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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Wärmequellensystem mit einer Vielzahl von Wärmequellenmaschinen und ein Verfahren zum Steuern der Anzahl von Maschinen, die zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung in einem Wärmequellensystem zu starten sind.
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Hintergrund der Erfindung
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Als eine Wiederherstellungssequenz zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung in einem Wärmequellensystem mit einer Vielzahl von Wärmequellenmaschinen ist z. B. ein in PTL 1 offenbartes Verfahren bekannt. PTL 1 offenbart eine Vorrichtung zum Steuern der Anzahl von Maschinen im Betrieb, die angepasst ist, um die Anzahl von Wärmequellenmaschinen zu steuern. Wenn ein Energieausfall auftritt, bestimmt die Vorrichtung, ob der Energieausfall ein kurzzeitiger Energieausfall ist oder nicht. Falls bestimmt wird, dass der Energieausfall ein kurzzeitiger Energieausfall ist, wird die Anzahl von Wärmequellenmaschinen, die zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung zu betreiben sind, basierend auf einem Lastzustand oder einem Betätigungszustand der Wärmequellenmaschinen unmittelbar vor dem kurzzeitigen Energieausfall gesteuert.
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Patentliteratur
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- PTL 1: Veröffentlichung des japanischen Patents Nr. 3240440
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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In dem in PTL 1 offenbarten Wärmequellensystem wird angenommen, dass die Vorrichtung zum Steuern der Anzahl von Maschinen im Betrieb betrieben wird, indem Energie von einer unterbrechungsfreien Energieversorgung geteilt wird. Deshalb benötigt das System Installationskosten und Wartungskosten der unterbrechungsfreien Energieversorgung, was hinsichtlich der Kosten nachteilig ist. Außerdem ist gemäß PTL 1 eine Steuerung kompliziert, da die Steuerung basierend auf der Bestimmung, ob der aufgetretene Energieausfall ein Energieausfall oder eine kurzzeitige Unterbrechung ist, durchgeführt wird.
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Wenn die unterbrechungsfreie Energieversorgung nicht verwendet wird, ist ein manueller Wiederherstellungsbetrieb durch einen Bediener notwendig. In diesem Fall startet der Bediener Wärmequellenmaschinen stufenweise, während ein Ausgleich zwischen einer angeforderten Last einer externen Last und einer Ausgabe der Wärmequellenmaschinen überprüft wird. Demgemäß braucht es einige Zeit, den Zustand wiederherzustellen, der vor dem Energieausfall vorgelegen ist.
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Es ist auch eine Wärmequellenmaschine mit einer Automatik-Neustart-Funktion bekannt. Die Automatik-Neustart-Funktion ist angepasst, um zu bewirken, dass eine Wärmequellenmaschine, welche gestartet worden ist, als ein Energieausfall aufgetreten ist, zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung automatisch neu gestartet wird. Falls die Wärmequellenmaschine mit einer solchen Automatik-Neustart-Funktion verwendet wird, kann erwartet werden, dass der Zustand vor dem Energieausfall sofort und automatisch zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung wiederhergestellt wird.
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Wenn allerdings in dem herkömmlichen Wärmequellensystem eine Energieversorgung der Vorrichtung zum Steuern der Anzahl von Maschinen im Betrieb unterbrochen worden ist, ist der Steuerungszustand zurückgesetzt worden. Obwohl sogar jede der Wärmequellenmaschinen zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung mit Hilfe der Automatik-Neustart-Funktion neu gestartet worden ist, ist folglich eine Fehlanpassung zwischen dem Steuerungszustand und der Anzahl von Wärmequellenmaschinen im Betrieb aufgetreten. Dies verursacht das Problem, dass eine geeignete Steuerung nach der Energiewiederherstellung nicht durchgeführt werden kann. Beispielsweise hat sich die Anzahl von Wärmequellenmaschinen, welche instruiert worden sind, um durch die Vorrichtung zum Steuern der Anzahl von Maschinen gestartet zu werden, in einigen Fällen von der Anzahl von tatsächlich gestarteten Wärmequellenmaschinen unterschieden. Somit kann es nicht möglich sein, dass die Vorrichtung zum Steuern der Anzahl von Maschinen die Anzahl von Wärmequellenmaschinen korrekt steuert.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Wärmequellensystem vorzusehen, das in der Lage ist, zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung nach einem Energieausfall Wärmequellenmaschinen, deren Anzahl gleich der Anzahl von Maschinen im Betrieb vor dem Energieausfall ist, schnell zu starten, ohne eine unterbrechungsfreie Energieversorgung einer Vorrichtung zum Steuern der Anzahl von Maschinen zu umfassen, die angepasst ist, um die Anzahl von Wärmequellenmaschinen zu steuern, und ein Verfahren zum Steuern der Anzahl von zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung in dem Wärmequellensystem zu startenden Maschinen vorzusehen.
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Lösung des Problems
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Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Wärmequellensystem, umfassend: eine Vielzahl von Wärmequellenmaschinen, und eine Host-Steuerungseinrichtung, die einen Startbefehl für jede der Wärmequellenmaschinen vorsieht, und die nicht mit einer unterbrechungsfreien Energieversorgung verbunden ist, wobei die Host-Steuerungseinrichtung eine nichtflüchtige erste Speichereinrichtung umfasst, welche die Anzahl von Wärmequellenmaschinen im Betrieb unmittelbar vor einem Energieausfall speichert, und die Wärmequellenmaschinen gemäß der in der ersten Speichereinrichtung gespeicherten Anzahl von Wärmequellenmaschinen startet, wenn die Energie wiederhergestellt ist.
