CN102373969A - 用于自动控制膨胀机速度的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

提供在第一膨胀机(110)的当前速度在偏移应用范围内时通过将第二膨胀机(120)的速度自动偏移来控制通过对第一膨胀机的完整性不安全的速度范围的过渡时间的方法(700)，第二膨胀机(120)接收从第一膨胀机(110)输出的流体流。该方法(700)包括：在第一膨胀机的当前速度增加且小于第一速度值或者降低且小于第二速度值时将第二膨胀机的速度设置成大于第一膨胀机的当前速度(S710)；并且，在第一膨胀机的当前速度增加且大于第一速度值或者降低且大于第二速度值时，将第二膨胀机的速度设置成小于第一膨胀机的当前速度(S720)。

Description

用于自动控制膨胀机速度的方法和装置
技术领域
本文所公开的主题的实施例一般涉及将接收从另一个膨胀机(expander)输出的流体流(fluid flow)的膨胀机的速度自动设置成正偏移(bias)或负偏移以便降低通过对膨胀机中之一的完整性(integrity)不安全的速度范围的过渡(transition)时间的方法和装置。
背景技术
在油气制冷系统中，两个膨胀机通常串联布置并且用于冷却制冷剂气体。这种制冷剂气体是用于液化天然气的冷却剂。图1是常规的二膨胀机装配1的示意图。从第一膨胀机10输出的气体流进入第二膨胀机20，“第一”与“第二”标注与膨胀机在流动方向30的位置有关。
第一膨胀机10通常接收具有在室温的高压的气体，并且输出具有低压和低温的气体。第二膨胀机20接收从第一膨胀机10输出的气体，并且继续冷却气体。使气体膨胀的第一膨胀机10和第二膨胀机20分别具有转动叶轮22和24。在正常工作期间，在不存在与避免膨胀机中之一的速度范围有关的关注时，调节器40将第二膨胀机20的叶轮24的转动速度设置为与第一膨胀机10的叶轮22的当前转动速度相同。调节器40可从速度感测器(Sv1)50接收关于第一膨胀机10的当前速度的信息。
在以下描述中，术语“速度”包括“转动速度”，并且代替重复规定“膨胀机叶轮速度”使用术语“膨胀机速度”。膨胀机10与20的速度与从其经过的气体流量(flow)有关，速度在气体流量增加时增加。
本领域中已知，对于膨胀机，通常存在至少一个不合需要(undesirable)工作速度。在膨胀机以不合需要工作速度运行延长时间时，与工作在其他工作速度时相比，更有可能出现损坏，例如因为由于共振现象而在不合需要速度出现过度震动。因此，通过将膨胀机控制成例如尽可能短时间地工作在不合需要速度周围的不合需要范围，操作人员尽力避免使膨胀机工作在不合需要速度。
按照常规，为了避免使第一膨胀机10或第二膨胀机20中之一工作在其各自的不合需要范围，将第二膨胀机20的速度手动设置成偏离第一膨胀机10的速度。将第二膨胀机20的速度设置成与第一膨胀机10的速度不同具有改变膨胀机上压力降(pressure drop)的分布的作用。因此，第一膨胀机10的速度受到设置第二膨胀机20的速度采用的方式影响。通过控制第二膨胀机20的设置速度，操作人员还可间接控制第一膨胀机10的速度。
系统的手动操作具有以下优点。将第二膨胀机20的设置速度手动偏移与偶尔不当地操作膨胀机中之一的高风险相关联。除了将第二膨胀机的速度偏移外，操作人员还应该将系统控制成服从与不合需要速度范围内的最大允许运行时间、设置速度的最大允许变化率(rate)以及膨胀机间最大允许速度差有关的约束。
另一优点是，在手动操作的情况下，不合需要范围通常定义成比必要最小值宽，因此降低膨胀机的正常工作范围。
将第二膨胀机20的速度手动偏移还可引起使整个系统工作在受控方式的困难。例如，设置速度的变化率应该维持为小于阈值，以便允许二膨胀机系统获得平衡工作状态，而不是工作在潜在有害和难以控制的过渡状态。在手动设置速度时，这个速度变化率可偶尔变得太大。
此外，旨在降低使膨胀机工作在不合需要速度范围的时间的手动操作可使操作人员从系统的整体监控中分心，这可引起对可随手动操作同时出现的无关异常的延迟响应。
因此，提供避免前述问题和缺点的系统和方法将是合乎需要(desirable)的。
发明内容
根据一个示范实施例，提供一种通过将第二膨胀机的速度自动偏移来控制通过对第一膨胀机的完整性不安全的速度范围的过渡时间的方法，第二膨胀机接收第一膨胀机输出的流体流。该方法包括：在(a)第一膨胀机的当前速度在偏移应用范围内并且(b)第一膨胀机的当前速度增加且小于第一速度值或者降低且小于第二速度值时，将第二膨胀机的速度设置成大于第一膨胀机的当前速度。该方法还包括：在(a)第一膨胀机的当前速度在偏移应用范围内并且(c)第一膨胀机的当前速度增加且大于第一速度值或者降低且大于第二速度值时，将第二膨胀机的速度设置成小于第一膨胀机的当前速度。
根据另一实施例，一种控制器包括界面(interface)和处理单元。界面配置成接收与第一膨胀机的当前速度有关的信息，并且输出第二膨胀机的设置速度，第二膨胀机接收从第一膨胀机输出的流体流。处理单元连接到界面，并且配置成在第一膨胀机的当前速度在偏移应用范围内时确定第二膨胀机的设置速度。处理单元配置成：在第一膨胀机的当前速度增加且小于第一速度值或者降低且小于第二速度值时，将第二膨胀机的设置速度确定为大于第一膨胀机的当前速度。处理单元还配置成：在第一膨胀机的当前速度增加且大于第一速度值或者降低且大于第二速度值时，将第二膨胀机的设置速度确定为小于第一膨胀机的当前速度。
根据另一实施例，一种由电子组件制成的装置将包括第一膨胀机的当前速度的第一膨胀机速度信号转换为包括第二膨胀机的设置速度的第二膨胀机速度信号，第二膨胀机从第一膨胀机接收流体流。该装置包括：信号生成块，配置成生成第二膨胀机速度信号；以及偏移切换(switch)信号生成块，连接到信号生成块并且配置成生成偏移切换信号。信号生成块包括：加电路，配置成将偏移值信号与第一膨胀机速度信号相加；第一路径，配置成将第一膨胀机速度信号转发到加电路；第二路径，配置成生成正偏移信号；第三路径，配置成生成负偏移信号；以及开关，连接到第二路径和第三路径的输出，并且配置成根据偏移切换信号将第二路径或第三路径连接到加电路。在第一膨胀机的当前速度在偏移应用范围之外时，第二路径和第三路径生成零信号。偏移切换信号生成块配置成生成偏移切换信号，从而表明：在第一膨胀机的当前速度小于第一值时要连接第二路径，在第一膨胀机的当前速度大于第二值时要连接第三路径，并且在第一膨胀机的当前速度大于第一值并且小于第二值时保持当前连接。
根据另一实施例，提供一种存储可执行代码的计算机可读介质，所述代码在被处理器执行时使计算机执行通过将第二膨胀机的速度自动偏移来控制通过对第一膨胀机的完整性不安全的速度范围的过渡时间的方法，第二膨胀机接收从第一膨胀机输出的流体流。该方法包括：在第一膨胀机的当前速度在偏移应用范围内并且第一膨胀机的当前速度增加且小于第一速度值或者降低且小于第二速度值时，将第二膨胀机的速度设置成大于第一膨胀机的当前速度。该方法还包括：在第一膨胀机的当前速度在偏移应用范围内并且第一膨胀机的当前速度增加且大于第一速度值或者降低且大于第二速度值时，将第二膨胀机的速度设置成小于第一膨胀机的当前速度。
附图说明
合并在说明书中并且构成其一部分的附图示出一个或多个实施例，并且和本描述一起解释这些实施例。附图中：
图1是常规二膨胀机装配的示意图；
图2是根据一个实施例的二膨胀机装配的示意图；
图3是根据一个实施例降低通过对第一膨胀机的完整性不安全的不合需要速度周围的速度范围的过渡时间的方法的流程图；
