CN1196905C - 用于吸收式冷冻机的双设定点控制 - Google Patents

Abstract

一种用于控制吸收式冷冻机的容量的方法，其通过响应于两个系统变量中的所选定的一个而调节发生器的热输入来实现。第一变量涉及冷却水离开系统蒸发器时的测量温度，第二变量涉及返回到吸收器中的溶液的计算浓度。与各变量相关的数据被发送给选择器，在此处数据被处理以使可采用这些数据来控制发生器的热输入。可采用温度数据来控制正常冷冻机操作过程中的热输入，然而当溶液浓度水平接近溶液结晶极限时，选择器将控制改变与浓度相关的数据的控制。

Description

用于吸收式冷冻机的双设定点控制

技术领域

本发明涉及一种吸收式冷冻机，尤其是一种采用两个控制变量来控制吸收式冷冻机的容量以使冷冻机在接近溶液结晶极限时操作的方法。

背景技术

迄今为止，冷却水离开吸收式冷冻机的蒸发器时的温度被用作控制冷冻机容量的唯一变量。在离开冷冻机的最低级发生器的溶液浓度变化到所计算出的结晶浓度的1％时，通向上级发生器的燃烧器阀门被不再打开。如果浓度继续增加到结晶极限的0.6％以内时，发生器的热输入就降低到大约为其先前设定值的约67％，燃烧器在67％的设定值下保持一段给定的时期，通常约为五分钟。这允许冷却水的温度升高，离开冷冻机的最低级发生器的溶液浓度充分地降低，因而可再次恢复对燃烧器的正常控制。

虽然这种容量控制方法在大多数操作状态下能很好地工作，然而有时会遇到这样的情况，即冷冻机的负载要求使得燃烧器必须在相对较短的时间间隔内完成循环以防止溶液产生结晶。因此，在这个时期内冷却水的离开温度反复地变化。燃烧器的这种反复的循环会对性能产生不利的影响，并且在某些状态下会浪费能量。

发明内容

因此，本发明的一个主要目的是改进吸收式冷冻机。

本发明的另一目的是在溶液浓度接近溶液结晶极限时更加平稳地控制吸收式冷冻机的容量。

本发明的另一目的是在吸收式冷冻机的溶液浓度接近溶液结晶极限的期间使冷却水的离开温度保持相对稳定。

本发明的另一目的是采用超过一个变量来控制吸收式冷冻机的燃烧器，以允许冷冻机在溶液浓度接近结晶极限时能有效地操作。

本发明这些和其它目的是通过这样一种容量控制过程来实现的，其包括测量冷却水离开吸收式冷冻机的蒸发器时的温度，响应于此温度来控制冷冻机的燃烧器，直到回到吸收器中的溶液浓度接近溶液结晶极限的时间为止。在这个时候，改变燃烧器的控制以响应溶液的浓度水平，从而将浓度保持在处于结晶极限之下的稳定的所需设定点处。当负载状态变化到溶液浓度偏离溶液结晶极限的某一给定百分比的点时，燃烧器的控制又回到冷却水的离开温度。

附图说明

为了更好地理解本发明的这些和其它目的，下面将参考本发明的下述介绍来进行说明，此介绍应与附图结合起来阅读，附图是体现了本发明内容的两级吸收式冷冻机的示意性图示。

具体实施方式

先来看附图，图中显示了体现了本发明内容的大体上由标号10表示的吸收式冷冻机。图中所示的装置为两级式冷冻机，其包括第一级高温发生器和第二级低温发生器。虽然下面将具体地参考两级吸收式冷冻机来对本发明进行介绍，然而从下述介绍中应当清楚，本发明可适用于多级式冷冻机或单级式冷冻机。

该冷冻机设置成可冷却从冷却水热交换器11的管道中通过的水，冷却水热交换器11位于冷冻机的蒸发器部分12内。蒸发器12和吸收器13以并列对齐的方式一起安装在一个壳体15内。通过在壳体15的长度上延伸的壁来将吸收器部分和蒸发器部分隔开。