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Gemäß einem solchen Wärmequellensystem speichert die erste Speichereinrichtung die Anzahl von Wärmequellenmaschinen im Betrieb unmittelbar vor dem Energieausfall. Folglich kann, sogar wenn eine Energieversorgung der Host-Steuerungseinrichtung durch ein Auftreten eines Energieausfalls unterbrochen ist, die Anzahl von Wärmequellenmaschinen im Betrieb unmittelbar vor dem Energieausfall erfasst werden, indem Informationen aus der ersten Speichereinrichtung zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung ausgelesen werden. Deshalb kann, indem die Wärmequellenmaschinen basierend auf der Anzahl von Wärmequellenmaschinen gestartet werden, der Zustand der Wärmequellenmaschinen, wie er vor dem Energieausfall gewesen ist, wiederhergestellt werden.
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Gemäß dem Wärmequellensystem kann, sogar wenn jede der Wärmequellenmaschinen eine Automatik-Neustart-Funktion aufweist und sogar wenn sich Wärmequellenmaschinen nach einer Energiewiederherstellung mit Hilfe der Automatik-Neustart-Funktion selbst neu starten, d. h., sogar wenn sich die Wärmequellenmaschinen selbst automatisch neu starten, ohne auf eine Startanweisung von der Host-Steuerungseinrichtung zu warten, die Anzahl von Wärmequellenmaschinen im Betrieb und die durch die Host-Steuerungseinrichtung erfasste Anzahl von Maschinen im Betrieb angeglichen werden.
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In dem Wärmequellensystem kann die Host-Steuerungseinrichtung eine nichtflüchtige zweite Speichereinrichtung umfassen, welche eine Startpriorität der Wärmequellenmaschinen speichert, und kann die Wärmequellenmaschinen gemäß der in der zweiten Speichereinrichtung gespeicherten Startpriorität der Wärmequellenmaschinen starten, wenn die Energie wiederhergestellt ist.
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Deshalb können die Wärmequellenmaschinen, die in der Startpriorität höher sind, bevorzugt gestartet werden.
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In dem Wärmequellensystem kann die Host-Steuerungseinrichtung eine Startfähigkeits-Erfassungseinrichtung umfassen, die erfasst, ob sich jede der Wärmequellenmaschinen in einem startfähigen Zustand befindet oder nicht, und kann bevorzugt startfähige Wärmequellenmaschinen starten, wenn die Energie wiederhergestellt ist.
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Es wird der Fall angenommen, dass die Wärmequellenmaschinen, wie vorstehend beschrieben, gemäß der Startpriorität gestartet werden. Falls sich in diesem Fall z. B. eine Wärmequellenmaschine mit der höchsten Startpriorität aufgrund eines bestimmten Faktors nicht in einem startfähigen Zustand befindet, kann die Startanweisung nicht erteilt werden, bis die Wärmequellenmaschine den startfähigen Zustand wiedererlangt. Falls sogar in einem solchen Fall die Wärmequellenmaschinen in dem startfähigen Zustand bevorzugt gestartet werden, kann die Steuerung der Anzahl von Maschinen nach einer Energiewiederherstellung schnell gestartet werden.
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In dem vorstehend beschriebenen Wärmequellensystem kann die erste Speichereinrichtung anstelle der Anzahl von Wärmequellenmaschinen Identifikationsinformationen über die Wärmequellenmaschinen im Betrieb unmittelbar vor dem Energieausfall speichern, und kann die Wärmequellenmaschinen gemäß den in der ersten Speichereinrichtung gespeicherten Identifikationsinformationen über die Wärmequellenmaschinen starten, wenn die Energie wiederhergestellt ist.
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Gemäß einer solchen Konfiguration speichert die erste Speichereinrichtung die Identifikationsinformationen über die Wärmequellenmaschinen im Betrieb unmittelbar vor dem Energieausfall. Demgemäß kann zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung ein Auslesen der Informationen aus der ersten Speichereinrichtung die Wärmequellenmaschinen im Betrieb unmittelbar vor dem Energieausfall erfassen. Deshalb kann durch Starten der Wärmequellenmaschinen basierend auf den Informationen der Zustand unmittelbar vor dem Energieausfall wiederhergestellt werden.
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In dem Wärmequellensystem kann die erste Speichereinrichtung anstelle der Anzahl von Wärmequellenmaschinen eine angeforderte Last einer externen Last unmittelbar vor dem Energieausfall speichern. Wenn die Energie wiederhergestellt ist, kann die Host-Steuerungseinrichtung die Anzahl von zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung zu startenden Wärmequellenmaschinen basierend auf der in der ersten Speichereinrichtung gespeicherten angeforderten Last der externen Last bestimmen.
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Gemäß einer solchen Konfiguration speichert die erste Speichereinrichtung die angeforderte Last der externen Last unmittelbar vor dem Energieausfall. Demgemäß kann zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung die angeforderte Last der externen Last unmittelbar vor dem Energieausfall durch Auslesen der Informationen aus der ersten Speichereinrichtung erfasst werden, und die Anzahl von Wärmequellenmaschinen im Betrieb unmittelbar vor dem Energieausfall kann basierend auf den Informationen erfasst werden. Dadurch kann der Zustand unmittelbar vor dem Energieausfall schnell wiederhergestellt werden.
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Wenn in dem Wärmequellensystem die in der ersten Speichereinrichtung gespeicherte Anzahl von Wärmequellenmaschinen eins oder größer ist, kann die Host-Steuerungseinrichtung bestimmen, dass die Energie wiederhergestellt wird, und kann die Wärmequellenmaschinen gemäß der in der ersten Speichereinrichtung gespeicherten Anzahl von Wärmequellenmaschinen starten.
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Somit kann basierend auf der Bestimmung, ob die in der ersten Speichereinrichtung gespeicherte Anzahl von Wärmequellenmaschinen eins oder größer ist, zuverlässig bestimmt werden, ob die Maschinen nach einer Energiewiederherstellung von einem Energieausfall neu gestartet werden, oder nicht nach einem Energieausfall, sondern nach einem normalen Abschalten neu gestartet werden. Deshalb kann die Anzahl von Wärmequellenmaschinen im Ansprechen auf ein Abschalten geeignet gesteuert werden.