图4是根据一个示范实施例将第一和第二膨胀机的速度表示为流体流量的函数的图表；
图5是根据一个实施例的控制器的示意图；
图6是示出根据另一个实施例的电子装置的示图；
图7是根据一个实施例自动设置接收由第一膨胀机输出的流体流的第二膨胀机的速度的方法的流程图；
图8是根据一个实施例降低通过对第二膨胀机的完整性不安全的不合需要速度周围的速度范围的过渡时间的方法的流程图；
图9是根据一个示范实施例将第一和第二膨胀机的速度表示为流体流量的函数的图表；
图10是根据一个实施例的控制器的示意图；
图11是示出根据另一个实施例的电子装置的示图；以及
图12是根据一个实施例自动设置接收由第一膨胀机输出的流体流的第二膨胀机的速度的方法的流程图。
具体实施方式
示范实施例的以下描述参考附图。不同图中的相同参考标号标识相同或相似要素。以下详细描述不限制本发明。本发明的范围而是由随附权利要求书限定。为了简便起见，针对二膨胀机系统中使用的方法和装置的术语和结构论述以下实施例，其中通过将接收由第一膨胀机输出的流体流的第二膨胀机的速度自动偏移来降低通过对膨胀机中之一的完整性不安全的速度范围的过渡时间。但是，接下来要论述的实施例不限于这些系统，而是可应用于要求避免膨胀机的不合需要速度范围的其他系统。
整个说明书中对“一个实施例”或“实施例”的引用表示，结合一个实施例描述的特定特征、结构和特性被包含在所公开主题的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或者“在实施例中”在整个说明书中各个位置的出现不一定是指同一实施例。此外，这些特定特征、结构或特性可在一个或多个实施例中按任何适当方式组合。
图2是根据一个实施例的二膨胀机装配100的示意图。图2示出第一膨胀机110、第二膨胀机120、第一膨胀机110的叶轮122、第二膨胀机120的叶轮124、流动方向130、根据向其输入的速度值设置第二膨胀机120的速度的调节器140以及提供与第一膨胀机110的当前速度有关的信息的感测器150。
根据一个实施例，图2中的二膨胀机系统100还包括安装在第一膨胀机110和调节器140之间的控制器160。但是，控制器160可安装在其他位置。本领域技术人员还将领会，调节器140可修改成包括控制器160，或者调节器140的处理器可配置成执行控制器160的功能。
图2中的控制器160例如从速度感测器150接收关于第一膨胀机110的当前速度的信息，并且将速度值提供给调节器140。调节器140将第二膨胀机120的速度设置成与从控制器160接收的速度值相等。换言之，可使用与图1中示出的常规系统1中相同的调节器，但是与其中调节器40接收第一膨胀机110的当前速度的常规系统相比，图2中系统100的调节器140从控制器160接收速度值。这个速度值可以或者可以不与第一膨胀机110的当前速度相同，如下所述。
图3是根据一个实施例通过将接收由第一膨胀机输出的流体流的第二膨胀机的速度自动偏移来降低通过对第一膨胀机的完整性不安全的不合需要速度周围的速度范围的过渡时间的方法的流程图。接下来，使用图4中将第一膨胀机和第二膨胀机的速度表示为气体流量的函数的图表来描述图3中的方法。
图4中图表的y轴线上示出用某些转动速度单位、例如转每分(rpm)单位表示的速度值。沿y轴线标记并标注四个代表性的速度值，并且这些速度满足以下关系：SPEED_LL＜SPEED_L＜SPEED_H＜SPEED_HH。第一膨胀机的不合需要速度(UNDESIRABLE SPEED)是包含在不合需要速度范围中在SPEED_L与SPEED_H之间的值。不合需要范围可由制造商规定或者基于测试与经验来预先确定。
在第一膨胀机的当前速度在偏移应用范围内在SPEED_LL与SPEED_HH之间时，将第二膨胀机的速度设置成被偏移，即，不同于第一膨胀机的当前速度。在第一膨胀机的当前速度在偏移应用范围之外时，将第二膨胀机的速度设置成与第一膨胀机的当前速度相等。
除了规定不合需要范围之外，膨胀机的制造商还通常规定最大时间(MAX_TIME)，该最大时间是允许膨胀机工作在不合需要范围内的速度的最大时间间隔。膨胀机的制造商还通常规定膨胀机(例如第二膨胀机)的最大允许速度变化率(SPEED_RATE)。
此外，制造商(如果二膨胀机系统由同一制造商整体提供的话)或者工艺工程师(如果二膨胀机系统由用户装配的话)确定第一和第二膨胀机的速度之间的最大允许速度差(SPEED_DIFF)。也就是说，在二膨胀机系统(例如图2中的100)中，第一膨胀机的速度与第二膨胀机的速度之间的绝对差对于正常工作条件应该小于最大SPEED_DIFF。为了能够操作该系统例如以便服从这个最大允许速度差(SPEED_DIFF)约束，最大允许速度差(SPEED_DIFF)应该大于SPEED_H-SPEED_L。
与图3中图表的y轴线上标注的代表性速度值对应的绝对值取决于个别系统。对于上文标识的速度值的示范值集合为：SPEED_LL＝16600rpm，SPEED_L＝17600rpm，UNDESIRABLE SPEED＝18000rpm，SPEED_H＝18400rpm以及SPEED_HH＝19400rpm。
在图4中图表的x轴线上表示通过膨胀机的气体流量。在图4中，膨胀机的速度具有气体流量的线性相关性。但是，该线性相关性只是膨胀机速度与气体流量的相关函数的示范说明。该相关函数可具有其他函数相关性，但一般来说，在气体流量增加时膨胀机的速度增加，并且在气体流量降低时膨胀机的速度降低。
在图3中的S300，在系统开始工作(即，气体开始流过膨胀机)时，膨胀机的速度变为正(即大于0rpm)。在低气体流量，在膨胀机的速度在偏移应用范围之下时，在S305，第二膨胀机的速度(Ref_B)被设置为(例如通过调节器140基于从图2中控制器160接收到的信号)与第一膨胀机的当前速度(Exp_A)相等。第一膨胀机的当前速度可被图2中的控制器160从速度感测器(例如图2中的Sv1 150)接收到。但是，与第一膨胀机的当前速度有关的信息可从例如控制板的其他信息源接收到、被估计、被计算等。
只要第一膨胀机(例如图2中的110)的当前速度在偏移应用范围之外(即小于SPEED_LL或者大于SPEED_HH)，就将第二膨胀机(例如图2中的120)的速度设置(例如通过调节器140基于从图2中控制器160接收到的值)为与第一膨胀机的当前速度相同，这些情形对应于图4中的片段410与411。
如果在图3中在步骤S310的第一膨胀机的当前速度与SPEED_LL的比较表明第一膨胀机的当前速度小于SPEED_LL(即S310的支路“否”)，则在步骤S305将第二膨胀机的速度(Ref_B)设置成与第一膨胀机的当前速度(Exp_A)相等。
在更高气体流量，在第一膨胀机的当前速度(Exp_A)变得大于SPEED_LL(即S310的支路“是”)，在步骤S320将第二膨胀机的速度(Ref_B)设置为大于第一膨胀机的当前速度的值。具体而言，将第二膨胀机的速度设置为Ref_B＝Exp_A+(Exp_A-SPEED_LL)xGAIN，其中GAIN是预定的正值。量(Exp_A-SPEED_LL)xGAIN是应用到第二膨胀机的速度的正偏移。因此，该正偏移与第一膨胀机的当前速度和偏移应用范围的下限(即SPEED_LL)之差成比例。在其他应用中，该正偏移可用不同方式确定。一般而言，该正偏移可为第一膨胀机的当前速度(Exp_A)、偏移应用范围的最低值(SPEED_LL)、不合需要速度范围的最低值(SPEED_L)、增益(gain)等的函数，例如f(Exp_A，SPEED_LL，SPEED_L，GAIN)。
