочим состоянием получает возможность выбора избирательного включения Ζ или Z' цилиндров и выбора D частоты вращения с наиболее благоприятным значением внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента и получает возможность соответствующего управления компрессорной холодильной установкой 12.
Другая возможность предусматривает работу компрессорной холодильной установки 12 при соответствующем общем массовом расходе, и регистрацию потребляемой электродвигателями 60 поршневых компрессоров 30 и 32 при каждом значении общего массового расхода мощности так, что блок 130 управления рабочим состоянием получает затем возможность оценки и сохранения режимов избирательного включения Ζ или Z' цилиндров и выбора D частоты вращения с наименьшим потреблением электроэнергии с наибольшей эффективностью, и использования в будущем для данного общего массового расхода только имеющего наибольшую эффективность режима избирательного включения Ζ или Z' цилиндров и выбора D частоты вращения.
Способ избирательного включения возможного режима В эксплуатации посредством блока 130 управления рабочим состоянием показан на фиг. 12.
Сначала, когда сигнал LA запроса мощности поступает в блок 130 управления рабочим состоянием, происходит проверка того, является ли доступным для реализации этого сигнала LA запроса мощности только один режим эксплуатации, то есть только одно избирательное включение Ζ или Z' цилиндров и выбор D частоты вращения, или несколько режимов эксплуатации, то есть несколько избирательных включений Ζ или Z' цилиндров и выборов D частоты вращения.
Как правило, когда общий массовый расход близок к максимальной производительности компрессорной установки 12, доступными являются только одно избирательное включение Ζ цилиндров и выбор D частоты вращения, а именно избирательное включение цилиндров, при котором все блоки 42 цилиндров поршневого компрессора 32 полностью активированы, а регулировка общего массового расхода осуществляется путем управления частотой вращения приводного двигателя 60 поршневого компрессора 30.
Для общего массового расхода, который находится в среднем или низком диапазоне, обычно доступны для избирательного включения несколько режимов эксплуатации, то есть избирательных включений Ζ или Z' цилиндров и выборов D частоты вращения в зависимости от того, сколько имеется блоков 42 цилиндров, и может ли компрессорная холодильная установка 12 работать с немодулированным или модулированным по времени избирательными включениями Ζ или Z' цилиндров.
Для этих избирательных включений Ζ или Z' цилиндров поршневого компрессора 32 необходимое для обеспечения требуемого общего массового расхода выбор D частоты вращения электродвигателя 60 поршневого компрессора 30 подлежит выявлению описанным выше способом в каждом случае для соответствующего режима эксплуатации, и на основании этого для соответствующего режима эксплуатации проводится учет или установление внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии.
Соотнесенные с соответствующим режимом эксплуатации, включающим в себя избирательное включение Ζ или Z' цилиндров и выбор D частоты вращения, значения внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии делают возможным выбор режима эксплуатации с наибольшим внутренним относительным КПД или холодильным коэффициентом или наименьшим потреблением электроэнергии, который затем может быть использован посредством блока 130 управления рабочим состоянием для приведения в действие компрессорной холодильной установки 12 для обеспечения требуемого сигналом LA запроса мощности общего массового расхода.
Описанный выше общий способ действия объяснен ниже с отсылкой на простой пример описанного согласно фиг. 1 первого примера осуществления компрессорной холодильной установки 12 при использовании упрощенного способа действия для выявления внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии.
В компрессорной холодильной установке 12, которая согласно первому примеру осуществления имеет по два блока 42а и 42b цилиндров на поршневой компрессор 30, 32, когда второй поршневой компрессор 32 ограничен работой с постоянной частотой вращения и с немодулированным избирательным включением Ζ цилиндров, для достижения требуемого общего массового расхода имеется только возможность эксплуатации с первым избирательным включением Ζ1 цилиндров, при котором оба блока 42а и 42b цилиндров являются активными, или со вторым избирательным включением Ζ2 цилиндров, при котором только один из блоков 42а, 42b цилиндров является активным, а другой неактивным, причем вклад таких избирательных включений Z1, Z2 цилиндров в общий массовый расход показан на фиг. 13.
Для каждого немодулированного избирательного включения Z1 и Z2 цилиндров второго поршневого компрессора 32 имеется возможность изменения частоты вращения электродвигателя 60 первого поршневого компрессора 30 с помощью преобразователя 62 частоты, например посредством изменения частоты привода преобразователя 62 частоты в диапазоне между 25 Гц и 70 Гц посредством выбора D частоты вращения, причем вклад поршневого компрессора 30 в общий массовый расход при соответствующем выборе D частоты вращения также показан на фиг. 13.
