DE3517216A1

DE3517216A1 - Verfahren zum betreiben einer dampfkompressionskaelteanlage und anordnung zum steuern derselben

Info

Publication number: DE3517216A1
Application number: DE19853517216
Authority: DE
Inventors: William J. Fayetteville N.Y. Lavigne jr.; Gordon Lee West Monroe N.Y. Mount
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 1984-05-14
Filing date: 1985-05-13
Publication date: 1985-11-21
Also published as: US4538422A; JPS60245962A; KR900005982B1; DE3517216C2; KR850008210A

Description

Verfahren zum Betreiben einer Dampfkompressionskälteanlage und Anordnung zum Steuern derselben

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Betreiben von Kälteanlagen und auf Anordnungen zum Steuern derselben und betrifft insbesondere ein Betriebsverfahren und eine Steueranordnung zum Steuern von Wiedereinschaltstarts eines Kompressors in einer Kälteanlage.

Allgemein enthalten Kälteanlagen einen Verdampfer oder Kühler, einen Kompressor und einen Kondensator. Üblicherweise zirkuliert ein Wärmeübertragungsfluid durch die Rohrleitung in dem Verdampfer, wodurch eine Wärmeübertragungsschlange in dem Verdampfer zum Übertragen von Wärme von dem Wärmeübertragungsf luid, das durch die Rohrleitung fließt, auf das Kältemittel in dem Verdampfer gebildet ist. Das Wärmeübertragungsf luid, das in der Rohrleitung in dem Verdampfer scharf abgekühlt wird, ist normalerweise Wasser, das zu

einem entfernten Ort zirkuliert, um einen Kältebedarf zu decken. Das Kältemittel verdampft in dem Verdampfer, wenn es Wärme aus dem Wasser absorbiert, das durch die Rohrleitung in dem Verdampfer strömt, und der Kompressor entnimmt diesen Kältemitteldampf aus dem Verdampfer, um diesen Kältemitteldampf zu komprimieren und den komprimierten Danpf an den Kondensator abzugeben. In dem Kondensator wird der Kältemitte ldampf kondensiert und zu dem Verdampfer zurückgefördert, wo der Kälteerzeugungszyklus wieder beginnt.

Zum Maximieren des Betriebswirkungsgrades ist es erwünscht, das Ausmaß an Arbeit, die durch den Kompressor geleistet wird, der Arbeit anzupassen, die benötigt wird, um den durch die Kälteanlage zu deckenden Kältebedarf zu decken.üblicherweise erfolgt das durch eine Kalteleistungs- oder Kapazitätssteuereinrichtung, welche die Menge an durch den Kompressor strömendem Kältemitteldampf einstellt. Die Kapazitätssteuereinrichtung kann aus Leitschaufeln bestehen, die zwischen dem Kompressor und dem Verdampfer angeordnet sind und sich zwischen einer voll offenen und einer voll geschlossenen Position in Abhängigkeit von der Temperatur des scharf abgekühlten Wassers bewegen, welches die Kühlwasserschlange in dem Verdampfer verläßt, Wenn die Temperatur des gekühlten Wassers aus dem Verdampfer sinkt, was eine Verringerung der Kältebelastung der Kälteanlage anzeigt, bewegen sich die Leitschaufeln in ihre geschlossene Position und verringern die Menge an durch den Kompressor strömendem Kältemitteldampf. Dadurch wird die Größe der Arbeit verringert, die durch den Kompressor geleistet werden muß, und dadurch die Menge an Energie verringert, die zum Betreiben der Kälteanlage benötigt wird. Gleichzeitig hat das den Effekt, daß die Temperatur des abgekühlten Wassers, das den Verdampfer verläßt, erhöht wird. Wenn die Temperatur des den Verdampfer verlassenden abgekühlten Wassers ansteigt, was eine Zunahme der Belastung der Kälteanlage anzeigt, bewegen sich die Leitschaufeln in ihre voll offene Stellung. Das vergrößert die Menge an durch den Kompressor strömendem

Dampf, und der Kompressor leistet mehr Arbeit, wodurch die Temperatur des den Verdampfer verlassenden abgekühlten Wassers verringert und der Kälteanlage gestattet wird, auf die größere Kältebelastung anzusprechen. Auf diese Weise bewirkt der Kompressor, daß die Temperatur des den Verdampfer verlassenden abgekühlten Wassers auf einer Solltemperatur oder innerhalb eines gewissen Bereiches der Solltemperatur gehalten wird.

