用於控制亞臨界和超臨界模式下的蒸汽壓縮系統的運行的方法
2023-05-27 13:12:46 1
用於控制亞臨界和超臨界模式下的蒸汽壓縮系統的運行的方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於控制蒸汽壓縮系統(1)的運行的方法以及一種蒸汽壓縮系統(1)。所述蒸汽壓縮系統(1)包括沿著製冷劑在其中流動的製冷劑路徑布置的壓縮器(2)、排熱換熱器(3)、可控閥(4)、接收器(5)、至少一個膨脹裝置和至少一個蒸發器。所述蒸汽壓縮系統(1)能夠在亞臨界控制機制以及以超臨界控制機制運行。所述方法包括如下步驟：測量離開排熱換熱器的製冷劑的溫度TGC；基於所測的溫度TGC並且採用可用於亞臨界控制機制以及超臨界控制機制的計算公式計算壓強基準PGC,Ref；以及，控制可控閥的打開程度，從而獲取離開排熱換熱器的製冷劑的等於所計算的壓強基準PGC,Ref的壓強。由於計算公式可應用於亞臨界控制機制以及超臨界控制機制，因而僅需要一個計算公式，因而可以以非常簡單的方式控制蒸汽壓縮系統(1)。
【專利說明】用於控制亞臨界和超臨界模式下的蒸汽壓縮系統的運行的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用於控制蒸汽壓縮系統的方法。根據本發明的方法，蒸汽壓縮系統可以以亞臨界控制機制以及以超臨界控制機制運行，僅採用一個用於計算壓強基準的計算公式。本發明還涉及用於根據所述方法控制蒸汽壓縮系統的控制系統，以及，包括這種控制系統的蒸汽壓縮系統。
【背景技術】
[0002]一些蒸汽壓縮系統，諸如製冷系統、熱泵或者空調系統能夠以亞臨界控制機制以及以超臨界控制機制運行。在蒸汽壓縮系統中流動的製冷劑在壓縮器中被壓縮並且隨後被供給至排熱換熱器。當蒸汽壓縮系統在亞臨界控制機制下運行時，排熱換熱器作為冷凝器運行，即，被壓縮的製冷劑在經過排熱換熱器的同時被冷凝，並且因而離開排熱換熱器的製冷劑至少部分處於液態。另一方面，當蒸汽壓縮系統以超臨界控制機制操作時，排熱換熱器中不發生製冷劑的相轉變。因此，在此情況中，排熱換熱器運行作為氣體冷卻器，並且離開排熱換熱器的製冷劑處於氣態。
[0003]通常地，一種控制策略被用於亞臨界控制機制，而另一種不同的控制策略被用於超臨界控制機制。這需要系統能夠保持蒸汽壓縮系統是否以亞臨界或超臨界機制運行的軌跡。而且，當蒸汽壓縮系統在接近亞臨界機制和超臨界機制之間的轉變點的區域中運行時必須小心。
[0004]W02006/087005A1公開了一種用於控制間歇地超臨界地運行的製冷迴路。在亞臨界模式，控制閥被控制成保持預定「亞臨界壓強」，該「亞臨界壓強」確保在排熱換熱器的出口處的液體製冷劑的預定過冷。在超臨界模式中，控制閥被控制成保持預定「超臨界壓強」，該「超臨界壓強」被優化用於保持在排熱換熱器的出口處的超臨界製冷劑的最優效率。在邊界模式中，在鄰近臨界點的區域中，依賴於以預定的「亞臨界壓強」和「超臨界壓強」為基礎確定的「連續性壓強」控制控制閥。因此根據三個不同的控制策略控制製冷迴路。
【發明內容】
[0005]本發明的實施例的一個目的在於提供一種用於控制蒸汽壓縮系統的運行的方法，該方法允許在亞臨界控制機制中以及在超臨界控制機制中各易地控制蒸汽壓縮系統。
[0006]本發明的實施例的另一個目的在於提供一種用於控制蒸汽壓縮系統運行的方法，該方法允許採用相同的控制公式在亞臨界控制機制中以及在超臨界控制機制中容易地控制蒸汽壓縮系統。
[0007]本發明的實施例的還一個目的在於提供一種用於控制蒸汽壓縮系統運行的控制系統，該控制系統能夠以各易的方式在亞臨界控制機制中以及在超臨界控制機制中各易地控制蒸汽壓縮系統。
[0008]本發明的實施例的又一個目的在於提供一種用於控制蒸汽壓縮系統運行的控制系統，該控制系統能夠使用相冋的控制公式在亞臨界控制機制中以及在超臨界控制機制中控制蒸汽壓縮系統。
[0009]根據本發明的第一方面，本發明提供一種用於控制蒸汽壓縮系統運行的方法，所述蒸汽壓縮系統包括沿製冷劑在其中流動的製冷劑路徑布置的壓縮器、排熱換熱器、可控閥、接收器、至少一個膨脹裝置和至少一個蒸發器，所述蒸汽壓縮系統能夠以亞臨界控制機制以及超臨界控制機制運行，所述方法包括如下步驟:
[0010]測量離開排熱換熱器(3)的製冷劑的溫度Tcc;
[0011]基於所測的溫度Te。，和使用可應用於亞臨界控制機制以及超臨界控制機制的計算公式計算壓強基準Peaitef ；以及
[0012]控制可控閥(4)的打開程度，從而獲取離開排熱換熱器(3)的製冷劑的等於所計
算的壓強基準Peaitef的壓強。