Поскольку для общего массового расхода выше 80% все блоки 42а, 42b цилиндров должны быть активными, это может быть реализовано только посредством избирательного включения Z1 цилиндров, а общий массовый расход ниже 80% может быть также реализован путем отключения одного из блоков 42а, 42b цилиндров и, таким образом, посредством избирательного включения Z2 цилиндров так, что при общем массовом расходе между 65% и 80% является возможной оптимизация с учетом внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии, поскольку поршневой компрессор 32 компрессорной холодильной установки 12 может работать при общем массовом расходе между 65% и 80% либо с первым избирательное включение Z1 цилиндров, либо со вторым избирательным включением Z2 цилиндров.
Поэтому выбор между немодулированным по времени первым избирательным включением Z1 цилиндров и немодулированным по времени вторым избирательным включением Z2 цилиндров возможен путем выявления внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии, причем поршневой компрессор 30 может работать с подходящим выбором D частоты вращения.
Например, для обеспечения возможности выполнения упрощенного учета внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии, возможные состояния мощности между 65% и 80% подразделяют на две группы, например, в самом простом случае, в зависимости от регистрируемого посредством датчика 136 высокого давления значения РН высокого давления.
Например, для заданного хладагента, когда высокое давление РН превышает предел PHG высокого давления, выбирают немодулированное по времени избирательное включение Z2 цилиндров, а когда высокое давление РН оказывается ниже предела PHG, выбирают немодулированное по времени избирательное включение Z1 цилиндров.
Аналогичный учет внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электрической линии является возможным при общем массовом расходе примерно между 40% и 60% максимального массового расхода, а именно либо при работе первого поршневого компрессора 30 с выбором D частоты вращения и при заданной посредством частоты привода в диапазоне между примерно 50 Гц и примерно 70 Гц частоте вращения электродвигателя 60 и при выключенном втором поршневом компрессоре 32, либо при работе первого холодильного компрессора 30 с выбором D частоты вращения и частоте привода в диапазоне между примерно 25 Гц и примерно 45 Гц и в сочетании со вторым поршневым компрессором 32, работающем с постоянной частотой вращения и с немодулированным избирательным включением Z2 цилиндров.
При немодулированном избирательном включении цилиндров Z1 и Z2 соответствующий блок цилиндров активирован или деактивирован постоянным по времени образом на протяжении всего интервала времени, в течение которого реализуется общий массовый расход.
Однако, благодаря тому, что также могут быть реализованы модулированные по времени избирательные включения Z' цилиндров, при которых активация или деактивация соответствующего блока 42 цилиндров может происходить соответственно времени в течение последовательных интервалов SI переключения, первый пример осуществления компрессорной холодильной установки согласно изобретению предоставляет возможность, например, активации или деактивации только одного из блоков 42 цилиндров, и посредством тактирования активации и деактивации этого одного блока 42 цилиндров в пределах интервалов SI переключения, и постоянного отключения другого блока 42 цилиндров, например, для такого выбора избирательного включения Z2' цилиндров работающего с постоянной частотой вращения второго поршневого компрессора 32, при котором возможны еще более низкие состояния мощности, и в этом случае, например при общем массовом расходе от 5% до 25%, имеется возможность оптимизации эксплуатации компрессорной холодильной установки 12 также в отношении внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии путем выбора между избирательным включением Z2 цилиндров или модулированным по времени избирательным включением Z2' цилиндров с изменениями во временной модуляции (фиг. 13).
Кроме того, при общем массовом расходе от 25% до 80% имеется возможность оптимизации путем изменения временной модуляции избирательного включения Z2' цилиндров второго поршневого компрессора 32, работающего с постоянной частотой вращения в сочетании с работающим с выбором D частоты вращения первым поршневым компрессором.
Упрощенно, избирательное включение Z2' цилиндров также может быть выбрано для высокого давления РН, которое выше предельного значения PHG высокого давления, в то время как избирательное включение Z2 цилиндров может быть выбрано для высокого давления РН, которое ниже предельного значения PHG.
Однако эти соотношения могут быть также и обратными в зависимости от используемого хладагента.
Во втором, показанном на фиг. 14, примере осуществления холодильной системы согласно изобретению идентичные элементам первого примера осуществления элементы снабжены теми же ссылочными обозначениями так, что при их описании отсылки могут быть сделаны на пояснения к первому примеру осуществления.
В отличие от первого примера осуществления, во втором примере осуществления компрессорный узел 12' образован поршневым компрессором 30' и поршневым компрессором 32, который является идентичным первому поршневому компрессору.