Unter gewissen Betriebsbedingungen, wie beispielsweise bei Zuständen niedriger Belastung, kann die Kälteanlage eine übergroße Kapazität zum Decken der Belastung der Kälteanlage bereitstellen, obgleich die Leitschaufeln in ihrer voll geschlossenen Stellung sind, die einer minimalen Betriebskapazität für den Kompressor entspricht. Unter diesen Bedingungen ist es üblich, den Kälteanlagenkompressor abzuschalten, um eine unerwünschte übermäßige Kühlung des durch die Wärmeübertragungsrohre in dem Verdampfer fließenden Wassers zu verhindern, die, wenn sie nicht überprüft würde, dazu führen könnte, daß dieses Wasser gefriert. Wenn dann eine neue, größere Belastung der Kälteanlage festgestellt wird, wird der Kompressor wieder gestartet, und die Leitschaufeln werden wieder benutzt, um die Kälteanlagenkapazität so einzustellen, daß sie der Belastung der Kälteanlage, d.h. dem durch diese zu deckenden Kältebedarf angepaßt ist. Ein Wiederstart des Kälteanlagenkompressors unter den vorgenannten Bedingungen wird als Wiedereinschalt- oder Recyclestart bezeichnet. Wiedereinschaltstarts sind nicht besonders erwünscht, weil sie zu Verschleiß und Beanspruchung der mechanischen und elektrischen Systeme der Kälteanlage führen und die Betriebslebensdauer reduzieren und die Zuverlässigkeit der gesamten Kälteanlage verringern können.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Betriebslebensdauer einer Kälteanlage zu verlängern und die Zuverlässigkeit der Kälteanlage durch Reduzieren der Anzahl von durch die Kälteanlage ausgeführten Wiedereinschaltstarts zu verbessern.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch ein Betriebsverfahren und eine Steueranordnung für eine Kälteanlage gelöst, durch die das Ausmaß, in welchem die Kompressorkapazität bei einem Wiedereinschaltstart vergrößert wird, beträchtlich verringert wird. Das wird erfindungsgemäß mit einer programmierbaren elektronischen Steueranordnung, beispielsweise einer Mikrocomputersteueranordnung, erreicht, indem in die Steuerlogik für den Kälteanlagenkompressor eine sehr allmähliche Kapazitätszunahme einprogrammiert wird, welcher nur während eines Wiedereinschaltstarts gefolgt wird. Wenn der Kälteanlagenkompressor aus anderen Gründen gestartet wird, beispielsweise für den täglichen Betrieb, wegen einer Sicherheitsauslösung, usw., wird eine schnellere, normale Geschwindigkeit des Anstiegs der Kompressorkapazität benutzt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Zen

trifugaldampf kompressionskälteanlage mit einer Steueranordnung nach der Erfindung zum Betreiben der Kälteanlage und

Fig. 2 ein Diagramm, welches das Arbeitsprinzip

der Steueranordnung nach Fig. 1 veranschaulicht.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 hat eine Zentrifugaldampfkompressionskälteanlage 1 eine Steueranordnung 3 zum Betreiben der Kälteanlage 1 nach dem erfindungsgemäßen Prinzip. Gemäß Fig. 1 enthält die Kälteanlage 1 einen Kompressor 2, einen Kondensator 4, einen Verdampfer 5 und eine Expansionsvorrichtung 6. Im Betrieb wird komprimiertes gasförmiges Kältemittel von dem Kompressor 2 über eine Kompressorauslaßleitung 7 an den Kondensator 4 abgegeben, in welchem das gasförmige Kältemittel durch relativ kaltes konden-

