KR100317155B1 - 흡수식냉동기의고장진단시스템 - Google Patents

Abstract

증발기, 흡수기 등을 구비한 흡수식 냉동기에 있어서, 고장 진단 시스템은, 특정 열교환 유니트에서의 열교환에 관여하는 두 개의 유체의 각각에 대하여 적어도 하나의 대표 온도를 측정하는 복수의 센서를 구비하고, 상기 센서로부터의 측정 데이타가 연산 장치로 공급된다. 연산 장치는 일차식에 의해 정의되는 간단한 계산식을 이용하여 실제의 온도차를 산출하는 회로와, 흡수기에서의 열교환량을 계산하는 회로와, 상기 회로로부터 얻어지는 열교환량을 기초로 하여 상기 실제의 온도차를 동일 열교환량에 있어서의 이상적인 온도차와 비교하여 흡수기의 이상도를 산출하는 회로를 구비하고 있다.

Description

흡수식 냉동기의 고장 진단 시스템

본 발명은 흡수식 냉동기에 관한 것으로, 특히 냉동기 각부에 발생하는 이상을 판정함으로써 냉동기 본체의 고장을 진단하는 시스템에 관한 것이다.

흡수식 냉동기는 제21도에 도시한 바와 같이, 상부 셀(1)에 배치된 응축기(11) 및 저온 재생기(12), 하부 셀(2)에 배치된 증발기(21) 및 흡수기(22), 버너(31)을 내장한 고온 재생기(3), 고온 열교환기(4), 저온 열교환기(5) 등을 서로 배관 접속하고, 흡수액 펌프(6)에 의해 흡수액을 고온 재생기(3), 저온 재생기(12) 및 흡수기(22) 사이에서 순환시키고, 냉동 사이클을 실현하는 것이다. 흡수기(22) 및 응축기(11)을 관통하는 냉각수 배관에는 냉각탑(도시 생략)으로부터의 냉각수가 흐른다. 또, 증발기(21)로부터 공급되는 냉수의 온도를 목표치로 유지하도록 버너(31)에의 연료 가스의 공급량이 조정된다.

그런데, 흡수식 냉동기에 있어서는 냉각수의 오염, 흡수액 순환량의 이상, 진공도의 이상, 냉각에의 흡수액의 혼입 등, 각종 이상이 발생할 우려가 있다.

냉각수 오염이 진행되면, 냉각수 배관 내면에 먼지 등의 이물이 부착하여 열전달율이 저하하고 응축기(11)이나 흡수기(22)에 있어서의 냉각 효과가 불충분해지므로, 냉동 능력이 저하된다. 냉매에 흡수액이 출입되면, 냉매의 비점이 낮아지고, 그 결과 하부 셀(2) 내의 압력이 저하되어 증발기(21) 및 흡수기(22)의 능력 저하를 초래한다. 또, 하부 셀(2)의 진공도가 저하된 경우에도 증발기(21) 및 흡수기(22)의 능력이 저하되게 된다.

그래서, 냉동기 내부의 각종 이상을 진단하기 위해 증발기(21), 흡수기(22), 응축기(11) 등의 각종 열교환 유니트에 대해서 대수 평균 온도차의 변화를 감시하는 일이 행해진다.

또, 각 열교환 유니트의 출입구의 유체 온도를 측정하기 위해, 열전대나 서미스터 등의 온도 센서가 각 열교환 유니트의 출입구에 부착된다. 또, 냉매에 흡수액이 혼입되었는지의 판정을 행하기 위해, 하부 셀(2) 내에 저장된 냉매를 진공 펌프로 추출하고, 냉매의 비중이 측정된다.

본 발명자들은 열교환 유니트의 이상의 상황을 나타내는 지표로서, 하기 수식 1로 표시되는 이상도 A를 정의하여 상기 이상도를 기초로 하여 각종 고장을 진단하는 방식을 제안하고 있다.

(수식 1)

A = (△T - △Tn)/△Tn

여기서, △T는 측정을 기초로 한 실제의 대수 평균 온도차(측정치), △Tn은 이상적인 대수 평균 온도차(정상치)이다.

그러나, 종래의 흡수식 냉동기에 있어서는 다음과 같은 문제가 있었다.

[1] 대수 평균 온도차 및 이상도의 산출에는 한 개의 열교환 유니트에 대해 3 내지 4개의 온도 센서가 필요하며, 모든 열교환 유니트에 필요한 온도 센서를 부착하면, 냉동기 본체 전체로서 상당수의 온도 센서를 장비시켜야 한다. 게다가, 대수평균 온도차의 산출에 있어서는 대수 계산을 위한 컴퓨터 프로그램이나 메모리가 필요하며, 회로 규모가 커지게 되는 문제가 있었다.

[2] 특히, 흡수기(22)의 이상도는 각종 이상을 검출할 때의 중요한 지표로 되지만, 흡수기(22)의 내부를 냉각수가 흐르고 있으므로, 냉각수 오염이 발생한 경우에는 그 영향이 크게 나타난다. 그러나, 냉동기가 정상인 운전 상태를 계속하고 있는 과정에 있어서도 냉각수의 오염은 운전 시간의 경과에 따라서 서서히 진행되는 것이므로, 흡수기의 이상도가 증대하였다는 사실을 가지고, 냉각수 오염 이외의 어떠한 이상이 발생하였다고 판단하는 것은 불가능하다. 따라서, 종래의 흡수기 이상도를 기초로 한 고장 진단에 있어서는 냉각수 오염과 그 이외의 원인을 구별할수가 없고, 냉매 혼입이나 진공 이상 등의 실로 문제가 되는 이상의 검출이 곤란하였다.

[3] 저온 재생기(12)로부터 저온 열교환기(5)를 거쳐서 홉수기(22)로 공급되는 흡수액(브롬화 리튬 용액)의 농도(농액 농도)가 일정치를 넘으면 흡수액이 결정화하고, 운전에 지장이 생기게 된다. 그래서, 종래에는 흡수액의 농도를 상시 감시하는 동시에 농액 농도가 일정치를 넘으면 냉동기의 운전을 정지시키는 안전 장치가 장비되어 있다. 농액 농도를 실측하는 데는 고가의 농도계가 필요해지기 때문에 종래에는 제7도에 도시한 듈링 선도를 이용하여 응축기(11)에 있어서의 포화 증기 온도Tcond와, 저온 재생기(12) 출구에 있어서의 흡수 온도 Ts_hi의 실측치를 기초로 하여 농액 농도가 추정된다.

즉, 듈링 선도 상에서 포화 증기 온도 Tcond에 대응하는 물의 포화 압력 Ps와 흡수액 온도 Ts_hi와의 교점을 구하고, 상기 교점에 있어서의 농도 Ds를 독취하여 농액 농도를 얻는 것이다. 여기서, 포화 증기 온도 Tcond는 상부 셀(1) 내를 흐르고 있는 증기의 온도를 직접 측정하는 방법으로는 정착한 측정 결과를 얻을 수 없으므로, 상부 셀(1) 내의 압력 Pup를 측정하고, 제7도의 듈링 선도를 기초로 하여 포화 증기 온도 Tcond를 산출한다.

그러나, 상부 셀(1) 내의 압력 Pup로부터 포화 증기 온도 Tcond를 산출하는 방법에 있어서도 압력 센서가 온도계에 비해 고가이며, 게다가 보수가 곤란하다는 문제가 있었다,

한 편, 각부의 온도 측정치를 기초로 하여 이론 사이클에 있어서의 농액 농도를 산출하는 운전 감시 장치가 제안되어 있으나, 일본국 공개 특허 공보 소 63-297970호), 상기 장치는 이론 사이클을 전제로 하고 있기 때문에, 실제 장치에 있어서의 농액 농도와의 차가 크고, 정착한 농도 이상의 판정이 곤란하다는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 간단한 구성에 의해, 냉동기 본체를 구성하는 특정 열교환 유니트의 이상을 검출할 수 있는 흡수식 냉동기의 고장 진단 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에 관한 흡수식 냉동기의 고장 진단 시스템은 특정의 열교환 유니트에서의 열교환에 관여하는 두 개의 유체의 각각에 대해 적어도 하나의 대표 온도를 측정하는 온도 측정 수단과, 상기 두 개의 유체의 대표 온도를 인자로서 포함하는 일차식으로 이루어지는 온도차 데이타 계산식이 격납되고 상기 계산식을 이용하여 상기 온도 측정 수단에 의한 측정 데이타로부터 실제의 온도차 데이타를 산출하는 온도차 데이타 계산 수단과, 상기 특정의 열교환 유니트의 열교환량 혹은 상기 열교환량에 따라서 변화하는 다른 열교환량을 측정 및 연산에 의해 도출하는 열교환량 도출 수단과, 정상 운전시에 있어서의 이상의 온도차 데이타가 열교환량과의 관계로 격납되어 있는 이상 온도차 데이타 격납 수단과, 상기 열교환량 도출 수단으로부터 얻어지는 열교환량을 기초로 하여 온도차 데이타 계산 수단으로부터 얻어지는 실제의 온도차 데이타를 동일 열교환량에서의 이상 온도차 데이타와 대비하여 상기 특정 열교환 유니트의 이상을 나타내는 이상 데이타를 작성하는 이상 판정 수단을 구비하고 있다.

상기 고장 진단 시스템에 있어서는 열교환 유니트의 이상을 평가하기 위한 지표로서, 종래의 대수 평균 온도차 대신에 간단한 일차식에 의해서 정의되는 온도차 데이타가 채용된다. 온도차 데이타로서는 예를 들면 흡수기 내에 선포되는 흡수액(농액)의 입구 온도 Ta_in과 흡수기로부터 유출되는 냉각수의 출구 온도 Tco_mid의 차(Ta_in- Tco_mid)를 정의할 수 있다.

그런데, 열교환 유니트의 열교환 성능을 절대적으로 평가할 때는 대수 평균온도차가 적당한 평가 지표이지만, 흡수식 냉동기의 고장 진단이 목적인 경우에는 각 열교환 유니트의 대수 평균 온도차를 정상 운전시의 값과 비교하여 상대적인 평가를 행하는 것이 타당하다. 이 경우, 대수 평균 온도차의 절대치로서의 의의는 낮다.

한 편, 상술한 온도차 데이타와 같이, 흡수기에 있어서의 냉각수 및 흡수액의 대표 온도의 일차식에 의해서 정의되는 온도차 데이타는 절대치로서의 의의는 반드시 높다고는 할 수 없으나, 홉수식 냉동기의 고장 진단을 목적으로 하는 상대적인 평가를 행하는 경우에는 지표가 될 수 있는 것이다.

그래서, 본 발명에서는 이 점에 착안하여 흡수기에 있어서의 냉각수 및 흡수액의 대표 온도를 측정하고, 상기 측정 데이타를 기초로 하여 온도차 데이타를 계산한다. 그리고, 상기 온도차 데이타를 동일 열교환량에서의 이상 온도차 데이타와 대비하여 이상 데이타를 산출한다. 상기 이상 데이타는 정상 운전시를 기준으로 하는 상대적인 이상의 상황을 나타내게 된다.