В отличие от первого примера осуществления, поршневой компрессор 30' снабжен не только преобразователем 62 частоты, но, как показано на фиг. 4, каждый из обоих блоков 42а и 42b цилиндров снабжен обозначенным в целом числом 70 механическим блоком управления мощностью так, что соответствующий блок 42а и 42b цилиндров является отключаемым, как объяснено в связи с поршневым компрессором 32 первого примера осуществления.
Таким образом, в компрессорной холодильной установке 12' второго примера осуществления имеется возможность управления каждым из поршневых компрессоров 30' и 32 с избирательным включением цилиндров Z1 или Z2 или Z2' и, кроме того, управления поршневым компрессором 30' посредством частотного преобразователя 32 с выбором D частоты вращения, что оказывает мультипликативное влияние на избирательное включение Z1, Z2 или Z2' цилиндров поршневого компрессора 30.
Таким образом, во втором примере осуществления имеется возможность регулировки общего массового расхода посредством того, что, с одной стороны, для работающего с постоянной частотой вращения второго поршневого компрессора 32 массовый расход может быть отрегулирован посредством избирательного включения Z1, Z2 или Z2' цилиндров так же, как описано в связи с первым примером осуществления, и, кроме того, однако, во втором примере осуществления общий массовый расход для первого поршневого компрессора 30' определяет не только выбор частоты вращения, но также и избирательное включение Z1, Z2 или Z2' цилиндров. Таким образом, во втором примере осуществления компрессорной холодильной установки согласно изобретению имеется еще больше возможностей для оптимизации требуемого согласно сигналу LA запроса мощности общего массового расхода в отношении выхода хладагента применительно к внутреннему относительному КПД или холодильному коэффициенту или потреблению электроэнергии.
Если, согласно третьему примеру осуществления компрессорной холодильной установки 12, например, оба поршневых компрессора 30 и 32 или только один из них снабжены тремя блоками 42а, 42b и 42 с цилиндров (фиг. 15), которые соответственно имеют, например, по два цилиндра на блок 42 цилиндров, причем каждый из блоков 42а, 42b и 42 с цилиндров может быть индивидуально активирован или деактивирован с помощью соответствующего механического блока 70 управления мощностью, возможными являются три варианта избирательного включения Z1, Z2, Z3 цилиндров, а именно: первый вариант избирательного включения Z1 цилиндров со всеми блоками 42а, 42b и 42 с цилиндров в активированном состоянии, второй вариант избирательного включения Z2 цилиндров с двумя из блоков 42 цилиндров в активированном состоянии и третий вариант избирательного включения Z3 цилиндров только с одним из блоков 42 цилиндров в активированном состоянии.
Относительно деталей конструкции, второй пример осуществления соответствует первому примеру осуществления.
За счет этого открыты широкие возможности для обеспечения требуемого соответственно сигналу LA запроса мощности общего массового расхода.
Если, например, только второй поршневой компрессор 32 имеет три имеющих возможность подключения блока 42а, 42b и 42 с цилиндров, это уже открывает возможность, с помощью немодулированного избирательного включения Ζ цилиндров, изменения массового расхода этого поршневого компрессора 32 между значениями 33%, 66% и 100% возможного массового расхода этого компрессора, и соответствующего дополнения массового расхода первого поршневого компрессора 30.
В простейшем случае первый поршневой компрессор 30 может не иметь ни одного отключаемого блока 42 цилиндров и, таким образом, способен генерировать переменную производительность по хладагенту только путем выбора частоты вращения, которая может изменяться, например, в диапазоне примерно от 50 до 100% производительности по хладагенту.
Однако, если первый поршневой компрессор 30 также имеет три блока 42а, 42b и 42 с цилиндров, каждый из которых может быть включен и выключен, его массовый расход может быть установлен между значениями самое большее 33%, самое большее 66% и самое большее 100% только посредством избирательного включения Ζ цилиндров, и, кроме того, его массовый расход может быть уменьшен на 70% в каждом случае путем снижения частоты вращения в результате выбора D частоты вращения для каждого блока цилиндров, то есть минимальный массовый расход может быть изменен примерно до 11% для одного блока цилиндров, примерно до 22% для двух блоков цилиндров и по меньшей мере до 33% для трех включенных блоков цилиндров.
Аналогичным образом, дополнительные изменения могут быть достигнуты с помощью модулированного по времени избирательного включения Z' цилиндров.
Четвертый пример осуществления компрессорной холодильной установки, который, прежде всего, подходит для СО2 в качестве хладагента, включает в себя поршневые компрессоры 30'' и 32'', каждый из которых имеет всасывающий порт 34'' и нагнетательный порт 14''.