sierendes Wasser kondensiert wird, das durch die Rohrleitung 8 in dem Kondensator 4 strömt. Das kondensierte flüssige Kältemittel aus dem Kondensator 4 geht über eine Kältemittelleitung 9 und die Expansionsvorrichtung 6 zu dem Verdampfer 5. Das flüssige Kältemittel in dem Verdampfer 5 wird verdampft, um ein Wärmeübertragungsfluid, wie beispielsweise Wasser, zu kühlen, welches durch die Rohrleitung 10 in dem Verdampfer 5 strömt. Das kalte Wärmeübertragungsfluid wird benutzt, um ein Gebäude zu kühlen, oder für andere derartige Zwecke. Das gasförmige Kältemittel aus dem Verdampfer 5 strömt durch die Kompressorsaugleitung 11 zurück zu dem Kompressor 2 unter der Steuerung von Kompressoreinlaßleitschaufeln 12. Das gasförmige Kältemittel, das in den Kompressor über die Leitschaufeln 12 eintritt, wird durch den Kompressor 2 komprimiert und von dem Kompressor 2 über die Kompressorauslaßleitung 7 abgegeben, wodurch der Kälteerzeugungszyklus abgeschlossen ist. Dieser Kälteerzeugungszyklus wird während des normalen Betriebes der Kälteanlage 1 ständig wiederholt.

Außerdem enthält gemäß der Darstellung in Fig. 1 der Kreiselkompressor 2 der Kälteanlage 1 einen Elektromotor 25 zum Antreiben des Kompressors 2, welcher unter der Steuerung der Steueranordnung 3 steht. Außerdem ist zu erkennen, daß die Kompressoreinlaßleitschaufein 12 durch einen Leitschaufelstellantrieb 14, der durch die Steueranordnung 3 gesteuert wird, geöffnet und geschlossen werden.

Die Steueranordnung 3 enthält einen Kompressormotoranlasser 22, eine Stromversorgung 23, eine Anlagenschnittstellenschaltungsplatte 16, eine Prozessorschaltungsplatte 17 und eine Sollwert- und Anzeigeschaltungsplatte 18. Außerdem ist ein Temperaturfühler 13 zum Abfühlen der Temperatur des den Verdampfer 5 über die Rohrleitung 10 verlassenden Wärmeübertragungsfluids über elektrische Leitungen 20 direkt mit der Prozessorschaltungsplatte 17 verbunden.

Vorzugsweise ist der Temperaturfühler 13 eine temperaturempfindliche Widerstandsvorrichtung, wie beispielsweise ein Thermistor, dessen Abfühlteil in dem den Verdampfer 5 verlassenden Wärmeübertragungsfluid angeordnet ist und dessen Widerstand durch die Prozessorschaltungsplatte 17 überwacht wird. Selbstverständlich kann der Temperaturfühler 13 auch irgendein anderer Temperaturfühler sein, der in der Lage ist, ein Signal zu erzeugen, das die Temperatur des Wärmeübertragungsf luids anzeigt, welches den Verdampfer 5 verläßt, und dieses erzeugte Signal an die Prozessorschaltungsplatte 17 abzugeben.

Die Prozessorschaltungsplatte 17 kann irgendeine Vorrichtung oder irgendeine Kombination von Vorrichtungen sein zum Empfangen von mehreren Eingangssignalen, zum Verarbeiten der empfangenen Eingangssignale gemäß vorprogrammierten Prozeduren und zum Erzeugen von gewünschten Ausgangssteuersignalen auf die empfangenen und verarbeiteten Eingangssignale hin, und zwar entsprechend dem erfindungsgemäßen Prinzip. Die Prozessorschaltungsplatte 17 kann einen Mikrocomputer enthalten, wie beispielsweise den Mikrocomputer Modell 8031 der Intel Corporation, Santa Clara, California.

Weiter weist vorzugsweise die Sollwert- und Anzeigeschaltungsplatte 18 eine optische Anzeigeeinrichtung auf, beispielsweise aus Leuchtdioden (LED's)- oder aus Flüssigkristallanzeige (LCD's)-Vorrichtungen, die eine mehrstellige Anzeige bilden, die unter der Steuerung der Prozessorschaltungsplatte 17 steht. Außerdem enthält die Sollwert- und Anzeigeschaltungsplatte 18 vorzugsweise eine Vorrichtung, wie beispielsweise ein Sollwertpotentiometer, Modell AW5403 der CTS, Ine·,Skyland, North Carolina, welches so einstellbar ist, daß es ein Signal an die Prozessorschaltungsplatte 17 abgibt, welches eine gewählte Solltemperatur für das den Verdampfer 5 über die Rohrleitung 10 verlassende Wärmeübertragungsf luid angibt.

