KR19980032689A - 흡수 과농도 제어 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단일, 이중 및 삼중 효과 냉각 및 가열 싸이클들 중 하나를 갖고, 작동 액체로서 브롬화 리튬 수용액을 사용하는 형태의 흡수 기계에서 사용하기 위한 과농도 제어 시스템에 관한 것이다. 작동 액체는 물 속에 용해된 브롬화 리튬의 양을 나타내는 농도와, 용액 내의 포화 상태에 대응하는 농도 및 온도의 조합을 한정하는 결정화 경계선을 갖는 상태도를 특징으로 한다. 시스템 내의 소정 위치에는 액체의 농도를 나타내는 농도 신호를 발생시키기 위해 용액의 깊이에 응답하는 감지 수단이 제공된다. 액체의 온도를 나타내는 온도 신호를 발생시키기 위한 온도 센서가 또한 제공된다. 브롬화 리튬 시스템에 대한 상태도 상에 플로팅될 수 있는 기계의 흡수 싸이클의 리프리젠테이션을 계산하기 위해 온도 신호 및 농도 신호에 응답하는 추가 수단이 제공된다. 리프리젠테이션은 농도 및 온도의 소정의 각각의 조합에 의해 한정된 복수의 임계 상태점을 포함한다. 차 신호를 발생시키기 위해 액체의 실제 농도 및 온도를 상기 브롬화 리튬에 대한 결정화 경계선 상에 놓여 있는 기계의 농도 및 온도와 비교하기 위한 수단이 또한 제공된다. 액체가 결정화 경계선 상에 놓여 있는 농도 및 온도의 조합에 도달하는 것을 방지하도록 필요에 따라 상기 기계의 작동 상태를 변동시키기 위해 차 신호의 크기에 응답하는 제어 수단이 제공된다.

Description

흡수 과농도 제어
본 발명은 일반적으로 흡수 액체 급냉기용 제어 시스템에 관한 것으로써, 특히 시스템 내의 브롬화 리튬의 농도를 측정하기 위한 아날로그 센서에 관한 것이다.
흡수 시스템은 각종 냉매/흡수제 쌍과 함께 작동하는 데, 상기 냉매/흡수제 쌍들 중 하나로는 물/브롬화 리튬이 있다. 흡수제의 농도는 용액이 점유하고 있는 용기와 급냉기의 작동이 제어되고 있는 상태에 따라 저농도에서 고농도까지 부단히 변하고 있다. 브롬화 리튬 용액은 일정 조건 하에서 액체 상태에서 고체 상태로 변할 수 있다. 상기 고체 상태 조건을 결정화(crystallization)라고 불린다. 흡수 급냉기에서 결정화가 발생하면 급냉기는 적절한 기능을 발휘할 수 없으며, 이것은 통상적으로 문제점을 교정하기 위해 상당한 값비싼 노력을 요구한다.
흡수기 시스템에서의 과농도는 용액으로부터 비등되어 나온 냉매의 양이 증대함에 따라 보다 큰 문젯거리가 되고 있다. 이러한 프로세스를 감시하는 전형적인 방법은 증발기 썸프(sump) 내의 냉매 수준을 감시하는 것이다. 냉매의 수준이 일정 지점에 도달하면 이산형 수준 플로트 스위치(discrete level float switch)가 폐쇄되어 적절한 교정 작용을 수행하게 된다. 이것은 반응형의 제어 알고리즘으로써 레벨 스위치의 높이에 의해 미리 결정된다. 플로트는 스위치의 단일 트립 지점(single trip point) 전에는 언제 용액으로부터 너무 많은 냉매가 제거되고 있는지를 예상하지 못한다.
따라서, 본 발명의 목적은 향상된 흡수 냉매 시스템을 제공하는 것이다.
도1a는 본 발명에 사용하기에 적합한 아날로그 레벨 스위치 기구의 개략도.
도1b는 도1a에 도시된 스위치의 지지축 상에 원으로 도시된 파단부에 위치된 스위치 및 저항기의 개략도.