GAIN可被预先确定为最大允许速度差(SPEED_DIFF)与差值SPEED_H-SPEED_L的比率。GAIN的示范值为2。
在S320，在将第二膨胀机的速度偏移时，控制器(例如图2中的160)配置成输出速度值，使得第二膨胀机的当前速度变化率小于第二膨胀机的最大速度变化率(SPEED_RATE)。第二膨胀机的最大速度变化率(SPEED_RATE)可例如为20与50rpm/s之间的值，例如为40rpm/s。因此，即使气体流量以快的速率(rate)增加，第二膨胀机的速度也可被设置成按时间逐渐增加，从而服从最大允许速度变化率(SPEED_RATE)约束。
由于第二膨胀机的正偏移速度，系统上压力降的分布与在没有应用偏移时的状态相比可改变，尽管总压力降可保持基本相同。因此，第一膨胀机的当前速度对于给定气体流量变得比如果在那个给定气体流量没有将偏移应用于第二膨胀机的速度则第一膨胀机会具有的当前速度的值小。
只要在S330的第一膨胀机的当前速度(Exp_A)与SPEED_L的比较表明，第一膨胀机的当前速度低于SPEED_L(即S330的支路“否”)，并且在S310的第一膨胀机的当前速度与SPEED_LL的比较表明，第一膨胀机的当前速度高于SPEED_LL，则第二膨胀机的速度(Ref_B)被设置成包括该正偏移(即要被正偏移)。
作为流量的函数的第二膨胀机的速度在将第二膨胀机的速度正偏移时对应于图4中的片段420，并且第一膨胀机的当前速度在这个情形中对应于图4中的片段421。注意，通过给第二膨胀机的速度应用正偏移(由片段420示出)，第一膨胀机的当前速度(由片段421示出)保持小于SPEED_L，并且因此在不合需要速度范围之外。
如果在S330的第一膨胀机的当前速度与SPEED_L的比较表明，第一膨胀机的当前速度大于SPEED_L(即S330的支路“是”)，则控制器160在S340将小于第一膨胀机的当前速度的速度值传送到调节器140，并且在S345等待一个延迟。具体而言，在S340，第二膨胀机的速度被设置为Ref_B＝Exp_A+(Exp_A-SPEED_HH)xGAIN。负偏移(Exp_A-SPEED_HH)xGAIN是负量，并且因此Ref_B被设置成小于Exp_A。
可执行从将第二膨胀机的速度正偏移到将第二膨胀机的速度负偏移的过渡，同时遵守(observe)与最大速度变化率有关的约束。也就是说，速度变化率可保持为小于变化率的最大值(SPEED_RATE)。在遵守与最大变化率有关的约束的同时的过渡可使得在到达第二膨胀机的速度的新目标值之前的中间步骤成为必要。因此，在S345遵守所述延迟。通过遵守这个延迟，系统在考虑以不同方式设置第二膨胀机的速度之前到达目标状态(例如，在图4中的片段441上第一膨胀机的当前速度大于SPEED_H)。
假定将第一和第二膨胀机的速度与气体流量相关，这个过渡在气体流量超过TRANSITION FLOW(过渡流量)值时出现。这个TRANSITIONFLOW值可通过计算或者通过对二膨胀机系统的实验来确定。TRANSITION FLOW值可取决于可按时间改变的膨胀机效率和气体组成。不要求对气体流量的直接测量，因为TRANSITION FLOW值是在将第二膨胀机的速度设置为要进行正偏移时第一膨胀机的当前速度变得与不合需要速度范围的下限SPEED_L相等处的流量值。如果接着将第二膨胀机的速度设置成被负偏移，那么即使气体流量维持在TRANSITION FLOW值，第一膨胀机的速度也将向上增加到不合需要速度范围的上限SPEED_H。
从将第二膨胀机的速度正偏移到将第二膨胀机的速度负偏移的过渡可改变二膨胀机系统上的压力降分布，这将确定在图4中的片段441上把第一膨胀机的当前速度改变为等于或大于SPEED_H的值。因此，在完成该改变时，第一膨胀机的当前速度应该在速度的不合需要范围之外。在S345遵守的延迟允许系统完成该过渡。
在一些实施例中，如果在S345的延迟之后，第一膨胀机的当前速度低于SPEED_H，那么即使气体流量大于或等于TRANSITION FLOW值，也可发出警告信号(例如通过图2中的控制器160)。
由于从将第二膨胀机的速度正偏移到将第二膨胀机的速度负偏移的过渡可能与气体流量的增加同时出现，因此在该过渡期间第一膨胀机的当前速度在图4中如虚线弧线431所示，并且第二膨胀机的速度在图4中如虚线弧线430所示。
只要根据在S350的比较，第一膨胀机的当前速度保持大于SPEED_H(即S350的支路“是”)，但是根据在S360的比较小于SPEED_HH(即S360的支路“否”)，则在步骤S355，第二膨胀机的速度被设置成具有负偏移，即：Ref_B＝Exp_A+(Exp_A-SPEED_HH)xGAIN。
作为流量的函数的第二膨胀机的速度在这个情形中对应于图4中的片段440，并且第一膨胀机的当前速度在这个情形中对应于图4中的片段441。注意，通过将负偏移应用于第二膨胀机的速度(由片段440所示)，第一膨胀机的当前速度保持大于SPEED_H，并且因此在不合需要速度范围之外(在图4中由片段441所示)。
在根据在S360的比较第一膨胀机的当前速度大于SPEED_HH(即S360的支路“是”)时，在S365，第二膨胀机的速度被设置成与第一膨胀机的当前速度相等。
如果根据在S350的比较，第一膨胀机的当前速度小于SPEED_H(即S350的支路“否”)，则第二膨胀机的速度不再被负偏移，而是在S370再次被正偏移(Ref_B＝Exp_A+(Exp_A-SPEED_LL)xGAIN)。为了避免使系统在将第二膨胀机的速度正偏移与负偏移之间来回翻转，从将第二膨胀机的速度正偏移到将第二膨胀机的速度负偏移的过渡以及从将第二膨胀机的速度负偏移到将第二膨胀机的速度正偏移的过渡在基本相同的TRANSITION FLOW值出现，如果认为对于两个膨胀机的流量的速度相关性在各自的过渡速度范围中是线性的话。
在从将第二膨胀机的速度负偏移到将第二膨胀机的速度正偏移的这个过渡期间，可遵守速度变化率小于变化率的最大值的约束。该速度的新应用正偏移确定二膨胀机系统上压力降分布的变化。第一膨胀机的当前速度降低到等于或小于SPEED_L的值。因此，一旦完成从将第二膨胀机的速度负偏移到将第二膨胀机的速度正偏移的过渡(由于与速度变化率有关的约束而考虑一个延迟)，则第一膨胀机的当前速度在速度的不合需要范围之外。为了允许系统到达这个状态，在S375遵守与在S345遵守的延迟类似的延迟。图3中在S345和S375的延迟可相等或者具有不同值。这些延迟可等于MAX_TIME。一个示范值是180秒，但可使用其他值。
在一些实施例中，如果在S345的延迟之后，第一膨胀机的当前速度大于SPEED_L，那么尽管气体流量小于或者等于TRANSITIONFLOW值，也可发出警告信号(例如通过图2中的控制器160)。
由于从将第二膨胀机的速度负偏移到将第二膨胀机的速度正偏移的过渡可能与气体流量的降低同时出现，因此在该过渡期间第一膨胀机的当前速度在图4中如虚线弧线451示出，并且第二膨胀机的速度在图4中如虚线弧线450示出。
在该过渡之后，如果气体流量为例如根据在S330的比较第一膨胀机的当前速度保持低于SPEED_L(即S330的支路“否”)，并且根据在S310的比较第一膨胀机的当前速度大于SPEED_LL(即S310的支路“是”)，则在S320，第二膨胀机的速度被设置为具有正偏移，等等。
