CN108351141A - 双压缩机制冷机组 - Google Patents

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Abstract

一种制冷机组可以包括被构造和布置为压缩第一制冷剂的第一压缩机和被构造和布置为压缩第二制冷剂的第二压缩机。所述制冷机组的第一冷凝器可操作地联接到所述第一压缩机，并且第二冷凝器可操作地联接到所述第二压缩机。所述制冷机组的蒸发器被构造和布置为使从所述相应的第一和第二冷凝器接收的所述第一和第二制冷剂流动以冷却传热流体。所述制冷机组的控制器包括计算机处理器和存储介质，用于当随着系统负载增大而达到所述第一压缩机的预定交界频率时执行用于初始化所述第二压缩机的预编程算法。

Description

双压缩机制冷机组
背景技术
本公开涉及制冷机组，并且更具体地涉及双压缩机制冷机组。
制冷机组可以包括双压缩机，其中每个压缩机被设计为压缩相应的制冷剂。制冷剂可以在流过蒸发器或冷却器之前流过相应的冷凝器，用于冷却可能是水的公共传热流体。然后冷却的水可以流到可以是远处的任何种类的位置，以冷却任何种类的部件或环境。这种双压缩机制冷机组的一个示例可以是用于高层建筑的加热和冷却系统的一部分。这种双压缩机制冷机组的运行效率的提高是理想的。
发明内容
根据本公开的一个非限制性实施方案的操作双压缩机制冷机组的方法包括随着负载需求增大而增大第一压缩机速度；和当频率达到所述第一压缩机的预先建立的交界频率时初始化第二压缩机。
除了前述实施方案之外，基于第一压缩机的容量和最大速度来动态控制和计算交界频率。
替代地或附加地，在前述实施方案中，交界频率被确定为使得第二压缩机的短周期不会发生。
替代地或附加地，在前述实施方案中，交界频率通过执行部分通过双压缩机制冷机组的效率分析而建立的算法来确定。
替代地或附加地，在前述实施方案中，基于第一压缩机的容量和最大速度来动态控制和计算交界频率。
替代地或附加地，在前述实施方案中，在第一压缩机达到最大速度之前初始化第二压缩机。
替代地或附加地，在前述实施方案中，第一压缩机与第一冷凝器相关联，并且第二压缩机与第二冷凝器相关联。
替代地或附加地，在前述实施方案中，第一传热流体从第一冷凝器流入公共蒸发器以冷却第二传热流体，并且第三传热流体从第二冷凝器流入公共蒸发器以冷却第二传热流体。
替代地或附加地，在前述实施方案中，第一和第三传热流体是制冷剂，并且第二传热流体是液态水。
替代地或附加地，在前述实施方案中，双压缩机制冷机组包括具有计算机处理器和存储介质的控制器，用于处理与第一和第二压缩机的控制相关联的预编程算法。
替代地或附加地，在前述实施方案中，当第一和第二压缩机都在运行时，两者不以各自的最小速度运行。
替代地或附加地，在前述实施方案中，该方法包括当频率下降到预定最小频率以下持续预定时间量时关闭第二压缩机。
根据另一非限制性实施方案的制冷机组包括：第一压缩机，被构造和布置为压缩第一制冷剂；第二压缩机，被构造和布置为压缩第二制冷剂；第一冷凝器，可操作地联接到第一压缩机；第二冷凝器，可操作地联接到第二压缩机；蒸发器，被构造和布置为使从相应的第一和第二冷凝器接收的第一和第二制冷剂流动以冷却传热流体；以及包括计算机处理器和存储介质的控制器，用于当随着系统负载增大而达到第一压缩机的预定交界频率时执行用于初始化第二压缩机的预编程算法。
除了前述实施方案之外，控制器还被配置为当第一和第二压缩机都被初始化时防止两个压缩机以各自的最小速度运行。
替代地或附加地，在前述实施方案中，交界频率由控制器基于第一压缩机的容量和最大速度来动态控制和计算。
替代地或附加地，在前述实施方案中，交界频率被确定为使得第二压缩机的短周期不会发生。
替代地或附加地，在前述实施方案中，交界频率通过执行部分通过双压缩机制冷机组的效率分析而建立的算法来确定。
