DE102005052042B4 - Method and system for controlling a compressor - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Steuerung eines oder mehrerer im Verbund angeordneter Verdichter (1) in einem Regelkreis, wobei wenigstens ein den Betriebszustand des Verdichters charakterisierender Parameter überwacht wird, wobei sich der Verdichter, wenn der Parameter unterhalb einer ersten Schwelle (R1) liegt, in einem normalen Betriebszustand, zwischen der ersten Schwelle (R1) und einer zweiten Schwelle (R2) in einem ersten kritischen Betriebszustand und zwischen der zweiten Schwelle (R2) und der Abschaltschwelle (R3) in einem zweiten kritischen Betriebszustand befindet, wobei die Leistung des Verdichters (1) unter Berücksichtigung des aktuellen Betriebszustands des Verdichters wie folgt gesteuert wird: a. die Leistung des Verdichters (1) wird so lange in Abhängigkeit des Bedarfs gesteuert, bis der erste oder zweite kritische Betriebszustand (R1, R2) des Verdichters erreicht wird, b. ein oder mehrere Hilfsmaßnahmen werden eingeleitet, wenn sich der Verdichter (1) im ersten und/oder im zweiten kritischen Betriebszustand befindet, wobei die Hilfsmaßnahmen in einem Einspritzen eines Kältemittels in den Verdichter und/oder bei mehreren im Verbund betriebenen Verdichtern darin bestehen können, dass einzelne Verdichter zu bzw. abgeschaltet werden, um das Erreichen der Abschaltschwelle (R3) bei einem einzelnen Verdichter (1) zu verhindern, c. die Leistungssteuerung des Verdichters wird teilweise und/oder ganz außer Kraft gesetzt, wenn sich der Verdichter im ersten oder im zweiten kritischen Betriebszustand befindet, um ein vorzeitiges Erreichen der Abschaltschwelle (R3) zu verhindern, d. der Verdichter (1) wird bei Über- oder Unterschreiten einer vorgegebenen Abschaltschwelle (R3) abgeschaltet.A method of controlling one or more composite compressors (1) in a closed loop, wherein at least one parameter characterizing the operating condition of the compressor is monitored, wherein when the parameter is below a first threshold (R1) the compressor is in a normal operating condition , between the first threshold (R1) and a second threshold (R2) in a first critical operating condition and between the second threshold (R2) and the shutdown threshold (R3) in a second critical operating condition, wherein the power of the compressor (1) below Controlling the current operating state of the compressor is controlled as follows: a. the capacity of the compressor (1) is controlled in dependence on demand until the first or second critical operating condition (R1, R2) of the compressor is reached, b. One or more remedial measures are initiated when the compressor (1) is in the first and / or second critical operating conditions, wherein the remedial measures may be to inject refrigerant into the compressor and / or to drive multiple compressors in an integrated manner individual compressors are switched on or off in order to prevent reaching the switch-off threshold (R3) for a single compressor (1), c. the power control of the compressor is partially and / or completely overridden when the compressor is in the first or second critical operating condition to prevent premature reaching of the shutdown threshold (R3); the compressor (1) is switched off when exceeding or falling below a predetermined switch-off threshold (R3).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anlage zur Steuerung eines Verdichters in einem Regelkreis.The invention relates to a method and a system for controlling a compressor in a control loop.
Bei herkömmlichen Anlagen, beispielsweise einer Kälteanlage, ist neben dem Verdichter ein Regler zur Ermittlung des aktuellen Bedarfs sowie ein Verdichterschutzgerät zur Überwachung wenigstens eines den Betriebszustand des Verdichters charakterisierenden Parameters vorgesehen. Stellt der Regler einen erhöhten Bedarf fest, wird der Verdichter vom Regler im Sinne einer Leistungserhöhung angesteuert. Der Betriebszustand des Verdichters wird über den wenigstens einen Parameter, beispielsweise die Wicklungstemperatur oder die Heißgastemperatur, überwacht, wobei ein Über- oder Unterschreiten einer vorgegebenen Abschaltschwelle zum Abschalten des Verdichters führt.In conventional systems, such as a refrigeration system, a controller for determining the current demand and a compressor protection device for monitoring at least one of the operating state of the compressor characterizing parameter is provided in addition to the compressor. If the controller determines an increased demand, the compressor is controlled by the controller in the sense of an increase in output. The operating state of the compressor is monitored via the at least one parameter, for example the winding temperature or the hot gas temperature, with an exceeding or falling below a predetermined switch-off threshold leads to switching off the compressor.