根据图3所示和参考图4所述的方法，在气体流量经过TRANSITIONFLOW值时，第一膨胀机的当前速度像允许的最大速度变化率那样快地变化通过不合需要范围。因此，与在膨胀机速度相等并且仅与气体流量变化的速率(rate)相关时相比，降低了通过对第一膨胀机的完整性不安全的速度范围的过渡时间。
根据一个实施例，如图5所示，控制器500(例如图2中的160)包括界面510和处理单元520。控制器可连接到两个膨胀机的系统(例如图2中的100)，其中第一膨胀机(例如图2中的110)将气体输出到第二膨胀机(例如图2中的120)，第一和第二膨胀机中的每一个包括叶轮(例如图2中的122和124)，叶轮以与经过两个膨胀机的系统的气体流量相关的速度转动。
界面510可配置成接收与第一膨胀机的当前速度有关的信息，并且输出第二膨胀机的设置速度(例如向图2中的调节器140)。
处理单元520可配置成连接到界面510，并且基于上文使用图3与4描述的过程确定第二膨胀机的设置速度。处理单元520可在第一膨胀机的当前速度在偏移应用范围内(例如，如图4中所示在SPEED_LL与SPEED_HH之间)并且流体流量小于预定流量值(例如，图4中的TRANSITION FLOW)时，将第二膨胀机的设置速度确定为大于第一膨胀机的当前速度。这种情况下，第二膨胀机的设置速度为第一膨胀机的当前速度与正偏移之和。
处理单元520可在流体流量大于预定值并且第一膨胀机的当前速度在偏移应用范围内时，将第二膨胀机的设置速度确定为小于第一膨胀机的当前速度。因此，这种情况下，第二膨胀机的设置速度是第一膨胀机的当前速度与负配置之差。
在一个实施例中，处理单元520可进一步配置成：将当前速度与第一速度值(例如图4中的SPEED_L)进行比较，以便确定在当前速度向第一速度值增加并且达到第一速度值时流体流量是否向预定流量值增加并且达到预定流量值。处理单元520还可进一步配置成：将当前速度与第二速度值(例如图4中的SPEED_H)进行比较，以便确定在当前速度向第二速度值降低并且达到第二速度值时流体流量是否向预定流量值降低并达到预定流量值。对第一膨胀机的完整性不安全的速度范围可在第一速度值与第二速度值之间，并且优选地被包含在偏移应用范围内。
在另一实施例中，处理单元520可还配置成：在第一膨胀机的当前速度在偏移应用范围之外时，将第二膨胀机的设置速度确定为等于第一膨胀机的当前速度。
在另一实施例中，处理单元520可还配置成：在第一膨胀机的当前速度保持在对第一膨胀机的完整性不安全的速度范围内长于预定时间间隔时，生成警告。
在另一实施例中，处理单元520可还配置成：在流体流量小于预定流量值时，确定第二膨胀机的设置速度，使得设置速度与第一膨胀机的当前速度之差和当前速度与偏移应用范围内的最低速度值(例如图4中的SPEED_LL)之差成比例。
在另一实施例中，处理单元520可还配置成：在流体流量大于预定流量值时，确定第二膨胀机的设置速度，使得第一膨胀机的当前速度与为第二膨胀机设置的速度之差和偏移应用范围内的最高速度值(例如图4中的SPEED_HH)与第一膨胀机的当前速度之差成比例。
在另一实施例中，处理单元520可还配置成：确定第二膨胀机的设置速度，使得改变该速度的速率低于预定最大速率值。
在另一实施例中，处理单元520可还配置成：针对多个偏移应用范围和流体流量的对应预定流量值，确定第二膨胀机的设置速度。
根据另一实施例，图6是示出配置成执行图3中方法的电子装置600的示图。电子装置600由电子组件制成，并且能够将包括第一膨胀机的当前速度(Exp_A)的第一膨胀机速度信号转换为包括要被设置给第二膨胀机的速度(Ref_B)的第二膨胀机速度信号。
电子装置600包括第二膨胀机信号生成块610和偏移切换信号生成块620，这两个块接收第一膨胀机速度信号(Exp_A)。
第二膨胀机信号生成块610包括沿着三个路径布置的组件以执行不同功能。沿着第一路径630的组件配置成将第一膨胀机速度信号转发给加电路632。沿着第二路径634的组件配置成生成与第一膨胀机的当前速度与偏移应用范围的下限(SPEED_LL)之差成比例信号。沿着第三路径635的组件配置成生成与偏移应用范围的上限(SPEED_HH)与第一膨胀机的当前速度之差成比例的信号。
第二路径634和第三路径635分布包括钳位电路636和637。由于钳位电路635和637，如果第一膨胀机的当前速度(Exp_A)在偏移应用范围之外(即大于SPEED_HH并且小于SPEED_LL)，则分别从第二路径634和第三路径636输出的信号具有0.0的值。此外，由于钳位电路636和637，第二路径634和第三路径635输出绝对值不大于最大允许速度差(SPEED_DIFF)的信号。因此，第二路径634输出的正偏移量为与第一膨胀机的当前速度和偏移应用范围的下限(SPEED_LL)之差成比例的正值，如果该差值大于0的话(否则输出0)。该正偏移量还被限制到小于最大允许速度差(SPEED_DIFF)。
由第三路径635输出的负偏移量为和第一膨胀机的当前速度与偏移应用范围的上限(SPEED_HH)之差成比例的负值，如果该差值小于0的话(否则输出0)。此外，该负偏移量还被限制到(例如绝对值)小于最大允许速度差(SPEED_DIFF)。
第二膨胀机信号生成块610还包括开关638，该开关配置成传送偏移值信号，该偏移值信号是接收自第一路径634的正偏移信号或者接收自第二路径635的负偏移信号中之一，这取决于接收自偏移切换信号生成块620的偏移切换信号。从开关638输出的偏移值信号然后在增益组件640中与增益相乘。增益组件640输出的经相乘的偏移信号然后输入到滤波器组件642，该滤波器组件如果需要则限制经相乘的偏移信号，使得当前的速度变化率不超过第二膨胀机的设置速度的最大变化率。从滤波器642输出的最终偏移信号在加电路632中与第一膨胀机速度信号相加，然后经由链路633作为信号Ref_B提供给第二膨胀机120。
偏移信号生成块620包括两个路径650和652，它们向触发电路654提供输入。如果第一膨胀机的当前速度大于对第一膨胀机的完整性不安全的不合需要速度范围的下限(SPEED_L)，则路径650向触发电路给出“1”或高信号。如果第一膨胀机的当前速度小于对第一膨胀机的完整性不安全的不合需要速度范围的上限(SPEED_H)，则路径652向触发电路给出“1”或高信号。在路径650和路径652均给出“1”或高信号时，第一膨胀机的当前速度在进行正偏移和进行负偏移之间的过渡期间在不合需要范围内。因此，没有出现由触发电路654输出的偏移切换信号的改变。触发电路654输出的偏移切换信号沿着总线655提供给开关638。基于接收到的偏移切换信号，开关638在偏移切换信号表明第一膨胀机的当前速度保持低于不合需要速度范围的下限(SPEED_L)时将第二路径634连接到加电路632，并且在偏移切换信号表明第一膨胀机的当前速度保持高于不合需要速度范围的上限(SPEED_H)时将第三路径635连接到加电路632。在第一膨胀机的当前速度变得大于下限(SPEED_L)时，触发电路654输出的偏移切换信号确定开关638要连接第三路径635(负偏移)，并且在第一膨胀机的当前速度变得小于上限(SPEED_H)时，触发电路654输出的偏移切换信号确定开关638要连接第二路径634(正偏移)。位于触发电路654之前的两个AND(与)块657和659，确保按正确方向切换偏移并且避免偏移信号生成块620的摇摆。因此，不需要知道流量的实际值。
偏移切换信号生成块620还包括警告块660，警告块在第一膨胀机的当前速度取不合需要范围中的值长于预定时间间隔时发出警告。延迟电路656和658分别确保实现图3中的步骤S345和S375。