도2는 결정화 선을 포함하는 전형적인 급냉기의 용해 싸이클을 도시한 브롬화 리튬 수용액의 개략도.
도3은 이중 효과 급냉기 시스템을 통한 유동을 도시한 일 실시예의 개략도.
도4는 브롬화 리튬 수용액의 평형선도.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
10 : 아날로그 레벨 스위치
12 : 플로트
14 : 리드 스위치
16 : 저항기
18 : 자석
20 : 축
22: 코어 부재
30 : 급냉기 시스템
32 : 하부 셸
34, 36 : 증발기 및 흡수기 부분
38 : 고단 증기 발생기
40 : 저단 증기 발생기
42 : 응축기
44, 46 : 용액 열교환기
48 : 증기 응축물 열교환기
50, 52 : 기밀 펌프
54 : 증발기 과유동 박스
56 : 배수 트랩
58 : 릴리프 밸브
60 : 마이크로프로세서
62 : 온도 센서
64 : 용량 밸브
TC : 온도 제어기
LCD : 수준 제어 기기
본 목적은 특허 청구범위의 전제부에 의한 방법 및 장치에 있어서 그 특징부의 구성 요소들에 의해 달성된다.
상술한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위해서, 본 발명은 증발기 내의 냉매 수준의 변동에 응답할 수 있는 아날로그형 냉매 레벨 스위치를 사용하는 것에 관한 것이다. 상기 변동 수준은 흡수기 썸프를 떠나는 묽은 용액 농도의 직접적인 지표이다. 일단 다른 측정된 온도와 더불어 농도를 알고 나면, 흡수 싸이클이 정확하게 계산될 수 있다. 일단 흡수 싸이클을 알게 되고 이를 유체 특성과 관련시키면 결정화가 발생하는 지점이 감시될 수 있고 현재의 작동 상태와 비교될 수 있다. 작동 상태가 결정화 농도에 접근하면 브롬화 리튬 농도를 감소시키고 급냉기를 보호하기 위한 교정 작용이 행해진다. 마이크로프로세서를 사용함으로써, 급냉기는 최근의 종래 기술에서 행해지고 있는 것과 같이 높은 브롬화 리튬 농도에 단순히 반응하는 것이 아니라, 기계가 결정화되지 않게 유지함으로써 사전 작용 방식으로 작동할 수 있다. 이러한 형태의 제어에 있어서, 흡수 유니트는 이론적으로는 (장기간에 걸친 동력 손실 또는 기계적 고장을 제외하고는) 절대로 결정화되지 않아야 한다.
본 발명의 성질 및 목적을 보다 충분하게 이해하기 위해서는, 첨부된 도면과 관련해서 기재된 본 발명을 실시하는 양호한 형태에 대한 이하의 상세한 설명을 참조하여야 한다.
흡수 급냉기는 고진공 하에 유지된 용기 내의 냉매로서 물을 사용한다. 급냉기는 낮은 절대압(진공) 하에서 물이 열을 흡수하고 이에 상응해서 저온에서 증발(비등)하는 간단한 원리로 작동한다. 예를 들어, 수은 절대압이 6.4 mm(0.25 in)인 극고진공에서 물은 상대적으로 낮은 4℃(40。F)의 온도에서 비등한다. 상기 비등을 위해 필요한 에너지를 얻기 위해서 물은 다른 액체(통상적으로, 물)로부터 열을 빼앗아서 이 액체를 급냉시킨다. 그 다음, 급냉된 액체는 냉각용으로 사용될 수 있다.
이 냉각 프로세스를 연속적으로 수행하기 위해서는, 냉매 증기는 발생되는 대로 제거되어야 한다. 이를 달성하기 위해서는, 브롬화 리튬염 수용액이 증기를 흡수하기 위해 사용된다. 브롬화 리튬은 물에 대해 높은 친화성을 갖고 있으며, 적절한 조건 하에서 다량으로 물을 흡수한다. 흡수에 의해 냉매 증기를 제거하면 기계 압력은 냉각 증발을 계속할 만큼 충분히 낮게 유지된다. 그러나, 상기 프로세스는 용액을 희석시키며 그 흡수 능력을 감소시킨다. 따라서, 희석된 브롬화 리튬 용액은 펌핑되어 이 용액이 가열되는 용기들을 분리시킴으로써 이전에 흡수된 물을 배출(비등 제거(boil off))시킨다. 냉각탑 또는 다른 공급원으로부터의 비교적 차가운 응축수가 상기 증기로부터 열을 충분히 제거해서 냉각 싸이클에서 재사용하기 위한 액체로 재응축시킨다. 그 다음, 농축된 브롬화 리튬 용액의 농도는 원래 용기로 귀환되어 흡수 프로세스를 계속한다.