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Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern der Anzahl von Maschinen zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung in einem Wärmequellensystem mit einer Vielzahl von Wärmequellenmaschinen, aufweisend: Speichern der Anzahl von Wärmequellenmaschinen im Betrieb vor einem Energieausfall; und Starten der Wärmequellenmaschinen zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung gemäß der gespeicherten Anzahl von Wärmequellenmaschinen.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung kann einen Effekt eines schnellen Startens von Wärmequellenmaschinen zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung nach einem Energieausfall bewirken, deren Anzahl gleich der von Maschinen vor dem Energieausfall ist, ohne eine unterbrechungsfreie Energieversorgung einer Vorrichtung zum Steuern einer Anzahl von Maschinen zu umfassen, die angepasst ist, um die Anzahl von Wärmequellenmaschinen zu steuern.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Ansicht, die eine Gesamtkonfiguration eines Wärmequellensystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
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2 stellt ein Konfigurationsbeispiel von in 1 dargestellten Wärmequellenmaschinen dar.
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3 ist eine schematische Ansicht, welche die Konfiguration eines Steuerungssystems in dem Wärmequellensystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
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4 ist ein Funktionsblockdiagramm, das Hauptfunktionen mit Bezug auf eine Funktion zum Steuern der Anzahl von Wärmequellenmaschinen unter den Funktionen, die von einer in 3 dargestellten Host-Steuerungsvorrichtung umfasst sind, darstellt.
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5 ist ein Flussdiagramm, das Prozeduren eines Verfahrens zum Steuern der Anzahl von Wärmequellenmaschinen in dem Wärmequellensystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
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6 stellt einen Vergleich zwischen einer für eine Wiederherstellung genommenen Zeit, für den Fall, dass ein Bediener einen Wiederherstellungsbetrieb zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung manuell durchführt, und einer für eine Wiederherstellung in dem Wärmequellensystem gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel genommenen Zeit dar.
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7 ist ein Flussdiagramm, das Prozeduren eines Verfahrens zum Steuern der Anzahl von Wärmequellenmaschinen in einem Wärmequellensystem gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Nachstehend wird ein Wärmequellensystem und ein Verfahren zum Steuern der Anzahl von Maschinen, die zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung in dem Wärmequellensystem gestartet sind, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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1 ist eine schematische Ansicht, welche die Konfiguration eines Wärmequellensystems 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Das Wärmequellensystem 1 umfasst z. B. eine Vielzahl von Wärmequellenmaschinen 11a, 11b und 11c, die eine kalte Wärme für gekühltes Wasser (Wärmeträger) vorsehen, das einer externen Last 3 wie etwa Klimaanlagen, Wassererhitzer und Anlagen zugeführt wird. Obwohl 1 den Fall darstellt, dass drei Wärmequellenmaschinen 11a, 11b und 11c angeordnet sind, kann die Anzahl von anzuordnenden Wärmequellenmaschinen beliebig bestimmt werden.
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Pumpen 12a, 12b und 12c für gekühltes Wasser, die gekühltes Wasser pumpen, sind jeweils stromaufwärts bezüglich der jeweiligen Wärmequellenmaschinen 11a, 11b und 11c, wenn in eine Strömung von gekühltem Wasser gesehen, angeordnet. Das gekühlte Wasser von einem Rücklauf-Leitungsverteiler 14 wird zu jeder der Wärmequellenmaschinen 11a, 11b und 11c durch die Pumpen 12a, 12b und 12c für gekühltes Wasser geleitet. Jede der Pumpen 12a, 12b und 12c für gekühltes Wasser wird durch einen Wechselrichtermotor (Darstellung weggelassen) angetrieben. Demgemäß wird eine variable Geschwindigkeit erhalten, so dass eine variable Strömungssteuerung durchgeführt wird.
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Das in jeder der Wärmequellenmaschinen 11a, 11b und 11c erhaltene gekühlte Wasser wird in dem Zufuhr-Leitungsverteiler 13 gesammelt. Das in dem Zufuhr-Leitungsverteiler 13 gesammelte gekühlte Wasser wird der externen Last 3 zugeführt. Das gekühlte Wasser wird für eine Klimaanlage und dergleichen in der externen Last 3 verwendet und dadurch erwärmt. Das gekühlte Wasser wird dann zu dem Rücklauf-Leitungsverteiler 14 geleitet. Das gekühlte Wasser wird in dem Rücklauf-Leitungsverteiler 14 abgezweigt und an jede der Wärmequellenmaschinen 11a, 11b und 11c geleitet.
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Ein Nebenleitungsrohr 18 ist zwischen dem Zufuhr-Leitungsverteiler 13 und dem Rücklauf-Leitungsverteiler 14 vorgesehen. Die Menge des der externen Last 3 zugeführten gekühlten Wassers kann durch Einstellen der Öffnung eines Nebenleitungsventils 19, das in dem Nebenleitungsrohr 18 vorgesehen ist, eingestellt werden.
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2 stellt eine detaillierte Konfiguration eines Zentrifugenkühlers (Turboverdichter) dar, der auf die Wärmequellenmaschinen 11a, 11b und 11c angewendet wird. In 2 wird aus drei parallel zueinander vorgesehenen Wärmequellenmaschinen nur eine Wärmequellenmaschine 11a für ein leichteres Verständnis dargestellt.