여기서, 실제의 온도차 데이타와 이상 온도 데이타는 동일 열교환량에서 비교할 필요가 있으며, 본 발명의 구체적 구성에 있어서는 흡수기예 있어서의 냉각수의 출입구 온도차에 냉각수 유량을 승산하여 흡수기예 있어서의 열교환량이 산출된다.

이상 데이타로서는 출원인의 제안에 관한 상술한 이상도 A를 채용할 수가 있다. 이 경우, 저부하시에 있어서도 부하에 따라서 이상도가 산출되고, 상기 이상도를 기초로 하여 이상의 판정을 행할 수 있다. 따라서, 예를 들면 하절기 등의 고부하시에 대비하여 조기에 냉동기의 보수 점검을 실시하고, 고부하시의 운전 정지를 회피할 수 있다.

본 발명에 관한 흡수식 냉동기의 고장 진단 시스템에 따르면, 종래의 대수 평균 온도차 대신에, 간단한 일차식에 의한 온도차 데이타를 정의하였으므로, 상기 온도차 데이타 산출의 기초가 되는 대표 온도의 측정은 2점 내지 3점으로 행하면 되며, 그에 의해 온도 센서의 수가 종래 보다 감소된다. 게다가, 온도차 데이타의 산출은 일차식의 연산 만으로 행할 수 있고 종래의 대수 계산은 불필요해지므로, 회로 규모가 작아지며, 전체의 구성이 간단해진다.

본 발명의 다른 목적은 흡수기의 이상을 검출할 때 냉각수 오염에 의한 영향을 배제할 수 있는 고장 진단 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명에 관한 흡수식 냉동기의 고장 진단 시스템은 응축기 및 흡수기에서의 열교환에 관여하는 복수의 유체의 온도를 측정하는 센서 수단과, 센서 수단에 의한 측정 데이타를 기초로 하여 응축기 및 흡수기에 있어서의 상기 복수의 유체의 평균 온도차를 나타내는 응축기 온도차 데이타 및 홉수기 온도차 데이타를 산출하고, 이들 데이타를 각각의 정상치와 비교하여 응축기 및 흡수기의 이상도출 나타내는 응축기 이상도 데이타 및 흡수기 이상도 데이타를 산출하는 연산 회로와, 산출된 응축기 이상도 데이타의 크기에 따라서 산출된 흡수기 이상도 데이타를 수정하는 흡수기 이상도 수정 수단과, 수정된 홉수기 이상도 데이타를 기초로 하여 흡수기의 고장 판정을 행하는 고장 판정 수단을 구비하고 있다.

홉수식 냉동기에 있어서 냉각수는 흡수기를 통과한 후 응축기를 통과한다.따라서, 냉각수 오염이 발생한 경우, 흡수기 뿐만 아니라 응축기에도 그 영향이 나타난다.

그런데, 일반적으로 흡수기는 증발기와 함께 하부 셀에 배치되어 있으므로, 흡수기의 이상에는 증발 증기나 흡수액 등이 복잡하게 관계하고 있다. 한 편, 응축기는 상부 셀에 배치되고, 흡수기와 응축기는 격벽으로 분리되어 있다. 따라서, 홉수기의 진공 이상이나 냉매 혼입의 영향은 응축기에는 나타나지 않고, 응축기의 이상의 원인으로서는 냉각수 오염이 지배적이다. 바꿔 말하면, 응축기의 이상도는 냉각수 오염의 진행 상태를 나타내는 정확한 지표가 된다.

그래서, 본 발명에 있어서는 응축기 및 흡수기의 이상도를 나타내는 응축기 이상도 데이타 및 홉수기 이상도 데이타를 산출하고, 응축기 이상도 데이타의 크기에 따라서 흡수기 이상도 데이타를 수정하는 것이다. 데이타의 수정량은 예를 들면 응축기 이상도 데이타에 보정 계수를 곱하여 산출하는 것이 가능하며, 이 경우, 흡수기 이상도 데이타로부터 상기 수정량을 감산하여 수정된 흡수기 이상도 데이타를 얻는다.

이 수정된 흡수기 이상도 데이타는 냉각수 오염의 진행에 불구하고, 냉각수오염 이외의 진공 이상이나 냉매 혼입 등의 이상에 의해 변동하고, 이들 이상의 상황을 나타내는 정착한 지표가 된다.

본 발명에 관한 흡수식 냉동기의 고장 진단 시스템에 따르면, 흡수기의 이상을 판정할 때 냉각수 오염에 의한 영향을 배제할 수 있고, 이에 의해 신뢰성이 높은 고장 진단이 가능해진다.

본 발명의 다른 목적은 압력 센서를 이용하지 않고 온도계를 이용한 측정을 기초로 하여 흡수액의 농도 이상을 정확히 판정하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 냉매를 샘플링하지 않고 냉매에 흡수액이 혼입하였는지를 정확하고도 신속하게 판정할 수 있는 고장 진단 시스템을 제공하는 것이다.

이하, 제21도에 도시한 흡수식 냉동기에 본 발명을 실시한 몇가지 예에 대해 도면에 따라서 상술한다.

제21도에 도시한 홉수식 냉동기는 냉매로서 물, 흡수액으로서 브롬화리튬을 이용하고 있다. 고온 재생기(3)에서 증발된 냉매는 저온 재생기(12)를 거쳐서 응축기(11)로 흐르고, 응축기 내를 흐르는 냉각수와 열교환하여 응축 액화한 후, 증발기(21)을 향해 흐른다. 그리고, 액화한 냉매는 증발기(21) 내를 흐르는 냉수와 열교환하여 증발하고, 그 때의 기화열에 의해 증발기(21) 내를 흐르는 냉수가 냉각된다.

증발기(21)에서 증발된 냉매는 흡수기(22)에서 흡수액에 흡수된다. 냉매를 흡수하여 농도가 엷어진 흡수액은 흡수액 펌프(6)에 의해 저온 열교환기(5) 및 고온 열교환기(4)를 거쳐서 고온 재생기(3)으로 보내진다. 고온 재생기(3)으로 보내진 흡수액은 버너(31)에 의해 가열된 냉매가 증발하고, 증농도의 흡수액이 고온 열교환기(4)를 거쳐서 저온 재생기(12)로 흐른다. 저온 재생기(12)에서, 흡수액은 고온 재생기(3)으로부터의 냉매 증기에 의해 가열되고, 또 냉매 증기가 분리되어 농도가 높아진다. 고농도로 된 흡수액은 저온 열교환기(5)를 거쳐서 흡수기(22)로 보내지고, 산포된다.

흡수기(22), 증발기21), 응축기(11) 등의 열교환 유니트에 접속된 배관에는 각각의 열교환에 관여하는 유체의 온도나 유량을 측정하도록, 냉각수 입구 온도 센서(71), 냉각수 중간 온도 센서(72), 흡수액 입구 온도 센서(73), 흡수액 출구 온도 센서(74), 냉수 입구 온도 센서(76), 냉수 출구 온도 센서(77), 응축 냉매 온도 센서(79), 냉각수 출구 온도 센서(70)등으로 이루어지는 센서 군이 배치되어 있다.

제1 실시예

제1도는 본 실시예의 고장 진단 시스템의 구성을 도시하고 있으며, 상술한 센서 군(7)로부터 얻어지는 각종 측정 데이타는 마이크로 컴퓨터 프로그램으로 이루어지는 연산 장치(8)로 공급되어 후술하는 바와 같이 고장 판정이 행해진다. 상기 판정 결과는 디스플레이, 프린터, 경고 램프 등의 표시 장치(9)로 출력된다.

연산 장치(8)은 각각 컴퓨터 프로그램으로 구성되는 후술하는 계산 회로(81, 82, 83, 84)와 고장 판정 회로(85)를 구비하고 있다.

흡수기 평균 온도차 계산 회로(81)은 냉각수 입구 온도 센서(71)로부터 얻어지는 냉각수 입구 온도 Tco_in과, 냉각수 중간 온도 센서(72)로부터 얻어지는 냉각수 중간 온도 Tco_mid와, 흡수액 입구 온도 센서(73)으로부터 얻어지는 흡수액(농액) 입구 온도 Ta_in과, 흡수액 출구 온도 센서(74)로부터 얻어지는 흡수액(희박액) 출구 온도 Ta_out으로부터 하기 수식 2에 의해 흡수기(22)의 평균 온도차 Tm을 산출하는 것이다.

(수은 2)

Tm = {(Ta_in+ Ta_out) - (Tco_in+ Tco_mid)}/2

상기 수식 2에 의해 산출된 평균 온도차 Tm은 흡수기(22) 내를 흐르는 흡수액의 평균 온도와 냉각수의 평균 온도의 차를 나타내고 있으며, 흡수기(22)의 대수평균 온도차와는 근사한 값으로 된다.

여기서, 흡수기(22)의 평균 온도차 Tm으로서는 수식 2에서 정의되는 일차식에 한하지 않고, 하기 수식 3에 도시한 각종 일차식으로 정의되는 각종 값을 채용하는 것도 가능하다.

(수식 3)

Tm = Ta_in- (Tco_in+ Tco_mid)/2

Tm = Ta_out- (Tco_in+ Tco_mid)/2

Tm = (Ta_in+ Ta_out)/2 - Tco_in

Tm = (Ta_in+ Ta_out)/2 - Tco_mid

Tm = Ta_out- Tco_in

Tm = Ta_in- Tco_in

Tm = Ta_out- Tco_mid

Tm = Ta_in- Tco_mid

흡수기 열교환량 계산 회로(82)는 냉각수 입구 온도 센서(71)로부터 얻어지는 냉각수 입구 온도 Tco_in과, 냉각수 중간 온도 센서(72)로부터 얻어지는 냉각수 중간 온도 Tco_mid와, 냉각수 유량 센서(75)로부터 얻어지는 냉각수 유량 Vco로부터 하기 수식 4에 의해 흡수기(22)의 열교환량 Qabs를 산출하는 것이다.

(수식 4)

Qabs = Vco×(Tco_mid- Tco_in)

냉동 부하 계산 회로(83)은 냉수 입구 온도 센서(76)으로부터 얻어지는 냉각수 입구 온도 Tc_in과, 냉수 출구 온도 센서(77)로부터 얻어지는 냉수 출구 온도 Tc_out과, 냉수 유량 센서(78)로부터 얻어지는 냉수 유량 Vc로부터 하기 수식 5에 의해 증발기(21)의 열교환량, 즉 냉동 부하 Lc를 산출하는 것이다.

(수식 5)

Lc = Vc×(Tc_in- Tc_out)

또, 홉수기 이상도 계산 회로(84)는 흡수기 평균 온도 계산 회로(81)로부터 얻어지는 흡수기 평균 온도차 Tm과, 홉수기 열교환량 계산 회로(82)로부터 얻어지는 흡수 열교환량 Qabs를 기초로 하여 하기 수식 6에 의해 흡수기(22)의 이상도 Aabs를 산출하는 것이다.

