DE2018952A1

DE2018952A1 - Output control of compressors

Info

Publication number: DE2018952A1
Application number: DE19702018952
Authority: DE
Inventors: Johannes Dr rer nat Ulbrich Gunter Dipl Ing χ 8023 Dres Neubert
Original assignee: VEB Kombinat Luft und Kältetechnik, χ 8010 Dresden
Priority date: 1969-07-23
Filing date: 1970-04-21
Publication date: 1971-02-04
Also published as: CH525389A; DK127444B; CS153091B2

Abstract

Control is effected by lifting the suction valve plate, using a phase cut-out control. A saw tooth wave, has a period length of one second to give mins., and extends over several compressor strokes. The value of the wave is added to the output value of a reference value converter. The sum (non-) periodically operates a device to lift the suction valve plate, and influences the relationship between switching-on and -off time of the device.

Description

Verfahren und Schaltungsanordnung zur Leistungsregelung von Kompressoren Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Leistungsregelung von Kompressoren durch Abheben der Saugventilplatte, insbesondere für Kältekompressoren.Method and circuit arrangement for regulating the output of compressors The invention relates to a method and a circuit arrangement for power regulation of compressors by lifting the suction valve plate, especially for refrigeration compressors.

Verfahren zur Leistungsregelung durch Abheben der Saugventilplatte als die am weitesten verbreitete Leistungsregelung sind bekannt. Diese Regelung wird entweder stufenweise mittels der Zylinderabschaltung durch Offenhaltung der Saugventile und Rückströmen der angesaugten Gase oder kontinuierlich mittels der Phasenanschnittsteuerung durch Beeinflussung der Öffnungszeiten der Saugventile innerhalb der einzelnen Hubtakte erreicht. Die stufenweise Leistungsregelung durch Zylinderabschaltung ist in vielen Fällen ungeeignet. Eine Phasenanschnittsteuerung ermöglicht eine stufenlose Leistungsregelung, erfordert jedoch mechanische Einrichtungen, die innerhalb jeden Hubtaktes das Verhältnis zwischen Öffnungszeit und Schließzeit regeln. Infolge der durch die Hubzahl bedingten schnellen Schaltfolge haben diese Einrichtungen zur Leistungsregelung und die Vorrichtungen zum Abheben der Saugventilplatte eine kurze Lebensdauer. Außerdem erfordern Einrichtungen dieser Art eine sorgfältige Wartung.Procedure for power control by lifting the suction valve plate are known as the most widely used power control. This regulation is either gradually switched off by keeping the cylinder open Suction valves and return flow of the sucked in gases or continuously by means of the Phase control by influencing the opening times of the suction valves reached within the individual stroke cycles. The gradual power control through In many cases, cylinder deactivation is unsuitable. A phase control enables stepless power control, but requires mechanical devices, the relationship between opening time and closing time within each stroke cycle rules. As a result of the rapid switching sequence caused by the number of strokes, these have Devices for power control and the devices for lifting the suction valve plate a short lifespan. In addition, facilities of this type require careful attention Maintenance.