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Die Wärmequellenmaschine 11a ist konfiguriert, um einen zweistufigen Komprimierungs- und einen zweistufigen Ausdehnungs-Unterkühlungszyklus zu realisieren. Die Wärmequellenmaschine 11a umfasst einen Turbokompressor 31, der ein Kältemittel komprimiert, einen Kondensor 32, der ein durch den Turbokompressor 31 komprimiertes Kältemittel eines Hochtemperatur-/Hochdruckgases kondensiert, einen Unterkühler 33, der das in dem Kondensor 32 kondensierte flüssige Kältemittel unterkühlt, ein Hochdruckausdehnungsventil 34, welches das flüssige Kältemittel von dem Unterkühler 33 ausdehnt, einen Zwischenkühler 37, der mit dem Hochdruckausdehnungsventil 34 verbunden ist, während er mit einer Zwischenstufe des Turbokompressors 31 und einem Niedrigspannungsausdehnungsventil 35 verbunden ist, und einen Verdampfer 36, der das durch das Niedrigspannungsausdehnungsventil 35 ausgedehnte flüssige Kältemittel verdampft.
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Der Turbokompressor 31 ist ein zentrifugaler zweistufiger Kompressor, welcher durch einen elektrischen Motor 39 angetrieben wird, dessen Geschwindigkeit durch den Wechselrichter 38 gesteuert wird. Die Ausgabe des Wechselrichters 38 wird durch eine Wärmequellenmaschine-Steuerungsvorrichtung 10a gesteuert. Der Turbokompressor 31 kann ein Kompressor mit einer fixierten Geschwindigkeit sein, der eine konstante Geschwindigkeit aufweist. Eine Eintrittsleitschaufel (nachstehend als ”IGV” (Inlet Guide Vane) bezeichnet) 40, welche das Strömungsverhältnis eines gesaugten Kältemittels steuert, ist in einem Kühlmittelsauganschluss des Turbokompressors 31 vorgesehen, um eine Kapazitätssteuerung der Wärmequellenmaschine 11a zu ermöglichen.
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Der Kondensor 32 ist mit einem Drucksensor 51 zum Messen eines kondensierten Kältemitteldrucks Pc ausgestattet. Die Ausgabe des Drucksensors 51 wird zu der Wärmequellenmaschinen-Steuerungsvorrichtung 10a übertragen.
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Der Unterkühler 33 ist stromabwärts bezüglich des Kondensors 32 in der Kältemittelströmung vorgesehen, so dass das kondensierte Kältemittel unterkühlt wird. Unmittelbar nach dem Unterkühler 33 an einer stromabwärtigen Seite in der Kältemittelströmung, ist ein Temperatursensor 52 vorgesehen, um eine Temperatur Ts des Kältemittels zu messen, nachdem es unterkühlt worden ist.
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Ein Wärmeübertragungsrohr zum Kühlen 41 verläuft durch den Kondensor 32 und den Unterkühler 33 zum Kühlen des Kondensors 32 und des Unterkühlers 33. Ein Strömungsmesser 54 misst ein Strömungsverhältnis F2 des Kühlwassers, ein Temperatursensor 55 misst eine Auslasstemperatur Tcout des Kühlwassers, und ein Temperatursensor 56 misst eine Einlasstemperatur Tcin des Kühlwassers. Eine Wärme des Kühlwassers wird an die Außenseite in dem nicht dargestellten Kühlturm abgegeben, und wird dann wieder dem Kondensor 32 und dem Unterkühler 33 zugeführt.
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Der Zwischenkühler 37 ist mit einem Drucksensor 57 zum Messen eines Zwischendrucks Pm ausgestattet. Der Verdampfer 36 ist mit einem Drucksensor 58 zum Messen eines Verdampfungsdrucks Pe ausgestattet. Eine Wärme wird in dem Verdampfer 36 absorbiert, um gekühltes Wasser mit einer Nenntemperatur (z. B. 7°C) bereitzustellen. Ein Wärmeübertragungsrohr für gekühltes Wasser 42 verläuft durch den Verdampfer 36, um das der externen Last 3 (siehe 1) zugeführte gekühlte Wasser zu kühlen. Der Strömungsmesser 59 misst ein Strömungsverhältnis F1 des gekühlten Wassers, der Temperatursensor 60 misst eine Auslasstemperatur Tout des gekühlten Wassers und der Temperatursensor 61 misst eine Einlasstemperatur Tin des gekühlten Wassers.
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Ein Heißgas-Nebenleitungsrohr 43 ist zwischen einem Gasphasenabschnitt des Kondensors 32 und einem Gasphasenabschnitt des Verdampfers 36 vorgesehen. Ein Heißgas-Nebenleitungsventil 44 ist vorgesehen, um das Strömungsverhältnis des durch das Heißgas-Nebenleitungsrohr 43 strömenden Kältemittels zu steuern. Eine Kapazitätssteuerung eines sehr kleinen Bereichs, welcher durch die IGV 40 nicht ausreichend gesteuert wird, wird durch Einstellen des Strömungsverhältnisses des nebengeleiteten Heißgases mit dem Heißgas-Nebenleitungsventil 44 ermöglicht.
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Eine Beschreibung ist für den Fall gemacht worden, in welchem die in 2 dargestellte Wärmequellenmaschine 11a den Kondensor 32 und den Unterkühler 33 umfasst, und ein Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem Kühlwasser durchgeführt wird, dessen Wärme an die Außenseite in dem Kühlturm abgegeben wird, um das Kühlwasser zu erwärmen. Allerdings kann die Wärmequellenmaschine 11a so konfiguriert sein, dass ein Luftwärmeaustauscher anstelle des Kondensors 32 und des Unterkühlers 33 angeordnet ist. In dem Luftwärmeaustauscher kann ein Wärmeaustausch zwischen einer Außenluft und dem Kältemittel durchgeführt werden.
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Die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel angewendeten Wärmequellenmaschinen 11a, 11b und 11c sind nicht auf den vorstehend erwähnten Zentrifugalkühler (Turboverdichter), der nur die Kühlfunktion aufweist, beschränkt. Beispielsweise können die Wärmequellenmaschinen nur eine Wärmefunktion aufweisen oder sowohl die Kühlfunktion als auch die Wärmefunktion aufweisen. Ein Medium, das mit dem Kältemittel Wärme austauscht, kann Wasser oder Luft sein. Die Wärmequellenmaschinen 11a, 11b und 11c können aus gleichartigen Wärmequellenmaschinen oder aus andersartigen Wärmequellenmaschinen aufgebaut sein.
