[发明专利]多容调离心式压缩机及其控制方法

说明书

技术领域

本发明有关于离心式压缩机，尤指一种关于应用于冰水主机(Chiller)的多容调离心式压缩机及其控制方法。

背景技术

现今中央空调系统中常见的制冷设备为冰水主机，其利用由冰水主机所制造的冰水经由管路的传输，以热交换的方式，达到显著降低室内温度的效果。近年来，冰水主机的使用已越来越普遍，其中一种常见类型为离心式冰水主机，其运转核心在离心式压缩机部分。为了达到节能的目的，目前多级设计的离心式压缩机已成为趋势，但多级设计的压缩机，可能会衍生出负载控制上的非比例性，使得整机的容调效果不彰，进而影响的调控效果。

请参照图1，显示现有单容调离心式压缩机的容调效果。如图所示，单容调离心式压缩机自整机流量30％至整机流量100％相对于系统阻抗线的容调效果无法使得系统达到较宽的操作区间，因此单一容调离心式压缩机实难达到广域操作的效果。为了达到可广域操控的目的，现今已有许多的多容调控制方法被提出。然而，现有的多容调控制方法多是对单一进气导叶(IGV)与单一扩压器(Diffuser)进行调控的技术与方法。以同动的手法而言，仅提供固定增减量。以轮动的手法而言，通过先调控一组容调机构并固定其它容调机构，待该组调控到达极限后，再对其他组容调机构进行调控。然而，上述控制手段可采用的控制策略较少且调控优先权较贫乏，使得COP受限在5.5至6.0之间，因此仅可满足全载效率，却无法满足部分负载的需求，因而造成系统效率及能力的降低。

而美国专利US 6,129,511所揭露的技术仅容调一组进气导叶及扩压器，采用实际测量所得的特性曲线，得知进气导叶与扩压器之间的关系，进而建立相关数据库，借此调控进气导叶配合内外环的扩压器，并借由测量压力，以无段控制与内插计算的方式来进行调控，使得压缩机达到高压比性能。然而，此类控制方式的可用变量较少且灵活性较低，造成整体控制策略相当有限，进而局限COP的表现。

又美国专利US 4,616,483同样仅调控一组进气导叶及扩压器，借由所测量的电流，采用增量或减量的轮动手段，将油压系统的压力值调控在所欲的范围内。然而，此类控制方式虽单纯易用，但无法提供广域操作及满足部分负载操作。

此外，美国专利US 5,807,071也仅调控一组进气导叶及扩压器，以可调式进气导叶配合内环与外环的扩压器装置沿周侧旋转流道的开启与关闭，进而控制冷媒流量的改变，将压缩机维持在峰值效率(peak efficiency)，同时抑制突波(Surge)，并采用特性曲线的轮动手段来调控。然而，此类控制手段可采用的变量较少，因此控制策略过于贫乏，进而局限COP的表现，无法提供广域操作及满足部分负载操作。

由此可知，以现有技术而言，在调控一组进气导叶及扩压器的情况下，实难以实现广域操作及满足部分负载操作，且现有多容调技术也难以设计可提升整机组效率并抑制突波的离心式压缩机。因此，如何提出一种多容调离心式压缩机及相关控制方法，能够在多级设计的离心式压缩机中达到负载控制上的比例性，且确保整机可广域操控，同时提升整机组效率并抑制突波以确保安全性、可靠度及机组效能，实为目前各界亟欲解决的技术问题。

发明内容

有鉴于上述现有技术的缺点，本发明的主要目的在于提供一种多容调离心式压缩机及其控制方法，使各个容调机构都可维持在较佳的开度值，提升系统效率、能力、及等比例性，达到广域操作的效果。

该多容调离心式压缩机包括：多组容调机构，该容调机构具有一入口进气导叶与一出口扩压器；以及控制机构，用以调控该多组容调机构，其中，该控制机构根据各该入口进气导叶的压力及各该出口扩压器的压力与温度计算得到各组容调机构的出口扩压器与入口进气导叶的压力比值，接着比较各该容调机构的压力比值的变化量，以决定各该容调机构的调控优先权，且根据所决定的优先权，对各组容调机构的入口进气导叶与出口扩压器进行调控。

本发明还提供一种多容调离心式压缩机的控制方法，该多容调离心式压缩机具有至少两组以上的容调机构，各组容调机构具有一入口进气导叶与一出口扩压器，该控制方法包括：1，感测各该入口进气导叶的压力及各该出口扩压器的压力与温度；2，计算各组容调机构的出口扩压器与入口进气导叶的压力比值；3，比较各该容调机构的压力比值的变化量，以决定各该容调机构的调控优先权；4，根据所决定的调控优先权，对各该容调机构的入口进气导叶进行调控；以及5，根据所决定的调控优先权，对各该容调机构的出口扩压器进行调控。