(수식 6)

Aabs = (Tm -Tmn)/Tmn

여기서, Tmn은 정상 운전시에 있어서의 이상적인 평균 온도차이며, 미리 흡수기 열교환량 Qabs와의 관계로 그래프화되고, 혹은 테이블화되어 메모리에 기억되어 있는 것이다.

제2도는 횡축에 흡수기 열교환량, 종축에 평균 온도차를 취하여 상기 이상적인 평균 온도차 Tmn의 변화 a와, 실제의 측정을 기초로 하여 얻어지는 평균 온도차 Tm의 변화 b를 나타낸 그래프이다.

상기 수식 6으로 정의되는 이상도 Aabs는 제2도에 도시한 임의의 열교환량에 있어서의 실제의 평균 온도차 Tm과 이상 평균 온도차 Tmn의 차를 이상 평균 온도차 Tmn으로 정규화한 값이며, 열교환량의 대소에 불구하고 흡수기의 이상의 상황을 나타내는 보편적인 지표가 된다.

또, 흡수기(22)의 이상도를 산출할 때 기준으로 할 열교환량으로서는 흡수기(22)의 열교환량 뿐만 아니라, 이와 비례적인 관계에 있는 증발기(21)의 열교환량, 즉 냉동 부하를 채용하는 것도 가능하다.

이 경우, 제1도에 도시한 냉동 부하 계산 회로(83)으로부터 얻어지는 냉동 부하 Lc가 흡수기 이상도 계산 회로(84)에 공급되어, 이상도의 산출에 이용된다.

고장 판정 회로(85)는 흡수기 이상도 계산 회로(84)로부터 얻어지는 흡수기 이상도를 소정의 평가 기준과 대소 비교하여 고장의 정도를 판정하고, 그 결과를 표시 장치(9)로 출력하는 것이다.

상기 고장 진단 시스템에 있어서, 상기 수식 2 혹은 수식 3의 일차식으로 정의되는 온도차를 채용한 경우에는 대수 계산이 불필요한 간단한 연산 처리에 의해종래의 대수 평균 온도차에 의한 이상 검출과 같은 정도의 신뢰성을 유지한 채 흡수기의 이상을 검출하고 고장 판정을 행할 수 있다.

여기서, 본 발명의 단순한 연산식에 의한 온도차를 기초로 한 고장 판정과, 종래의 대수 평균 온도차를 기초로 한 고장 판정을 비교한 경우, 어떤 고장 판정도 온도차의 절대치로 판정을 행하는 것이 아니라 정상시의 온도차를 기준으로 하는 상대적인 비율(이상도)로 판정을 행하는 것이므로 대수 계산을 행하는 것에 의의는 거의 없고 양 판정에 우열이 없다고 할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 있어서는 대수 계산이 불필요한 단순한 계산식을 채용하고 있으므로, 종래에 비해 회로 규모가 작아지거나 냉동기의 제어반에 회로 기판을 실제 장착할 때 유리하다.

또, 상기 수식 3의 온도차를 채용한 경우에는 필요한 온도 측정이 종래의 4포인트로부터 3포인트 혹은 2포인트로 감소되므로, 흡수식 냉동기에 배치할 온도 센서의 수가 감소하고, 구성이 간단해진다.

제3도는 응축기(11)에 대한 고장 진단 시스템의 구성을 나타내고 있으며, 상기와 마찬가지로 센서 군(7)으로부터의 측정 데이타가 연산 장치(80)으로 공급되어 응축기(11)의 이상 검출을 기초로 하여 고장 판정이 행해지고, 그 결과가 표시 장치(9)에 표시된다.

연산 장치(8)은 응축기의 평균 온도차를 계산하는 회로(86)과, 응축기의 열교환량을 계산하는 회로(87)과, 응축기의 이상도를 계산하는 회로(88)과, 고장 판정회로(89)를 구비하고 있다. 응축기 평균 온도차 계산 회로(86)에서는 냉각수 중간 온도 센서(72)로부터 얻어지는 냉각수 중간 온도 Tco_mid와, 냉각수 출구 온도 센서(70)으로부터 얻어지는 냉각수 출구 온도 Tco_out과, 응축 냉매 온도 센서(79)로부터 얻어지는 응축 냉매 온도 Tv_cond로부터 하기 수식 7에 표시한 계산식에 의해 응축기의 평균 온도차 Tm'가 산출된다.

(수식 7)

Tm'= {(Tv_cond- Tco_mid) + (Tv_cond- Tco_out)}/2

응축기의 평균 온도차로서는 2포인트의 측정 데이타로 정의되는 더욱 간단한 계산식을 채용하는 것이 가능하다.

응축기 열교환량 계산 회로(87)에서는 냉각수 중간 온도 센서(72)로부터 얻어지는 냉각수 중간 온도 Tco_mid와, 냉각수 출구 온도 센서(70)으로부터 얻어지는 냉각수 출구 온도 Tco_out과, 냉각수 유량 센서(75)로부터 얻어지는 냉각수 유량 Vco로부터 하기 수식 8에 의해 응축기 열교환량 Qcond가 연산된다.

(수식 8)

Qcond = Vco×(Tco_out- Tco_mid)

응축기 이상도 계산 회로(88)은 응축기 평균 온도 계산 회로(86)으로부터 얻어지는 실제의 응축기 평균 온도차 Tm'와, 응축기 열교환량 계산 회로(87)로부터 얻어지는 응축기 열교환량 Qcond를 기초로 하여 하기 수식 9에 의해 응축기(11)의 이상도 Acond를 산출하는 것이다.

(수식 9)

Acond = (Tm'- Tmn')/Tmn'

여기서, Tmn'는 정상 운전시에 있어서의 이상적인 평군 온도차이며, 미리 응축기 열교환량 Qcond와의 관계로 수식화되고, 혹은 테이블화되어 메모리에 기억되어 있는 것이다.

응축기 이상도 계산 회로(88)로부터 얻어지는 응축기 이상도는 고장 판정 회로(89)로 공급되어, 소정의 평가 기준과 비교된다. 그리고, 고장 판정 회로(89)는 상기 비교 결과를 기초로 하여 고장의 정도를 판정하고, 그 결과를 표시 장치(9)로 출력하는 것이다.

제3도에 도시한 응축기에 대한 고장 진단 시스템에 따르면, 냉동기의 부분 부하시에 있어서도 응축기의 이상을 정확하게 검출하여 조기에 보수 점검을 행할 수 있을 뿐 아니라, 회로 구성상으로도 제1도에 도시한 흡수기예 대한 고장 진단 시스템과 마찬가지 효과를 얻을 수 있다.

또, 상기 실시예에서는 응축기(11) 및 흡수기(22) 혹은 증발기(21)에 대한 열교환량의 계산시에 냉각수 혹은 냉수의 유량을 실측하는 것으로 하였으나, 정유량인 경우에는 냉각수 혹은 냉수의 출입구 온도의 측정 데이타만을 기초로 하여 연산에 의해 열교환량을 도출하는 것이 가능하다.

제2 실시예

제4도에 도시한 바와 같이, 연산 장치(180)에는 센서 군(7)로부터의 측정 데이타를 기초로 하여 흡수기의 이상도를 산출하는 회로(181)과, 응축기의 이상도를산출하는 회로(182)가 설치되어 있다.

흡수기(22)의 대수 평균 온도차 △Tabs는 하기 수식 10에 의해, 응축기(11)의 대수 평균 온도차 △Tcond는 하기 수식 11에 의해 각각 산출된다.

(수식 10)

△Tabs = {(Ts_io- Tco_mid) - (Tw_io- Tco_in)}/In{(Ts_io- Tco_mid)/(Tw_io- Tco_in)}

(수식 11)

△Tcond = {(Tv_cond- Tco_out) - (Tv_cond- Tco_mid)}

/In{(Tv_cond- Tco_out)/(Tv_cond-Tco_mid)}

여기서, Ts_io: 흡수액(농액)의 흡수기 입구 온도.

Tv_cond: 냉매의 응축기 출구 온도.

Tw_io: 흡수액(희박액)의 홉수기 출구 온도.

Tco_in: 냉각수 입구 온도.

Tco_mid: 냉각수 중간 온도.

Tco_out: 냉각수 출구 온도.

이에 의해 얻어진 대수 평균 온도차 △Tabs, △Tcond로부터, 흡수기(22)의 이상도 Aabs와 응축기(11)의 이상도 Acond가 산출된다. 이 때, 흡수기(22)와 응축기(11)의 대수 평균 온도차의 정상치는 미리 냉동 부하를 변수로 하여 함수화되고,혹은 테이블화되어 있다.

또, 연산 장치(180)에는 산출된 흡수기 이상도 및 응축기 이상도를 기초로 하여 흡수기 이상도를 수정하는 회로(183)이 설치되어 있다. 상기 흡수기 이상도 수정 회로(183)은 하기 수식 12의 산출식을 기초로 하여 냉각수 오염의 영향을 제거한 흡수기 이상도의 수정치 xAabs를 산출하는 것이다.

(수식 12)

xAabs = Aabs - KㆍAcond

여기서, K는 실험적으로 결정되는 계수이며, 통상은 1.2 정도로 설정된다.

예를 들면, 하부 셀(2)의 진공 이상이 발생한 경우, 이 이상은 상부 셀(1)에는 미치지 않고, 응축기(11)은 진공 이상의 영향을 받지 않는다. 또, 고온 재생기(3)에서 흡수액이 증기에 혼입하여 냉매 혼입의 이상이 발생하면 흡수액이 혼입된 증기는 응축기(11)을 통과하므로, 그 때 일시적으로 응축기(11)의 대수 평균 온도차가 변화하여 응축기 이상도도 변화한다. 그러나, 응축기(11)을 통과한 흡수 액은 그 직후예 하부 셀(2)의 증발기(21) 내로 이동하여, 이후는 냉매의 순환 경로를 순환할 뿐 다시 응축기(11)로 돌아가는 일은 없다. 따라서, 어느 정도의 기간을 잡아 보면, 응축기 이상도는 냉매 혼입의 영향을 받지 않는다고도 할 수 있다. 따라서, 상기 수식 12에 따르면, 냉각수 오염의 영향을 배제하고, 게다가 다른 이상에 의한 영향은 그대로 남겨 둔 흡수기 이상도가 얻어진다.

제5도는 냉동 부하의 증대에 수반하여 흡수기(22) 및 응축기(11)의 이상도가 증대하는 과정에서 양자의 차가 상기 수정된 흡수기 이상도를 나타내고 있음을 도시한 것이다.

이리하여 수정된 흡수기 이상도 xAabs는 제4도에 도시한 고장 판정 회로(184)로 공급되고, 필요에 따라서 다른 열교환 유니트의 이상도나 측정 데이타를 참작하여 진공 이상이나 냉매 혼입 등의 이상이 검출되고, 이 결과, 냉동기 각부의 고장이 판정된다.