Как показано на фиг. 16-21, соответствующий поршневой компрессор включает в себя корпус 40'' компрессора, в котором, например, предусмотрены два расположенных V-образно друг относительно друга параллельных блока 42''а и 42''b цилиндров, каждый из которых включает в себя по меньшей мере один цилиндровый узел 44'', прежде всего два или более цилиндровых узлов 44''.
Каждый из этих цилиндровых узлов 44'' образован корпусом 46'' цилиндра, в котором поршень 48'' соответственно имеет возможность перемещения колебательным образом, причем поршень 48'' соответственно может приводиться в движение шатуном 50'', который в свою очередь посажен на шейку 52'' коленчатого вала 54'', который приводится в движение, например, посредством электродвигателя 60'', который может быть выполнен в виде синхронного или асинхронного двигателя.
Корпус 46'' цилиндра каждого из цилиндровых узлов 44'' закрыт клапанной плитой 56'', на которой расположена головка 58'' цилиндров.
Предпочтительно, при этом клапанная плита 56'' охватывает не только один корпус 46'' цилиндров блока 42'' цилиндров, но все корпуса 46'' цилиндров соответствующего блока 42' цилиндров', и таким же образом, головка 58'' блока цилиндров также охватывает все корпуса 46'' цилиндров соответствующего блока 42'' цилиндров.
Корпус 40'' компрессора дополнительно включает в себя сообщенный с портом 36'' низкого давления впускной канал 62'', который, например, встроен в корпус 40'' компрессора.
В каждой из головок 58'' блока цилиндров, как показано на фиг. 20 и 21, расположены впускная камера 162 и выпускная камера 164, которые связаны с двумя цилиндровыми узлами 44'' соответствующего блока 42'' цилиндров.
Прежде всего, впускная камера 162 расположена над впускными отверстиями 172 цилиндровых узлов 44'' блока 42'' цилиндров.
Кроме того, выпускная камера 164 расположена, прежде всего, в непосредственной близости, над размещенными в клапанной плите 56'' выпускными отверстиями 174 цилиндровых узлов 44'', которые снабжены сидящими на клапанной плите 56'' выпускными клапанами 176.
Как показано на фиг. 20 и 21, каждая головка 58'' блока цилиндров включает в себя внешний корпус 182, который перекрывает соответствующую клапанную плиту 56'' и охватывает собой впускную камеру 162 и выпускную камеру 164, которые, в свою очередь, отделены друг от друга посредством простирающегося внутри внешнего корпуса 182 разделительного элемента 184, причем разделительный элемент 184 поднимается от соответствующей клапанной плиты 56'' и простирается над впускной камерой 162, перекрывая ее.
Таким образом, выпускная камера 164 прилегает сбоку к впускной камере 162 в области клапанной плиты 56'', и при этом простирается между наружным корпусом 182 и разделительным элементом 184, по меньшей мере, участками над впускной камерой 162.
Для управления рабочими состояниями общего массового расхода компрессорной холодильной установки, каждой головке 58'' блока цилиндров соотнесен активно управляемый посредством блока 130 управления рабочим состоянием механический блок 70'' управления мощностью, который обеспечивает возможность закрывания или открывания соединительного канала 192 между выпускной камерой 164 и впускной камерой 162, причем соотнесенные головке 58'' блока цилиндров цилиндровые узлы 44''' при закрытом соединительном канале 192 (фиг. 21) сжимают хладагент на полную мощность, а при открытом соединительном канале 192 не сжимают хладагент, поскольку хладагент перетекает обратно из выпускной камеры 164 во впускную камеру 162.
Соединительный канал 192 проходит через вставленный в разделительный корпус 184 вкладыш 194, который образует уплотняющее седло 196, обращенное к выпускной камере 164 и примыкающее к окружающей и прилегающей к уплотняющему седлу 196 части выпускной камеры 164.
Кроме того, уплотняющее седло 196 обращено к уплотняющему плунжеру 202, который для плотного закрывания соединительного канала 192 может быть посажен на уплотняющем седле 196, например, своим металлическим уплотняющим участком 204, и который может быть поднят от уплотняющего седла 196 в такой мере, что уплотняющий участок 204 оказывается на расстоянии от уплотняющего седла 196, и таким образом, хладагент получает возможность перетекания из выпускной камеры 162 во впускную камеру 164.
Предпочтительно, уплотняющий плунжер 202 получает направление соосно имеющему уплотняющее седло 196 вкладышу 194, и уплотняется посредством поршневого кольца 206 в направляющем отверстии 208, которое образовано посредством выполненной на внешнем корпусе 182 направляющей втулки 212 головки 58'' блока цилиндров.
