DE69001895T2

DE69001895T2 - Kaelteanlage mit mehreren verdichtern.

Info

Publication number: DE69001895T2
Application number: DE90203493T
Authority: DE
Inventors: Pierluigi Schiesaro
Original assignee: ARNEG
Current assignee: ARNEG
Priority date: 1990-03-02
Filing date: 1990-12-24
Publication date: 1993-11-04
Anticipated expiration: 2010-12-25
Also published as: DK0444332T3; ES2041500T3; EP0444332A1; ATE90444T1; DE69001895D1; IT9019550A1; IT1240923B; EP0444332B1; IT9019550A0

Description

Die Erfindung betrifft eine Kälteanlage mit mehreren Verdichtern.
Kälteanlagen, deren Kühlstation eine Mehrzahl von motorbetriebenen Kompressoren unterschiedlicher Kapazität umfaßt, um die effektivste Leistungseffizienz zu erreichen, sind bekannt.
Die Gegenwart von motorbetriebenen Kompressoren mit unterschiedlichen Kapazitäten erlaubt es daher, in den verschiedenen Anforderungsbedingungen während dem Betrieb, verschiedene Leistungen in einer Serie von variabel abgestuften Werten in beschränkter Anzahl, welche durch die möglichen Kombinationen der verschiedenen Kapazitäten der motorbetriebenen Verdichter vorgegeben werden, zu erreichen. Tatsächlich ist es bekannt, daß es mit den gegenwärtig benutzten Anlagen nicht möglich ist, linear und kontinuierlich die Leistungsabgabe entweder zu steigern oder zu verringern.
Die US-A-4 384 462 beschreibt eine Kälteanlage mit mehreren Verdichtern, welche eine Mehrzahl von Verdichtern mit verschiedener Kapazität umfaßt. Diese Anlage wird durch einen Kontroller überwacht, welcher es ermöglicht, die Verdichterkapazität zu erhöhen oder zu verringern, um die gesamte Anlageneffizienz zu erhöhen. Ein anderes Kältesystem mit einem Inverter, um die Verdichterkapazität zu variieren, ist in der GB-A 2 196 759 beschrieben.
Es wäre möglich, eine kontinuierliche, lineare Abgabe zu erreichen, in dem jeder motorbetriebene Verdichter mit einem Inverter kombiniert wird, welcher dessen Betrieb korreliert, jedoch muß festgehalten werden, daß die Kosten eines Inverters größer als jene eines motorbetriebenen Kompressors sind. Eine andere Lösung dieses Problems ist gegenwärtig nicht bekannt.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kälteanlage mit mehreren Kompressoren zur Verfügung zu stellen, in welcher die individuellen motorbetriebenen Kompressoren unterschiedliche Kapazität aufweisen, einfach gebaut sind und billig sind und welche gleichzeitig eine lineare und kontinuierliche Leistungsverteilung ermöglichen, um den jeweiligen Erfordernissen unmittelbar gerecht zu werden.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung wird durch die Kälteanlage mit mehreren Verdichtern nach Anspruch 1 erreicht.
Ein besseres Verständnis der strukturellen und Arbeitscharakteristika und der Vorteile einer Kälteanlage nach der vorliegenden Erfindung soll aus der nicht limitierenden Beschreibung des Beispiels, welches auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug nimmt, gegeben werden.
In dieser zeigt:
Fig. 1 ein Diagramm, welches die Arbeitsweise einer bekannten Kälteanlage zeigt;
Fig.2 eine schematische Darstellung einer Kälteanlage nach der vorliegenden Erfindung, und
Fig.3 ein Diagramm, welches die Arbeitsweise der Kälteanlage von Fig. 2 zeigt.
Mit Bezug auf Fig.1, welche, wie bereits ausgeführt, ein Diagramm ist, welches die Arbeitsweise einer bekannten Art einer Kälteanlage zeigt, welche drei motorbetriebene Verdichtereinheiten mit unterschiedlicher Kapazität aufweist, wird festgehalten, daß, um den verschiedenen Kühlanforderungen gerecht zu werden, abgestufte Kapazitätswerte erhältlich sind, welche durch eine limitierte Anzahl von Werten dargestellt sind.
Im Betrieb weist ein derartiges System eine Kapazität auf, welche für bestimmte Anforderungen entweder teilweise ungenutzt bleibt oder im Gegensatz dazu für bestimmte Anforderungen als unzureichend zu betrachten ist. In jedem Fall ist es unwahrscheinlich, daß die zur Verfügung stehende Leistung der tatsächlich benötigten entspricht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird daher eine Kälteanlage mit mehreren Verdichtern geschaffen, wobei die Komponenten, auf welche sich die vorliegende Beschreibung bezieht, schematisch in Fig. 2 dargestellt sind, welche für unterschiedlichste Anforderungen eines Benutzers adaptiert werden können.