상기 고장 진단 시스템에 따르면, 경시 변화에 따라서 냉각수 오염이 진행된 경우에도 냉각수 오염의 영향을 배제하여 실로 문제가 되는 진공 이상, 냉매 혼입등의 이상 검출이 가능하며, 이에 따라서 신뢰성 높은 고장 판정이 실현된다.

제3 실시예

본 실시예는 압력 센서를 이용하지 않고 온도계를 이용한 측정을 기초로 하여 흡수액의 농도 이상을 정확하게 판정하는 것이다.

본 실시예에 있어서는 응축기(11)에서의 포화 증기 온도를 검출하도록 두 개의 측정 원리를 채용한다. 제1 측정 원리는 포화 증기 온도가 냉매 응축 온도와 대략 동일하다는 것, 제2 측정 원리는 포화 증기 온도와 냉매 응축 온도의 차가 냉각수 온도에 따라서 변화한다는 것이다. 즉, 포화 증기 온도는 냉매 응축 온도와 대략 같지만 고온 재생기(3)에서 발생한 증기가 응축하여 응축기(11)로 유입하는 등의 원인에 의해 포화 증기 온도와 냉매 응축 온도의 사이에는 차가 생긴다.

그런데, 흡수식 냉동기에 있어서는 냉각수 온도의 변화에 수반하여 운전 상태가 크게 변화하고, 이 때 각부의 온도 변화나 압력 변화는 냉각수 온도를 변수로 하는 함수로서 근사 가능하다고 생각할 수 있다.

그래서, 포화 증기 온도와 냉매 응축 온도의 차도 마찬가지로 냉각수 온도의 함수로서 미리 규정하고, 냉각수 온도의 실측치로부터 포화 증기 온도와 냉매 응축 온도의 차를 도출하고, 상기 온도차에 의해서 냉매 응축 온도를 보정하는 것이다.

제6도에 도시한 본 실시예에 있어서는 냉동기 본체에 배치된 센서 군(7)에 의해 흡수액의 저온 재생기(12)의 출구에 있어서의 온도 Ts_hi와, 냉각수의 응축기(11) 출구에 있어서의 온도 Tco_out과, 응축기(11)에서의 냉매 응축 온도 Tv_cond가 측정되고, 이들 측정 데이타가 연산 장치(280)으로 공급된다.

연산 장치(280)에는 냉각수 출구 온도 Tco_out의 측정치를 기초로 하여 냉매 응축 온도 Tv_cond의 측정치에 보정을 실시하는 냉매 응축 온도 보정부(281)이 설치되어있다. 냉매 응축 온도 보정부(281)에는 하기 수식 13에 도시한 바와 같이 냉매 응축 온도 Tv_cond에 대해 냉각수 출구 온도 Tco_out을 변수로 하는 냉매 응축 온도의 보정량 g(Tco_out)을 가산하여 냉매 응축 온도의 보정치 mTv_cond를 도출하는 절차가 등록되어 있다.

(수식 13)

mTv_cond= Tv_cond+ g(Tco_out)

냉매 응축 온도의 보정량 g(Tco_out)은 미리 실험적으로 구해진다.

즉, 흡수식 냉동기의 정상 운전 상태에 있어서 제10도에 도시한 바와 같이 냉각수 출구 온도를 변화시키면서 상부 셀 포화 증기 온도와 냉매 응축 온도의 차를 측정한다. 그리고, 이들 측정 결과에 회귀 분석을 실시하고, 냉각수 출구 온도를 변수로 하여 상부 셀 포화 증기 온도와 냉매 응축 온도의 차를 함수화한다. 예를 들면, 제10도로부터는 하기 수식 14가 얻어진다.

(수식 14)

g(Tco_out) = -2.98 + 0.154ㆍTco_out- 2.12×10^-3·Tco_out ²

또, 냉매 응축 온도의 보정량은 냉각수 입구 온도의 함수 g(Tco_in), 혹은 냉각수 중간 온도의 함수 g(Tco_mid)로서 규정하는 것도 가능하다.

이 경우, 냉매 응축 온도 보정부(281)에는 하기 수식 15 혹은 수식 16에 표시한 보정식이 등록된다.

(수식 15)

mTv_cond= Tv_cond+ g(Tco_in)

(수식 16)

mTv_cond= Tv_cond+ g(Tco_mid)

냉매 응축 온도의 보정량 g(Tco_in), g(Tco_mid)는 미리 실험적으로 구해진다. 즉, 흡수식 냉동기의 정상적인 운전 상태에 있어서, 제8도에 도시한 바와 같이 냉각수 입구 온도를 변화시키면서 혹은 제9도에 도시한 냉각수 중간 온도를 변화시키면서 상부 셀 포화 증기 온도와 냉매 응축 온도의 차를 측정한다. 그리고, 이들 측정 결화에 회귀 분석을 실시하고, 상부 셀 포화 증기 온도와 냉매 응축 온도의 차를 함수화한다.

예를 들면, 제8도로부터는 하기 수식 17이 얻어진다.

(수식 17)

g(Tco_in) = -0.752 + 1.35×10^-2·Tco_in+1.77×10^-4·Tco_in ²

또, 제9도로부터는 하기 수식 18이 얻어진다.

(수식 18)

g(Tco_mid) = -3.16 + 0.173ㆍTco_mid- 2.52×10^-3·Tco_mid ²

제6도의 냉매 응축 온도 보정부(281)에서 보정된 냉매 응축 온도 mTv_cond는 농액 농도 추정부(282)로 공급된다, 농액 농도 추정부(282)에서는 냉매 응축 온도 mTv_cond와, 센서 군(7)로부터 얻어지는 흡수액의 저온 재생기 출구 온도 Ts_hi를 기초로 하여 하기 수식 19로부터 농액 농도 Ds를 산출한다.

(수식 19)

Ds = (Ts_hi+ 280.0)×139,0/(mTv_cond+ 273.0) - 102.4

농액 농도 측정부(282)에서 산출된 농액 농도 Ds는 농액 농도 이상 검출부(283)으로 보내지고, 예를 들면 하기 수식 20을 기초로 하여 이상의 정도를 나타내는 진단 데이타가 작성된다. 또, 상기 진단 데이타는 디스플레이, 경보기 등의 경고 장치(90)으로 출력된다. 여기서, 진단 데이타가 이상인 경우는 안전 장치가 동작하여 흡수식 냉동기의 운전이 정지된다.

(수식 20)

Ds > 65% 이면 진단 데이타는 "이상"

64.5% < Ds < 65%이면 진단 데이타는 "주의"

Ds < 64,5% 이면 진단 데이타는 "정상"

상기 이상 판정 장치에 따르면, 온도계만을 이용한 측정을 기초로 하여 농액 농도를 정확히 추정할 수 있고, 그 결과 정확한 이상 판정을 행할 수 있다.

제4 실시예

상기 제3 실시예에서는 농액 농도의 추정치를 일정 기준치와 비교하여 이상 판정을 행하고 있으나, 본 실시예는 농액 농도의 정상치를 기준으로 하여 보다 정확한 이상 판정을 실현하려는 것이다.

그런데, 흡수식 냉동기에 있어서는 냉각수 온도에 따라서 각부의 운전 상태가 변화하고, 온도나 압력 등의 많은 상태량이 냉각수 온도의 함수로서 근사될 수 있다. 그래서, 제12도에 도시한 바와 같이 냉각수 입구 온도를 일정하게 유지한 상태에서 냉동 부하를 변화시키면서 농액 농도를 측정하면 도면 중에 실선으로 도시한 이차 곡선을 따르는 일정한 관계가 얻어진다. 또, 냉각수 입구 온도의 저하에 수반하여 냉동 부하와 농액 농도의 이차 곡선의 관계는 저농도측으로 변화한다. 따라서, 미리 정상인 운전 상태에서 냉각수 입구 온도를 변수로 하여 냉동 부하와 농액 농도의 관계를 함수화해 두면 냉각수 입구 온도와 냉동 부하의 실측치를 기초로 하여 농액 농도의 정상치를 산출할 수 있다.

본 실시예에서는, 제11도에 도시한 바와 같이, 냉동기 본체에 배치된 센서군(7)에 의해서 흡수액의 저온 재생기(12)의 출구에 있어서의 온도 Ts_hi와 응축기(11)에서의 냉매 응축 온도 Tv_cond와, 냉수 유량 Vc와, 냉수 출구 온도 Tc_out과, 냉수 입구 온도 Tc_in과, 냉각수 입구 온도 Tco_in이 측정되고, 이들 측정 데이타가 연산 장치(380)으로 공급된다. 연산 장치(380)에는 냉수 유량 Vc, 냉수 출구 온도 Tc_out및 냉수 입구 온도 Tc_in으로부터 하기 수식 21에 의해 냉동 부하 Lc를 계산하는 냉동부하 계산부(384)가 설치되어 있다.

(수식 21)

Lc = Vc×(Tc_in- Tc_out)

또, 연산 장치(380)에는 흡수액 저온 재생기 출구 온도 Ts_hi및 냉매 응축 온도 Tv_cond로부터 하기 수식 22에 의해 농액 농도 Ds를 계산하는 농액 농도 추정부(385)가 설치되어 있다

(수식 22)

Ds = (Ts_hi+ 280.0)×139.0/(Tv_cond+ 273.0)-102.4

냉동 부하 계산부(384)로부터 얻어지는 냉동 부하 Lc와 센서 군(7)로부터 얻어지는 냉각수 입구 온도 Tco_in은 농액 농도 정상치 계산부(386)으로 공급되어, 농액 농도의 정상치 Ds_n이 계산된다.

농액 농도 정상치 계산부(386)에는 제12도 중 실선과 같이 냉동 부하를 변수로 하여 농액 농도의 정상치의 변화를 나타내는 농액 농도 곡선이 복수의 다른 냉각수 입구 온도를 변수로 하여 함수화하고, 격납되어 있다, 하기 수식 23은 특정의 냉각수 입구 온도에 있어서의 농액 농도 곡선을 2차식으로 근사시킨 것이다.

(수식 23)

Ds_n=a×Lc²+ b×Lc + c

여기서, 정수 a, b 및 c는 제12도의 그래프에 도시한 실측치에 최소 이승법을 적용함으로써 결정된다.

농액 농도 정상치 계산부(386)에는 또 변수에 없는 임의의 냉각수 입구 온도 Tco_in에 대해 보간 처리를 실행하는 절차가 격납되어 있으며. 이로써 냉동 부하 및 냉각수 입구 온도의 실측치에 대응하는 농액 농도의 정상치가 정밀도 좋게 산출된다.

농액 농도 추정부(385)에 의해 계산된 농액 농도의 평가치 Dsn과, 농액 농도 정상치 계산부(386)에 의해 계산된 농액 농도의 정상치 Ds_n은 농액 농도 편차 계산부(387)로 공급되어 하기 수식 24로부터 양자와 농도차 dDs를 산출한다.

