JP2007518932A - 蒸気タービン動力冷却機ユニット用の統合適応能力制御 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般的には、冷却機ユニット(chiller unit)用の制御システムに関し、より詳細には、蒸気タービンシステムと冷却機ユニットの両方の制御動作を統合する、蒸気タービン動力冷却機ユニット用の制御システムに関する。
本発明の別の利点は、事前パッケージ蒸発タービン駆動冷却システムと「構築状態(as−built)」蒸気タービン駆動冷却機システムの両方に使用するための中央制御システムである。
本発明を適用する一般システムを、例として、図1〜3に示してある。図のように、HVACシステム、冷凍システム又は冷却機システム10は、圧縮機12、蒸気タービン14、冷媒凝縮器16、水冷却機又は蒸発器18、蒸気凝縮器20、膨張装置22及び制御パネル又は制御器90を含む。制御パネル90の動作を、以下により詳細に考察する。冷却機システム10は、圧縮機潤滑システム(図示せず)及びタービン潤滑システム(図示せず)を更に含む。従来式液体冷却機システム10は、図1〜3に示していない、その他多数の特徴部分を含む。これらの特徴部分は、説明を容易にする目的で、図面を簡単にするために意図的に省略してある。
この計算された最小入口導羽根位置(MV)は全開位置の百分率であり、これが、図5のステップ502に戻される。
Claims (27)
- 蒸気タービンで駆動される冷却機システムの処理能力を制御する方法であって、
蒸気ループ内に接続された、蒸気供給部、蒸気タービン及び蒸気凝縮器を有する蒸気システムを設けるステップと、
冷媒ループ内に接続された、圧縮機、冷媒凝縮器及び蒸発器を有する冷媒システムを設けるステップであって、前記圧縮機は前記蒸気タービンによって駆動されるステップと、
前記冷媒システムの負荷を表わす値を検知するステップと、
前記冷媒システムのシステム圧力差を特定するステップと、
前記検知された負荷の値及び前記決定されたシステム圧力差に応答して、前記蒸気タービンの速度を制御して前記冷却機システムの処理能力を制御するステップと、
を含む、方法。 - 前記圧縮機への冷媒の流れを調節する入口導羽根を設けるステップと、
前記検知された負荷の値と前記決定されたシステム圧力差に応答して、前記入口導羽根の位置を制御して、前記冷却機システムの処理能力を制御するステップとを更に含む、請求項1に記載の方法。 - 前記冷媒システムの高圧側と前記冷媒システムの低圧側との間の冷媒の流れを調節するための高温ガスバイパス弁を設けるステップと、
前記検知された負荷の値と前記決定されたシステム圧力差に応答して、前記高温ガスバイパス弁を制御して、前記冷却機システムの処理能力を制御するステップとを更に含む、請求項2に記載の方法。 - 前記蒸気タービンの速度を制御する前記ステップは、前記蒸気タービンの速度を調節して、目標システム負荷状態を維持することを含み、
前記入口導羽根の位置を制御する前記ステップは、前記入口導羽根を、前記システム圧力差に基づく所定の最小位置に配置することを含み、
前記高温ガスバイパス弁を制御する前記ステップは、前記高温ガスバイパス弁を閉じ位置に配置することを含む、請求項3に記載の方法。 - 前記入口導羽根の前記所定の最小位置は、前記圧縮機がサージ状態において動作することを防止する、請求項4に記載の方法。
- 前記蒸気タービンの速度を制御する前記ステップは、前記蒸気タービンを、前記システム圧力差に基づく所定の最小速度で動作させることを含み、
前記入口導羽根の位置を制御する前記ステップは、前記入口導羽根の位置を調節して目標システム負荷状態を維持することを含み、
前記高温ガスバイパス弁を制御する前記ステップは、前記高温ガスバイパス弁を閉じ位置に配置することを含む、請求項3に記載の方法。 - 前記蒸気タービンの前記所定の最小速度は、前記圧縮機がサージ状態において動作することを防止する、請求項6に記載の方法。
- 前記蒸気タービンの速度を制御する前記ステップは、前記蒸気タービンを、前記システム圧力差に基づく所定の最小速度で動作させることを含み、
前記入口導羽根の位置を制御する前記ステップは、前記入口導羽根を、前記システム圧力差に基づく所定の最小位置に配置することを含み、
前記高温ガスバイパス弁を制御する前記ステップは、前記高温ガスバイパス弁の位置を調節して、目標システム負荷状態を維持することを含む、請求項3に記載の方法。 - 前記入口導羽根の前記所定の最小位置は、前記圧縮機がサージ状態において動作することを防止し、かつ
前記蒸気タービンの前記所定の最小速度は、前記圧縮機がサージ状態において動作することを防止する、請求項8に記載の方法。 - 前記入口導羽根の位置を制御する前記ステップは、
前記決定されたシステム圧力差に応答して、前記入口導羽根の最小位置を特定し、前記入口導羽根の前記決定された最小位置は、前記圧縮機がサージ状態で動作することを防止すること、及び
前記入口導羽根に制御信号を送り、前記入口導羽根の位置を前記特定された最小位置に設定することを含む、請求項2に記載の方法。 - 前記蒸気タービンの速度を制御する前記ステップは、
前記決定されたシステム圧力差に応答して、前記蒸気タービンの最小速度を決定するステップであって、前記蒸気タービンの前記決定された最小速度は、前記圧縮機がサージ状態において動作することを防止するステップと、