电子装置600配置成执行图3所示的方法。在第一膨胀机的当前速度(Exp_A)在偏移应用范围之外(即小于SPEED_LL或者大于SPEED_HH)时，由于钳位电路636和637，在加电路632中将0信号与第一膨胀机速度信号相加。在第一膨胀机的当前速度(Exp_A)在偏移应用范围之内(即大于SPEED_LL或者小于SPEED_HH)时，在加电路632中将正偏移信号或负偏移信号与第一膨胀机速度信号相加。
在加电路632中是将正偏移信号还是将负偏移信号与第一膨胀机速度信号相加按照上述方式取决于接收自偏移切换信号生成块620的偏移切换信号。第二膨胀机速度信号是加电路632输出的信号。
图7是根据一个实施例对接收第一膨胀机输出的流体流的第二膨胀机的速度进行自动设置以便降低使第一膨胀机工作在第一膨胀机的不合需要速度范围中的速度的时间的方法的流程图。
方法700包括：在S710，在第一膨胀机的当前速度在偏移应用范围内并且第一膨胀机的当前速度增加且小于第一速度值或者降低且小于第二速度值时，将第二膨胀机的速度设置为大于第一膨胀机的当前速度。
方法700还包括：在S720，在第一膨胀机的当前速度在偏移应用范围内并且第一膨胀机的当前速度增加且大于第一速度值或者降低且大于第二速度值时，将第二膨胀机的速度设置为小于第一膨胀机的当前速度。
图8是根据一个实施例通过将第二膨胀机的速度自动偏移来降低通过对第二膨胀机的完整性不安全的速度范围的过渡时间的方法的流程图，第二膨胀机接收第一膨胀机输出的流体流。图9中将第一和第二膨胀机的速度表示为气体流量的函数的图表用于描述图8中的方法。图3中的方法与图8的方法之间的差别在于，第一方法旨在降低通过对第一膨胀机的完整性不安全的不合需要速度周围的速度范围的过渡时间，而第二方法旨在降低通过对第二膨胀机的完整性不安全的不合需要速度周围的速度范围的过渡时间。
在图9中图表的y轴线上示出按某些转动速度单元、例如按转每分(rpm)单位表示的速度值。沿y轴线标记并标注四个代表性速度值，并且这些速度满足以下关系：SPEED_LL＜SPEED_L＜SPEED_H＜SPEED_HH。第二膨胀机的不合需要速度(UNDESIRABLE SPEED)是包含在不合需要速度范围中在SPEED_L与SPEED_H之间的速度。不合需要范围可由制造商规定或者基于测试与经验来预先确定。
在第一膨胀机的当前速度在偏移应用范围内在SPEED_LL与SPEED_HH之间时，将第二膨胀机的速度设置成被偏移，即，不同于第一膨胀机的当前速度。在第一膨胀机的当前速度在偏移应用范围之外时，将第二膨胀机的速度设置成与第一膨胀机的当前速度相等。
除了规定不合需要范围之外，膨胀机的制造商还通常规定不合需要时间(MAX_TIME)，该不合需要时间是允许膨胀机工作在不合需要范围内的速度的最大时间间隔。膨胀机的制造商还通常规定膨胀机(例如第一膨胀机)的最大允许速度变化率(SPEED_RATE)。
为了能够操作该系统例如以便服从最大允许速度变化率(SPEED_RATE)约束和不合需要时间(MAX_TIME)约束，最大允许速度变化率(SPEED_RATE)应该大于(SPEED_H-SPEED_L)/MAX_TIME。
此外，制造商(如果二膨胀机系统由同一制造商整体提供的话)或者工艺工程师(如果二膨胀机系统由用户装配的话)确定第一和第二膨胀机的速度之间的最大允许速度差(SPEED_DIFF)。也就是说，在二膨胀机系统(例如图2中的100)中，第一膨胀机的速度与第二膨胀机的速度之间的绝对差对于正常工作条件应该小于最大SPEED_DIFF。为了能够操作该系统例如以便服从这个最大允许速度差(SPEED_DIFF)约束，最大允许速度差(SPEED_DIFF)应该大于SPEED_H-SPEED_L。
在图9中图表的x轴线上表示通过膨胀机的气体流量。在图9中，膨胀机的速度具有气体流量的线性相关性。但是，该线性相关性只是膨胀机速度与气体流量的相关函数的示范说明。该相关函数可具有其他函数相关性，但一般来说，在气体流量增加时膨胀机的速度增加，并且在气体流量降低时膨胀机的速度降低。
在图8中的S800，在系统开始工作(即，气体开始流过膨胀机)时，膨胀机的速度变为正(即大于0rpm)。在低气体流量，在膨胀机的速度在偏移应用范围之下时，在步骤S805，第二膨胀机的速度(Ref_B)被设置为(例如通过调节器140基于从图2中控制器160接收到的信号)与第一膨胀机的当前速度(Exp_A)相等。第一膨胀机的当前速度可被图2中的控制器160从速度感测器(例如图2中的Sv1 150)接收到。但是，与第一膨胀机的当前速度有关的信息可从例如控制板的其他信息源接收到、被估计、被计算等。
只要第一膨胀机(例如图2中的110)的当前速度在偏移应用范围之外(即小于SPEED_LL或者大于SPEED_HH)，就将第二膨胀机(例如图2中的120)的速度设置(例如通过调节器140基于从控制器160接收到的值)为与第一膨胀机的当前速度相同，这些情形对应于图9中的片段910与911。
如果在图8中在步骤S810的第一膨胀机的当前速度与SPEED_LL的比较表明，第一膨胀机的当前速度小于SPEED_LL(即S310的支路“否”)，则在步骤S805，将第二膨胀机的速度(Ref_B)设置成与第一膨胀机的当前速度(Exp_A)相等。
在更高气体流量，在第一膨胀机的当前速度(Exp_A)变得大于SPEED_LL(即S810的支路“是”)，在步骤S820，将第二膨胀机的速度(Ref_B)设置为小于第一膨胀机的当前速度的值。具体而言，将第二膨胀机的速度设置为Ref_B＝Exp_A-(Exp_A-SPEED_LL)xGAIN，其中GAIN是预定的正值。量(Exp_A-SPEED_LL)xGAIN是应用到第二膨胀机的速度的负偏移。因此，该负偏移和第一膨胀机的当前速度与偏移应用范围的下限(即SPEED_LL)之差成比例。在其他应用中，负偏移可用不同方式确定。一般而言，负偏移可为第一膨胀机的当前速度(Exp_A)、偏移应用范围的最低值(SPEED_LL)、不合需要速度范围的最低值(SPEED_L)、增益(gain)等的函数，例如f(Exp_A，SPEED_LL，SPEED_L，GAIN)。
GAIN可被预先确定为1减去差值SPEED_H-SPEED_L与最大允许速度差(SPEED_DIFF)的比率。GAIN的示范值为0.7。
在S820，在第二膨胀机的速度被偏移时，控制器(例如图2中的160)配置成输出速度值，使得第二膨胀机的当前速度变化率的绝对值小于第二膨胀机的最大速度变化率(SPEED_RATE)。第二膨胀机的最大速度变化率(SPEED_RATE)可例如为20与50rpm/s之间的值。因此，即使气体流量以快的速率增加，第二膨胀机的速度仍被设置成按时间逐渐降低，从而服从最大允许速度变化率(SPEED_RATE)约束。
由于第二膨胀机的负偏移速度，系统上压力降的分布与在没有应用偏移时的状态相比可改变，尽管总压力降可保持基本相同。因此，第一膨胀机的当前速度对于给定气体流量变得比如果在那个给定气体流量没有将偏移应用于第二膨胀机的速度则第一膨胀机会具有的当前速度的值小。
只要在S830的第二膨胀机的当前速度(Exp_B)与SPEED_L的比较表明，第二膨胀机的速度低于SPEED_L(即S830的支路“否”)，并且在S810的第一膨胀机的当前速度与SPEED_LL的比较表明，第一膨胀机的当前速度高于SPEED_LL，则第二膨胀机的速度(Ref_B)被设置成包括该负偏移(即要进行负偏移)。第二膨胀机的当前速度可用感测器来测量或者可被认为是第二膨胀机的最近的先前所设置速度(Ref_B)。