Die Kälteanlage umfaßt im wesentlichen eine Kühlstation mit einer Mehrzahl von motorbetriebenen Verdichtern, beispielsweise drei, welche mit 11, 12 und 13 bezeichnet sind, welche unterschiedliche Kapazität aufweisen und parallel angeordnet sind sowie zwischen einer Saugleitung 14 und einer Austrags- oder Abzugsleitung 15 positioniert sind. Die Anlage gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein programmierbares zentrales logisches System 16 (dedicated logic system oder PLC) einem Inverter 17 und einer Ein-Aus- Regelung 17a zugeordnet ist, welche den Start und den wahlweisen Betrieb der einzelnen motorbetriebenen Verdichter 11, 12 und 13 regelt.
Eine derartige Anordnung ermöglicht den Erhalt einer Leistung, welche selektiv linear ansteigt, und ermöglicht die Aufrechterhaltung derselben in Abhängigkeit von bestimmten Bedingungen der Einrichtungen des Benutzers (nicht dargestellt).
Diese Betriebsweise wird weiter bei Betrachtung des Diagramms gemäß Fig.3 erläutert, welche Fig. sich auf die Fig. 2 gezeigte Anlage bezieht.
Es wird angenommen, daß die zwei motorbetriebenen Verdichter 11 und 12 eine geringe Kapazität aufweisen, beispielsweise jeweils ein Sechstel der Gesamtkapazität oder alternativ ca. 15% derselben, und daß der motorbetriebene Kompressor 13 eine große Kapazität aufweist, welche ungefähr zwei Drittel der Gesamtkapazität oder alternativ ungefähr 70 % derselben entspricht.
Die Abszisse des Diagramms zeigt die Betriebszeiten der motorbetriebenen Verdichter und die Ordinate zeigt die Prozentsätze der jeweiligen Leistung.
Es ist somit ersichtlich, wie mit Hilfe des Logiksystems 16 zuerst der motorbetriebene Verdichter 11 mit Hilfe der Ein- Aus-Regelung 17a zur Zeit t1 gestartet wird und bis zur Zeit t2 läuft, sodaß er eine Kapazität von 15 % erreicht. Falls die Leistungsanforderung steigt, wird der motorbetriebene Verdichter 11 sofort abgeschaltet und zur selben Zeit der motorbetriebene Verdichter 13 gestartet, welcher eine Kapazität von 70% der Gasamtkapazität aufweist und welcher zu Beginn mit der kleinsten Drehzahl betrieben wird, beispielsweise 17 Hz, sodaß er 21% der Gesamtkapazität liefert.
Von diesem Punkt beginnt eine lineare Vergrößerung der Leistung zwischen den Zeitpunkten t2 und t3, bis am Punkt 19 der Prozentsatz der von der Anlage erreichten Leistung 70% beträgt, wobei dies einer Utadrehung von 50 Hz des motorbetriebenen Verdichters entspricht. Um im Intervall zwischen t3 und t4 mit einer linearen Steigerung fortzusetzen, ist es notwendig, den motorbetriebenen Verdichter 12 zu starten und mit Hilfe des Inverters 17 die Leistung des motorbetriebene Verdichters 13 im selben Ausmaß zu verringern, in welchem sie durch den motorbetriebenen Verdichter 12 vergrößert wurde. Von diesem Punkt ist es möglich, linear die abgegebene Leistung durch Betätigung des Inverters 17 zu erhöhen, bis beispielsweise 50 Hz erreicht sind und somit 85% der Gesamtkapazität zu Verfügung stehen.
Um im Intervall zwischen t4 und t5 mit einer linearen Steigerung fortzusetzen, ist es notwendig, den motorbetriebenen Verdichter 11 zu starten und mit Hilfe des Inverters die Leistung des motorbetriebenen Verdichters 13 im selben Ausmaß zu verringern, in welchem sie durch den motorbetriebenen Verdichter 11 vergrößert wurde. Von diesem Punkt ist es möglich, linear die abgegebene Leistung durch Betätigung des Inverters zu erhöhen, bis beispielsweise 50 Hz erreicht sind und somit 100% der Gesamtkapazität zu Verfügung stehen.
Darüberhinaus kann beim Punkt 22 bei 60 Hz eine Leistung erzielt werden, welche bis zu 114% der Leistung der Anlage beträgt.
In der obenbeschriebenen Art und Weise ist somit eine Leistung der Kälteanlage erhältlich, welche selektiv und linear ansteigt, welche die Möglichkeiten der Anlage ohne jegliche Verschwendung vollständig ausschöpft und sich vollkommen an die Anforderungen der Einrichtungen des Benutzers anpaßt.
Natürlich sind in der obigen Beschreibung der Zeichnung die Anzahl der betrachteten motorbetriebenen Verdicnter und die Prozentzahlen der motorbetriebenen Verdicheter nicht bindend und es können sowohl die Anzahl als auch die einzelnen Kapazitäten variiert werden, vorausgesetzt daß im Allgemeinen ein motorbetriebener Verdichter hoher Leistung, welcher mit einem einzelnen Inverter verbunden ist und über diesen geregelt bzw. gesteuert wird, und andere motorbetriebene Kompressoren geringer Leistung vorgesehen sind, welche eine Kapazität aufweisen, welche den Regelbereich des Inverters nicht übersteigt und welche mit einer Ein-Aus-Regelung verbunden sind und über diese betrieben werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es somit möglich, wie dies oben bereits festgehalten wurde, eine Anlage zu erhalten, welche eine linear variable Leistung bei minimalen Kosten zur Verfügung stellt, da sie im wesentlichen standardmäßige motorbetriebene Verdichter und einen einzelnen Inverter umfaßt.