替代地或附加地，在前述实施方案中，交界频率由控制器基于第一压缩机的容量和最大速度来动态控制和计算。
替代地或附加地，在前述实施方案中，控制器被配置成使得在第一压缩机达到最大速度之前初始化第二压缩机。
替代地或附加地，在前述实施方案中，第一和第二压缩机包括螺杆式。
除非另有明确说明，否则上述特征和要素可以各种组合方式进行组合，而无排他性。这些特征和要素以及其操作根据以下描述和附图将变得更加明显。然而，应理解，以下描述和附图意图在本质上是示例性的而并非限制性的。
附图说明
根据所公开的非限制性实施方案的以下具体实施方式，各种特征对于本领域技术人员而言将变得明显。伴随具体实施方式的附图可以如下简述：
图1是作为本公开的一个非限制性示例性实施方案的双压缩机制冷机组的示意图；和
图2是操作双压缩机制冷机组的方法的流程图。
具体实施方式
参考图1，示出了双压缩机制冷机组20，其可以冷却传热流体(例如液态水，参见箭头22)，以(作为一个非限制性示例)冷却可能位于远处的各种环境和/或部件(未示出)。双压缩机制冷机组20可以包括第一压缩机24、第一油分离器26、第一冷凝器28、第一过滤器/干燥器30、第一膨胀阀32、第二压缩机34，第二油分离器36、第二冷凝器38，第二过滤器/干燥器40、第二膨胀阀42、蒸发器44(例如，冷却器)和控制器46。作为一个非限制性示例，第一和第二压缩机24、34可以是螺杆式的。
通过在第一压缩机24处开始可以最好地理解双压缩机制冷机组20的操作，在第一压缩机24处，第一吸入气体(即可以是第一制冷剂的第一传热流体，参见箭头48)在吸入端口50处进入第一压缩机24并被压缩到更高的温度和压力。处于气态的加压的第一制冷剂48在出口端口52处从压缩机24放出，然后可以流入适于将加压的第一制冷剂48与油分离的第一油分离器26。处于液态的油然后可以从油分离器26排出，通过可以由滤油器56、止回阀58介入的管线54并返回到第一压缩机24。
然后从第一油分离器26放出的第一制冷剂48可以进入并流过第一冷凝器28的管60的布置。流过多个冷凝器盘管翅片(未示出)的空气以及管60将处于气态的第一制冷剂48冷却至其饱和温度。可以通过第一冷凝器28的一个或多个风扇62促进穿过第一冷凝器28的翅片和管60的气流。冷凝器风扇62可以由相应的冷凝器风扇马达和/或通过任何种类的机械装置来驱动。
通过去除潜热，冷凝器管60内的第一制冷剂48(处于气态)冷凝成高压高温液体并且通过过滤器-干燥器30，该过滤器-干燥器30保持制冷剂48洁净和干燥。第一制冷剂48从过滤器-干燥器30流过膨胀阀32并流入蒸发器44中。当处于液态的第一制冷剂48通过膨胀阀32的孔时，液体中的一些气化成气体(即闪蒸气体)。处于气态和液态两者的第一制冷剂48流过由蒸发器44内的任何种类的元件(未示出)承载的传热表面，蒸发器44将第一和第二制冷剂48、64与传热流体22彼此分开。当第一制冷剂48流过传热表面时，传热流体22流过元件的相对表面。然后热量从流体22传递通过元件，并被第一制冷剂48吸收。随着热量被吸收，处于液态的剩余第一制冷剂48通常被气化。
同样在双压缩机制冷机组20的操作期间，可以是处于气态的第二制冷剂(参见箭头64)的第二传热流体在吸入端口66处进入第二压缩机34并被压缩到更高温度和压力。处于气态的加压的第二制冷剂64在出口端口68处从第二压缩机34放出，然后可以流入适于将加压的第二制冷剂64与油分离的第二油分离器36。处于液态的油然后可以从第二油分离器36排出，通过可以由滤油器72、止回阀74介入的管线70并返回到第二压缩机34。
从第二油分离器34放出的第二制冷剂64然后可以进入并流过第二冷凝器38的管76的布置。流过多个冷凝器盘管翅片(未示出)的空气以及管76将处于气态的第二制冷剂64冷却至其饱和温度。通过第二冷凝器38的一个或多个风扇78可以促进穿过第二冷凝器38的翅片和管76的气流。冷凝器风扇78可以由相应的冷凝器风扇马达和/或通过任何种类的机械装置来驱动。