该冷冻机使用水作为制冷剂，使用溴化锂作为吸收剂。然而在本发明的实践中，也可以采用任何其它的吸收剂和制冷剂的适当组合。如在这种类系统中普遍的那样，在壳体15内保持了较高的真空压力。吸收器部分地填充了溴化锂，并吸收产生于蒸发器内的水蒸气以形成可吸收的溶液。如将在下文中更详细地介绍的那样，在冷冻机中形成的液态制冷剂被传送到位于蒸发器内的制冷剂喷头19中，并被喷射到冷却水热交换器的管道上，这样，冷却水在流经热交换器时释放热量给制冷剂。

蒸发器中的一部分制冷剂在较低的绝对外壳压力下闪发冷却，穿过壁17进入到壳体的吸收器部分内，并在此处被溴化锂吸收。聚集在蒸发器贮槽内的液态制冷剂被制冷剂泵20抽取，并通过制冷剂喷头19再循环。在吸收器中产生的热量被流经吸收器的热交换器22的管道的冷却水带走。虽然未示出，然而冷却塔通常放置在冷却水回路中，其中被冷却水带走的热量被排放到周围环境中。

在本文中将采用用语“稀溶液”来定义具有较高制冷剂浓度的溶液。另一方面，在本文中将采用用语“浓溶液”来定义制冷剂浓度相对较低的溶液。对于本文所介绍的两级式冷冻机而言，根据冷冻机的负载状态，溶液中的溴化锂浓度通常保持在58到63％之间的范围内。在高于63％的浓度下操作冷冻机将导致溴化锂结晶。

形成于吸收器中的富含制冷剂的稀溶液被溶液泵25抽离吸收器。溶液通过串联相接的溶液输送管路26流经第一低温溶液热交换器27和第二高温热交换器28，之后被传送到冷冻机的第一级高温发生器29中。离开低温热交换器的部分稀溶液通过溶液分流管路23分流到第二级低温发生器30。流经这两个热交换器的稀溶液与从发生器经溶液返回管路32带回到吸收器中的高温浓溶液形成传热关系，从而在传送稀溶液时提高了它的温度。

在经过高温热交换器之后，稀溶液进入到系统的上级高温发生器29中。高温发生器设有加热器或燃烧器31，其由多种众所周知的燃料中的任一种燃烧，以将发生器中的溶液温度进一步提高到能使一部分制冷剂以蒸气形式逸出溶液的水平。在高温发生器中产生的制冷剂蒸气通过蒸气管路41而从低温发生器30中通过，之后被传送到系统的冷凝器45中。

第二级低温发生器30容纳于带有系统冷凝器45的单个壳体43中。当来自高温发生器的制冷剂流经低温发生器时，其将释放额外的热量给发生器中的溶液，以帮助驱动发生器。同时，传送中的一部分制冷剂被冷凝。已经被分流到第二级发生器中的稀溶液被加热到能使额外的制冷剂以蒸气形式逸出溶液的水平。然后此浓溶液和来自第一级发生器的浓溶液经返回管路44而回到吸收器中。在第二级发生器中产生的蒸气被传送到系统的冷凝器45中，在这里其被增添到来自第一级发生器的制冷剂中。来自吸收器的冷却水通过冷却水管路48流经冷凝器的热交换器49，之后返回到冷却塔中。

系统冷凝器45中所产生的液态制冷剂在重力作用下从冷凝器贮槽经返回管路49而进入蒸发器的喷头，而且如上文中所解释的那样，液态制冷剂在冷却水热交换器的管道上通过，以便在流经蒸发器管路时使水冷却，从而完成吸收循环。