作为流量的函数的第二膨胀机的速度在第二膨胀机的速度被负偏移时对应于图9中的片段920，并且第一膨胀机的当前速度在这个情形中对应于图9中的片段921。注意，通过给第二膨胀机的速度应用负偏移(由片段920示出)，第二膨胀机的当前速度保持小于SPEED_L，并且因此在不合需要速度范围之外。
如果在S830的第二膨胀机的当前速度与SPEED_L的比较表明，第二膨胀机的速度大于SPEED_L(即S830的支路“是”)，则在S840控制器160向调节器140传送以小于SPEED_RATE的速度变化率增加到变为大于第一膨胀机的当前速度的速度值，并且在S845等待一个延迟。具体而言，第二膨胀机的速度设置为Ref_B＝Exp_A-(Exp_A-SPEED_HH)xGAIN。量(Exp_A-SPEED_HH)xGAIN是负量，并且因此，Ref_B被设置成大于Exp_A(即将第二膨胀机的速度被正偏移)。
可执行从将第二膨胀机的速度负偏移到将第二膨胀机的速度正偏移的过渡，同时遵守与最大速度变化率有关的约束。也就是说，第二膨胀机的速度变化率的绝对值可保持为小于变化率的最大值(SPEED_RATE)。
假定将第一和第二膨胀机的速度与气体流量相关，这个过渡在气体流量超过TRANSITION FLOW值时出现。这个TRANSITIONFLOW值可通过计算或者通过对二膨胀机系统的实验来确定。TRANSITION FLOW值可取决于可按时间改变的膨胀机效率和气体组成。不要求对气体流量的直接测量，因为TRANSITION FLOW值是在将第二膨胀机的速度设置为进行负偏移时第二膨胀机的速度变得与不合需要速度范围的下限SPEED_L相等处的流量值。如果接着将第二膨胀机的速度设置成被正偏移，那么即使气体流量维持在TRANSITION FLOW值，第二膨胀机的速度也将向上增加到不合需要速度范围的上限SPEED_H。
从将第二膨胀机的速度负偏移到将第二膨胀机的速度正偏移的这个过渡可改变在二膨胀机系统上的压力降分布，这将确定在图9中的片段941上改变第一膨胀机的当前速度。在完成该过渡时，在图9中的片段940上第二膨胀机的速度变得大于SPEED_H，并且因此在速度的不合需要范围之外。在S845遵守一个延迟，以便允许系统完成该过渡。该延迟可等于第二膨胀机的不合需要速度间隔的宽度除以第二膨胀机的最大允许速度变化率的比率：DELAY＝(SPEED_H-SPEED_L)/SPEED_RATE。
在一些实施例中，如果在S845的延迟之后，第二膨胀机的速度低于SPEED_H，那么即使气体流量大于或等于TRANSITION FLOW值，也可发出警告信号(例如通过图2中的控制器160)。
由于从将第二膨胀机的速度负偏移到将第二膨胀机的速度正偏移的过渡可能与气体流量的增加同时出现，因此在该过渡期间第一膨胀机的当前速度在图9中如虚线弧线931所示，并且第二膨胀机的速度在图9中如虚线弧线930所示。
只要根据在S850的比较，第二膨胀机的当前速度(Exp_B)保持大于SPEED_H(即S850的支路“是”)，但是根据在S860的比较第一膨胀机的当前速度(Exp_A)小于SPEED_HH(即S860的支路“否”)，则在步骤S855，第二膨胀机的速度被设置成具有负偏移，也就是：Ref_B＝Exp_A-(Exp_A-SPEED_HH)xGAIN。
作为流量的函数的第二膨胀机的速度在这个情形中对应于图9中的片段940，并且第一膨胀机的当前速度在这个情形中对应于图9中的片段941。注意，通过将正偏移应用于第二膨胀机的速度(通过片段940所示)，第二膨胀机的速度保持大于SPEED_H，并且因此在不合需要速度范围之外(在图9中通过片段940所示)。
在根据在S860的比较第一膨胀机的当前速度大于SPEED_HH(即S860的支路“是”)时，在S865，将第二膨胀机的速度设置成等于第一膨胀机的当前速度
如果根据在S850的比较第二膨胀机的速度小于SPEED_H(即S850的支路“否”)，则第二膨胀机的速度不再被正偏移，而是在S870再次被负偏移(Ref_B＝Exp_A-(Exp_A-SPEED_LL)xGAIN)。为了避免使系统在将第二膨胀机的速度正偏移与将第二膨胀机的速度负偏移之间来回翻转，从将第二膨胀机的速度正偏移到将第二膨胀机的速度负偏移的过渡以及从将第二膨胀机的速度负偏移到将第二膨胀机的速度正偏移的过渡在基本相同的TRANSITION FLOW值出现，如果认为对于两个膨胀机的流量的速度相关性在各自的过渡速度范围中是线性的话。
在从将第二膨胀机的速度正偏移到将第二膨胀机的速度负偏移的这个过渡期间，可遵守速度变化率的绝对值小于变化率的最大值的约束。该速度的新应用负偏移确定二膨胀机系统上压力降分布的变化。第一膨胀机的当前速度增加。一旦完成从将第二膨胀机的速度正偏移到将第二膨胀机的速度负偏移的过渡(由于与速度变化率有关的约束而考虑一个延迟)，则第二膨胀机的速度在速度的不合需要范围之外。为了允许系统到达这个状态，在S875遵守与在S845遵守的延迟类似的延迟。图8中在S845和S875的延迟可相等或者具有不同值。该延迟可等于MAX_TIME。
在一些实施例中，如果在S845的延迟之后，第二膨胀机的速度小于SPEED_H，那么尽管气体流量小于或者等于TRANSITION FLOW值，也可发出警告信号(例如通过图2中的控制器160)。
由于从将第二膨胀机的速度正偏移到将第二膨胀机的速度负偏移的过渡可能与气体流量的降低同时出现，因此在该过渡期间第一膨胀机的当前速度在图9中如虚线弧线951示出，并且第二膨胀机的速度在图9中如虚线弧线950示出。
在该过渡之后，如果气体流量为例如根据在S830的比较第二膨胀机的速度保持低于SPEED_L(即S830的支路“否”)，并且第一膨胀机的当前速度根据在S810的比较大于SPEED_LL(即S810的支路“是”)，则在S820，第二膨胀机的速度被设置为具有负偏移，等等。
根据图8所示和参考图9所述的方法，在气体流量经过TRANSITIONFLOW值时，第二膨胀机的速度像允许的最大速度变化率那样快地变化通过不合需要范围。因此，与在膨胀机速度相等并且仅与气体流量变化的速率相关时相比，降低了通过对第二膨胀机的完整性不安全的速度范围的过渡时间。
根据一个实施例，如图10所示，控制器1000(例如图2中的160)包括界面1010和处理单元1020。控制器可连接到两个膨胀机的系统(例如图2中的100)，其中第一膨胀机(例如图2中的110)将气体输出到第二膨胀机(例如图2中的120)，第一和第二膨胀机中的每一个包括叶轮(例如图2中的122和124)，叶轮以与通过两个膨胀机的系统的气体流量相关的速度转动。
界面1010可配置成接收与第一膨胀机的当前速度有关的信息，并且输出第二膨胀机的设置速度(例如向图2中的调节器140)。在一个实施例中，该界面还可接收与第二膨胀机的当前速度有关的信息。但是，第二膨胀机的当前速度可被认为是第二膨胀机的最新的先前所设置速度。
处理单元1020可配置成连接到界面1010，并且基于上文使用图8与9描述的过程确定第二膨胀机的设置速度。处理单元1020可在第一膨胀机的当前速度在偏移应用范围内(例如，如图9所示在SPEED_LL与SPEED_HH之间)并且流体流量小于预定流量值(例如图9中的TRANSITION FLOW)时，将第二膨胀机的设置速度确定为小于第一膨胀机的当前速度。这种情况下，第二膨胀机的设置速度为第一膨胀机的当前速度与负偏移量之差。