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3 ist eine schematische Ansicht, welche die Konfiguration eines Steuerungssystems in dem in 1 dargestellten Wärmequellensystem 1 darstellt. Wie in 3 dargestellt, sind Wärmequellenmaschinen-Steuerungsvorrichtungen 10a, 10b und 10c, welche als Steuerungsvorrichtungen der jeweiligen Wärmequellenmaschinen 11a, 11b und 11c dienen, konfiguriert, um mit einer Host-Steuerungsvorrichtung 20 über ein Kommunikationsmedium 21 verbunden zu sein, um eine bidirektionale Kommunikation zu ermöglichen. Beispielsweise ist die Host-Steuerungsvorrichtung 20 angepasst, um das gesamte Wärmequellensystem zu steuern. Beispielsweise weist die Host-Steuerungsvorrichtung 20 eine Funktion zum Steuern der Anzahl von Maschinen auf, die angepasst ist, um die Anzahl der zu startenden Wärmequellenmaschinen 11a, 11b und 11c für die angeforderte Last der externen Last 3 zu steuern.
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Beispielsweise sind die Host-Steuerungsvorrichtung 20 und die Wärmequellenmaschinen-Steuerungsvorrichtungen 10a, 10b und 10c Computer, von denen jeder eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU: Central Processing Unit), eine Hauptspeichereinheit wie etwa Schreib-/Lesespeicher (RAMs: Random Access Memories), eine Nebenspeichereinheit und eine Kommunikationsvorrichtung umfasst, die mit externen Vorrichtungen kommuniziert, um Informationen auszutauschen.
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Die Nebenspeichereinheit ist ein computerlesbares Aufzeichnungsmedium, wie etwa magnetische Scheiben, magnetooptische Scheiben, CD-ROMs, DVD-ROMs und Halbleiterspeicher. Die Nebenspeichereinheit speichert verschiedene Arten von Programmen. Die CPU liest Programme aus der Nebenspeichereinheit zu der Hauptspeichereinheit aus und führt die Programme aus, um verschiedene Prozesse zu implementieren.
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4 ist ein Funktionsblockdiagramm, das Hauptfunktionen mit Bezug auf die Funktion zum Steuern der Anzahl von Wärmequellenmaschinen unter den Funktionen darstellt, die von der Host-Steuerungsvorrichtung 20 umfasst sind.
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Wie in 4 dargestellt, umfasst die Host-Steuerungsvorrichtung 20 eine erste Speichereinheit 22, eine zweite Speichereinheit 23, eine Verarbeitungseinheit 24, eine Energieausfall-Erfassungseinheit 25 und eine Startfähigkeits-Erfassungseinheit 26 als Hauptkomponenten.
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Hier wird ein nichtflüchtiger Speicher als die erste Speichereinheit 22 und die zweite Speichereinheit 23 verwendet, so dass Speicherinhalte zum Zeitpunkt eines Energieausfalls nicht gelöscht werden.
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Die erste Speichereinheit 22 ist angepasst, um die Anzahl von Wärmequellenmaschinen im Betrieb unmittelbar vor dem Energieausfall zu speichern. Wenn z. B. die Anzahl von Wärmequellenmaschinen durch die Host-Steuerungsvorrichtung 20 gesteuert wird, wird die Anzahl von Wärmequellenmaschinen im Betrieb in die erste Speichereinheit 22 geschrieben. Beispielsweise kann eine aktualisierte Anzahl von Wärmequellenmaschinen in die erste Speichereinheit 22 geschrieben werden, wenn die Verarbeitungseinheit 24 die Anzahl von gestarteten Wärmequellenmaschinen ändert. Wenn ein Energieausfall auftritt, wird folglich die Anzahl von Wärmequellenmaschinen im Betrieb unmittelbar vor dem Energieausfall zu der in der ersten Speichereinheit 22 gespeicherten Anzahl.
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Die Startpriorität der Wärmequellenmaschinen 11a, 11b und 11c ist in der zweiten Speichereinheit 23 voreingestellt. In der folgenden Beschreibung weist zu Darstellungszwecken die Wärmequellenmaschine 11a eine höchste Startpriorität, die Wärmequellenmaschine 11b weist eine zweithöchste Startpriorität und die Wärmequellenmaschine 11c weist eine dritthöchste Startpriorität auf.
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Die Energieausfall-Erfassungseinheit 25 erfasst ein Auftreten eines Energieausfalls. Ein Spannungsabfall in der Host-Steuerungsvorrichtung 20 wird zum Erfassen des Energieausfalls verwendet. Wenn z. B. ein Energieausfall auftritt, fällt die Zufuhrspannung an der CPU schrittweise ab, so dass eine gewisse Zeit (z. B. ungefähr Hunderte von Millisekunden) während einer Dauer von einem Auftreten des Energieausfalls zu einem Abschalten der CPU gesichert wird. Deshalb führt die Energieausfall-Erfassungseinheit 25 eine Energieausfallerfassung unter Verwendung dieser Zeit durch. Beispielsweise erfasst die Energieausfall-Erfassungseinheit einen Energieausfall, wenn die an die CPU oder andere Vorrichtungen angelegte Spannung gleich einem oder unterhalb eines spezifizierten Schwellenwerts (höher als die unterste Betriebsspannung der CPU eingestellt) ist, der im Voraus eingestellt worden ist. Die Energieausfall-Erfassungseinheit setzt dann ein Energieausfall-Flag auf 1. Das Energieausfall-Flag wird z. B. in einen nichtflüchtigen Speicher geschrieben, so dass der Wert nicht gelöscht wird, wenn ein Energieausfall auftritt. Wenn ein Energieausfall nicht auftritt, wird das Energieausfall-Flag auf 0 gesetzt.