(수식 24)

dDs = Ds_m- Ds_n

산출된 농도차 dDs는 경고 장치(9)로 보내지고, 농도차 dDs의 대소에 따른 하기의 진단 데이타가 작성되고, 운전 감시원에게 통보된다.

dDs < t1 : 정상

dDs > t1 : 결정화 주의

여기서, t1은 미리 설정된 정수이다.

상기 실시예에 따르면, 냉동 부하나 냉각수 온도에 불구하고, 흡수식 냉동기의 농액 농도의 이상을 정확히 검출할 수 있다. 특히, 저부하시 혹은 냉각수 온도가 낮은 상태에 있어서도 흡수액의 결정와에 대한 주의가 촉구되므로 하절기 등의 고부하시에 대비하여 적절한 시기에 예비 검사를 행하여 이상의 원인을 제거하는 것이 가능하다.

또, 제8도 내지 제10도나 제12도예 도시한 데이타의 함수화에 있어서는 2차 곡선 뿐만 아니라, 임의의 회귀 곡선을 채택할 수가 있다.

제5 실시예

제13도에 도시한 바와 같이, 센서 군(7)은 증발기(21)을 순환하는 냉매의 순환 온도 Tv_eva, 증발기의 냉수 출구 온도 Tc_out, 냉수 입구 온도 Tc_in, 및 냉수 유량 Vc를 각각 측정하기 위한 온도계, 유량계를 구비하고 있다.

연산 장치(480)은 네 개의 계산부(481 내지 484) 이외에, 판정부(485) 및 기억부(486)을 구비하고 있다. 증발기 대수 평균 온도차 계산부(481)은 센서 군(7)로부터 얻어지는 냉매 순환 온도 Tv_eva, 냉수 출구 온도 Tc_out, 및 냉수 입구 온도 Tc_in으로부터 하기의 수식 25를 이용하여 증발기(21)의 대수 평균 온도차 dTeva를 계산한다.

(수식 25)

dTeva = {(Tc_in- Tv_eva) - (Tc_out- Tv_eva)}/log{(Tc_in- Tv_eua)/(Tc_out- Tv_eva)}

냉동 부하 계산부(482)는 센서 군(7)로부터 얻어지는 냉수 출구 온도 Tc_out, 냉수 입구 온도 Tc_in, 및 냉수 유량 Vc로부터 하기 식 26을 이용하여 냉동 부하 Lc를 계산한다.

(수식 26)

Lc = Vc×(Tc_in- Tc_out)

증발기 대수 평균 온도차 정상치 계산부(483)은 냉동 부하 계산부(482)로부터 얻어지는 냉동 부하 Lc를 하기 수식 27에 대입하여 현재의 운전 조건 하에 있어서의 증발기의 대수 평균 온도차의 정상치 dTeva_n을 계산한다.

(수식 27)

dTeva_n= g(Lc)

여기서, g는 미리 실험적으로 구해진 함수, 예를 들면 1차식이다.

증발기 이상도 계산부(484)는 증발기 대수 평균 온도차 계산부(481)로부터 얻어지는 대수 평균 온도차 dTeva와, 증발기 대수 평균 온도차 정상치 계산부(483)으로부터 얻어지는 대수 평균 온도차의 정상치 dTeva_n으로부터 하기 수식 28을 기초로 하여 증발기의 이상도 Aeva를 계산한다.

(수식 28)

Aeva = (dTeva - dTeva_n)/dTeva_n

증발기 이상도 계산부(484)로부터 얻어지는 이상도는 증발기 이상도 기억부(486)에 기억된다. 상기 기억부(486)은 일정 기간(예를 들면 수분 내지 수시간)에 얻어지는 이상도의 이력 데이타를 격납할 수 있는 용량을 갖고, 새로운 데이타가 입력되면 낡은 데이타가 소거되고, 항상 최신의 일정 기간의 이상도를 기억하고 있다.

냉매 혼입 판정부(485)에서는 과거 일정 기간의 이상도의 이력 데이타를 증발기 이상도 기억부(486)으로부터 독출하여, 이상도의 시간 변화 경향이 하나의 시기를 경계로 하여 다른 경향으로 변화하고 있는 현상이 나타나고 있지 않은지 판단하고, 상기 현상이 나타나고 있는 경우에는 상기 경향이 변화한 시기에 냉매에 흡수 액이 혼입하였다고 판정한다. 그 판정 결과는 디스플레이 등의 출력 장치(도시 않음)로부터 출력된다.

제14도는, 실제로 흡수식 냉동기의 운전중에 냉매에 브롬화 리튬을 혼입시키고, 브롬화 리튬의 농도를 서서히 높이고 증발기 이상도의 변화를 조사한 결과를 나타내고 있다. 도시한 바와 같이 브롬화 리튬 농도가 일정한 정상 상태에서는 이상도도 대략 일정하지만 혼입이 개시되면 이상도는 저하하기 시작하고 이 경향은 어느 정도의 기간 계속하게 된다.

이 경향을 검지하는 것은, 예를 들면 상기 증발기 이상도 기억부(486)에 과거 90분간에 걸친 세 개의 기간 Tb, Tm, Ta의 데이타를 격납해 두고, 최초의 기간Tb의 이상도의 평균치와, 최후의 기간 Ta의 이상도의 평균치를 비교하여 소정치를 넘는 저하량이 발생한 때 이를 흡수액 혼입이라고 판정하는 방법 등 경향의 변화를 검지할 수 있는 각종 방법을 채용할 수 있다,

본 발명에 관한 고장 진단 시스템에 따르면, 증발기에 관한 온도 정보만으로 부터 얻은 이상도를 감시하는 것 만으로도 냉매의 샘플링이나 고 정밀도의 압력계를 이용한 복잡한 계측, 진단을 행하지 않고 냉매에의 흡수액의 출입을 정확하게 검지할 수 있고, 이를 기초로 하여 기기의 이상을 조기에 발견할 수 있다.

제6 실시예

제21도에 도시한 홉수식 냉동기에 있어서는 고온 재생기(3) 내의 흡수액의 액면위가 이상하게 상술하면 흡수액 펌프(6)을 정지시키는 제어가 행해진다. 흡수액 펌프가 정지한 상태에서는 흡수식 냉동기의 운전 상태가 정상시의 운전 상태로부터 변화한다. 이 이상 상태는 흡수액 펌프(6)이 재기동한 후에도 일정 기간은 계속한다.

예를 들면, 고온 열교환기(4)나 저온 열교환기(5) 등의 열교환 유니트에 있어서는 흡수액 펌프(6)이 정지하고 나서 재기동하기 까지, 및 그 후의 일정 기간, 즉 흡수액 펌프(6)이 비정상인 상태에서는 통상의 열교환이 행해지지 않고, 대수 평균 온도차가 이상한 값을 나타내게 된다.

이와 같은 흡수액 펌프의 비정상 상태에서. 정상 상태와 같은 고장 진단을 행한다고 하면 그 진단 결과는 신뢰성이 낮아지며, 가령 중대한 고장이라고 오판단될때는 안전 장치가 작동하여 운전이 정지될 우려가 있다.

그래서 본 실시예에서는, 이와 같은 고장 진단의 신뢰성 저하에 기인하는 문제를 방지하도록, 흡수액 펌프(6)이 제어에 의해 정지된 때는 고장 진단에 있어서의 실측 데이타의 이용을 무효화하고, 혹은 고장 진단을 정지한다.

제15도에 도시한 본 실시예에 있어서, 흡수식 냉동기 본체(10)은 제어 장치(100)에 의해 냉방 운전이 제어되는 동시에 고장 판정 지표가 되는 냉동기 본체(10) 각부의 실측 데이타, 예를 들면 열교환 유니트에 대해서는 출입구 온도의 측정 데이타를 기초로 하여 각종 고장 진단이 행해진다. 흡수액 펌프(6)의 기동 정지, 및 회전수는 인버터 제어 회로(61)에 의해 제어되어 고온 재생기(3)의 흡수액의 액면위가 일정하게 유지된다.

또, 제어 장치(100)은 인버터 제어 회로(61)로부터 흡수액 펌프(6)의 운전 상태를 나타내는 온/오프 정보가 공급되고, 상기 정보를 기초로 하여 흡수액 펌프(6)이 정지하였음이 판단되면 흡수액 펌프(6)으로부터 재기동할 때 까지의 기간, 및 그 후의 일정 기간은 고장 진단 동작이 정지된다.

그 결과, 고장 진단에 있어서는 신뢰성이 높은 판정 결과 만이 얻어지고, 고장의 발생에 대해서 정확하고 신속한 대처가 가능해진다.

또, 흡수액 펌프의 정지시에는 고장 진단 판정 처리 및 판정 결과의 출력을 정지하는 구성 뿐만 아니라, 판정 결과의 출력 만을 정지하는 구성도 채용할 수 있다. 또, 측정 데이타의 이동 평균 처리를 수반하는 고장 진단에 있어서는 흡수액 펌프가 비정상 상태의 기간에 얻어지는 측정 데이타는 무시하고, 다른 기간의 측정 데이타만을 기초로 하여 이동 평균을 산출하고, 고장 진단 동작은 계속하는 구성도채용할 수 있다

제7 실시예

온도 센서에는 일반적으로, 기재의 저항치 변화 등에 기인하는 오차(오프셋)이 존재하고, 미리 소정 온도(예를 들면 20℃)로 초기 설정이 실시되어 있으나, 측정 온도가 소정 온도로부터 벗어나면 오프셋이 생긴다. 따라서, 온도 센서에 의한 측정 데이타를 그대로 이용하여, 흡수식 냉동기의 이상 진단을 행하려 하면, 그 신뢰성은 낮아진다.

정확한 측정 데이타를 얻기 위해서는 모든 온도 센서를 냉동기 본체에 부착시킨 상태에서 각 온도 센서에 대해 오프셋 조정을 실시하면 되지만, 흡수식 냉동기에 있어서는 복수의 열교환 유니트가 배치되고, 각 열교환 유니트에는 각각 3 내지 4개의 온도 센서가 부착되게 되므로 온도 센서의 총 수는 상당히 많아진다. 따라서, 모든 온도 센서에 대해 각각 오프셋 조정을 실시하는 것은 복잡하며, 조정 작업에 긴 시간이 걸린다는 문제가 있었다.

그래서, 본실시예에서는 각 온도 센서에 대한 개별의 오프셋 조정을 생략하고, 혹은 간략화하도록, 열교환 유니트의 이상 검출에 앞서서 온도차 데이타의 오프셋량을 산출하고, 산출된 오프셋량 만큼 온도차 데이타를 보정하고, 보정된 온도차 데이타를 기초로 하여 열교환 유니트의 이상을 검출한다.

제16도에 도시한 본 실시예에 있어서는 냉동기 본체(10)에 각부의 온도나 압력을 측정하기 위한 센서 군(7)이 배치되어 있다. 센서 군(7)의 측정 데이타는 제어 장치(101)로 송출되어 냉동기 본체(10)의 제어에 제공된다.