用于蒸发器热交换器的冷却水管路包括冷却水入口管50和冷却水出口管51。在出口管51中设置了温度传感器53。该传感器可检测冷却水的离开温度，并通过传输线路56将表示了所检测温度的数据信号发送给选择器55。

类似地，传感器60检测浓溶液离开第二级发生器时的温度，温度数据通过传输线路63转发给选择器，在此处温度数据与所推断出的发生器压力一起被处理，从而提供计算出的溶液浓度数据。

在选择器中，将所测量的冷却水温度与预定的所需温度设定点相比较，并将基于这两个值之间的差异的误差信号应用到选择程序中。类似地，将所计算出的溶液浓度与预定的所需浓度设定值相比较，并将基于这两个值之间的差异的误差信号也应用到选择程序中。在选择程序中，对各误差信号应用增益或放大系数。各增益值取决于离开第二或低级发生器的溶液浓度。当离开发生器的溶液浓度接近溶液结晶极限时，浓度误差信号的增益将从零增加到壹，而与温度误差信号相关的增益将从壹变化到零。

因此，当溶液浓度变化到离结晶极限为某一给定百分比时，温度增益返回到壹，而浓度增益返回到零，燃烧器的控制返回到温度误差输入。

通常来说，当溶液浓度在未接近结晶极限时，温度误差信号的增益处于壹，选择器程序将温度数据传送给系统控制器70，其被编程以响应于此温度数据而调节燃烧器，从而将冷却水温度保持在所需的设定点。当溶液浓度接近溶液结晶极限且浓度误差信号的增益增大到壹时，选择器程序改变选择器的输出并采用浓度数据来控制燃烧器，从而将溶液浓度保持在浓度的设定点。当溶液浓度再次变化到足够远离结晶极限时，浓度误差的增益将下降到零，温度误差信号的增益将增大到壹，这样就继续进行正常的冷冻机操作。

虽然在上文中已经参考如图所示的优选方式而具体地显示并介绍了本发明，然而本领域的技术人员可以理解，在不脱离由权利要求所限定的本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明进行各种细节上的修改。

Claims (9)

1.一种控制吸收式冷冻机的容量的方法，包括步骤：

通过测量冷却水离开所述冷冻机的蒸发器时的温度并将温度数据发送给选择器来提供第一变量，

通过计算返回到所述冷冻机的吸收器中的溶液浓度并将浓度数据发送给所述选择器来提供第二变量，

根据溶液结晶水平来选择其中的一个变量，并将所选择的变量数据转发给控制器以调节系统发生器的热输入，从而将所选择的变量保持在所需的设定点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述溶液浓度处于所述溶液结晶极限之下的某一给定百分比时，通常选择所述温度变量，从而调节所述发生器的热输入，以将冷却水的离开温度保持在给定的温度设定点。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述溶液浓度变化到所述给定百分比之上时，将所述变量选择从所述温度变量改变为所述浓度变量，从而调节所述发生器的热输入，以将所述溶液浓度保持在所需的浓度设定点。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述冷冻机具有多级结构，所述第二变量基于与离开最低级发生器的溶液有关的计算。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括其它的步骤：为与上级发生器相关的燃烧器提供热量。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括其它的步骤：在所述溶液浓度变化到所述给定百分比之下时，将所述发生器的热输入控制返回到所述第一温度变量。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括其它的步骤：确定所检测的冷却水温度和给定设定点温度之间的差异并响应于所述差异而产生温度误差信号，以及确定所计算的溶液浓度和所述浓度设定点之间的差异并响应于所述差异而产生浓度误差信号。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括其它的步骤：对各所述误差信号应用增益，使得在所述溶液浓度接近浓度设定点时，与所述温度误差信号相关的增益从壹下降到零，而与所述浓度误差信号相关的增益从零增加到壹。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括其它的步骤：当所述溶液浓度变化到所述浓度设定点之下的某一给定百分比时，与所述浓度误差信号相关的增益下降到零，而与所述温度相关的增益增加到壹。

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