处理单元1020可在流体流量大于预定值并且第一膨胀机的当前速度在偏移应用范围内时，将第二膨胀机的设置速度确定为大于第一膨胀机的当前速度。因此，这种情况下，第二膨胀机的设置速度是第一膨胀机的当前速度与正偏移量之和。
在一个实施例中，处理单元1020可进一步配置成：将第二膨胀机的速度与第一速度值(例如图9中的SPEED_L)进行比较，以便确定在该速度向第一速度值增加并且达到第一速度值时流体流量是否向预定流量值增加并且达到预定流量值。处理单元1020还可进一步配置成：将第二膨胀机的速度与第二速度值(例如图9中的SPEED_H)进行比较，以便确定在该速度向第二速度值降低并且达到第二速度值时流体流量是否向预定流量值降低并达到预定流量值。对第二膨胀机的完整性不安全的速度范围可在第一速度值与第二速度值之间。
在另一实施例中，处理单元1020可还配置成：在第一膨胀机的当前速度在偏移应用范围之外时，将第二膨胀机的设置速度确定为等于第一膨胀机的当前速度。
在另一实施例中，处理单元1020可还配置成：在第二膨胀机的速度保持在对第二膨胀机的完整性不安全的速度范围内长于预定时间间隔时，生成警告。
在另一实施例中，处理单元1020可还配置成：在流体流量小于预定流量值时，确定第二膨胀机的设置速度，使得第二膨胀机的设置速度与第一膨胀机的当前速度之差的绝对值与第一膨胀机的当前速度和偏移应用范围内的最低速度值(例如图9中的SPEED_LL)之差成比例。
在另一实施例中，处理单元1020可还配置成：在流体流量大于预定流量值时，确定第二膨胀机的设置速度，使得第一膨胀机的当前速度与为第二膨胀机设置的速度之差的绝对值与偏移应用范围内的最高速度值(例如图9中的SPEED_HH)和第一膨胀机的当前速度之差成比例。
在另一实施例中，处理单元1020可还配置成：确定第二膨胀机的设置速度，使得改变第二膨胀机的速度的速率的绝对值低于预定最大速率值。
在另一实施例中，处理单元1020可还配置成：针对多个偏移应用范围和流体流量的对应预定流量值，确定第二膨胀机的设置速度。
根据另一实施例，图11是示出配置成执行图8中方法的电子装置1100的示图。该电子装置由电子组件制成，并且能够将包括第一膨胀机的当前速度(Exp_A)的第一膨胀机速度信号和第二膨胀机的当前速度(Exp_B)转换为包括第二膨胀机的设置速度(Ref_B)的第二膨胀机速度信号。
电子装置1100包括第二膨胀机信号生成块1110和偏移切换信号生成块1120。第二膨胀机信号生成块1110接收第一膨胀机速度信号(Exp_A)，并且偏移切换信号生成块1120接收第二膨胀机的当前速度(Exp_B)。第二膨胀机的当前速度可由感测器来测量，或者可以被认为是第二膨胀机的最近的先前所设置速度。
第二膨胀机信号生成块1110包括沿着三个路径布置的组件以执行不同功能。沿着第一路径1130布置的组件配置成将第一膨胀机速度信号转发给加/减电路1132。沿着第二路径1134布置的组件配置成生成和第一膨胀机的当前速度与偏移应用范围的下限(SPEED_LL)之差成比例的信号。沿着第三路径1135布置的组件配置成生成和偏移应用范围的上限(SPEED_HH)与第一膨胀机的当前速度之差成比例的信号。
第二路径1134和第三路径1135分布包括钳位电路1136和1137。由于钳位电路1135和1137，如果第一膨胀机的当前速度(Exp_A)在偏移应用范围之外(即大于SPEED_HH并且小于SPEED_LL)，则分别从第二路径1134和第三路径1136输出的信号具有0.0的值。此外，由于钳位电路1136和1137，第二路径1134和第三路径1135输出绝对值不大于最大允许速度差(SPEED_DIFF)的信号。因此，第二路径1134输出的负偏移量为与第一膨胀机的当前速度和偏移应用范围的下限(SPEED_LL)之差成比例的正值，如果该差值大于0的话(否则输出0)。该负偏移量还被限制(例如绝对值)到小于最大允许速度差(SPEED_DIFF)。
由第三路径1135输出的正偏移量为与第一膨胀机的当前速度和偏移应用范围的上限(SPEED_HH)之差成比例的负值，如果该差值小于0的话(否则输出0)，并且，该差值的绝对值小于最大允许速度差(SPEED_DIFF)。
第二膨胀机信号生成块1110还包括开关1138，该开关配置成传送偏移值信号，该偏移值信号是接收自第一路径1134或者接收自第二路径1135的信号中之一，这取决于接收自偏移切换信号生成块1120的偏移切换信号。从开关1138输出的偏移值信号然后在增益组件1140中与增益相乘。增益组件1140输出的经相乘的偏移信号然后输入到滤波器组件1142，该滤波器组件限制缩放的偏移信号，使得第二膨胀机当前的速度变化率不超过第二膨胀机的设置速度的最大变化率。在加/减电路1132中从第一膨胀机速度信号减去从滤波器1142输出的最终偏移信号，然后将其经由链路1133作为信号Ref_B提供给第二膨胀机120。
偏移信号生成块1120包括两个路径1150和1152，它们向触发电路1154提供输入。如果第二膨胀机的当前速度大于对第二膨胀机的完整性不安全的不合需要速度范围的下限(SPEED_L)，则路径1150向触发电路1154给出“1”或高信号。如果第二膨胀机的当前速度小于对第二膨胀机的完整性不安全的不合需要速度范围的上限(SPEED_H)，则路径1152向触发电路1154给出“1”或高信号。在路径1150和路径1152均给出“1”或高信号时，第二膨胀机的当前速度在进行正偏移和进行负偏移之间的过渡期间在不合需要范围内。因此，没有出现触发电路1154输出的偏移切换信号的改变。触发电路1154输出的偏移切换信号沿着总线1155提供给开关1138。基于接收到的偏移切换信号，开关1138在偏移切换信号表明第二膨胀机的当前速度低于不合需要速度范围的下限(SPEED_L)时将第二路径1134连接到加/减电路1132，并且在偏移切换信号表明第二膨胀机的当前速度低于不合需要速度范围的上限(SPEED_H)时将第三路径1135连接到加电路1132。位于触发电路1154之前的两个AND(与)块1157和1159确保按正确方向切换偏移并且避免偏移信号生成块1120的摇摆。因此，不需要知道流量的实际值。
偏移切换信号生成块1120还包括警告块1160，该警告块在第二膨胀机的当前速度取不合需要范围中的值长于预定时间间隔时发出警告。延迟电路1156和1158分别确保实现图8中的步骤S845和S875。
电子装置1100配置成执行图8所示的方法。在第一膨胀机的当前速度(Exp_A)在偏移应用范围之外(即小于SPEED_LL或者大于SPEED_HH)时，由于钳位电路1136和1137，在加/减电路1132中将0信号与第一膨胀机速度信号相加。在第一膨胀机的当前速度(Exp_A)在偏移应用范围之内(即大于SPEED_LL或者小于SPEED_HH)时，在加/减电路1132中将正偏移信号或负偏移信号与第一膨胀机速度信号相加。
在加/减电路1132中是将正偏移信号还是将负偏移信号与第一膨胀机速度信号相加按照上述方式取决于接收自偏移切换信号生成块1120的偏移切换信号。第二膨胀机速度信号是加电路1132输出的信号。
图12是根据一个实施例自动设置接收由第一膨胀机输出的流体流的第二膨胀机的速度以便降低使第二膨胀机工作在第二膨胀机的不合需要速度范围中的速度的时间的方法的流程图。
方法1200包括：在S1210，在第一膨胀机的当前速度在偏移应用范围内并且第二膨胀机的当前速度增加且小于第一速度值或者降低且小于第二速度值时，将第二膨胀机的速度设置成小于第一膨胀机的当前速度。