Предпочтительно, уплотняющий плунжер 202 как таковой или, по меньшей мере, его уплотняющий участок 204 изготовлены из металла, например цветного металла, который имеет меньшую твердость, чем металл уплотняющего седла 196, которое изготовлено, например, из стали, прежде всего закаленной стали.
Прежде всего, для обеспечения быстрого перемещения уплотняющего плунжера 202 ход уплотняющего плунжера 202 между закрытым и открытым положениями находится в диапазоне от четверти до половины среднего диаметра соединительного канала 192.
Таким образом, уплотняющий плунжер 202 ограничивает напорную камеру 214, которая расположена на обращенной от уплотняющего участка 204 стороне уплотняющего плунжера 202, и закрыта на противоположной уплотняющему плунжеру 202 стороне посредством закрывающего элемента 216.
Объем напорной камеры 216, прежде всего, является столь малым, что в открытом положении уплотняющего плунжера он составляет менее одной трети, предпочтительно, менее одной четверти, более предпочтительно менее одной пятой, еще более предпочтительно менее одной шестой и, наиболее предпочтительно менее одной восьмой максимального объема напорной камеры 216 в закрытом положении уплотняющего плунжера 202.
Кроме того, в напорной камере 216 расположена нажимная пружина 218, которая, с одной стороны, опирается на закрывающий элемент 216, ас другой - давит на уплотняющий плунжер 202 в направлении его закрытого положения с посадкой на уплотняющем седле 196.
В зависимости от давления в напорной камере 216, уплотняющий плунжер 202 может быть перемещен в показанное на фиг. 20 открытое положение или в показанное на фиг. 21 закрытое положение.
Кроме того, уплотняющий плунжер 202 пронизан дроссельным каналом 222, который проходит от напорной камеры 214 через уплотняющий плунжер 202 к выходному отверстию, которое расположено радиально вне уплотняющего участка на обращенной к уплотняющему седлу 196 стороне, но которое, поскольку оно лежит в радиальном направлении вне уплотняющего участка 204, в закрытом положении уплотняющего плунжера 202 обеспечивает находящемуся под давлением в выпускной камере 164 и омывающему уплотняющее седло 196 хладагенту возможность поступления, и подачи его дросселированным образом в напорную камеру 214.
Кроме того, в напорную камеру 214, например, через закрывающий элемент 216 проходит отводящий канал 224, который является соединяемым с сообщенным с впускной камерой 162 каналом 228 сброса давления посредством обозначенного в целом как 226 электромагнитного клапана.
Например, электромагнитный клапан 226 имеет конфигурацию, включающую в себя вентильный элемент 232, который может быть использован для прерывания или для установления связи между каналом 228 сброса давления и отводящим каналом 224.
Когда соединение между отводящим каналом 224 и каналом 228 сброса давления установлено, в напорной камере 214 преобладает давление всасывания, а на уплотняющий плунжер 202 воздействует давление в выпускной камере 164 с обращенной к выпускной камере 164 стороны, и таким образом, он перемещается в открытое положение.
Однако, когда соединение между каналом 228 сброса давления и отводящим каналом 224 оказывается прерванным посредством вентильного элемента 232, нажимная пружина 218 прижимает уплотняющий плунжер 202 к уплотняющему седлу 196 и, кроме того, высокое давление поступает в напорную камеру 214 через дроссельный канал 222 так, что в напорной камере 214 создается высокое давление, которое, в дополнение к воздействию нажимной пружины 218, прижимает уплотняющий плунжер 202 его уплотняющим элементом 204 к уплотняющему седлу 196.
Прежде всего, уплотняющий плунжер 202 выполнен таким образом, что он выходит в радиальном направлении за пределы уплотняющего седла 196 так, что даже когда уплотняющий плунжер 202 находится в закрытом положении, лежащая в радиальном направлении за пределами уплотняющего седла 196 и находящаяся под воздействием высокого давления поверхность плунжера принуждает уплотняющий плунжер 202 к перемещению против усилия нажимной пружины 218 в показанное на фиг. 20 открытое положение при условии, что вентильный элемент 232 электромагнитного клапана 226 устанавливает соединение между отводящим каналом 224 и каналом 228 сброса давления, в результате чего в напорной камере 214 создается давление всасывания.
Подача хладагента под давлением всасывания осуществляется через образованный в корпусе 40'' компрессора канал 64, который ведет к ведущему к клапанной плите 56'' входному отверстию, через которое хладагент под давлением всасывания поступает к проходному отверстию 236 в клапанной плите 56'' и проходит через него во впускную камеру 162.