Die Anlagenschnittstellenschaltungsplatte 16 enthält mehrere Schaltvorrichtungen zum Steuern des Fließens von elektrischem Strom von der Stromversorgung 23 über die Anlagenschnittstellenschaltungsplatte 16 zu dem Leitschaufelstellantrieb 14 und dem Motor 25 zum Antreiben des Kompressors 2. Jede Schaltvorrichtung kann ein Triac sein, wie beispielsweise das Modell SC-140 der General Electric Company, Auburn, New York. Es können jedoch statt Triac-Schaltern auch andere Schalter als Schaltvorrichtungen benutzt werden.

Die Schaltvorrichtungen auf der Anlagenschnittstellenschaltungsplatte 16 werden durch Steuersignale gesteuert, welche die Schaltvorrichtungen von der Prozessorschaltungsplatte 17 empfangen. Auf diese Weise werden der Leitschaufelstellantrieb 14 und der Motor 25, welcher den Kompressor 2 antreibt, durch die Prozessorschaltungsplatte 17 gesteuert.

Der Leitschaufelstellantrieb 14 kann irgendeine Vorrichtung sein, die in der Lage ist, auf elektrische Stromsignale hin, die sie über die elektrischen Leitungen 21 empfängt, die Leitschaufeln 12 entweder in ihre voll offene oder in ihre voll geschlossene Stellung zu bewegen. Der Leitschaufelstell antrieb 14 kann ein Elektromotor sein, wie beispielsweise das Motormodell MC-351 der Barber-Coleman Company, Rockford, Illionois, der die Leitschaufeln 12 entweder in ihre voll offene oder in ihre voll geschlossene Stellung bewegt, je nachdem, welche von zwei Schaltvorrichtungen auf der AnIagenschnittstellenschaltungsplatte 16 durch Steuersignale betätigt wird, die die Schaltvorrichtungen aus der Prozessorschaltungsplatte 17 empfangen. Der Leitschaufelstellantrieb 14 kann so gesteuert werden, daß er die Leitschaufeln 14 in ihre voll offene oder in ihre voll geschlossene Stellung gemäß irgendeinem Steuerschema bewegt, welches so ausgelegt ist, daß die Kapazität der Kälteanlage 1 so gesteuert wird, daß sie der Belastung der Kälteanlage 1 angepaßt ist.

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Der Kompressormotoranlasser 22 ist eine Vorrichtung, die elektrischen Strom aus der Stromversorgung 23 dem Elektromotor 25 des Kompressors 2 für den Anlauf und für den Betrieb des Motors 25 zuführt. Beispielsweise kann der Kompressormotoranlasser 22 ein herkömmlicher Schütz-Sterndreieckmotoranlasser sein. Selbstverständlich kann für den Kompressormotoranlasser 22 auch irgendein anderes System zum Zuführen von elektrischer Energie aus der Stromversorgung 23 zu dem Elektromotor 25 des Kompressors 2 zum Anlassen und Betreiben des Motors 25 benutzt werden.

Im Betrieb fühlt der Temperaturfühler 13 die Temperatur des den Verdampfer 5 verlassenden Wärmeübertragungsfluids in der Rohrleitung 10 ab, und ein Signal, das diese abgefühlte Temperatur angibt, wird an die Prozessorschaltungsplatte der Steueranordnung 3 abgegeben. Außerdem wird ein Signal, das eine Solltemperatur angibt, von der Sollwert- und Anzeigeschaltungsplatte 18 an die Prozessorschaltungsplatte abgegeben. Diese Solltemperatur ist eine durch die Bedienungsperson gewählte Temperatur, auf die das den Verdampfer 5 über die Rohrleitung 10 verlassende Wärmeübertragungsfluid durch den Betrieb der Kälteanlage 1 abzukühlen ist. Daher stellt die Temperatur, welche durch den Temperaturfühler 13 abgefühlt wird, relativ zu der Sol!temperatureinstellung der Sollwert- und Anzeigeschaltungsplatte 18 eine Kälteerzeugungslast dar, die durch den Betrieb der Kälteanlage 1 aufgebracht werden muß.