도3은 이중 효과 급냉기 시스템(30)을 통한 유동을 예시하고 있다. 이 급냉기 기계의 주요 부분들은 수 개의 용기에 내장된다. 대형 하부 셸(32)이 증발기 및 흡수기 부분(34, 36)을 각각 내장한다. 증발기 및 흡수기는 일체로 나란하게 위치된다. 증발기 부분 내에서, 냉매수가 공조 또는 냉각 프로세스를 위해 급냉수를 증발 냉각시킨다. 흡수기에서, 증발기로부터의 증발수는 브롬화 리튬 용액에 의해 흡수된다.
증발기/흡수기 조립체의 상부에 위치된 다른 용기는 고단 증기 발생기(38)이다. 여기서, 흡수기로부터의 희석 용액의 대략 절반이 가열 재응축되어 이전에 흡수된 물을 절반 약간 넘게 회복시킨다.
증발기/흡수기 조립체의 상부에도 또 다른 용기가 위치되고 저단 증기 발생기(40) 및 응축기(42)를 내장한다. 희석 용액의 나머지 절반이 저단 증기 발생기 내에서 고단 증기 발생기로부터의 고온 수증기에 의해 가열 재응축된다. 상기 프로세스에서 용액으로부터 배출된 수증기는 응축기 부분에서 액체로 응축된다.
상기 급냉기 실시예는 또한 작동 경제성을 향상시키기 위한 2개의 용액 열교환기(44, 46) 및 증기 응축물 열교환기(48)와, 응축 불능 물질(noncondensables)의 제거에 의해 기계 진공을 유지하기 위한 외부 정화 시스템과, 용액 및 냉매를 순환시키기 위한 기밀 펌프(50, 52)와, 자동의 신뢰성 있는 기계 성능을 제공하기 위한 다양한 작동, 용량 및 안전 기기를 구비한다. 용량 밸브(64)가 급냉기로의 열 투입을 제어한다. 통상적으로, 급냉기 시스템과 관련된 부가적인 하드웨어 및 구성 부품들은 배수 트랩(trap)(56), 릴리프 밸브(58), 온도 센서(62), 온도 제어기(TC), 및 수준 제어 기기(LCD)를 포함한다. 도3의 화살표는 시스템을 통한 유동 방향을 가리킨다.
상술한 흡기 급냉기는 본 발명을 적용할 수 있는 흡수 급냉기 기계의 전형이다. 상기 기계 및 기타 전형적인 급냉기의 보다 완전한 설명은 본 명세서에서 참고로 수록되고 캐리어 코퍼레이션에 의해 발행된 카탈로그 제531-607호의 이중 효과 기밀 흡수 액체 급냉기(Double-effect Hermetic Absorption Liquid Chillers)의 기동, 운전 및 유지 보수 지침서(Start-Up, Operation and Maintenance Instructions)에 개시되어 있다. 본 발명은 또한 단일 효과 및 각종 다중 효과 흡수 싸이클에도 적용된다는 사실을 이해하여야 한다.
