CN1180214C - 保护用在冷却器和/或热泵中的压缩机的方法 - Google Patents

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Abstract

一控制器监控一系统的饱和吸入温度和饱和排出温度。该系统包括一作为一冷却器和/或热泵的一部分运行的压缩机。当压缩机在其压缩机特性线图之外运行时，控制器开始动作，以确保压缩机只在其压缩机特性线图之内运行。这种动作包括如果系统处在加热模式或卸载设备时对压缩机盘管进行除霜。

Description

保护用在冷却器和/或热泵中的压缩机的方法
本发明涉及用在冷却器和/或热泵中的压缩机领域，尤其涉及将压缩机保持在其合适的运行参数之内来保护压缩机。
热泵系统使用一种制冷剂循环来将热量(或能量)从相对冷的一侧传递到较热的一侧。在较冷的一侧，制冷剂在相当低的压力下蒸发。其结果是，液体转变成蒸气，从可能是空气、水、盐水或甚至是地面的媒介中吸取热量。所产生的蒸气流过一个或多个压缩机，流过压缩机的蒸气的压力上升。离开压缩机之后，高压蒸气流入一冷凝器，又在冷凝器中转变成液体。在该阶段，制冷剂将热量释放到可能是空气、水、盐水或地面的另一媒介中。被释放的热量大约等于在较冷侧吸收的热量加上驱动蒸气制冷剂从低压侧(较冷侧)到高压侧(较热侧)所需的能量。
由于热泵中的制冷剂循环是可逆的，设备可用于加热或冷却。大体上，两种模式的制冷剂循环是可比较的。
为了使热泵能有效运行，在制冷剂与媒介(空气、水、盐水或地面)之间必须有适当的温差。从效率着眼，热泵传送的能量(热能)最好比它所使用的(电能)要多。
热泵或冷却器的核心是压缩机。每一种压缩机类型具有一相应的压缩机特性线图(map)，即饱和吸入温度和饱和排放温度的区域功能。制造商通常保证压缩机在其压缩机特性线图内运行时压缩机的可靠性。不幸的是，在使用者不知道的情况下压缩机也在其压缩机特性线图之外运行，直至压缩机突然失效。
简而言之，一控制器监控一系统的饱和吸入温度和饱和排放温度，该系统包括一作为一冷却器和/或热泵的一部分运行的压缩机。当压缩机在其压缩机特性线图之外运行时，控制器开始作用，以确保压缩机只在其压缩机特性线图之内运行。这种作用包括如果系统处在加热模式或对设备不加载就对压缩机盘管进行除霜。
根据本发明的一实施例，保护至少一个用在一热泵或冷却器系统中的压缩机的方法，它包括如下步骤：(a)为至少一个压缩机确定一饱和吸入温度(SST)；(b)为该至少一个压缩机确定一饱和排放温度(SDT)；(c)为该至少一个压缩机提供第一和第二极限；(d)为该至少一个压缩机提供第一和第二特定性能余量，其中第一和第二性能余量与第一和第二极限有关；(e)根据第一和第二极限以及第一和第二性能余量，确定该至少一个压缩机是否在一较佳区域中运行，如果不是，进行下一个程序的动作。
根据本发明的一实施例，保护至少一个用在一热泵或冷却器系统中的压缩机的方法，它包括如下步骤：(a)为至少一个压缩机确定一饱和吸入温度(SST)；(b)为该至少一个压缩机确定一饱和排放温度(SDT)；(c)为该至少一个压缩机提供第一和第二极限；(d)为该至少一个压缩机提供第一和第二特定性能余量，其中第一和第二性能余量与第一和第二极限有关；(e)将SST与一特定温度作比较，如果SST小于特定温度，使系统中的一个压缩机(如果有的话)卸载，如果SST不小于该特定温度，比较SST和第一极限与第一性能余量的和；(f)如果SST不大于第一极限与第一性能余量的和，确定SST是否大于第一极限；(g)如果SST大于第一极限与第一性能余量的和，确定冷凝器盘管的结霜是否大于一特定百分比，如果是，对盘管进行除霜，如果不是，使系统中的一个压缩机(如果存在的话)卸载；(h)如果SST不大于第一极限，确定SDT变化的速度是否大于一特定量，如果不，周期性地确定SDT变化的速度是否大于该特定量，如果是，确定盘管的结霜是否大于特定百分比，如果是，对盘管进行除霜，如果不是，使系统中的一个压缩机(如果存在的话)卸载；以及(i)如果SST大于第一极限，但SST不大于第一极限与第一性能余量的和，确定SDT是否大于第二极限与第二性能余量之差，如果是，禁止压缩机加载，如果不是，允许压缩机加载(如果必要的话)
图1示出了一典型的压缩机特性线图。
图2示出了一冷却器回路的简化示意图。
图3示出了本发明方法的一有所改变的流程图。
尽管本发明可用于任何类型的热泵或冷却器，但以下说明主要针对一空气至水的热泵。
下面参阅图1，一典型的压缩机特性线图包括一在SST(饱和吸入温度)和SDT(饱和排出温度)的参数之内的工作区域。由线条界定的区域是一给定压缩机的安全运行区域。
参阅图2，一冷凝器20通过一电子膨胀阀EXV流体连接于一蒸发器30。蒸发器30的蒸气输送到一压缩机40，在那儿，蒸气在进入冷凝器20之前被液化和增压。一传感器60，最好是一吸入压力传感器确定一吸入压力，并根据吸入压力与吸入温度之间的已知的简单线性关系将吸入压力转换成饱和吸入温度SST。一传感器70，最好是一排放压力传感器确定一排放压力并将排放压力转换成饱和排放温度SDT。可选择使用能直接读取适当温度的热敏电阻，但不必象较佳压力传感器那么精确。SST和SDT由一控制器18读取。控制器18可以是一微型控制器或CPU，需要时能为一特定压缩机对它进行预编程或为所需的不同压缩机有选择地进行编程
参阅图3，根据所示的流程图对控制器18所读取的SST和SDT进行处理。在步骤110中每15秒钟测量SST。在步骤120将SST与用“X”表示的给定温度进行比较，该温度由制造商根据用于控制特定设备的压缩机特性线图提供。用“极限1”、“极限2”、“Y”(步骤140，150)和“Z”(步骤160，170)表示的数值也是根据压缩机特性线图的。例如，对于开利公司的30RH17/21/26/33/40/50/60/70/80/90/100/120/140/160/200/240型号，极限1＝68°F，极限2＝150°F，X＝-4°F；Y＝10°F；以及Z＝2°F。
如果SST小于或等于X°F，一压缩机在步骤125卸载。如果SST大于X°F，进行另一检查，看看SST是否比极限1大某一数量，如在步骤140所示的“Y”。如果是，在步骤142盘管除霜。如果盘管霜大于75％，如步骤144所示对盘管进行除霜。如果盘管霜小于75％，如步骤146所示一个压缩机卸载。
如果在步骤140中SST不大于极限1+Y°F，在步骤150中检查SST，看看SST是否仍然大于极限1。如果不，在步骤152检查SDT的变化的速度，看看它是否大于一特定量，诸如1.1°F/分钟。精确值取决于所控制的压缩机。如果变化的速度大于1.1°F/分钟，则在步骤154中检查盘管除霸程度。如果变化的速度不大于1.1°F/分钟，则在一如图3所示的三分钟的特定时间内再检查变化的速度。如果在步骤154中的盘管结霜的程度大于75％，在步骤158中除霜；否则，一压缩机在步骤156中卸载。
如果SST大于极限1，但不大于极限1+Y°F，即如果压缩机在其正常的SST范围内运行，在步骤160检查SDT，看看它是否大于极限2减去一安全余量“Z”。如果是，在步骤162中禁止压缩机加载。否则，它是安全的，如果需要，如步骤170所示允许压缩机加载。
因此，本发明确保了压缩机在压缩机特性线图之内运行，从而被制造商的保证压缩机的预期寿命和可靠性的保障规定所涵盖。
尽管已结合一较佳实施例和附图描述了本发明，但本领域的技术人员要知道的是，该较佳实施例不是用来限制本发明的，在不脱离如下权利要求书所限定的本发明的范围的情况下，可对实施例作许多改变或类似的变化。