Die Prozessorschaltungsplatte 17 ist so programmiert, daß sie die durch den Temperaturfühler 13 abgefühlte Temperatur mit der gewählten Sol !temperature in stellung der Sollwert- und Anzeigeschaltungsplatte 18 vergleicht. Wenn die durch den Temperaturfühler 13 abgefühlte Temperatur die Solltemperatureinstellung der Sollwert- und Anzeigeschaltungsplatte 18 um ein bestimmtes Ausmaß übersteigt, erzeugt die Prozessorschaltungsplatte 17 Steuersignale zum Einschalten der Kälte-

anlage 1. Als Teil des Einschaltens der Kälteanlage 1 liefert die Prozessorschaltungsplatte 17 elektrische Steuersignale zu der Anlagenschnittstellenschaltungsplatte 16, um gewisse Schaltvorrichtungen auf der Anlagenschnittstellenschaltungsplatte 16 zu schließen. Das führt zu einem elektrischen Stromfluß von der Stromversorgung 23 über die Anlagenschnittstellenschaltungsplatte 16 zu dem Kompressormotoranlasser 22, der den Elektromotor 25 des Kompressors 2 in der Kälteanlage 1 anläßt und in Betrieb hält. Außerdem fließt elektrischer Strom von der Stromversorgung 23 über die Anlagenschnittstellenschaltungsplatte 16 und die elektrischen Leitungen 21 zu dem Leitschaufelstellantrieb 14 unter der Steuerung der Prozessorschaltungsplatte 17, so daß die Leitschaufeln 12 durch die Prozessorschaltungsplatte 17 so gesteuert werden können, daß sie der Belastung angepaßt sind, welcher die Kälteanlage 1 ausgesetzt ist. Somit schaltet die Prozessorschaltungsplatte 17 auf vorstehend beschriebene Weise die Kälteanlage 1 einschließlich des Kälteanlagenkompressors 2 ein, wenn die Prozessorschaltungsplatte 17 eine Belastung erkennt, die durch den Betrieb der Kälteanlage 1 aufzubringen ist.

Nachdem die Kälteanlage 1 durch die Prozessorschaltungsplatte 17 eingeschaltet worden ist, arbeitet die Kälteanlage 1 kontinuierlich, um die Kälteerzeugungslast aufzubringen. Die Prozessorschaltungsplatte 17 stellt die Kapazität der Kälteanlage 1 so ein, daß sie der Last angepaßt ist, indem sie den Leitschaufelstellantrieb 14 steuert, der die Kompressoreinlaßleitschaufeln 12 zwischen ihrer voll offenen und ihrer voll geschlossenen Stellung bei erkannten Änderungen in der Belastung der Kälteanlage 1 bewegt. Wenn jedoch die Prozessorschaltungsplatte 17 feststellt, daß der Lastbedarf aufgebracht worden ist und daß die Kälteanlage 1 übermäßige Kälteleistung zum Aufbringen der Belastung liefert, obgleich die Leitschaufeln 12 in ihre voll geschlossene Stellung bewegt worden sind, welche der minimalen Betriebskapazität für den Kompressor 2 entspricht, erzeugt

die Prozessorschaltungsplatte 17 ein Steuersignal zum öffnen der entsprechenden Schaltvorrichtung auf der Anlagenschnittstellenschaltungsplatte 16, um den Stromfluß von der Stromversorgung 23 über den Kompressormotoranlasser 22 zu dem Elektromotor 25 des Kompressors 2 der Kälteanlage 1 zu unterbrechen. Dadurch wird der Kälteanlagenkompressor abgeschaltet und ansonsten die Kälteanlage 1 betriebsbereit gehalten.

Gemäß der Erfindung wird, wenn der Kompressor 2 durch die Prozessorschaltungsplatte 17 aufgrund von übermäßiger Kühlleistung abgeschaltet wird, diese Information in dem Speicher der Prozessorschaltungsplatte 17 abgespeichert. Dann, wenn es erwünscht ist, den Kälteanlagenkompressor 2 wieder einzuschalten, um die Kälteanlage 1 zum Decken einer neuen, größeren Belastung derselben zu betreiben, steuert die Prozessorschaltungsplatte 17 die Kapazität der Kälteanlage 1 auf eine besondere Weise, um die Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, daß ein weiterer Wiedereinschaltstart in naher Zukunft erforderlich ist. Bei einem Wiedereinschaltstart steuert die Prozessorschaltungsplatte 17 durch Steuern der Schaltvorrichtungen auf der Anlagenschnittstellenschaltungsplatte 16 den Leitschaufelstellantrieb 14 so, daß die Geschwindigkeit des öffnens der Leitschaufeln 12 durch den Stellantrieb 14 im Vergleich zu der normalen, relativ schnellen Geschwindigkeit, mit der die Leitschaufeln 12 geöffnet werden, stark reduziert wird, um sie direkt der festgestellten Belastung anzupassen, welcher die Kälteanlage 1 ausgesetzt ist. Diese relativ langsame Geschwindigkeit des öffnens der Leitschaufeln 12 wird aufrechterhalten, bis die Kapazität des Kälteanlagenkompressors 2 auf einen Wert vergrößert worden ist, der notwendig ist, um gerade die festgestellte Belastung der Kälteanlage 1 aufzubringen. Dann erfolgt die Steuerung der Leitschaufeln 12 durch die Prozessorschaltungsplatte 17 direkt auf den erkannten Lastbedarf hin, welcher durch die Kälteanlage 1 zu decken ist.