前記蒸気タービンに制御信号を送り、前記蒸気タービンの速度を前記決定された最小速度に設定するステップとを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記冷媒システムの負荷を表わす値を検知する前記ステップは、前記蒸発器からの流出冷却液体温度を特定することを含む、請求項1に記載の方法。
- システム圧力差を決定する前記ステップは、
凝縮器圧力を計測するステップと、
蒸発器圧力を計測するステップと、
前記計測された凝縮器圧力から前記計測された蒸発器圧力を差し引いて、前記システム圧力差を特定するステップとを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記冷却機システムにおける故障状態の検出に応答して、前記蒸気タービンの速度を制御する、オーバライド制御を作動させるステップを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記冷却機システムにおける前記故障状態は、範囲外の凝縮器圧力もしくは蒸発器圧力、所定の圧力設定点を超える蒸気タービン第1段圧力計測値、又は所定の位置設定点を超える調速機弁位置計測値の、少なくとも1つを含む、請求項14に記載の方法。
- 蒸気ループ内に接続された、蒸気供給部、蒸気タービン及び蒸気凝縮器を備える蒸気システムと、
冷媒ループ内に接続された、圧縮機、冷媒凝縮器、及び蒸発器を含む、冷媒システムであって、前記圧縮機は前記蒸気タービンによって駆動される、冷媒システムと、
前記蒸気システム及び前記冷媒システムの両方の動作を制御する中央制御パネルと、
を備え、前記処理能力制御システムは処理能力制御システムを備え、前記処理能力制御システムは、流出する冷却された液体の温度及びシステム圧力差に応答して、前記蒸気タービンの速度を調節して前記冷媒システムの処理能力を制御するように構成されている、冷却機システム。 - 前記冷媒システムは、前記圧縮機への冷媒の流れを調節する、入口導羽根を更に備え、
前記処理能力制御システムは、流出する冷却された液体の温度及びシステム圧力差に応答して、前記入口導羽根の位置を調節して、前記冷媒システムの処理能力を制御するように構成されている、請求項16に記載の冷却機システム。 - 前記冷媒システムは、前記冷媒システムの高圧側と前記冷媒システムの低圧側との間の冷媒の流れを調節するための高温ガスバイパス弁を更に備え、
前記処理能力制御システムは、流出冷却液体温度及びシステム圧力差に応答して、前記高温ガスバイパス弁の位置を調節して、前記冷媒システムの処理能力を制御するように構成されている、請求項17に記載の冷却機システム。 - 前記処理能力制御システムは、前記入口導羽根、前記高温ガスバイパス弁及び前記圧縮機の速度を制御して、前記圧縮機がサージ状態において動作することを防止するように構成されている、請求項18に記載の冷却機システム。
- 前記処理能力制御システムは、高温ガスバイパス制御モード、入口導羽根制御モード、又はタービン速度制御モードの1つにおいて動作して、前記冷媒システムの処理能力を制御するように構成されている、請求項18に記載の冷却機システム。
- 前記高温ガスバイパス弁制御モードは、所定の最小タービン速度及び所定の最小入口導羽根位置における動作を含み、
前記入口導羽根制御モードは、閉じた高温ガスバイパス弁による、所定の最小タービン速度における動作を含み、
前記タービン速度制御モードは、閉じた高温ガスバイパス弁による、所定の最小入口導羽根位置における動作を含む、請求項20に記載の冷却機システム。 - 前記圧縮機、冷媒凝縮器、蒸発器及び蒸気タービンは、構造フレーム上に一体的に装着されている、請求項16に記載の冷却機システム。
- 前記冷媒凝縮器からの冷却水出口は、前記蒸気凝縮器への冷却水入口に動作可能に接続されている、請求項16に記載の冷却機システム。
- 冷却機システムにおいて、
蒸気ループ内に接続された、蒸気供給部、蒸気タービン及び蒸気凝縮器を備える蒸気システムと、
冷媒ループ内に接続された、圧縮機、冷媒凝縮器、及び蒸発器を備える冷媒システムであって、前記圧縮機は前記蒸気タービンによって駆動される、冷媒システムと、
前記冷却機システム内に前記蒸気タービンを装着するように構成、配置されているタービンベースプレートであって、前記タービンベースプレートと前記圧縮機とをしっかりと連結する連結装置を備える、タービンベースプレートと、
前記蒸気システム及び前記冷媒システムの両方の動作を制御する中央制御パネルと、
を備える、冷却機システム。 - 前記タービンベースプレートは、前記蒸気タービンの少なくとも一部分を支持するように構成、配置された、基部を含み、
前記連結装置は、前記基部に実質的に直角に配置されている、請求項24に記載の冷却機システム。 - 前記圧縮機は、機械加工面を有するハウジングを含み、前記連結装置は、前記ハウジングの前記機械加工面に連結されている、請求項25に記載の冷却機システム。
- 前記タービンベースプレートは、前記圧縮機に隣接して配置された第1端と、該第1端の反対側の第2端を有し、
前記タービンベースプレートの前記第1端は、前記圧縮機用の装着機構上に装着されており、
前記タービンベースプレートの前記第2端は、前記蒸発器用のチューブシート上に装着されている、請求項24に記載の冷却機システム。
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