Claims (2)

1.一种保护至少一个用在一热泵或冷却器系统中的压缩机的方法，其特征在于它包括如下步骤：
为所述至少一个压缩机确定一饱和吸入温度(SST)；
为所述至少一个压缩机确定一饱和排放温度(SDT)；
为所述至少一个压缩机提供极限1和极限2；
为所述至少一个压缩机提供第一和第二性能余量，其中所述第一和第二性能余量与所述极限1和极限2有关；
将所述SST与一设定温度(X)作比较，如果所述SST小于所述设定温度，使所述系统中的一个压缩机卸载，如果所述SST不小于所述设定温度，比较所述SST和所述极限1与第一性能余量的和；
如果所述SST大于所述极限1与第一性能余量的和，确定冷凝器盘管的结霜是否大于一设定百分比，如果是，对所述盘管进行除霜，如果不是，使所述系统中的一个压缩机卸载；
如果所述SST不大于所述极限1与第一性能余量的和，确定所述SST是否大于所述极限1；
如果所述SST不大于所述极限1，确定所述SDT变化的速度是否大于一设定量，如果不，周期性地确定所述SDT变化的速度是否大于所述设定量，如果是，确定所述盘管的结霜是否大于所述设定百分比，如果是，对所述盘管进行除霜，如果不是，使所述系统中的一个压缩机卸载；以及
如果所述SST大于所述极限1，所述SST不大于所述极限1与第一性能余量的和，确定所述SDT是否大于所述极限2与第二性能余量之差，如果是，禁止压缩机加载，如果不是，那么如果必要的话允许压缩机加载。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述第一性能余量是10°F；以及
所述第二性能余量是2°F。
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