Durch Vergrößern der Kapazität (Kühlleistung) der Kälteanlage 1 mit dieser relativ langsamen Geschwindigkeit bei einem Wiedereinschaltstart auf vorstehende Weise wird die Kälteanlage 1 daran gehindert, den neuen, größeren Lastbedarf, welchen die Kälteanlage 1 zu decken hat, schnell zu decken, woran anschließend der Kälteanlagenkompressor 2 wieder abgeschaltet werden müßte und dadurch einen weiteren Wiedereinschaltstart des Kompressors 2 erforderlich machen würde. Es werden daher weniger Wiedereinschaltstarts gemacht, wodurch der Verschleiß und die Beanspruchung der mechanischen und elektrischen Systeme der Kälteanlage 1 reduziert werden, um die Betriebslebensdauer zu verlängern und die Zuverlässigkeit der Kälteanlage 1 zu verbessern.

Die vorstehend beschriebene Arbeitsweise nach dem erfindungsgemäßen Prinzip wird am besten unter Bezugnahme auf Fig. 2 verständlich, die ein rein zur Veranschaulichung dienendes Diagramm darstellt, welches Prozent der maximalen Kompressorbetriebskapazität, bestimmt durch die Position der Leitschaufeln 12, in Abhängigkeit von der Zeit nach einem Wiedereinschaltstart des Kompressors 2 zeigt. Die mit A bezeichnete Kurve stellt eine typische, normale, relativ schnelle Geschwindigkeit des Anstiegs der Kapazität des Kompressors 2 in Abhängigkeit von der Zeit nach einem Wiedereinschaltstart dar, wenn die Kapazität des Kompressors 2 durch die Prozessorschaltungsplatte 17 direkt entsprechend dem Lastbedarf gesteuert wird, den die Kälteanlage zu decken hat. Die mit B bezeichnete Kurve stellt eine spezielle, relativ langsame Geschwindigkeit des Anstiegs der Kapazität des Kompressors 2 in Abhängigkeit von der Zeit nach einem Wiedereinschaltstart dar, wenn die Kapazität des Kompressors 2 durch die Prozessorschaltungsplatte 17 nach dem erfindungsgemässen Prinzip gesteuert wird.

Wenn gemäß der Darstellung in Fig. 2 die Anstiegsgeschwindigkeit der Kapazität des Kompressors 2 der mit A bezeichneten Kurve folgt, erreicht die Kapazität des Kompressors 2

relativ schnell zur Zeit T₁ einen gewünschten Kapazitätswert C₁, welcher dem festgestellten Lastbedarf, der durch die Kälteanlage 1 zu decken ist, angepaßt ist. Wenn jedoch gemäß der Darstellung in Fig. 2 die Anstiegsgeschwindigkeit der Kapazität des Kompressors 2 der mit B bezeichneten Kurve folgt, dann wird die Kapazität des Kompressors 2 viel langsamer auf den gewünschten Kapazitätswert C₁ in einer Zeitspanne T^ erhöht, die eine wesentlich längere Zeitspanne als die Zeitspanne T.. ist, die zum Erreichen des gewünschten Kapazitätswertes C₁ benötigt wird, wenn der mit A bezeichneten Kurve gefolgt wird. Wie erwähnt wird gemäß der Erfindung dadurch, daß der mit B bezeichneten Kurve gefolgt wird, die Kapazität des Kompressors 2 daran gehindert, den gewünschten Kapazitätswert C-, relativ schnell zu erreichen. Dadurch wird die Kälteanlage 1 daran gehindert, den festgestellten Lastbedarf, der durch die Kälteanlage 1 bei einem Wiedereinschaltstart zu decken ist, schnell zu decken, weil das zur Folge hätte, daß der Anlagenkompressor 2 wegen übermäßiger Kapazität wieder abgeschaltet werden müßte und dadurch anschließend ein weiterer relativ schneller Wiedereinschaltstart bei einer neuen Vergrößerung der Belastung der Kälteanlage 1 erforderlich wäre. Somit wird gemäß der Erfindung die Anzahl von Wiedereinschaltstarts der Kälteanlage 1 gegenüber der Anzahl von Wiedereinschaltstarts reduziert, die typischerweise notwendig wäre, wenn die Kälteanlage 1 in direktem Ansprechen auf die Belastung der Kälteanlage 1 gesteuert würde, wie es herkömmlicherweise gemacht wird.