[0013]在本文中，術語「蒸汽壓縮系統」應該被解讀成表示其中諸如製冷劑的流體媒質流循環並且被交替地壓縮和膨脹，由此提供一容積的製冷或加熱的任何系統。因此，蒸汽壓縮系統可以是製冷系統、空調系統、熱泵等。因此，蒸汽壓縮系統包括沿著製冷劑路徑布置的壓縮器、排熱換熱器、諸如膨脹閥形式的至少一個膨脹裝置、和至少一個蒸發器。根據本發明的第一方面的方法控制的蒸汽壓縮系統還包括可控閥和接收器，可控閥布置在製冷劑路徑中排熱換熱器和接收器之間。由此，可控閥的打開程度確定離開排熱換熱器的製冷劑的壓強。在接收器處，製冷劑的液體部分可以與製冷劑的氣態部分分開。在此情況下，製冷劑的液體部分被供給至蒸汽壓縮系統的低壓強側，即被供給至膨脹裝置，在膨脹裝置中，它在進入蒸發器之前被膨脹，並且製冷劑的氣態部分經由閥被直接供給至壓縮機。可選地或者附加地，接收器可以設有換熱器，該換熱器確保製冷劑的氣態部分在接收器中至少部分地被冷凝。被冷凝的製冷劑接著可以被供給至如上所述的製冷系統的低壓強側。
[0014]蒸汽壓縮系統能夠在亞臨界控制機制以及以超臨界控制機制運行。當以亞臨界控制機制運行時，製冷劑的運行循環使得，在經過排熱換熱器時，製冷劑經歷相變，即，製冷劑至少部分地被冷凝。另一方面，當以超臨界控制機制運行時，製冷劑的運行循環使得在製冷劑經過排熱換熱器時不發生相變，離開排熱換熱器的製冷劑因而基本上處於氣相中。蒸汽壓縮系統，以及在其中流動的製冷劑，是一種時而在亞臨界控制機制中運行、時而在超臨界控制機制中的類型。
[0015]根據本發明的第一方面的方法，初始地，測量離開排熱換熱器的製冷劑的溫度Te。。這可以，例如通過使用布置在製冷劑路徑的排熱換熱器的出口處的溫度傳感器完成。
[0016]接下來，基於所測的溫度Ttx計算壓強基準Peaitef。為此，使用可應用於亞臨界控制機制以及超臨界控制機制的計算公式。對兩個控制機制使用相同的計算公式是有利的，因為由此不必知曉蒸汽壓縮系統是否處於亞臨界或超臨界控制機制中。總是通過使用一個並且相同的計算公式完成壓強基準的計算，因而控制蒸汽壓縮系統非常簡單。
[0017]最後，控制可控閥的打開程度，從而獲取離開排熱換熱器的製冷劑的壓強，所述壓強等於所計算的壓強基準Peaitef。
[0018]所述方法還可以包括測量離開排熱換熱器的製冷劑的壓強Ptx的步驟，並且，控制可控閥(4)的打開程度的步驟可以包括將所測的壓強P,。與所計算的壓強基準Peaitef進行比較。根據此實施例，根據反饋控制策略控制可控閥的打開程度。[0019]所述計算的步驟可以採用以下計算公式執行:
[0020]
【權利要求】
1.一種用於控制蒸汽壓縮系統(I)的運行的方法，所述蒸汽壓縮系統(I)包括沿製冷劑在其中流動的製冷劑路徑布置的壓縮器(2)、排熱換熱器(3)、可控閥(4)、接收器(5)、至少一個膨脹裝置和至少一個蒸發器，所述蒸汽壓縮系統(I)能夠以亞臨界控制機制以及超臨界控制機制運行，所述方法包括如下步驟: 測量離開排熱換熱器(3)的製冷劑的溫度Tec; 基於所測的溫度Ttx和採用可應用於亞臨界控制機制以及超臨界控制機制的計算公式計算壓強基準Peaitef ;以及 控制可控閥(4)的打開程度從而獲取離開排熱換熱器(3)的製冷劑的等於所計算的壓強基準Peaitef的壓強。
2.如權利要求1所述的方法，還包括測量離開排熱換熱器(3)的製冷劑的壓強Pec的步驟，並且，其中，控制可控閥(4)的打開程度的步驟包括將所測的壓強P,。與所計算的壓強基準P^f對比。
3.如權利要求1或2所述的方法，其中，採用以下計算公式執行計算步驟:
4.如權利要求3所述的方法，其中，計算步驟還包括基於預選定的轉變壓強P*和想要的過冷值Λ T獲得轉變溫度 Τ*。
5.一種控制蒸汽壓縮系統(I)的運行的控制系統，所述控制系統能夠執行如前述權利要求中任一所述的方法的方法步驟。
6.一種蒸汽壓縮系統(I)，包括沿著製冷劑在其中流動的製冷劑路徑布置的壓縮器(2)、排熱換熱器(3)、可控閥(4)、接收器(5)、至少一個膨脹裝置和至少一個蒸發器，所述蒸汽壓縮系統(I)還包括如權利要求5所述的控制系統。
7.如權利要求6所述的蒸汽壓縮系統(I)，其中，所述排熱換熱器(3)被布置成當蒸汽壓縮系統(I)在亞臨界控制機制下運行時作為冷凝器運行，並且所述排熱換熱器(3)被布置成當蒸汽壓縮系統(I)在超臨界控制機制下運行時作為氣體冷卻器運行。
8.如權利要求6或7所述的蒸汽壓縮系統(I)，其中，所述可控閥(4)是膨脹閥。
9.如權利要求6-8中任一所述的蒸汽壓縮系統(I)，其中，所述蒸汽壓縮系統(I)是製冷系統。
10.如權利要求6-9中任一所述的蒸汽壓縮系統(I)，其中，在製冷劑路徑中流動的製冷劑是CO2。
【文檔編號】F25B49/02GK103649651SQ201280032978
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年7月3日 優先權日:2011年7月5日
【發明者】簡·普林斯 申請人:丹佛斯公司