제어 장치(101)에는 센서 군(7)의 측정 데이타를 기초로 하여 각종 이상이나 고장을 판단하는 고장 판정 회로(102)가 설치되어 있으며, 판정 결과는 디스플레이, 경보기, 프린터 등의 경고 장치(90)으로 출력된다. 또, 제어 장치(101)에는 오프셋 산출 회로(104) 및 스타트 버튼(103)이 접속되어 있으며, 스타트 버튼(103)이 조작되면, 오프셋 산출 회로(104)가 기동되어 후술하는 바와 같이 대수 평균 온도차나 열교환량에 포함되는 오프셋 량이 산출된다. 산출된 오프셋량은 제어 장치(101)의 고장 판정 회로(102)로 송출되어 고장 판정을 위한 연산 처리에 제공된다.

예를 들면, 고온 열교환기(4), 저온 열교환기(5), 응축기(11), 혹은 흡수기(22) 등의 각종 열교환 유니트를 대상으로 하여 이들 열교환 유니트의 이상을 검출하는 경우, 열교환량 Q와 대수 평균 온도차 △T의 관계를 조사한다. 대수 평균 온도차 △T는 하기 수식 29와 같이, 열 저항을 나타내는 비례 계수 k와 열교환량 Q의 적으로 표시할 수 있고, 예를 들면, 비례 계수 k가 이상하게 커진 때에는 전열면의 오염 등, 이상의 발생을 판정할 수 있다.

(수식 29)

AT = k×Q

그러나, 대수 평균 온도차에 온도 센서의 오프셋에 기인하는 오차가 포함되는 경우에는 상기 수식 29는 성립하지 않고 이 관계를 기초로 하여 이상 진단을 행하려 하면 그 신뢰성은 낮아진다.

예를 들면, 제17a도와 같이 횡축에 열교환량, 종축에 대수 평균 온도차를 취하여 대수 평균 온도차를 플롯하면, 제17b도와 같이 열교환량과 대수 평균 온도차의 사이에는 직선 관계가 얻어지지만, 그 직선은 원점을 통과하지 않는다.

이 경우, 대수 평균 온도차 △T'는 오프셋량을 d로 하여 하기 수식 30으로 표시할 수 있다.

(수식 30)

△T' = k×Q + d

이 오프셋량 d는 복수의 온도 센서가 갖는 개개의 오프셋을 하나의 열교환 유니트에 대해 합성한 것이라고 생각할 수 있다.

그래서 본 실시예에 있어서는 오프셋량 d를 산출하도록, 우선, 열교환량이 변화하는 과정에서 대수 평균 온도차를 산출하여 제17a도에 도시한 바와 같이 대수평균 온도차를 플롯한다. 다음에, 제17b도에 도시한 바와 같이 미리 판명되어 있는 비례 계수 k의 기울기를 갖는 직선을 이용하여 대수 평균 온도차의 변화를 근사 시킨다. 비례 계수 k는 예를 들면 열교환 유니트의 설계 사양으로부터 결정할 수 있다. 또, 직선의 높이 위치는 최소 자승법 등을 이용하여 결정할 수 있다. 또, 데이타 수가 충분히 많은 경우에는 직선의 기울기 k도 포함하여 최소 자승법으로 결정하는 것도 가능하다.

이어서, 제17c도와 같이 상기 직선(쇄선으로 도시한)이 종축을 가로지르는 절편을 구하고, 이를 오프셋량 d라 한다. 상기 오프셋량 만큼 직선을 슬라이드시키면, 실선으로 도시한 바와 같이 원점을 통하는 직선이 얻어지고, 상기 직선을 상기 수식 29의 관계식으로 표시되게 된다.

그래서, 이상 검출시에는 각 온도 센서에 대해서는 개별의 오프셋 조정을 생략하고, 각 온도 센서로부터의 측정 데이타를 기초로 하여 대수 평균 온도차를 산출한 후, 상기 대수 평균 온도차에 대하여 상기 오프셋량 d에 의한 보정을 실시하는 것이다.

제16도의 장치에 있어서는 운전 감시원이 필요에 따라서 스타트 버튼(103)을 조작하는 것만으로, 열교환 유니트의 대수 평균 온도차에 대해 자동적으로 오프셋조정이 실시되고, 정확한 고장 판정 결과가 출력되므로, 고장 발생시에는 정확하고도 신속한 대처가 가능해진다.

또, 열교환 유니트의 이상 판정을 행할 때의 지표가 되는 온도차 데이타로서는 대수 평균 온도차 이외에 단순한 온도차나 필요에 따라서 임의로 정의한 온도차등도 채용 가능하다.

제8 실시예

상술한 바와 같이, 각종 이상이 흡수액 농도의 상승을 일으키기 때문에, 흡수식 냉동기의 전체적인 이상의 정도를 검지하도록, 흡수액 농도를 감시하는 것이 행해지고 있다. 특히, 저온 재생기(12)로부터 저온 열교환기(5)를 거쳐서 흡수기(22)에 공급되는 흡수액(농액)의 농도의 상승은 흡수액이 결정화하는 직접적인 원인이 되며, 이에 의해 냉동기의 운전 정지를 초래할 우려가 있기 때문에, 이와 같은 이상을 감시하는 지표로서 농액 농도가 이용되고 있다. 즉, 농액 농도의 측정치와 제12도에 도시한 농액 농도의 정상치의 편차를 산출하고, 상기 농액 농도의 편차가 소정의 평가 기준치를 상회한 때 이를 이상 발생이라고 판단할 수 있다.

그런데, 홉수기(22) 및 응축기(11) 내의 냉각수 배관을 흐르는 냉각수는 냉각탑과의 사이를 순환하는 과정에서 외기와 접촉하기 때문에, 티끌이나 먼지 등의 이물이 혼입하는 것은 피할 수 없다. 이들 이물은 운전 시간의 경과에 수반하여 냉각수 배관의 내면에 부착하여 열전달율을 저하시키게 된다. 이와 같은 냉각수 오염의 문제는 냉동기 자체의 고장에 기인하는 냉매 혼입이나 진공 이상의 문제와 본질적으로 다르기 때문에, 냉각수 오염과 그 이외의 이상과는 구별하는 것이 타당하다.

그런데 종래의 고장 진단에 있어서는 냉각수 오염과 그 이외의 원인을 구별할 수가 없었기 때문에, 정확한 고장 진단이 곤란하다는 문제가 있었다. 그래서 본 실시예에서는 농액 농도의 이상을 검출할 때 냉각수 오염에 의한 영향을 배제한다.

흡수식 냉동기에 있어서, 냉각수는 흡수기(22)를 통과한 후, 응축기(11)을 통과한다. 따라서, 냉각수 오염이 발생한 경우, 흡수기(22) 뿐만 아니라, 응축기(11)에도 그 영향이 나타난다. 또, 응축기(11)은 상부 셀(1)에 배치되어 하부 셀(2)의 흡수기(22)와는 격벽으로 분리되어 있으므로, 흡수기(22)의 진공 이상이나 냉매 혼입의 영향은 응축기(11)에는 나타나지 않고, 응축기(11)의 이상의 원인으로서는 냉각수 오염이 지배적이다. 다시 말하면, 흡수기(22)에 대해서는 냉각수 오염이 발생하면 전술한 바와 같이 냉각수 배관의 열전달율이 저하하고, 흡수기(22)에 있어서의 냉각 효과가 불충분해지는 결과, 농액 농도 편차가 증대된다. 이와 같이, 응축기 이상도의 변화와 농액 농도 편차의 변화는 냉각수 오염에 관해 서로 연동하고 있으며, 양자 사이에는 일정한 상관이 존재한다.

제20도는 양자의 상관 관계를 정성적으로 표시한 것이며, 냉각수 오염 이외의 이상을 전부 배재하여 운전 상태에 있어서 시간의 경과에 수반하여, 즉 냉각수 오염의 진행에 따라서 응축기(11)의 이상도 Acond와 농액 농도 편차 dDs_dco가 서로 일정 비율로 증대되고 있는 모양을 표시하고 있다.

따라서, 응축기 이상도에 적절한 보정 계수를 승산함으로써 냉각수 오염만에 기인하는 농액 농도의 편차를 추정하는 것이 가능하다.

그래서, 본 실시예에서는 응축기(11)의 이상도를 표시하는 이상도 데이타를 산출하고, 상기 이상도 데이타의 크기에 따라서 농액 농도 편차를 수정한다. 데이타 수정량은 예를 들면 응축기 이상도 데이타에 보정 계수를 곱하여 산출하는 것이 가능하며, 이 경우, 농액 농도 편차로부터 상기 수정량을 감산하여 수정된 농액 농도 편차를 얻는다.

일반적으로는 수정된 농액 농도 편차 dDs'는 하기 수식 31에 도시한 바와 같이 측정을 기초로 한 농액 농도 편차 dDs 로부터 냉각수 오염만에 기인하는 농액 농도 편차 dDs_dco를 뺌으로써 얻어진다.

(수식 31)

dDs'= dDs - dDs_dco

여기서, 농액 농도 편차 dDs_dco는 하기 수식 32와 같이 응축기의 이상도 Acond의 함수 f로서 규정할 수 있고, 상기 함수는 미리 실험적으로 결정된다.

(수식 32)

dDs_dco= f(Acond)

제19도는 냉각수 오염 및 그 밖의 이상이 발생한 경우의 농액 농도 편차의 변화에 있어서 상기 변화에 포함되는 냉각수 오염의 영향과 그 이외의 원인에 의한 영향을 표시한 것으로, 농액 농도 편차로부터 상기 수식 32에 의해 산출되는 냉각수 오염의 영향을 뺌으로써 냉각수 오염 이외의 영향을 정량적으로 파악할 수 있다.

제18도에 도시한 본 실시예에서는 센서 군(7)로부터 얻어지는 각종 측정 데이타는 마이크로 컴퓨터로 이루어지는 연산 장치(590)으로 공급되어, 후술하는 바와 같이 이상 검출이 행해지고, 고장의 판정이 행해진다, 상기 판정 결과는 표시 장치(9)로 출력된다.

연산 장치(590)은 각각 컴퓨터 프로그램으로 구성되는 후술하는 계산 회로(581 내지 589)와 이상 검출 회로(580)을 구비하고 있다. 상부 셀 포화 증기 온도 계산 회로(581)은 상부 셀 압력 센서(702)로부터 얻어지는 상부 셀 내의 압력 Pup로부터 하기 수식 33을 이용하여 상부 셀 포화 증기 온도 Tcond를 산출하는 것이다.

(수식 33)

Tcond= [-b +{b²- 4ㆍcㆍ(a - InPup)}^0.5]/{2ㆍ(a - InPup)} - 237.0

여기서, a, b, c는 정수이며, 각각 8.0509, -1685.1, -90991로 설정된다.