Die in Fig. 2 dargestellten Kurven A und B sind für die tatsächlichen Geschwindigkeiten der Kompressorkapazitätszunahme, die bei einer tatsächlichen Kälteanlage 1 benutzt werden können, nicht repräsentativ. Die Kurven A und B sollen lediglich das Verständnis des erfindungsgemäßen Prinzips erleichtern. Die tatsächlichen Betriebskurven, welchen ein wirklicher Kompressor 2 in einer tatsächlichen Kälteanlage 1 folgt, können irgendeine Form haben, bei der es sich nicht

um eine Gerade zu handeln braucht. Außerdem sei in diesem Zusammenhang angemerkt, daß in Fig. 2 eine Mindestkapazität von 10 % der maximalen Kompressorbetriebskapazität für die Leitschaufeln 12 in ihrer voll geschlossenen Stellung gezeigt ist. Dieser Prozentsatz ist jedoch willkürlich gewählt worden und die tatsächliche Mindestkapazität für einen Kompressor 2 in einer Kälteanlage 1 kann von diesem willkürlichen Wert abweichen.

Weiter sei angemerkt, daß bevorzugt gemäß der Erfindung die Kapazität des Kompressors 2 durch die Prozessorschaltungsplatte 17 in direktem Ansprechen auf die Belastung, welcher die Kälteanlage 1 ausgesetzt ist, gesteuert wird, nachdem die Kapazität des Kompressors 2 den gewünschten Kapazitätswert C-, erreicht hat, indem der mit B bezeichneten Kurve gefolgt wird, die in Fig. 2 gezeigt ist. Auf diese Weise wird bei einem Wiedereinschaltstart, nachdem die Kapazität des Kompressors 2 mit einer realtiv langsamen Geschwindigkeit nach dem erfindungsgemäßen Prinzip vergrößert worden ist, die normale Steuerung der Kapazität des Kompressors 2 wieder aufgenommen, so daß die Kälteanlage 1 direkt auf Änderungen der Belastung anspricht, welcher die Kälteanlage 1 ausgesetzt ist.

Claims

Carrier Corporation, Syracuse, New York 13221, V.St.A. Patentansprüche :

1. Verfahren zum Betreiben einer Dampfkompressionskälteanlage mit einem Kompressor, der Teil der Kälteanlage ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Überwachen einer Last, deren Bedarf durch den Betrieb der Kälteanlage zu decken ist;

Einschalten der Kälteanlage einschließlich des Kälteanlagenkompressors, wenn in dem Überwachungsschritt eine Last erkannt wird, deren Bedarf durch den Betrieb der Kälteanlage zu decken ist;

Einstellen der Kapazität der Kälteanlage, um sie der Belastung der Kälteanlage anzupassen, wenn die Kälteanlage eingeschaltet wird, um den Bedarf der durch den Überwachungsschritt erkannten Last zu decken;

Ausschalten des Kälteanlagenkompressors, wenn die Kälteanlage zur Anpassung an eine niedrige Belastung auf ihren Mindestkapaz.Ltätswert durch den Einstellschritt eingestellt worden ist und die Kälteanlage übermäßige Kapazität zum Decken des Bedarfes dieser niedrigen Belastung bereitstellt, obgleich die Kälteanlage auf ihrem Mindestkapazitätswert arbeitet;