Кроме того, как показано на фиг. 20 и 21, выпускная камера 164 ведет к расположенному в клапанной плите 56'' выпускному отверстию 242, через которое хладагент под давлением в выпускной камере 164 проходит в предусмотренный в корпусе компрессора выпускной канал 244, и может поступать в порт 16'' высокого давления.
Прежде всего, выпускное отверстие 244 клапанной плиты 56'' связано с обратным клапаном 246, который поддержан на клапанной плите 56'' и обеспечивает, что в случае, когда уплотняющий плунжер 202 находится в открытом положении и, таким образом, в случае перетекания хладагента из выпускной камеры 164 во впускную камеру 162, давление в выпускном канале 244 не падает, но поддерживается посредством закрывающегося обратного клапана 246.
Четвертый пример осуществления компрессорной холодильной установки 12'' работает так же, как и первый, второй или третий примеры осуществления так, что в отношении его эксплуатации с избирательным включением цилиндров Ζ и выбором D частоты вращения может быть сделана полная отсылка на пояснения к предшествующим примерам осуществления.
Во всех примерах осуществления компрессорной холодильной установки согласно изобретению, в дополнение к двум поршневым компрессорам 30, 32 могут быть предусмотрены другие поршневые компрессоры, которые могут быть дополнительно использованы посредством блока управления рабочим состоянием, предпочтительно, без избирательного включения Ζ цилиндров и без выбора D частоты вращения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| ХОЛОДИЛЬНЫЙ КОМПРЕССОР | 2021 |
|
RU2796290C1 |
| ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА | 2018 |
|
RU2782721C2 |
| СВОБОДНОПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ-ВАРИАТОР | 1993 |
|
RU2076221C1 |
| ПОЛУГЕРМЕТИЧНЫЙ КОМПРЕССОР ХОЛОДИЛЬНОГО АГЕНТА | 2016 |
|
RU2745598C2 |
| ПОЛУГЕРМЕТИЧНЫЙ КОМПРЕССОР ХОЛОДИЛЬНОГО АГЕНТА (ВАРИАНТЫ) | 2021 |
|
RU2771541C1 |
| СПОСОБ ОПТИМИЗАЦИИ РАБОТЫ ТУРБОНАГНЕТАТЕЛЯ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) | 2015 |
|
RU2705489C2 |
| СВОБОДНОПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ | 2008 |
|
RU2445479C2 |
| КОМПРЕССОР ХОЛОДИЛЬНОГО АГЕНТА | 2021 |
|
RU2785939C1 |
| Веломобиль с пневмоаккумуляторным приводом | 1988 |
|
SU1717471A1 |
| ПОРШНЕВОЙ КОМПРЕССОР И СПОСОБ СЖАТИЯ ГАЗА ПОСРЕДСТВОМ НЕГО | 2019 |
|
RU2775102C1 |
Компрессорная холодильная установка для холодильной системы включает по меньшей мере два работающих параллельно между общим портом низкого давления и общим портом высокого давления поршневых компрессора. В компрессорной холодильной установке общий массовый расход компрессорной холодильной установки является задаваемым посредством того, что по меньшей мере для одного из поршневых компрессоров его массовый расход является задаваемым путем изменения частоты вращения электродвигателя посредством частотного преобразователя для электродвигателя, и что по меньшей мере для одного из поршневых компрессоров его массовый расход является задаваемым путем избирательного включения цилиндров. Для компрессорной холодильной установки предусмотрен блок управления рабочим состоянием, который управляет общим массовым расходом или регулирует его путем задания избирательного включения цилиндров и избирательного включения частоты вращения на основе переданного ему сигнала запроса мощности холодильной системы. Техническим результатом является обеспечение большей гибкости в отношении обеспечения требуемого общего массового расхода при одновременном обеспечении высокого максимального массового расхода. 2 н. и 30 з.п. ф-лы, 21 ил.
1. Компрессорная холодильная установка (12) для холодильной системы (10), включающая в себя по меньшей мере два работающих параллельно между общим портом (24) низкого давления и общим портом (14) высокого давления, выполненных с возможностью индивидуальной эксплуатации, а также имеющих соответственно электродвигатель (60) и приводимые в действие последним цилиндровые узлы (44) поршневых компрессора (30, 32),
отличающаяся тем, что в компрессорной холодильной установке (12) общий массовый расход компрессорной холодильной установки (12), который изменяется в диапазоне от минимального массового расхода до максимального массового расхода, является задаваемым посредством того, что по меньшей мере для одного из поршневых компрессоров (30) его массовый расход является задаваемым путем выбора (D) частоты вращения посредством частотного преобразователя (62) для электродвигателя (60), и что по меньшей мере для одного из поршневых компрессоров (30, 32) его массовый расход является задаваемым путем избирательного включения (Z) цилиндров, и что для компрессорной холодильной установки (12) предусмотрен блок (130) управления рабочим состоянием, который управляет общим массовым расходом или регулирует его путем задания избирательного включения цилиндров (Z) и выбора (D) частоты вращения на основе переданного ему сигнала (LA) запроса мощности холодильной системы (10).