응축기 대수 평균 온도차 계산 회로(582)는 상부 셀 포화 증기 온도 계산 회로(581)로부터 얻어지는 상부 셀 포화 증기 온도 Tcond와, 냉각수 출구 온도 센서(70)으로부터 얻어지는 냉각수 출구 온도 Tco_out과, 냉각수 중간 온도 센서(72)로부터 얻어지는 냉각수 중간 온도 Tco_mid로부터 하기 수식 34를 이용하여 응축기(11)의 대수 평균 온도차 △Tcond를 산출하는 것이다.

(수식 34)

△Tcond = {(Tcond - Tco_mid) + (Tcond - Tco_out)}

/In(Tcond - Tco_mid)/(Tcond - Tco_out)}

냉동 부하 계산 회로(583)은 냉수 유량 센서(78)로부터 얻어지는 냉수 유량 Vc와 냉수 출구 온도 센서(77)로부터 얻어지는 냉수 출구 온도 Tc_out과, 냉수 입구 온도 센서(76)으로부터 얻어지는 냉수 입구 온도 Tc_in으로부터 하기 수식 35를 이용하여 냉동 부하 Lc를 산출하는 것이다.

(수식 35)

Lc = Vc×(Tc_in- Tc_out)

응축기 대수 평균 온도차 정상치 계산 회로(584)는 냉동 부하 계산 회로(583)으로부터 얻어지는 냉동 부하 Lc로부터 하기 수식 36을 이용하여 응축기(11)의 대수 평균 온도차의 정상치 △Tcond_n을 산출하는 것이다.

(수식 36)

△Tcond_n= A×Lc

여기서, A는 흡수식 냉동기의 특성에 따라서 결정되는 정수이며, 실험적으로 구해진다.

농액 농도 추정 회로(585)는 저온 재생기 온도 센서(701)로부터 얻어지는 저온 재생기 온도 Ts_hi와, 상부 셀 포화 증기 온도 계산 회로(581)로부터 얻어지는 상부 셀 포화 증기 온도 Tcond로부터 하기 수식 37을 이용하여 농액 농도 Ds를 추정하는 것이다.

(수식 37)

Ds = {(Ts_hi- 283.0)×139.0}/(Tcond + 273.0) - 102.4

농액 농도 정상치 계산 회로(586)은 냉각수 입구 온도 센서(71)로부터의 냉각수 입구 온도 Tco_in과, 냉동 부하 계산 회로(583)으로부터의 냉동 부하 Lc로부터 제 12도에 도시한 그래프를 이용하여 농액 농도의 정상치 Ds_n을 산출하는 것이다.

여기서, 제12도의 그래프는 복수의 냉각수 입구 온도의 각각에 대해 농액 농도의 변화가 이차 함수로 근사되어 있으며, 보간 계산에 의해 임의의 냉각수 입구 온도에서의 농액 농도가 산출된다.

응축기 이상도 계산 회로(587)은 응축기 대수 평균 온도차 계산 회로(582)로부터 얻어지는 웅축기(11)의 대수 평균 온도차 △Tcond와, 응축기 대수 평균 온도차 정상치 계산 회로(584)로부터 얻어지는 응축기(11)의 대수 평균 온도차의 정상치 △Tcond_n으로부터 하기 수식 38을 이용하여 응축기(11)의 이상도 Acond를 산출하는 것이다.

(수식 38)

Acond = (△Tcond - △Tcond_n)/△Tcond_n)

농액 농도 편차 계산 회로(588)은 농액 농도 추정 회로(585)로부터 얻어지는 농액 농도 Ds와, 농액 농도 정상치 계산 회로(586)으로부터 얻어지는 농액 농도의 정상치 Ds_n으로부터 하기 수식 39를 이용하여 농액 농도 편차 dDs를 산출하는 것이다.

(수식 39)

dDs = Ds - Ds_n

또, 수정 농액 농도 편차 계산 회로(589)는 농액 농도 편차 계산 회로(588)로부터 얻어지는 농액 농도 편차 dDs와, 응축기 이상도 계산 회로(587)로부터 얻어지는 응축기 이상도 Acond로부터 하기 수식 40을 이용하여 수정된 농액 농도 편차 dDs'를 산출하는 것이다.

(수식 40)

dDs'= dDs - k×Acond

여기서, k는 응축기 이상도 Acond와 냉각수 오염만에 의한 농액 농도 편차 dDs_dco의 비(예를 들면 0.01)이며, 미리 실험적으로 결정된다.

이상 검출 회로(580)은 수정 농액 농도 계산 회로(589)로부터 얻어지는 수정된 농액 농도 편차 dDs'를 소정의 역치와 비교하여 냉각수 오염 이외의 이상의 정도를 나타내는 이상 신호를 작성하고, 표시 장치(9)로 출력한다.

예를 들면, dDs' < t1 일 때 "정상"

t1 ≤ dDs' ≤ t2 일 때 "약간 이상"

dDs > t2 일 때 "이상"

이라고 판정하는 것이다, 여기서, t1, t2는 소정의 역치이다.

상기 고장 진단 시스템에 따르면, 냉각수 오염의 영향을 제거한 농액 농도 편차가 얻어지므로, 상기 농액 농도 편차를 지표로 함으로써 정확한 고장 진단을 행할 수가 있다.

또, 농액 농도 편차의 수정식은 상기 수식 40에 한정되지 않고, 다른 1차식 혹은 2차식으로 나타낼 수가 있다.

상기 각 실시예의 설명은 본 발명을 설명하기 위한 것이며, 청구 범위에 기재된 발명을 한정하고, 혹은 범위를 감축하도록 해석해서는 안된다. 또, 본 발명의 각부 구성은 상기 실시예에 한하지 않으며, 청구 범위에 기재된 본 발명의 정신으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다.

또, 상술한 8개의 실시예는 적절히 복수개를 조합하여 하나의 고장 진단 시스템으로 구성하는 것도 가능하며, 이에 의해 더욱 진단의 신뢰성을 높이는 것이 가능하다. 예를 들면, 제1 실시예 내지 제5 실시예의 각각에 대해서 제6 실시예, 제7 실시예, 혹은 제8 실시예의 어느 것을 조합하는 구성도 가능하다.

제1도는 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 흡수기예 대한 구성을 도시하는 블럭도.

제2도는 열교환량에 대한 평균 온도차의 변화를 나타내는 그래프.

제3도는 제1 실시예에 있어서의 응축기에 대한 구성을 도시하는 블럭도,

제4도는 제2 실시예에 있어서의 구성을 도시하는 블럭도.

제5도는 수정된 홉수기 이상도의 변화를 나타내는 블럭도.

제6도는 제3 실시예에 있어서의 구성을 도시하는 도면.

제7도는 듈링 선도의 일부를 발췌하여 도시한 그래프.

제8도는 냉각수 입구 온도를 변수로 하여 포화 증기 온도와 냉매 응축 온도의 차의 변화를 나타내는 그래프.

제9도는 냉각수 중간 온도를 변수로 하는 그래프.

제10도는 냉각수 출구 온도를 변수로 하는 그래프,

제11도는 제4 실시예의 구성을 도시하는 블럭도.

제12도는 냉각수 입구 온도를 변수로 하여 냉동 부하와 농액 농도의 관계를 나타내는 그래프.

제13도는 제5 실시예에 있어서의 구성을 도시하는 블럭도.

제14도는 냉매 중의 브롬화 리튬 농도의 증대와 증발기 이상도의 관계를 도시하는 그래프.

제15도는 제6 실시예에 있어서의 구성을 도시하는 블럭도.

제16도는 제7 실시예에 있어서의 구성을 도시하는 블럭도.

제17a도, 제17b도 및 제17c도는 열교환량과의 관계로 대수 평균 온도 차의 오프세트량을 구하는 순서를 도시한 일련의 그래프.

제18도는 제8 실시예에 있어서의 구성을 도시하는 블럭도.

제19도는 농액 농도 편차에 포함되는 냉각수 오염의 영향과 냉각수 오염 이외의 영향을 도시하는 그래프.

제20도는 응축기 이상도와 냉각수 오염 만에 기인하는 농액 농도 편차의 관계를 나타내는 그래프.

제21도는 본 발명을 실시할 흡수식 냉동기의 구성을 도시하는 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 상부 셀 2 : 하부 셀

3 : 고온 재생기 4 : 고온 열교환기

5 : 저온 열교환기 6 : 흡수액 펌프

7 : 센서 군 8 : 연산 장치

9 : 표시 장치 10 : 냉동기 본체

11 : 응축기 12 : 저온 재생기

21 : 증발기 22 : 흡수기

31 : 버너 61 : 인버터 제어 회로

70 : 냉각수 출구 온도 센서 71 : 냉각수 입구 온도 센서

72 : 냉각수 중간 온도 센서 73 : 흡수액 입구 온도 센서

74 : 흡수액 출구 온도 센서 76 : 냉수 입구 온도 센서

77 : 냉수 출구 온도 센서 79 : 응축 냉매 온도 센서

81 : 홉수기 평균 온도차 계산 회로 82 : 흡수기 열교환량 계산 회로

83, 583 : 냉동 부하 계산 회로 84 : 홉수기 이상도 계산 회로

85, 89, 102 : 고장 판정 회로

86 : 응축기 평균 온도차 계산 회로 87 :응축기 열교환량 계산 회로

88 : 응축기 이상도 계산 회로 100, 101 : 제어 장치

103 : 스타트 버튼 104 : 오프셋 산출 회로

280, 380, 480, 590 : 연산 장치 281 : 냉매 응축 온도 보정부

282 : 농액 농도 추정부 283 : 농액 농도 이상 검출부

384, 482 : 냉동 부하 계산부 385 : 농액 농도 추정부

386 : 농액 농도 정상치 계산부 387 : 농액 농도 편차 계산부

481 : 증발기 대수 평균 온도차 계산부

483 : 증발기 대수 평균 온도차 정상치 계산부

484 : 증발기 이상도 계산부 485 : 냉매 혼입 판정부

486 : 증발기 이상도 기억부 580 : 이상 검출 회로

581 : 상부 셀 포화 증기 온도 계산 회로

582 : 응축기 대수 평균 온도차 계산 회로

585 : 농액 농도 추정 회로 586 : 농액 농도 정상치 계산 회로

587 : 응축기 이상도 계산 회로 588 : 농액 농도 편차 계산 회로

589 : 수정 농액 농도 편차 계산 회로

Claims (17)

1. 재생기, 응축기, 증발기 및 흡수기를 포함하는 복수의 열교환 유니트를 구비한 흡수식 냉동기의 고장 진단 시스템에 있어서,

   특정의 열교환 유니트에서의 열교환에 관여하는 두 개의 유체의 각각에 대해 적어도 하나의 대표 온도를 측정하는 온도 측정 수단과,

   상기 두 개의 유체의 대표 온도를 인자로서 포함하는 일차식으로 이루어지는 온도차 데이타 계산식이 격납되고 상기 계산식을 이용하여 상기 온도 측정 수단에 의한 측정 데이타로부터 실제의 온도차 데이타를 산출하는 온도차 데이타 계산 수단과,