Die Auslösung des Verdichterschutzes bedeutet somit eine zwangsläufige Unterbrechung des Kältekreises und kann daher erhebliche Folgen haben. Darüber hinaus ist ein Neustart (automatisch oder manuell) mit der Verunsicherung über die Ursache der Auslösung verbunden. Manche Hersteller von Verdichtern lassen einen weiteren Betrieb des Verdichters in einem derartigen Fall erst dann zu, wenn die Ursache geklärt bzw. behoben ist. Bei dem bekannten Regelalgorithmus kann es daher aufgrund eines erhöhten Bedarfs, einer falsch ausgelegten Anlage, einer zu geringen Kühlmittelmenge oder einer nicht ordnungsgemäßen Anwendung zu einer Auslösung des Verdichterschutzes kommen, ohne dass ein tatsächlicher Komponentendefekt oder eine Funktionsstörung im System vorliegt.The triggering of the compressor protection thus means an inevitable interruption of the refrigerant circuit and can therefore have significant consequences. In addition, a restart (automatic or manual) is associated with the uncertainty about the cause of the trip. Some manufacturers of compressors only allow further operation of the compressor in such a case when the cause has been clarified or eliminated. In the known control algorithm may therefore due to an increased demand, a misplaced system, a too small amount of coolant or improper application come to a triggering of the compressor protection, without an actual component defect or a malfunction in the system.
Aus der
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Anlage zur Steuerung eines Verdichters anzugeben, wobei bedarfsbedingte Schutzauslösungen vermieden werden sollen.The invention is therefore based on the object of specifying a method and a system for controlling a compressor, wherein demand-based protection trips are to be avoided.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is solved by the features of
Durch die Berücksichtigung des aktuellen Betriebszustands des Verdichters kann verhindert werden, dass eine weitere Leistungssteigerung eingeleitet wird, obwohl der Verdichter schon kurz vor der Abschaltschwelle betrieben wird.By taking into account the current operating state of the compressor can be prevented that a further increase in performance is initiated, although the compressor is already operated shortly before the shutdown threshold.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung der Erfindung sind Gegenstände der Unteransprüche.Further embodiments of the invention of the invention are subject matters of the subclaims.
Durch das obige Verfahren wird sichergestellt, dass der Regelkreis nicht unnötigerweise durch Abschaltung des Verdichters unterbrochen wird, nur weil momentan ein die Kapazität des Verdichters übersteigender Bedarf erforderlich wäre. Durch eine geringere Leistungssteigerung, einen Verzicht der Änderung der Leistung des Verdichters oder gar die Zurücknahme der Leistung des Verdichters kann der Regelkreis weiter aufrechterhalten werden, auch wenn die Regelgröße vorübergehend eine größere Abweichung zur Führungsgröße aufweist.By the above method it is ensured that the control loop is not unnecessarily interrupted by switching off the compressor, just because at the moment a demand exceeding the capacity of the compressor would be required. By a lower performance increase, a waiver of the change in the performance of the compressor or even the withdrawal of the power of the compressor, the control loop can be maintained even if the controlled variable has a greater deviation from the reference variable temporarily.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele und der Zeichnung näher erläutert.Further advantages and embodiments of the invention will be explained in more detail below with reference to the description of some embodiments and the drawings.
In der ZeichnungIn the drawing
Die in
Bei der dargestellten Anlage handelt es sich beispielsweise um eine Kälteanlage, die einen Kältemittelverdichter aufweist. Das dargestellte Prinzip ist jedoch nicht nur auf dem Gebiet der Kältetechnik, sondern beispielsweise auch für den Bereich der Klimatechnik und/oder bei Wärmepumpen einsetzbar.The system shown is, for example, a refrigeration system which has a refrigerant compressor. However, the illustrated principle is not only applicable in the field of refrigeration, but also for example in the field of air conditioning and / or heat pumps.