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Wenn eine Energie wiederhergestellt ist, erfasst die Startfähigkeits-Erfassungseinheit 26 startfähige Wärmequellenmaschinen. Wenn z. B. eine Kommunikation mit jeder der Wärmequellenmaschinen-Steuerungsvorrichtungen 10a, 10b und 10c nach einem Energieausfall wiederhergestellt wird, bestimmt die Startfähigkeits-Erfassungseinheit 26, dass die Wärmequellenmaschinen korrespondierend zu den Wärmequellenmaschinen-Steuerungsvorrichtungen startfähig sind. Wenn bestätigt wird, dass die Wärmequellenmaschinen-Steuerungsvorrichtungen 10a, 10b und 10c in einer Betriebsart zum Empfangen einer Fernsteuerung sind, oder dass eine Energieversorgung der Wärmequellenmaschinen 10a, 10b und 10c nicht unterbrochen ist, wird auch bestimmt, dass die Wärmequellenmaschinen startfähig sind.
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Die Verarbeitungseinheit 24 schreibt die Anzahl von gegenwärtig im Betrieb befindlichen Wärmequellenmaschinen in die erste Speichereinheit 21, wie vorstehend beschrieben. Wenn die Energie wiederhergestellt ist, bestimmt die Verarbeitungseinheit 24 zu startende Wärmequellenmaschinen basierend auf den in der ersten Speichereinheit 21 und der zweiten Speichereinheit 22 gespeicherten Informationen und basierend auf den Informationen über die Anzahl von startfähigen Wärmequellenmaschinen, die von der Startfähigkeits-Erfassungseinheit 26 angezeigt sind. Die Verarbeitungseinheit 24 gibt dann einen Startbefehl an die bestimmten Wärmequellenmaschinen aus.
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Ein Verfahren zum Steuern der Anzahl von Wärmequellenmaschinen, das durch die vorstehend konfigurierte Host-Steuerungsvorrichtung 20 implementiert ist, wird nachstehend mit Bezug auf 5 beschrieben.
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Zunächst wird, wenn ein Energieausfall nicht auftritt, die Anzahl von Wärmequellenmaschinen gemäß einer angeforderten Last der externen Last 3 gesteuert. Öffentlich bekannte Techniken können verwendet werden, um die Anzahl von Maschinen zu steuern. Die Verarbeitungseinheit 24 schreibt die Anzahl von Wärmequellenmaschinen in die erste Speichereinheit 22, wenn die Anzahl von Wärmequellenmaschinen im Betrieb geändert wird (Schritt SA1 in 5).
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Wenn ein Energieausfall auftritt, erfasst die Energieausfall-Erfassungseinheit 25 dann ein Auftreten des Energieausfalls (Schritt SA2), und das Energieausfall-Flag wird auf 1 gesetzt. Da eine unterbrechungsfreie Energieversorgung nicht von irgendeiner der Host-Steuerungsvorrichtung 20 oder der jeweiligen Wärmequellenmaschinen 11a, 11b und 11c umfasst ist, werden sie auf eine Unterbrechung der Energieversorgung hin aufgrund des Energieausfalls abgeschaltet (Schritt SA3).
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Dann bestätigt die Verarbeitungseinheit 24 der Host-Steuerungsvorrichtung 20 zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung das Energieausfall-Flag der Energieausfall-Erfassungseinheit 25 (Schritt SA4). Wenn bestätigt wird, dass das Energieausfall-Flag gleich 1 ist, wird eine Steuerung bezüglich der Anzahl von Maschinen zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung durchgeführt. Bei der Steuerung bezüglich der Anzahl von Maschinen zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung liest die Verarbeitungseinheit 24 zunächst die in der ersten Speichereinheit 22 gespeicherte Anzahl von Wärmequellenmaschinen und die in der zweiten Speichereinheit 23 gespeicherte Startpriorität aus (Schritt SA5).
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Dann erfasst die Startfähigkeits-Erfassungseinheit 26 startfähige Wärmequellenmaschinen und gibt die Informationen über die startfähigen Wärmequellenmaschinen an die Verarbeitungseinheit 24 aus (Schritt SA6).
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Die Verarbeitungseinheit 24 bestimmt die zu startenden Wärmequellenmaschinen basierend auf der aus der ersten Speichereinheit 22 ausgelesenen Anzahl von Wärmequellenmaschinen, d. h., die Anzahl von Wärmequellenmaschinen im Betrieb vor dem Energieausfall, die aus der zweiten Speichereinheit 23 ausgelesene Startpriorität, und die von der Startfähigkeits-Erfassungseinheit 26 akquirierten Informationen über die startfähigen Wärmequellenmaschinen. Die Verarbeitungseinheit 24 gibt dann einen Startbefehl an die bestimmten Wärmequellenmaschinen aus (Schritt SA7).
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Es wird der Fall angenommen, dass die in der ersten Speichereinheit 22 gespeicherte Anzahl von Wärmequellenmaschinen z. B. zwei ist. Wenn in diesem Fall die basierend auf der Startpriorität bestimmten Wärmequellenmaschinen die Wärmequellenmaschinen 11a und 11b sind, und diese Wärmequellenmaschinen 11a und 11b durch die Startfähigkeits-Erfassungseinheit 26 als startfähig erfasst worden sind, werden dann die Wärmequellenmaschinen 11a und 11b als die zu startenden Wärmequellenmaschinen bestimmt, und der Startbefehl wird an diese beiden Maschinen ausgegeben.
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Im Gegensatz zu dem vorstehenden Fall wird, falls diese Wärmequellenmaschinen 11a und 11b eine Wärmequellenmaschine umfassen, die nicht als startfähig erfasst ist, dann bestätigt, ob die Wärmequellenmaschine 11c, welche eine nächsthöhere Priorität aufweist, startfähig ist. Falls die Wärmequellenmaschine 11c startfähig ist, wird die Wärmequellenmaschine 11c als die zu startende Wärmequellenmaschine als Ersatz für die Wärmequellenmaschine bestimmt, welche als nicht startfähig bestimmt worden ist. Anstelle der vorstehenden Sequenz kann, nachdem beide basierend auf der Startpriorität bestimmten Wärmequellenmaschinen 11a und 11b als startfähig erfasst sind, ein Startbefehl an diese beiden Maschinen ausgegeben werden.