Claims

1. Kälteanlage mit mehreren Verdichtern mit einer Kühlstation mit einer Mehrzahl von motorbetriebenen Verdichtern (11,12,13) unterschiedlicher Kapazität, welche parallel zwischen einer Saugleitung (14) und einer Austragsleitung (15) angeordnet sind, und mit einer Regeleinrichtung (16,17,17a) für ein selektives Regeln des Betriebszustandes der Verdichter, um den erforderlichen Kühlbedingungen zu genügen, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (16,17,17a) einen einzelnen Inverter (17), welcher den Verdichter (13) mit der größten Kapazität regelt bzw. steuert, und eine Ein-Aus- Regelung (17a) für die anderen Verdichter (11,12) mit einer Kapazität, welche den Regelbereich des Inverters nicht übersteigt, aufweist, wobei die Regeleinrichtung ein logisches System (16) umfaßt, welches die Ein-Aus-Regelung und den Inverter derart justiert, daß die Gesamtkapazität den aktuellen Kühlerfordernissen entspricht.

2. Kälteanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei motorbetriebene Verdichter (11,12,13) Verwendung finden, wobei zwei Verdichter (11,12) geringere Leistung und ein dritter Verdichter (13) höhere Leistung aufweist.

3. Kälteanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens zwei motorbetriebene Verdichter geringer Leistung und einen motorbetriebenen Verdichter hoher Leistung umfaßt.

4. Kälteanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei motorbetriebenen Verdichter (11,12) geringer Leistung jeweils ungefähr 1/6 der Gesamtleistung und der dritte motorbetriebende Verdichter (13) hoher Leistung ungefähr 2/3 der Gesamtleistung aufweist.

5. Kälteanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der zwei motorbetriebenen Kompressaren (11,12) eine Leistung von 15 % der Gesamtleistung aufweist, während der dritte motorbetriebene Kompressor (13) eine Leistung von 70 % aufweist.