Der Regler
Am Ausgang des Reglers
Das Verdichterschutzgerät
Das Verdichterschutzgerät
Die Steuerung
Das Ausgangssignal
Befindet sich der Verdichter
Bei dem in
Befindet sich der Verdichter im normalen Betriebzustand, kann eine Leistungsregelung erfolgen, die im Wesentlichen nur durch den aktuellen Bedarf bestimmt wird. Kommt der Verdichter in den ersten kritischen Betriebszustand (zwischen R1 und R2) kann die Steuerung ein oder mehrere Hilfsmaßnahmen einleiten. Über ein Ausgangssignal
Erreicht der überwachte Parameter die nächste Schwelle R2 und befindet sich somit in dem zweiten kritischen Betriebszustand, wird durch die Steuerung der übliche Regelmechanismus teilweise oder ganz außer Kraft gesetzt, um ein vorzeitiges Erreichen der Abschaltstelle R3 zu verhindern. Dies kann bedeuten, dass beispielsweise die Leistung des Verdichters nicht weiter erhöht wird, obwohl eigentlich ein höherer Bedarf erforderlich wäre. Es wäre aber auch denkbar, dass die Leistung nur in einem geringeren Maße erhöht oder sogar zurückgefahren wird. Diese drei Maßnahmen könnten beispielsweise an entsprechende weitere Schwellwerte gekoppelt werden.When the monitored parameter reaches the next threshold R2 and thus is in the second critical operating state, the controller partially or completely overrides the usual control mechanism in order to prevent premature reaching of the shutdown point R3. This may mean that, for example, the capacity of the compressor is not increased further, although actually a higher demand would be required. However, it would also be conceivable that the power is only increased to a lesser extent or even reduced. For example, these three measures could be linked to corresponding additional thresholds.
Wenngleich bei der obigen Beschreibung bei Erreichen des ersten kritischen Betriebzustandes zunächst eine Hilfsmaßnahme eingeleitet wird, ist es im Rahmen der Erfindung auch denkbar, dass in diesem Zustand zunächst der Regelalgorithmus teilweise oder ganz außer Kraft gesetzt wird und erst dann die Hilfsmaßnahmen eingeleitet werden. Es ist natürlich auch denkbar, dass beide Schritte parallel durchgeführt werden.Although an auxiliary measure is initially initiated upon reaching the first critical operating state in the above description, in the context of the invention it is also conceivable that the control algorithm is first partially or completely disabled in this state and only then is the assistance initiated. Of course, it is also conceivable that both steps are carried out in parallel.
Das in
Im Rahmen der Erfindung ist es selbstverständlich auch denkbar, dass die Steuerung
In
In
Wenn man den bisher im Stand der Technik bekannten Verdichterschutz, der auf der Grenzwertüberwachung von bestimmten Parametern basiert, als passiven Verdichterschutz bezeichnen kann, so lässt sich das oben beschriebene Verfahren als aktiver Verdichterschutz definieren, der zur Leistungssteuerung des Verdichters den aktuellen Betriebszustand des Verdichters berücksichtigt und dadurch ein unnötiges vorzeitiges Abschalten des Verdichters verhindert wird. Hierdurch wird die Verfügbarkeit der Anlage erhöht und gleichzeitig einem Kühlwarenschaden vorgebeugt, da nicht sofort ausgeschaltet wird, sondern der Betrieb der Kälteanlage zumindest mit reduzierter Leistung solange wie möglich aufrecht erhalten wird.If one can designate the previously known in the art compressor protection, based on the limit monitoring of certain parameters, as passive compressor protection, the above-described method can be defined as active compressor protection, which takes into account the current operating state of the compressor for power control of the compressor and thereby preventing unnecessary premature shutdown of the compressor. As a result, the availability of the system is increased and at the same time prevents damage to the cooling goods, since it is not immediately switched off, but the operation of the refrigeration system is maintained as long as possible, at least with reduced power.
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