2. Компрессорная холодильная установка по п. 1, отличающаяся тем, что для достижения по меньшей мере одного значения общего массового расхода компрессорной холодильной установки (12) по меньшей мере в одном поршневом компрессоре (30, 32) блок (130) управления рабочим состоянием задает по меньшей мере одно постоянное по времени избирательное включение (Z) цилиндров.
3. Компрессорная холодильная установка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что для достижения соответствующего общего массового расхода компрессорной холодильной установки (12) блок (130) управления рабочим состоянием задает по меньшей мере одно модулированное по времени избирательное включение (Ζ') цилиндров.
4. Компрессорная холодильная установка по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что для достижения соответствующего общего массового расхода компрессорной холодильной установки (12) блок (130) управления рабочим состоянием задает выбор (D) частоты вращения.
5. Компрессорная холодильная установка по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что для достижения соответствующего общего массового расхода блок (130) управления рабочим состоянием управляет первым из поршневых компрессоров (30) с выбором (D) частоты вращения, а вторым из поршневых компрессоров (32) - с избирательным включением (Ζ) цилиндров.
6. Компрессорная холодильная установка по п. 5, отличающаяся тем, что для достижения соответствующего общего массового расхода блок (130) управления рабочим состоянием управляет вторым из поршневых компрессоров с модулированным по времени и/или немодулированным по времени избирательным включением (Ζ, Ζ') цилиндров.
7. Компрессорная холодильная установка по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что для достижения соответствующего общего массового расхода блок (130) управления рабочим состоянием управляет первым из поршневых компрессоров (30) с выбором (D) частоты вращения и с избирательным включением (Ζ) цилиндров, а вторым из поршневых компрессоров (32) с избирательным включением (Ζ) цилиндров.
8. Компрессорная холодильная установка по п. 7, отличающаяся тем, что для достижения соответствующего общего массового расхода блок (130) управления рабочим состоянием управляет первым поршневым компрессором (30) и вторым поршневым компрессором (32) с немодулированным по времени избирательным включением (Ζ) цилиндров, а одним из поршневых компрессоров (30, 32) - также с модулированным по времени избирательным включением (Ζ') цилиндров.
9. Компрессорная холодильная установка по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что работа по меньшей мере одного из поршневых компрессоров (30, 32) с выбором (D) частоты вращения включает в себя как работу на нулевой частоте вращения, так и работу в подходящем для требуемого массового расхода диапазоне (D) частот вращения.
10. Компрессорная холодильная установка по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что работа по меньшей мере одного из поршневых компрессоров (30, 32) с избирательным включением (Z) цилиндров включает в себя работу со всеми цилиндровыми узлами (44), или с частичным количеством всех цилиндровых узлов (44), или работу с выключенными цилиндровыми узлами (44) или с выключенным электродвигателем.
11. Компрессорная холодильная установка по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что при близком к минимальному массовому расходу общем массовом расходе блок (130) управления рабочим состоянием управляет только одним из поршневых компрессоров (30, 32).
12. Компрессорная холодильная установка по п. 11, отличающаяся тем, что при минимально возможном общем массовом расходе блок (130) управления рабочим состоянием управляет только работающим с модулированным по времени избирательным включением (Ζ') цилиндров холодильным компрессором (30, 32).
13. Компрессорная холодильная установка по п. 11 или п. 12, отличающаяся тем, что при общем массовом расходе, близком к минимально возможному общему массовому расходу, блок (130) управления рабочим состоянием управляет только работающим с выбором (D) частоты вращения холодильным компрессором (30).
14. Компрессорная холодильная установка по п. 11, отличающаяся тем, что при наименьшем общем массовом расходе блок (130) управления рабочим состоянием управляет только поршневым компрессором (30) с выбором (D) частоты вращения и с избирательным включением (Z) цилиндров.
15. Компрессорная холодильная установка по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что блок (130) управления рабочим состоянием оптимизирует выбор (D) частоты вращения и избирательное включение (Ζ, Ζ') цилиндров применительно к достижению наивысшего внутреннего относительного КПД или наивысшего холодильного коэффициента или наименьшего потребления электроэнергии компрессорной холодильной установки (12) при соответствующем общем массовом расходе.