Der Zweck der Erfindung besteht darin, die Nachteile der mittels Phasenanschnittsteuerung arbeitenden Einrichtungen zur Leistungsregelung zu vermeiden und eine hohe Betriebssicherheit dieser Einrichtungen zu gewährleisten.The purpose of the invention is to address the disadvantages of using phase control to avoid working facilities for power control and a high level of operational safety to ensure these facilities.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung für Einrichtungen zur Leistungsregelung zu schaffen, die unter Ausnutzung der Vorteile einer stufenlosen Regelung durch Phasenanschnittsteuerung verschleiß- und wartungsfrei arbeiten und den Verschleiß der Vorrichtung zum Abheben der Saugventilplatte stark vermindern.The invention is based on the object of a method and a circuit arrangement to create facilities for power control, taking advantage of the advantages a stepless regulation through phase control, wear-free and maintenance-free work and wear and tear on the device for lifting the suction valve plate Reduce.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß eine kontinuierliche auf- und abschwellende, vorzugsweise sägezahnförmige Größe, deren Periodendauer vorzugsweise eine Sekunde bis fünf Minuten beträgt und sich über mehrere Kompressorenhübe erstreckt, mit der Ausgangsgröße eines Meßwertumformers addiert wird und die so gebildete Summengröße eine Vorrichtung zum Abheben der Saugventilplatte periodisch oder aperiodisch betätigt und das Verhältnis zwischen Einschalt- und Ausschaltzeit der Vorrichtung zum Abheben der Saugventilplatte beeinflußt. Die Form der auf- und abschwellenden Größe bestimmt die Kennlinie der Einrichtung zur Leistungsregelung. Die zur kontinuierlich auf- und abschwellenden Größe zu addierende Ausgangsgröße des Meßwertumformers kann hierbei wahlweise manuell oder über eine Meßeinrichtung beeinflußt werden. Es ist weiterhin möglich, die Vorrichtung zum Abheben der Saugventilplatte zusätzlich durch beliebig wählbare Steuersignale unabhängig von der Impulsfolgefrequenz über beliebig wählbare Zeiträume ein- bzw. auszuschalten.According to the invention this is achieved in that a continuous swelling and decreasing, preferably sawtooth-shaped variable, its period duration is preferably one second to five minutes and extends over several compressor strokes extends, is added to the output of a transducer and so formed sum size a device for lifting the suction valve plate periodically or operated aperiodically and the ratio between switch-on and switch-off time affects the device for lifting the suction valve plate. The shape of the up and The decaying variable determines the characteristic of the device for power control. The output variable to be added to the continuously increasing and decreasing variable of the transducer can either be done manually or via a measuring device to be influenced. It is still possible to use the device for lifting the suction valve plate additionally through freely selectable control signals independent of the pulse repetition frequency to be switched on or off over any selectable time periods.

In einer bevorzugten Schaltungsanordnung ist einem Sägezahngenerator, dessen Frequenz kleiner als die Drehfrequenz des Kompressors ist, eine Addierstufe, ein Diskriminator, ein Schaltverstärker und eine Vorrichtung zum Abheben der Saugventilplatte in der Weise nachgeschaltet, daß der Diskriminator von der in der Addierstufe aus der Ausgangsgröße des Sägezahngenerators und der Ausgangsgröße des Iiießwertumformers gebildeten Summe als Eingangsgröße ausgangsseitig geschaltet wird und mit Hilfe eines nachgeschalteten SchaltverstErkers die Vorrichtung zum Abheben der Saugventilplätte unittelbar oder mittelbar betätigt. Die Ansteuerung der Vorrichtung zum Abheben der Saugventilplatte kann in wtehlbarer Weise mit elektrischen oder nichtelektrischen mitteln erfolgen. Die Form des Sägezahntes kann monoton oder speziell linear ansteigend gewo lot werden.In a preferred circuit arrangement, a sawtooth generator, whose frequency is lower than the rotational frequency of the compressor, an adder, a discriminator, a switching amplifier and a device for Lift up downstream of the suction valve plate in such a way that the discriminator of the in the adding stage from the output variable of the sawtooth generator and the output variable The sum formed by the flow converter is switched as an input variable on the output side is and with the help of a downstream switching amplifier the device for Lifting of the suction valve plate actuated directly or indirectly. The control the device for lifting the suction valve plate can be controlled with electrical or non-electric means. The shape of the sawtooth can be monotonous or especially linearly increasing.