   상기 특정의 열교환 유니트의 열교환량 혹은 상기 열교환량에 따라서 변화하는 다른 열교환량을 측정 및 연산에 의해 도출하는 열교환량 도출 수단과,

   정상 운전시에 있어서의 이상의 온도차 데이타가 열교환량과의 관계로 격납되여 있는 이상 온도차 데이타 격납 수단과,

   상기 열교환량 도출 수단으로부터 얻어지는 열교환량을 기초로 하여 온도차 데이타 계산 수단으로부터 얻어지는 실제의 온도차 데이타를 동일 열교환량에서의 이상 온도차 데이타와 대비하여 상기 특정 열교환 유니트의 이상을 나타내는 이상 데이타를 작성하는 이상 판정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기의 고장 진단 시스템.
2. 제1항에 있어서, 열교환량 도출 수단은, 흡수기의 입구 및 출구에서의 냉각수의 온도와 상기 냉각수의 유량을 기초로 하여 흡수기의 열교환량을 산출하도록 된 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기의 고장 진단 시스템.
3. 제1항에 있어서, 열교환량 도출 수단은, 증발기의 입구 및 출구에서의 냉수의 온도와 상기 냉수의 유량을 기초로 하여 증발기의 열교환량을 산출하도록 된 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기의 고장 진단 시스템.
4. 제1항에 있어서, 이상 판정 수단은 실제의 온도차 데이타 Tm과 이상 온도차 데이타 Tmn을 변수로 하여 하기 수식

   A = (Tm - Tmn)/Tmn

   으로 정의되는 이상도 A를 산출하고, 이를 이상 데이타로서 출력하도록 된 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기의 고장 진단 시스템.
5. 제1항에 있어서, 재생기와 흡수기 사이에서 흡수액을 순환시키는 흡수액 펌프가 정지된 때는 이상 판정 수단에 의한 이상 판정을 무효화하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기의 고장 진단 시스템.
6. 제1항에 있어서, 온도차 데이타 계산 수단은, 특정 열교환 유니트에 대한 온도차 데이타의 오프셋량을 계산하는 수단과, 상기 수단으로부터 얻어지는 오프셋량을 기초로 하여 온도차 데이타의 계산 결과를 보정하는 수단을 구비하고, 보정된 온도차 데이타가 실제의 온도차 데이타로서 이상 판정 수단으로 공급되도록 된 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기의 고장 진단 시스템.
7. 응축기 및 흡수기에서의 열교환에 관여하는 복수의 유체의 온도를 측정하는 센서 수단과,

   센서 수단에 의한 측정 데이타를 기초로 하여 응축기 및 흡수기에 있어서의 상기 복수의 유체의 평균 온도차를 나타내는 응축기 온도차 데이타 및 흡수기 온도차 데이타를 산출하고, 이들 데이타를 각각의 정상치와 비교하여 응축기 및 흡수기의 이상도를 나타내는 응축기 이상도 데이타 및 흡수기 이상도 데이타를 산출하는 연산 회로와,

   산출된 응축기 이상도 데이타의 크기에 따라서 산출된 흡수기 이상도 데이타를 수정하는 흡수기 이상도 수정 수단과,

   수정된 흡수기 이상도 데이타를 기초로 하여 흡수기의 고장 판정을 행하는 고장 판정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기의 고장 진단 시스템.
8. 제7항에 있어서, 온도차 데이타는 대수 평균 온도차이며, 이상도 데이타는 대수 평균 온도차의 측정치 △T 및 정상치 △Tn을 변수로 하여 하기 수식

   A = (△T - △Tn)/△Tn

   으로 정의되는 이상도 A인 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기의 고장 진단 시스템.
9. 제7항에 있어서, 연산 회로는 응축기 및 흡수기의 각각에 대한 온도차 데이타의 오프셋량을 계산하는 수단과, 상기 수단으로부터 얻어지는 오프셋량을 기초로하여 온도차 데이타의 계산 결과를 보정하는 수단을 구비하고, 보정된 각 온도차 데이타를 기초로 하여 응축기 이상도 데이타 및 흡수기 이상도 데이타를 산출하도록 된 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기의 고장 진단 시스템.
10. 흡수기를 향해 흐르는 흡수액의 온도와 응축기에 있어서의 냉매의 응축 온도와 흡수기 및 응축기를 흐르는 냉각수의 온도를 검출하는 센서 수단과,

    냉각수 온도를 변수로 하여 응축기의 포화 증기 온도와 냉매 응축 온도의 차에 따른 온도 보정 데이타가 미리 격납되어 있는 격납 수단과,

    센서 수단으로부터 얻어지는 냉각수 온도를 기초로 하여 상기 격납 수단으로부터 온도 보정 데이타를 도출하고 상기 온도 보정 데이타에 의해 센서 수단으로부터 얻어지는 냉매 응축 온도를 보정하는 온도 보정 수단과,

    온도 보정 수단에 의해 보정된 냉매 응축 온도와 센서 수단으로부터 얻어지는 흡수액 온도를 기초로 하여 흡수액의 농도를 추정하는 농도 추정 수단과,

    농도 추정 수단으로부터 얻어지는 농도의 추정치를 기초로 하여 이상의 발생을 판정하는 이상 판정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기의 고장 진단 시스템.
11. 제10항에 있어서, 이상 판정 수단은, 냉동 부하와 냉각수 온도를 기초로 하여 흡수액의 농도의 정상치를 도출하는 연산 수단을 구비하고, 농도 추정 수단으로부터 얻어지는 농도의 추정치와 연산 수단으로부터 얻어지는 농도의 정상치와의 차의 크기에 따라서 이상의 정도를 나타내는 진단 데이타를 작성하여 출력하도록 된 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기의 고장 진단 시스템.
12. 제10항에 있어서, 이상 판정 수단은,

    응축기에서 열교환을 행하는 냉매와 냉각수에 대한 온도 측정 데이타를 기초로 하여 냉매와 냉각수의 평균 온도차를 나타내는 온도차 데이타를 산출하고 상기 온도차 데이타를 그 정상치와 비교하여 응축기의 이상도를 나타내는 이상도 데이타를 산출하는 응축기 이상도 데이타 산출 수단과,

    상기 농도 추정 수단으로부터 얻어지는 농도의 추정치와 그 정상치와의 편차를 산출하는 농도 편차 산출 수단과,

    산출된 응축기 이상도 데이타의 크기에 따라서, 산출된 농도 편차를 수정하는 농도 편차 수정 수단을 구비하고,

    수정된 농도 편차를 기초로 하여 이상의 발생을 판정하도록 된 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기의 고장 진단 시스템.
13. 냉동 부하와, 흡수기 및 응축기를 흐르는 냉각수의 온도를 검출하는 센서 수단과,

    흡수기를 향해 흐르는 흡수액의 농도를 실측 또는 추정을 포함하는 측정에 의해 검지하는 농도 검지 수단과,

    냉동 부하와 냉각수 온도를 변수로 하여 정상 운전시의 흡수액의 농도의 변화를 나타내는 농도 특성이 미리 격납되어 있는 격납 수단과,

    센서 수단으로부터 얻어지는 냉동 부하 및 냉각수 온도를 기초로 하여 상기 격납 수단의 농도 특성으로부터의 흡수액의 농도의 정상치를 도출하는 연산 수단과,

    상기 농도 검지 수단에 의해 검지된 농도와 연산 수단에 의해 도출된 농도의 정상치를 비교하고 상기 비교 결과를 기초로 하여 이상의 발생을 판정하는 이상 판정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기의 고장 진단 시스템.
14. 제13항에 있어서, 센서 수단은 또 응축기에서의 냉매의 응축 온도를 검출하는 동시에,

    농도 검지 수단은,

    냉각수 온도를 변수로 하여 응축기의 포화 증기 온도와 냉매 응축 온도의 차에 따른 온도 보정 데이타가 미리 격납되어 있는 격할 수단과,

    센서 수단으로부터 얻어지는 냉각수 온도를 기초로 하여 상기 격납 수단으로부터 온도 보정 데이타를 도출하고 상기 온도 보정 데이타에 의해 냉매 응축 온도를 보정하는 온도 보정 수단과,

    온도 보정 수단에 의해 보정된 냉매 응축 온도와 센서 수단에 의해 검출된흡수액 온도를 기초로 하여 흡수액의 농도를 추정하는 농도 추정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기의 고장 진단 시스템,
15. 제13항에 있어서, 이상 판정 수단은,

    응축기에서 열교환을 행하는 냉매와 냉각수에 대한 온도 측정 데이타를 기초로 하여 냉매와 냉각수의 평균 온도차를 나타내는 온도차 데이타를 산출하고 상기 온도차 데이타를 그 정상치와 비교하여 응축기의 이상도를 나타내는 이상도 데이타를 산출하는 응축기 이상도 데이타 산출 수단과,

    검지된 농도와 도출된 농도의 정상치의 편차를 산출하는 농도 편차 산출 수단과,

    산출된 응축기 이상도 데이타의 크기에 따라서 산출된 농도 편차를 수정하는 농도 편차 수정 수단을 구비하고,

    수정된 농도 편차를 기초로 하여 이상의 발생을 판정하도록 된 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기의 고장 진단 시스템.
16. 증발기를 순환하는 냉매의 온도, 증발기의 출입구의 냉수 온도, 및 냉수 유량을 실측 또는 추정을 포함하는 측정에 의해 얻는 측정 수단과,

    측정 수단에 의한 측정치를 기초로 하여 냉동 부하를 계산하는 제1 연산 수단과,

    측정 수단으로부터 얻어지는 냉매 온도 및 냉수 출입구 온도를 기초로 하여증발기의 대수 평균 온도차를 계산하는 제2 연산 수단과,

    제1 연산 수단으로부터 얻어지는 냉동 부하를 기초로 하여 증발기의 대수 평균 온도차의 정상치를 산출하는 제3 연산 수단과,

    제2 연산 수단으로부터 얻어지는 대수 평균 온도차를 제3 연산 수단으로부터 얻어지는 정상치에 의해 정규화하여 증발기의 이상도를 계산하는 제4 연산 수단과,

    제4 연산 수단으로부터 얻어지는 증발기의 이상도의 시간 변화를 과거 일정 기간에 걸쳐서 기억하는 기억 수단과,

    기억 수단에 기억된 이상도의 이력을 기초로 하여 이상도의 시간 변화의 경향이 하나의 시기를 경계로 하여 다른 경향으로 변화하는 현상을 검지함으로써 상기 시기에 냉매에 흡수액이 혼입된 것으로 판정하는 진단 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기의 고장 진단 시스템.
17. 제16항에 있어서, 제2 연산 수단은 증발기에 대한 대수 평균 온도차의 오프셋량을 산출하는 수단과 상기 수단으로부터 얻어지는 오프셋량을 기초로 하여 증발기의 대수 평균 온도차의 계산 결과를 보정하는 수단을 구비하고, 제4 연산 수단은 보정된 대수 평균 온도차를 기초로 하여 증발기의 이상도를 계산하도록 된 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기의 고장 진단 시스템.