通过去除潜热，冷凝器管76内的第二制冷剂64(处于气态)冷凝成高压高温液体并且通过过滤器-干燥器40，该过滤器-干燥器40保持制冷剂64洁净和干燥。第二制冷剂64从过滤器-干燥器40流过第二膨胀阀42并流入蒸发器44中。当处于液态的第二制冷剂64通过膨胀阀42的孔时，液体中的一些气化成气体(即闪蒸气体)。处于气态和液态两者的第二制冷剂64流过由蒸发器44内的任何种类的元件(未示出)承载的传热表面，蒸发器44将第一和第二制冷剂48、64与传热流体22彼此分开。当第二制冷剂64流过传热表面时，传热流体22流过元件的相对表面。然后热量从流体22传递通过元件，并被第二制冷剂64吸收。随着热量被吸收，处于液态的剩余第二制冷剂64通常被气化。
控制器46可以是电子的并且被配置为至少在相应的路径84、86上监视和控制第一和第二压缩机24、36。控制器46可以包括计算机处理器80(例如，微处理器)和计算机可读存储介质82。处理器80被配置为当第一压缩机24的速度随着制冷负载的增大而超过预定交界速度时执行被建立用于启动第二压缩机34的算法。速度通常可以由频率表示，并且交界速度可以由交界频率表示。更具体地说，术语“交界频率”是指第一压缩机的测量速度(以频率，Hz)超过算法计算的用于添加第二压缩机的速度的点。也就是说，运行的压缩机的频率超过为添加另一个压缩机而建立的阈值。术语“交界频率”因此用于描述由控制器46计算的频率。频率等于每分钟转数(RPM)，其中RPM等于以赫兹表示的频率值乘以六十(60)。
由控制器46执行算法可以进一步防止第一压缩机24在第二压缩机34初始化之前达到最大速度，并且防止第一和第二压缩机24、34在两者都运行时以最小速度运转。当向第一和第二压缩机24、34提供电力的电路在预定的持续时间内低于预定的最小频率时，控制器46还起到停止第二压缩机34的作用。
交界频率可以基于第一压缩机24的最大速度被动态地控制和计算，并且至少部分地被确定，使得第二压缩机的短周期不会发生。也就是说，第一压缩机24的交界频率建立在不会导致第二压缩机频繁地初始化和过度关闭的速度。更具体地说，交界频率可以通过任何特定制冷机组20的效率分析和所得到的同步的第一和第二压缩机速度的确定来确定。两个回路(即两个压缩机)运行的所得操作是基于容量百分比来同步并且可能不基于速度。因此，无论每个压缩机是否能够提供相同的最大容量，容量可以在两个压缩机之间均匀分配(即估计)。效率分析或计算可以不由系统20本身执行，而是可以在算法的开发期间建立。在系统20的正常操作期间，控制器用于执行算法的输入包括压缩机速度和由温度传感器88测量的传热流体22(例如，水)的蒸发器出口温度。
参考图2，示出了操作流程图。在第一步骤100中，制冷机组20上的冷却负载需求正在增大，并且因此第一压缩机24的速度按照控制器46在路径84上的命令而增大。在接下来的步骤102中，控制器46感测到达到第一压缩机24的交界频率(即交界速度的表示)。在步骤104中，控制器46经由路径86初始化第二压缩机34。随着冷却负载的减小，并且如步骤106，两个压缩机24、34的速度减小，直到在预定的持续时间内达到控制电路的最小频率。一旦该持续时间已经过去，并且如步骤108，控制器46将第二压缩机34从操作中移除。
本公开的优点可以包括在保持传热流体(例如，水)设定点温度的同时提供双回路制冷机组(即双压缩机)的高效操作的加载方案。加载方案通常与任何产品系列中的各种压缩机尺寸和最大速度兼容。最大限度地减少或消除了没有满载标准下的短循环的缓解。