Die Erfindung soll nachstehend an einem mXusführungsbeispiel einer elektronisch arbeitenden Einrichtung zur Leistungsregelung naher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 : das Blockschaltbild der Einrichtung zur Leistungsregelung Fig. 2a: die schematische Darstellung des Arbeitsverhaltens des Druckventils 1 Abhängigkeit der Zeit Fig. 2b: die schematische Darstellung des Arbeitsverhaltens des Saugventils in ungeregeltem Zustand Fig. 2c: die schematische Darstellung des Arbeitsverhaltens des Saugventils im geregelten Zustand Fig. 2d: die vom Sä.gezahngenerator erzeugte Spannung Fig. 2e: die in der Addierstufe gebildete Summe aus Sägezahnspannung und Ausgangsspannung des Meßwertumformers sowie die Ansprechschwelle des hmplituden-Diskriminators Fig. 3a: die geförderte Gasmenge des Kompressors im ungeregelten Zustand als schematische Darstellung Fig. 3b: die geförderte Gasmenge des Kompressors im geregelten Zustand als schematische Darstellung In Fig. 1 sind ein Sägezahngenerator 1, ein Meßwertumformer 2, eine Addierstufe 3, ein Amplitudendiskriminator 4, ein Schaltverstärker 5 und eine Vorrichtung 6 zum Abheben der Saugventilplatte dargestellt. In Fig. 2a ist schematisch das Arbeitsverhalten des Druckventils, in Fig. 2b das Arbeitsverhalten des Saugventils um ungeregelten Zustand und in Fig. 2c das Arbeitsverhalten des Saugventils im geregelten Zustand gezeigt. Der frei laufende, das heißt nicht mit der Drehzahl synchronisierte, bekannte Sägezahngenerator 1 erzeugt, wie aus Fig. 2d ersichtlich, eine Ausgangsspannung 7 mit konstanter Frequenz. Diese Frequenz ist kleiner als die Drehfrequenz des Kompressors.In the following, the invention is based on an exemplary embodiment electronically operating device for power control are explained in more detail. The drawings show: FIG. 1: the block diagram of the device for power regulation 2a: the schematic representation of the working behavior of the pressure valve 1 as a function the time Fig. 2b: the schematic representation of the working behavior of the suction valve in the unregulated state Fig. 2c: the schematic representation of the work behavior of the suction valve in the regulated state Fig. 2d: the one generated by the saw tooth generator Voltage Fig. 2e: the sum formed in the adding stage from sawtooth voltage and Output voltage of the transducer and the response threshold of the amplitude discriminator Fig. 3a: the amount of gas delivered by the compressor in the unregulated state as a schematic Illustration Fig. 3b: the amount of gas delivered by the compressor in the regulated state as a schematic representation In Fig. 1 are a sawtooth generator 1, a transducer 2, an adder 3, an amplitude discriminator 4 Switching amplifier 5 and a device 6 for lifting the suction valve plate is shown. In Fig. 2a the working behavior of the pressure valve is schematically, in Fig. 2b that Working behavior of the suction valve to the unregulated state and in Fig. 2c the working behavior of the suction valve shown in the regulated state. The free-running, that is not with the speed synchronized, known sawtooth generator 1 generated, as from 2d shows an output voltage 7 with a constant frequency. This frequency is less than the rotational frequency of the compressor.

Der Sägezahngenerator 1 ist ausgangsseitig so geschaltet, daß sich die Ausgangsspannung 7 zwischen einem kontinuierlich einstellbaren Wert und einem Spitzenwert bewegt.The sawtooth generator 1 is connected on the output side so that the output voltage 7 between a continuously adjustable value and a Top value moves.

Damit ist die Einstellung einer Grundlast möglich, die besonders für sauggasgekühlte Kältekompressoren notwendig ist. Dieser Ausgangaspannung 7 wird in der Addierstufe 3 die in Fig. 2e gezeigte temperaturabhängige, oder von einer anderen zuregelbaren Meßgröße beeinflußbare Ausgangsspannung 8 des Meßwertumformers 2 überlagert. Die so gebildete Summenspannung 9 wird dem nachgeschalteten Amplitudendiskriminator 4, für welchen eine Schmitt-Trigger-Schaltung Verwendung finden kann, zugeführt. Die Ansprechschwelle 10 des Amplitudendiskriminators 4 wird im Tastintervall von der Länge des Sägezahnimpulses zu Zeitpunkten überschritten, die von der Ausgangsspannung 8 des Meßwertumforrners 2 bestimmt wird. Im Ausgang des Amplitudendiskriminators 4 liegt ein Schaltverstärker 5, der eine bekannte Vorrichtung 6 zum Abheben der Saugventilplatte betätigt.This makes it possible to set a base load that is especially useful for suction gas-cooled refrigeration compressors are necessary. This output voltage 7 is in the adder 3 the temperature-dependent shown in Fig. 2e, or from one other controllable measured variable, controllable output voltage 8 of the transducer 2 superimposed. The total voltage 9 formed in this way becomes the downstream amplitude discriminator 4, for which a Schmitt trigger circuit can be used. The response threshold 10 of the amplitude discriminator 4 is in the sampling interval of the length of the sawtooth pulse exceeded at times that of the output voltage 8 of the transducer 2 is determined. In the output of the amplitude discriminator 4 is a switching amplifier 5, which is a known device 6 for lifting the Suction valve plate actuated.