方法1200还包括：在S1220，在第一膨胀机的当前速度在偏移应用范围内并且第二膨胀机的当前速度增加且大于第一速度值或者降低且大于第二速度值时，将第二膨胀机的速度设置成大于第一膨胀机的当前速度。
所公开的示范实施例提供通过将接收第一膨胀机输出的流体流的第二膨胀机的速度自动偏移来降低通过对第一膨胀机的完整性不安全的速度范围的过渡时间的方法、控制器和装置。应该理解，这个描述不旨在限制本发明。相反，示范实施例旨在囊括被包含在由随附权利要求书限定的本发明精神和范围内的备选、修改和等效。此外，在示范实施例的详细描述中，提出很多具体细节以便提供对要求保护的本发明的全面理解。但是，本领域技术人员将领会，没有此类具体细节也可实施各种实施例。
上述方法可在硬件、软件、固件或者其组合中实现。
尽管在实施例中以特定组合来描述本示范实施例的特征和要素，但是每个特征或要素能够在没有这些实施例的其他特征和要素的情况下单独使用，或者在有或在没有本文所公开的其他特征和要素的情况下按各种组合使用。
本书面描述使用本主题所公开的示例来使本领域技术人员能够实施这些示例，包括制作和使用任何装置或系统并且执行任何合并的方法。本主题的可专利范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。此类其他示例旨在处于权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.一种通过将第二膨胀机(120)的速度自动偏移来控制通过对第一膨胀机(110)的完整性不安全的速度范围的过渡时间的方法(700)，所述第二膨胀机接收从所述第一膨胀机输出的流体流，所述方法包括：
在(a)所述第一膨胀机的当前速度在偏移应用范围内并且(b)所述第一膨胀机的当前速度增加且小于第一速度值或者降低且小于第二速度值时，将所述第二膨胀机的速度设置成大于所述第一膨胀机的当前速度(S710)；以及
在(a)所述第一膨胀机的当前速度在所述偏移应用范围内并且(c)所述第一膨胀机的当前速度增加且大于所述第一速度值或者降低且大于所述第二速度值时，将所述第二膨胀机的速度设置成小于所述第一膨胀机的当前速度(S720)。
2.如权利要求1所述的方法，
其中对所述第一膨胀机的完整性不安全的所述速度范围在所述第一速度值与所述第二速度值之间，且包含在所述偏移应用范围内。
3.如权利要求1所述的方法，还包括：
在所述第一膨胀机的当前速度在所述偏移应用范围之外时，将所述第二膨胀机的速度设置成等于所述第一膨胀机的当前速度。
4.如权利要求1所述的方法，还包括：
在所述第一膨胀机的当前速度在对所述第一膨胀机的完整性不安全的所述速度范围中长于预定时间间隔时，发送警告信号。
5.如权利要求1所述的方法，其中，在所述第二膨胀机的速度被设置成大于所述第一膨胀机的当前速度时，为所述第二膨胀机设置的速度与所述第一膨胀机的当前速度之差与(i)所述第一膨胀机的当前速度和(ii)在所述偏移应用范围中的最低速度值之差成比例。
6.如权利要求1所述的方法，其中，在所述第二膨胀机的速度被设置成小于所述第一膨胀机的当前速度时，所述第一膨胀机的当前速度与为所述第二膨胀机设置的速度之差与(i)在所述偏移应用范围中的最高速度值和(ii)所述第一膨胀机的当前速度之差成比例。
7.如权利要求1所述的方法，其中，为所述第二膨胀机设置的速度的变化率保持在预定最大速率值以下。
8.如权利要求1所述的方法，其中，针对多个偏移应用范围和对应的第一速度值与第二速度值对，将所述第二膨胀机的速度自动设置为与所述第一膨胀机的当前速度不同。
9.一种控制器(500)，包括：
界面(510)，配置成
接收与第一膨胀机(110)的当前速度有关的信息，并且
输出第二膨胀机(120)的设置速度，所述第二膨胀机接收从所述第一膨胀机输出的流体流；以及
处理单元(520)，连接到所述界面并且配置成
在(a)所述第一膨胀机的当前速度在偏移应用范围内并且(b)所述第一膨胀机的当前速度增加且小于第一速度值或者降低且小于第二速度值时，将所述第二膨胀机的设置速度确定为大于所述第一膨胀机的当前速度；以及
在(a)所述第一膨胀机的当前速度在所述偏移应用范围内并且(c)所述第一膨胀机的当前速度增加且大于所述第一速度值或者降低且大于所述第二速度值时，将所述第二膨胀机的设置速度确定为小于所述第一膨胀机的当前速度。
10.如权利要求9所述的控制器，
其中对所述第一膨胀机的完整性不安全的速度范围在所述第一速度值与所述第二速度值之间，并且包含在所述偏移应用范围内。
11.如权利要求9所述的控制器，其中，所述处理单元还配置成：在所述第一膨胀机的当前速度在所述偏移应用范围之外时，将所述第二膨胀机的设置速度确定为等于所述第一膨胀机的当前速度。
12.如权利要求9所述的控制器，其中，所述处理单元还配置成：在所述第一膨胀机的当前速度维持在对所述第一膨胀机的完整性不安全的速度范围内长于预定时间间隔时，生成警告。
13.如权利要求9所述的控制器，其中，所述处理单元还配置成：在所述第二膨胀机的速度被设置成大于所述第一膨胀机的当前速度时，确定所述第二膨胀机的设置速度，使得所述设置速度与所述第一膨胀机的当前速度之差与所述当前速度和所述偏移应用范围中的最低速度值之差成比例。
14.一种由电子组件制成的装置(600)，将包括第一膨胀机(110)的当前速度的第一膨胀机速度信号转换为包括第二膨胀机(120)的设置速度的第二膨胀机速度信号，所述第二膨胀机从所述第一膨胀机接收流体流，所述装置包括：
信号生成块(610)，配置成生成所述第二膨胀机速度信号并且包括
加电路(632)，配置成将偏移值信号与所述第一膨胀机速度信号相加，
第一路径(630)，配置成将所述第一膨胀机速度信号转发到所述加电路，
第二路径(634)，配置成生成正偏移信号，
第三路径(635)，配置成生成负偏移信号，和
开关(638)，连接到所述第二路径(634)和所述第三路径(635)的输出，并且配置成根据偏移切换信号将所述第二路径(634)或所述第三路径(635)连接到所述加电路(632)；以及
偏移切换信号生成块(620)，连接到所述信号生成块(610)并且配置成生成所述偏移切换信号，以表明：如果所述第一膨胀机的当前速度小于第一值，则要连接所述第二路径(634)；如果所述第一膨胀机的当前速度大于第二值，则要连接所述第三路径(635)；并且，如果所述第一膨胀机的当前速度大于所述第一值并且小于所述第二值，则要保持当前连接，
其中，在所述第一膨胀机的当前速度在偏移应用范围之外时，所述第二路径(634)和所述第三路径(635)生成零信号。
15.一种存储可执行代码的计算机可读介质，所述代码在被处理器执行时使计算机执行通过将第二膨胀机(120)的速度自动偏移来控制通过对第一膨胀机(110)的完整性不安全的速度范围的过渡时间的方法(700)，所述第二膨胀机(120)接收从所述第一膨胀机(110)输出的流体流，所述方法包括：
在(a)所述第一膨胀机的当前速度在偏移应用范围内并且(b)所述第一膨胀机的当前速度增加且小于第一速度值或者降低且小于第二速度值时，将所述第二膨胀机的速度设置成大于所述第一膨胀机的当前速度(S710)；以及
在(a)所述第一膨胀机的当前速度在所述偏移应用范围内并且(c)所述第一膨胀机的当前速度增加且大于所述第一速度值或者降低且大于所述第二速度值时，将所述第二膨胀机的速度设置成大于所述第一膨胀机的当前速度(S720)。
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