16. Компрессорная холодильная установка по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что блок (130) управления рабочим состоянием выявляет внутренний относительный КПД или холодильный коэффициент или потребление электроэнергии для возможных рабочих режимов в случае нескольких возможных для достижения соответствующего общего массового расхода посредством выбора (D) частоты вращения и избирательного включения цилиндров (Ζ) рабочих режимов, и выбирает рабочий режим с наивысшим внутренним относительным КПД или холодильным коэффициентом или наименьшим потреблением электроэнергии.
17. Компрессорная холодильная установка по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что блок (130) управления рабочим состоянием сохраняет данные, необходимые для выявления внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии для соответствующего выбора (D) частоты вращения и/или избирательного включения (Ζ) цилиндров.
18. Компрессорная холодильная установка по одному из пп. 15-17, отличающаяся тем, что выявление внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии осуществляется посредством блока (130) управления рабочим состоянием путем обнаружения низкого давления (PS) и/или высокого давления (РН) компрессорной холодильной установки (12).
19. Компрессорная холодильная установка по одному из пп. 15-18, отличающаяся тем, что для выявления внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или расхода электроэнергии блок (130) управления рабочим состоянием использует характеристики хладагента, общий массовый расход, расход электроэнергии и/или частоту вращения электродвигателей (60).
20. Компрессорная холодильная установка по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что для оптимизации внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии в возможных режимах эксплуатации, включая сюда выбор (D) частоты вращения и избирательное включение (Z) цилиндров, все реализуемые посредством компрессорной холодильной установки (12) общие массовые расходы соотносят с различными диапазонами общих массовых расходов и, что с каждым диапазоном общих массовых расходов соотносят конкретные режимы работ.
21. Компрессорная холодильная установка по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что активация и деактивация каждого блока (42) цилиндров осуществляется посредством управляемого посредством блока (130) управления рабочим состоянием механического блока (70) управления мощностью.
22. Компрессорная холодильная установка по п. 21, отличающаяся тем, что механический блок (70) управления мощностью соотнесен с головкой (58) блока цилиндров блока (42) цилиндров.
23. Компрессорная холодильная установка по п. 21 или п. 22, отличающаяся тем, что для активации или деактивации соответствующего блока (42) цилиндров механической блок (70) управления мощностью управляет впускным потоком (74) во впускную камеру (72) головки (58) блока цилиндров.
24. Компрессорная холодильная установка по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что для активации или деактивации соответствующего блока (42') цилиндров в головке (58) блока цилиндров блок (70) управления мощностью соединяет выпускную камеру (164) с впускной камерой (162).
25. Компрессорная холодильная установка по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что блок (130) управления рабочим состоянием является выполненным отдельным от преобразователя частоты (132) блоком (130) управления рабочим состоянием.
26. Компрессорная холодильная установка по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что блок (130) управления рабочим состоянием расположен во вмещающем частотный преобразователь (132) корпусе (40).
27. Компрессорная холодильная установка по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что блоки (42) цилиндров поршневых компрессоров (30, 32) работают параллельно.
28. Компрессорная холодильная установка по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что поршневые компрессоры (30, 32) имеют по меньшей мере по два цилиндровых узла (44) на каждый блок (42) цилиндров.
29. Компрессорная холодильная установка по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что поршневые компрессоры (30, 32) имеют более двух блоков (42) цилиндров.
30. Холодильная система, включающая в себя компрессорную холодильную установку (12), теплообменник (18) стороны высокого давления, расширительный элемент (30) и теплообменник (32) стороны низкого давления, отличающаяся тем, что компрессорная холодильная установка (12) выполнена по одному из предшествующих пунктов.
31. Холодильная система по п. 30, отличающаяся тем, что холодильная система (10) имеет системный блок (138) управления, который генерирует сигнал (LA) запроса мощности для блока управления рабочим состоянием.
32. Холодильная система по п. 31, отличающаяся тем, что блок (130) управления рабочим состоянием расположен в корпусе системного блока (138) управления.
| DE 102015112439 A1, 02.02.2017 | |||
| СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КОМПРЕССОРНОЙ СИСТЕМОЙ | 2016 |
|
RU2708472C1 |
| Устройство для управления замкнутой системой охлаждения и способ управления замкнутой системой охлаждения | 1978 |
|
SU1075995A3 |
| US 2020340464 A1, 29.10.2020 | |||
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ УГЛЕРОД-УГЛЕРОДНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА | 2010 |
|
RU2435670C1 |