Auf diese Weise ist eine Impulsbreitenmodulation in einer Form realisierbar, daß sich die Impulstaktzeit über mehrere Kompressorenhübe, vorzugsweise im Bereich zwischen einer Sekunde und fünf Minuten, erstreckt. In Abhängigkeit davon, ob die Ausgangsgröße des Sägezahngenerators 1 monoton oder speziell linear ansteigend ist, läßt sich eine nichtlineare oder lineare Kennlinie der Einrichtung zur Leistungsregelung erzeugen. In Fig. 3a ist schematisch die vom Kompressor geförderte Gasmenge im ungeregelten Zustand und in Fig. 3b im geregelten Zustand dargestellt.In this way, a pulse width modulation can be implemented in a form that the pulse cycle time over several compressor strokes, preferably in the range between one second and five minutes. Depending on whether the The output variable of the sawtooth generator 1 is monotonous or especially linearly increasing, let yourself a non-linear or linear characteristic of the device generate for power control. In Fig. 3a is the promoted by the compressor schematically Amount of gas in the unregulated state and shown in Fig. 3b in the regulated state.

Mit der Regeleinrichtung nach der Erfindung ist somit eine quasistetige Leistungsregelung erzielbar, deren Vorteile nicht nur in dem optimal geringen technischen Aufwand, der Einfachheit, Verschleiß- und Wartungsfreiheit und dem niedrigen Kostenaufwand liegen, sondern weiterhin auch darin, daß an vielen, bisher nicht stetig regelbaren Kompressoren mit eingebauter Vorrichtung zum Abheben der Saugventilplatte eine stetige Leistungsregelung ohne Umbau des KompresEors durchführbar ist. Vorbeschriebene Impulsbreitenmodulation ist nicht allein mit elektrischen, sondern auch mit nichtelektrischen, wie beispielsweise pneumatischen oder hydraulischen Einrichtungen möglich.The control device according to the invention is thus quasi-continuous Power control achievable, their advantages not only in the optimally low technical Effort, simplicity, freedom from wear and maintenance and the low cost lie, but also in the fact that there are many, so far not continuously controllable Compressors with a built-in device for lifting the suction valve plate a steady Capacity control can be carried out without converting the compressor. Pulse width modulation described above is not only with electrical, but also with non-electrical, such as pneumatic or hydraulic devices possible.

Claims

PATENT CLAIMS:

Method for regulating the capacity of compressors by lifting the Suction valve plate by means of phase control, especially for refrigeration compressors, d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that a continuously rising and falling, preferably sawtooth-shaped variable, the period of which is preferably one second to five minutes and extends over several compressor strokes with the Output variable of a transducer (2) is added and the total variable thus formed a device (6) for lifting the suction valve plate periodically or aperiodically actuated and the ratio between switch-on and switch-off time of the device (6) affects the lifting of the suction valve plate, the shape of the swelling up and down Size determines the characteristic of the device for power control.

2. The method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the output variable to be added to the continuously increasing and decreasing variable of the transducer (2) can be influenced either manually or via a measuring device will.

3. The method according to claim 1 to 2, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t that the device (6) for lifting the suction valve plate in addition by any selectable control signals regardless of the pulse repetition frequency arbitrarily selectable time periods can be switched on or off.

4. Circuit arrangement for performing the method according to claim 1 to 3, d a d u r c h e k e n n n z e i c h -n e t that a saw-tooth generator (1), the frequency of which is lower than the rotational frequency of the compressor, an adder (3), a discriminator (4), a switching amplifier (5) and a device (6) for Lift off the suction valve plate in such a way that the discriminator (4) ton in the adder (3) from the output of the sawtooth generator (1) and the output variable of the transducer (2) as the input variable is switched on the output side and with the help of a downstream switching amplifier (5), the device (6) for lifting the suction valve plate directly or indirectly actuated.

5. circuit arrangement according to claim 4, d a d u r c h g e k e n n S e i c h e t that the control of the device (6) for lifting the suction valve plate takes place in a selectable manner with electrical or non-electrical means.

6. Circuit arrangement according to claim 4 to 5, d a d u r c h g e k It is noted that the shape of the sawtooth is monotonous or especially linear is increasing.