[发明专利]用于控制具有带有可变速度驱动器的离心式压缩机的冷却器系统的方法和系统

说明书

用于对冷却器系统进行控制以实现控制稳定性同时维持最佳效率的方法和系统。具体地，用于控制离心式压缩机速度和入口导向叶片位置的方法和系统，其中离心式压缩机速度和入口导向叶片位置在控制路径中建立了三个截然不同的区域：(i)在从全负荷的初始卸载期间，入口导向叶片位置保持在完全打开位置处，而离心式压缩机速度改变，以实现期望的冷却容量；(ii)在转折点与转变点之间，保持离心式压缩机速度恒定，而入口导向叶片位置改变，以实现期望的冷却容量；以及(iii)在转变点与零冷却容量之间，改变入口导向叶片位置和离心式压缩机速度两者以实现期望的冷却容量。

本申请是申请人为特灵国际有限公司、国际申请日为2014年1月24日、进入国家阶段申请号为201480018199.9(国际申请号为PCT/US2014/013039)、题为“用于控制具有带有可变速度驱动器的离心式压缩机的冷却器系统的方法和系统”的PCT发明专利申请的分案申请。

技术领域

本文中所公开的实施例总地涉及一种具有离心式压缩机的供热、通风和空气调节(“HVAC”)系统、诸如冷却器系统。更具体地，实施例涉及用于对冷却器系统进行控制以实现控制稳定性同时维持最佳效率的方法和系统。

背景技术

冷却器系统通常结合制冷回路的标准部件，以提供冷却水用于冷却指定的建筑物空间。典型的制冷回路包括压缩制冷剂气体的压缩机、将所压缩的制冷剂冷凝成液体的冷凝器和利用液态制冷剂来冷却水的蒸发器。冷却水然后可以用管道输送到将要冷却的空间。

利用所谓的离心式压缩机的冷却器系统可以通常在尺寸上例如从～100到～10,000冷吨，并且可以在用于大型设施、诸如商业建筑中时提供特定优点和效率。离心式冷却器的可靠性可以较高，而维护要求可以较低，因为离心式压缩通常涉及仅一些机械零件的纯旋转运动。

离心式压缩机通常具有叶轮，该叶轮可以认为是具有许多风扇叶片的风扇。叶轮通常由管道环绕。到叶轮的制冷剂流可以由在叶轮的入口处位于管道中的可变入口导向叶片(“IGV”)来控制。入口导向叶片可以相对于流动方向以某一角度运转，并引起制冷剂流刚好在进入压缩机叶轮之前形成涡流。入口导向叶片的角度可以相对于制冷剂流动方向是可变的。当入口导向叶片的角度改变并且入口导向叶片打开和关闭时，到压缩机的制冷剂流可以增加或减少。在许多应用中，入口导向叶片可以在垂直于制冷剂流动方向的完全关闭位置到入口导向叶片与制冷剂流对齐的完全打开入口叶片导向位置之间可变九十度。当冷却负荷高时，入口导向叶片可以打开以增加抽取通过蒸发器的制冷剂量，由此增加冷却器的运行冷却容量。

为了满足空气调节空间中的所有需求情况，冷却器系统可以改变输出容量。在高冷却需求的时候，离心式压缩机可以以最大负荷或全容量运行。在其它时候，对空气调节的需要减少，并且离心式压缩机可以以降低的容量运行。冷却器系统的输出于是可以基本上小于全容量下的输出。还期望使离心式压缩机以针对在任何给定时刻所需的容量的最有效模式运转，以将冷却器系统的耗电降至针对给定负荷的最低可能量。已经发现离心式压缩机的最有效运转点在称为浪涌(surge)的情况附近。然而，在浪涌情况下的运转会是不期望的，因为这会对离心式压缩机造成损坏。

发明内容

提供了用于利用可变速度驱动器来控制具有离心式压缩机的冷却器系统的实施例。具体地，本文中所公开的实施例涉及用于对冷却器系统进行控制以实现控制稳定性同时维持最佳效率的方法和系统。

如上所述，当在称为浪涌的情况附近运转时，离心式冷却器最有效。在到达用于期望的冷却输出的点的浪涌时，直接在叶轮的出口处的制冷剂与在叶轮的入口处的制冷剂之间的压差巨大。在这种情况下，制冷剂将会浪涌，首先向后然后向前流过离心式压缩机。这会产生不稳定的运转情况。