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Wenn die in der ersten Speichereinheit 22 gespeicherte Anzahl von Maschinen im Betrieb null ist, wird ein Startbefehl an irgendeine der Wärmequellenmaschinen-Steuerungsvorrichtungen 10a, 10b und 10c nicht ausgegeben.
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Somit startet jede der Wärmequellenmaschinen-Steuerungsvorrichtungen, welche den Startbefehl von der Host-Steuerungsvorrichtung 20 empfangen hat, einen Inbetriebnahmebetrieb, und sobald der Inbetriebnahmebetrieb beendet ist, wird eine Nachricht, welche die Beendigung des Inbetriebnahmebetriebs anzeigt, an die Host-Steuerungsvorrichtung 20 von jeder der Wärmequellenmaschinen-Steuerungsvorrichtungen übertragen. Die Host-Steuerungsvorrichtung 20 bestätigt, dass die Anzahl von Wärmequellenmaschinen, welche die Beendigung des Inbetriebnahmebetriebs angezeigt haben, der in der ersten Speichereinheit 22 gespeicherten Anzahl von Maschinen im Betrieb entspricht (”JA” in Schritt SA8), und beendet die Steuerung bezüglich der Anzahl von Wärmequellenmaschinen zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung.
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Nach der vorstehenden Sequenz wird eine normale Steuerung bezüglich der Anzahl von Wärmequellenmaschinen, d. h. z. B. eine Steuerung bezüglich der Anzahl von Wärmequellenmaschinen basierend auf der angeforderten Last der externen Last 3 durchgeführt, und die Anzahl von Wärmequellenmaschinen im Betrieb wird in die erste Speichereinheit 22 durch die Verarbeitungseinheit 24 geschrieben (Schritt SA1 in 5).
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Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß dem Wärmequellensystem 1 und dem Verfahren zum Steuern der Anzahl von zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung gestarteten Maschinen in dem Wärmequellensystem in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Anzahl von Wärmequellenmaschinen im Betrieb unmittelbar vor dem Energieausfall in die erste Speichereinheit 22 gespeichert. Demgemäß werden zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung die Informationen in der ersten Speichereinheit 22 ausgelesen, und die Wärmequellenmaschinen werden basierend auf den Informationen gestartet, so dass das System den Zustand vor dem Energieausfall automatisch und schnell wiederherstellen kann.
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Gemäß dem Wärmequellensystem 1 und dem Verfahren zum Steuern der Anzahl von zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung gestarteten Maschinen in dem Wärmequellensystem in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es nicht notwendig, dass in der Host-Steuerungsvorrichtung 20 und jeder der Wärmequellenmaschinen 11a, 11b und 11c eine unterbrechungsfreie Energieversorgung umfasst ist. Somit kann eine Kostenreduktion erzielt werden.
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Wenn jede der Wärmequellenmaschinen 11a, 11b und 11c eine Automatik-Neustart-Funktion aufweist, weist die Host-Steuerungsvorrichtung 22 herkömmlicherweise das Problem auf, dass sie nicht in der Lage ist, die durch die Automatik-Neustart-Funktion automatisch wiederhergestellten Wärmequellenmaschinen zu erkennen. Allerdings wird gemäß dem Wärmequellensystem 1 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Anzahl von Wärmequellenmaschinen im Betrieb unmittelbar vor einem Energieausfall gespeichert. Demgemäß wird, sogar falls jede der Wärmequellenmaschinen 11a, 11b und 11c durch die Automatik-Neustart-Funktion unabhängig von einem Startbefehl von der Host-Steuerungsvorrichtung 20 gestartet wird, der Startbefehl immer noch an diese Wärmequellenmaschinen durch die Host-Steuerungsvorrichtung 20 später ausgegeben. Da in diesem Fall die Wärmequellenmaschinen bereits gestartet worden sind, ist der Startbefehl ineffektiv. Allerdings wird es sogar in einem solchen Fall möglich, dass die Anzahl von durch die Automatik-Neustart-Funktion gestarteten Wärmequellenmaschinen der Anzahl von durch die Host-Steuerungsvorrichtung 20 erkannten gestarteten Wärmequellenmaschinen entspricht.
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Somit kann die Steuerung bezüglich der Anzahl von zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung gestarteten Maschinen in diesem Ausführungsbeispiel gleichermaßen sowohl bezüglich der Wärmequellenmaschinen mit und ohne die Automatik-Neustart-Funktion angewendet werden.
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6 stellt einen Vergleich zwischen einer Zeit, die für eine Wiederherstellung für den Fall genommen ist, dass ein Bediener einen Wiederherstellungsbetrieb zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung manuell durchführt, und einer Zeit, die für eine Wiederherstellung in dem Wärmequellensystem 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel genommen ist, dar.
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Beispielsweise startet ein Bediener in einem durch eine unterbrochene Linie in 6 dargestellten herkömmlichen Fall zunächst eine Wärmequellenmaschine 11a zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung (Zeit t2), und vergleicht eine Ausgabe der Wärmequellenmaschine 11a mit einer Soll-Last durch die externe Last 3. Falls die Ausgabe der einen Wärmequellenmaschine 11a nicht ausreicht, startet der Bediener die zweite Wärmequellenmaschine 11b (Zeit t3). Somit werden in dem herkömmlichen Fall die Wärmequellenmaschinen nacheinander gestartet, während ein Ausgleich zwischen der Ausgabe der Wärmequellenmaschinen und der angeforderten Last überprüft wird. Folglich braucht es einige Zeit, um den Zustand vor dem Energieausfall wiederherzustellen.