虽然已经参考示例性实施方案和示例性双压缩机系统描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，可以做出各种改变并且可以进行等效物替换而不脱离本公开的精神和范围。另外，可应用各种修改来使本公开的教义适用于特定情况、应用和/或材料而不脱离其实质范围。因此，本公开并不受限于本文所公开的特定示例，而是包括落入所附权利要求书的范围内的所有实施方案。

Claims (20)

1.一种操作双压缩机制冷机组的方法，包括：
随着负载需求增大而增大第一压缩机速度；和
当频率达到所述第一压缩机的预先建立的交界频率时初始化第二压缩机。
2.根据权利要求l所述的方法，其中基于所述第一压缩机的容量和最大速度来动态控制和计算所述交界频率。
3.根据权利要求l所述的方法，其中所述交界频率被确定成使得所述第二压缩机的短周期不会发生。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述交界频率通过执行部分通过所述双压缩机制冷机组的效率分析而建立的算法来确定。
5.根据权利要求4所述的方法，其中基于所述第一压缩机的容量和最大速度来动态控制和计算所述交界频率。
6.根据权利要求1所述的方法，其中在所述第一压缩机达到最大速度之前初始化所述第二压缩机。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一压缩机与第一冷凝器相关联，并且所述第二压缩机与第二冷凝器相关联。
8.根据权利要求7所述的方法，其中第一传热流体从所述第一冷凝器流动并进入公共蒸发器以冷却第二传热流体，并且第三传热流体从所述第二冷凝器流动并进入公共蒸发器以冷却所述第二传热流体。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一和第三传热流体是制冷剂，并且所述第二传热流体是液态水。
10.根据权利要求5所述的方法，其中所述双压缩机制冷机组包括具有计算机处理器和存储介质的控制器，所述控制器用于处理与所述第一和第二压缩机的控制相关联的预编程的算法。
11.根据权利要求6所述的方法，其中当所述第一和第二压缩机都在运行时，两者不以各自的最小速度运行。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括：
当所述频率下降到预定最小频率以下持续预定时间量时关闭所述第二压缩机。
13.一种制冷机组，包括：
第一压缩机，其被构造和布置为压缩第一制冷剂；
第二压缩机，其被构造和布置为压缩第二制冷剂；
第一冷凝器，其可操作地联接到所述第一压缩机；
第二冷凝器，其可操作地联接到所述第二压缩机；
蒸发器，其被构造和布置为使从所述相应的第一和第二冷凝器接收的所述第一和第二制冷剂流动以冷却传热流体；和
包括计算机处理器和存储介质的控制器，其用于当随着系统负载增大而达到所述第一压缩机的预定交界频率时执行用于初始化所述第二压缩机的预编程算法。
14.根据权利要求13所述的制冷机组，其中所述控制器被配置为当所述第一和第二压缩机都被初始化时防止两个压缩机以各自的最小速度运行。
15.根据权利要求13所述的制冷机组，其中所述交界频率由所述控制器基于所述第一压缩机的容量和最大速度来动态控制和计算。
16.根据权利要求13所述的制冷机组，其中所述交界频率被确定成使得所述第二压缩机的短周期将不会发生。
17.根据权利要求16所述的制冷机组，其中所述交界频率通过执行部分通过所述双压缩机制冷机组的效率分析而建立的算法来确定。
18.根据权利要求17所述的制冷机组，其中所述交界频率由所述控制器基于所述第一压缩机的容量和最大速度来动态控制和计算。
19.根据权利要求13所述的制冷机组，其中所述控制器被配置成使得在所述第一压缩机达到最大速度之前初始化所述第二压缩机。
20.根据权利要求13所述的制冷机组，其中所述第一和第二压缩机包括螺杆式。
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