Wiedereinschalten des Kälteanlagenkompressors, wenn in dem Uberwachungsschritt eine neue, größere Belastung festgestellt wird, deren Bedarf durch den Betrieb der Kälteanlage zu decken ist, nachdem der Kälteanlagenkompressor wegen übermäßiger Kapazität abgeschaltet worden ist; Erhöhen der Kapazität der Kälteanlage von ihrem Mindestkapazitätswert auf ihren maximalen Kapazitätswert mit einer vorgewählten, relativ langsamen Geschwindigkeit, die kleiner ist als die Geschwindigkeit, die in Anpassung an die Belastung der Kälteanlage erforderlich ist; und Wiederholen des EinstellSchrittes, wenn die Kapazität der Kälteanlage durch den Erhöhungsschritt auf einen Wert vergrößert wird, welcher der neuen, größeren Belastung der Kälteanlage angepaßt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Uberwachungsschritt beinhaltet:

Abfühlen der Temperatur eines Wärmeübertragungsfluids, welches durch den Betrieb der Kälteanlage gekühlt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellschritt beinhaltet:

Bewegen von Leitschaufeln zwischen einer voll geschlossenen Stellung und einer voll offenen Stellung, um das Strömen von Kältemitteldampf zu dem Kompressor der Kälteanlage zu steuern.

4. Steueranordnung für eine Dampfkompressionskälteanlage mit einem Kompressor, der Teil der Kälteanlage ist, gekennzeichnet durch:

eine Fühlereinrichtung (13) zum überwachen einer Last, deren Bedarf durch den Betrieb der Kälteanlage (1) zu decken ist, und zum Liefern eines Signals, welches die Größe der überwachten Last angibt;

eine Schalteinrichtung (16) zum Ein- und Ausschalten der Kälteanlage (1) einschließlich des Kälteanlagenkompressors

(2) auf durch die Schalteinrichtung empfangene Steuersignale hin;

eine Kapazitätssteuereinrichtung (12, 14, 25) zum Steuern der Kapazität der Kälteanlage (1) auf durch die Kapazitätssteuereinrichtung empfangene Steuersignale hin; und eine Steuereinrichtung (17) zum Empfangen und Verarbeiten des durch die Fühlereinrichtung (13) gelieferten Signals und zum Erzeugen von Steuersignalen und zum Abgeben derselben an die Schalteinrichtung und an die Kapazitätssteuereinrichtung, um die Kälteanlage einschließlich des Kälteanlagenkompressors (2) einzuschalten, wenn die Fühlereinrichtung

(13) eine Belastung erkennt, deren Bedarf durch den Betrieb der Kälteanlage zu decken ist, um die Kapazität der Kälteanlage so einzustellen, daß sie der Belastung der Kälteanlage angepaßt ist, wenn die Kälteanlage eingeschaltet ist, um den Kälteanlagenkompressor (2) auszuschalten, wenn in Anpassung an eine niedrige Belastung die Kälteanlage durch die Kapazitätssteuereinrichtung (12, 14, 25) auf ihren Mindestkapazität swert eingestellt ist und die Kälteanlage noch übermäßige Kapazität zum Decken des Bedarfes dieser niedrigen Last bereitstellt, obgleich die Kälteanlage (1) auf ihrem Mindestkapazitätswert arbeitet, um den Kälteanlagenkompressor (2) wieder einzuschalten, wenn eine neue, größere Last durch die Fühlereinrichtung erkannt wird und, wenn die Kälteanlage auf die neue, größere Last hin wieder eingeschaltet ist, die Kapazität der Kälteanlage (T) mit einer vorgewählten, relativ langsamen Geschwindigkeit zu vergrößern, die kleiner ist als die Geschwindigkeit, welche zur sofortigen Anpassung an die Belastung der Kälteanlage erforderlich ist, ab dem Mindestkapazitätswert des Kompressors (2) auf einen Wert, der ungefähr der neuen Belastung der Kälteanlage (1) angepaßt ist.

5. Steueranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlereinrichtung enthält:

eine Einrichtung (13) zum Abfühlen der Temperatur eines Wärmeübertragungsfluids, welches durch den Betrieb der Kälteanlage (1) gekühlt wird.

6. Steueranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitätssteuereinrichtung (12, 14, 25) enthält: Leitschaufeln (12), die geöffnet und geschlossen werden, um die Strömung von Kältemitteldampf zu dem Kompressor (2) der Kälteanlage (1) zu steuern.

7. Steueranordnung nach einem der Ansrpüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (17) eine Mikrocomputersteueranordnung aufweist.