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Im Gegensatz dazu wird in dem Wärmequellensystem 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Anzahl von Wärmequellenmaschinen im Betrieb vor dem Energieausfall gespeichert. Demgemäß können, wie durch eine durchgezogene Linie in 6 dargestellt, die Wärmequellenmaschinen, deren Anzahl der gespeicherten Anzahl entspricht, zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung (Zeit t2) schnell gestartet werden. Folglich wird ermöglicht, dass die Anzahl von gestarteten Maschinen sofort wieder der Anzahl vor dem Energieausfall entspricht.
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In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel speichert die erste Speichereinheit 22 die Anzahl von Wärmequellenmaschinen im Betrieb. Stattdessen können Identifikationsinformationen über die Wärmequellenmaschinen im Betrieb aufgezeichnet werden. Die Wärmequellenmaschinen im Betrieb unmittelbar vor dem Energieausfall können durch Speichern der Identifikationsinformationen auf diese Art und Weise zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung zuverlässig erfasst werden.
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Die erste Speichereinheit 22 kann anstelle der Anzahl von Maschinen im Betrieb eine angeforderte Last der externen Last 3 unmittelbar vor einem Energieausfall speichern. Zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung kann ein Startbefehl an die Wärmequellenmaschinen ausgegeben werden, deren Anzahl proportional zu der angeforderten Last der externen Last 3 ist. Somit kann derselbe Effekt auch erzielt werden, indem die angeforderte Last der externen Last 3 in der ersten Speichereinheit 22 gespeichert wird.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können für den Fall, dass die Host-Steuerungsvorrichtung 20 auch Frequenzen von Nebenmaschinen, wie etwa die Pumpe 21 von gekühltem Wasser und der Kühlturm (Darstellung weggelassen), basierend auf der von der externen Last 3 angezeigten angeforderten Last steuert, Nennfrequenzen an diese Nebenmaschinen als Steuerungsbefehl zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung ausgegeben werden. Danach kann die Steuerungsbetriebsart zu einer normalen Steuerung verschoben werden.
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Beispielsweise kann die Host-Steuerungsvorrichtung 20 eine Funktion zum Akquirieren einer Unterbrechungsdauer zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung aufweisen. Wenn die Unterbrechungsdauer größer als ein im Voraus eingestellter Schwellenwert ist, können die Wärmequellenmaschinen zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung nicht gestartet werden.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bestimmt die Energieausfall-Erfassungseinheit 25 eine Energiewiederherstellung von dem Energieausfall, indem das Energieausfall-Flag in den nichtflüchtigen Speicher geschrieben wird. Stattdessen kann die Host-Steuerungsvorrichtung 20 ein Verfahren zum Steuern der Anzahl von Wärmequellenmaschinen, wie in 7 dargestellt, ausführen.
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Wenn ein Energieausfall nicht auftritt, wird zunächst die Anzahl von Wärmequellenmaschinen gemäß einer angeforderten Last der externen Last 3 gesteuert. Die Anzahl von Wärmequellenmaschinen wird in die erste Speichereinheit 22 geschrieben, wenn die Anzahl von Wärmequellenmaschinen im Betrieb geändert wird (Schritt SB1 in 7). Diese Verarbeitung ist dieselbe wie die des vorstehend beschriebenen Schritts SA1 in 5.
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Dann werden, wenn ein Energieausfall auftritt, die Host-Steuerungsvorrichtung 20 und die jeweiligen Wärmequellenmaschinen 11a, 11b und 11c auf eine Unterbrechung einer Energieversorgung hin aufgrund des Energieausfalls abgeschaltet, da sie keine unterbrechungsfreie Energieversorgung umfassen (Schritt SB2).
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Dann liest die Verarbeitungseinheit 24 der Host-Steuerungsvorrichtung 20 zum Zeitpunkt einer Energiewiederherstellung die in der ersten Speichereinheit 22 gespeicherte Anzahl von Wärmequellenmaschinen und die in der zweiten Speichereinheit 23 gespeicherte Startpriorität aus (Schritt SB3). Ferner bestimmt die Verarbeitungseinheit 24, ob die in der ersten Speichereinheit 22 gespeicherte Anzahl von Wärmequellenmaschinen eins oder größer ist (Schritt SB4). Demgemäß wird bestimmt, falls die Anzahl von Wärmequellenmaschinen eins oder größer ist, dass ein Abschalten durch ein Auftreten eines Energieausfalls verursacht ist, d. h., ein Neustart wird aufgrund einer Energiewiederherstellung von dem Energieausfall durchgeführt (Schritt SB5). Dann wird die Verarbeitung ähnlich zu Schritt SA6 bis Schritt SA8 usw. in 5 ausgeführt.
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Andererseits wird, falls in Schritt SB4 die in der ersten Speichereinheit 22 gespeicherte Anzahl von Wärmequellenmaschinen kleiner als eins, d. h. null, ist, dann bestimmt, dass ein Neustart nach einem normalen Abschalten durchgeführt wird, und die Steuerung bezüglich der Anzahl von Maschinen bei einer normalen Inbetriebnahme wird durchgeführt.
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Somit wird eine Energieausfallerfassung basierend darauf durchgeführt, ob die in der ersten Speichereinheit 22 gespeicherte Anzahl von Wärmequellenmaschinen eins oder größer ist. Deshalb kann die Notwendigkeit des Energieausfall-Flags, wie vorstehend beschrieben, eliminiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wärmequellensystem
- 10a, 10b, 10c
- Wärmequellenmaschinen-Steuerungsvorrichtung
- 11a, 11b, 11c
- Wärmequellenmaschine
- 20
- Host-Steuerungsvorrichtung
- 22
- Erste Speichereinheit
- 23
- Zweite Speichereinheit
- 24
- Verarbeitungseinheit
- 25
- Energieausfall-Erfassungseinheit
- 26
- Startfähigkeits-Erfassungseinheit