본 발명의 일 실시예에서, 아날로그 레벨 스위치(10)가 도3에 도시된 바와 같이 급냉기의 증발기 과유동 박스(54) 내에 장착된다. 도1에 도시된 바와 같이, 거리 A는 공지된 변수이다. 플로트(12)가 중공 축(20)을 따라 거리 A를 지나 이동함에 따라 플로트의 정확한 위치가 결정된다. 축(20)에 내장된 원통형 코어 부재(22) 내에 위치된 일련의 리드(reed) 스위치(14) 및 저항기(16)가 플로트 내의 한 세트의 자석(18)에 의해 가동되어 전위차계처럼 작용해서 전기 인입선(24)을 통해 마이크로프로세서(60)로 전달되는 출력 전압을 변동시킨다. 측정된 전압은 적절한 계산법을 이용해서 직접 농도로 변환될 수 있다. 레벨 스위치는 유니트의 설치시 초기에 교정(calibration)되어야 한다. 상기 교정에 대해서는 2가지 중요한 이유가 있다. 즉, 1) 2개의 유니트는 동일하지 않으며, 냉매 체적은 셸의 크기 및 유니트 크기에 따라 변동하며, 2) 상이한 냉매 수준 관계를 관계를 갖는 2가지 형태의 흡수기/증발기 셸(상하 및 좌우)이 존재한다. 레벨 스위치(10)는 상표명 엑스티 씨리즈 레벨 트랜스미터(XT Series Level Transmitter) 하에 아이엠오(IMO) 인더스트리즈사로부터 하나의 구성 부품으로서 입수 가능하다.
유니트는 수리 기술자가 유니트 내의 냉매 충전의 균형을 잡거나(trimming) 또는 조절할 때 교정되어야 한다. 유니트는 50 ％ 공칭 부하 상태로 되며 안정화된다. 기술자는 흡수기 썸프로부터 약한 묽은 용액 시료를 채취해서 액체 비중계를 사용해서 농도를 측정한다. 그 다음, 기술자는 레벨 스위치의 전압을 측정해서 이를 마이크로프로세서(60)에 내장된 제어 알고리즘에 기록한다. 그 다음, 기술자는 기계를 100 ％ 공칭 부하 상태로 가동시키고 그 절차를 반복한다. 상기 교정은 각각의 유니트에 대한 특정 작동 변수들을 완전히 한정하는 전압/농도 곡선 상에 2개의 지점을 설정시킨다.
이러한 개념을 검증하기 위해서, 실제의 묽은 용액 농도(이들의 측정은 액체 비중계를 사용해서 행해졌다) 및 레벨 스위치로부터의 전압 신호를 기록하면서 각종 상태에서 급냉기를 작동시켰다. 이 데이터로부터 하나의 대수 관계가 결정된다.
이 시험 결과 소정의 농도에 대해서, 급냉기가 작동하고 있는 상태와는 독립적으로 전압은 항상 동일하다는 사실을 보여 주었다. 특정 전압은 농도와 직접적인 관계가 있다는 사실을 알게 나서, 급냉기의 전체 작동 싸이클은 전압 계측치로부터 시작해서 정확하게 플로팅되었다.
또 다른 시험이 수행되어 새로이 개발된 제어 알고리즘 내에 합체되었다. 이들 새로운 알고리즘은 임의 상태점에서의 브롬화 리튬 용액의 농도를 아주 정확하게 계산해 낼 수 있다. 도2는 전형적인 급냉기 싸이클을 도시한 개략도이다. 그래프 상의 번호를 매긴 지점들은 급냉기 전반에 걸쳐 이동하는 브롬화 리튬 용액에 대응한다. 도4는 브롬화 리튬 수용액의 평형선도를 도시하고 있다. 용액 싸이클은 브롬화 리튬 수용액에 대한 기본 평형선도를 플로팅해서 도시한 것이다. 선도(도2)는 또한 성능 분석 및 고장 수리를 위해 사용될 수도 있다.
선도 상의 좌측 눈금(scale)은 평형 상태의 용액 및 수증기 압력을 가리킨다. 우측 눈금은 냉매(물) 및 용액 양자에 대한 대응 포화(비등 또는 응축) 온도를 가리킨다.
하부 눈금은 수용액 중량당 브롬화 용액의 중량 백분율로 표현된 용액 농도를 나타낸다. 예를 들어, 60 ％의 브롬화 리튬 농도는 중량으로 60 ％의 브롬화 리튬과 40 ％의 물을 의미한다.
도4에서, 좌우로 대각선으로 이어지는 곡선들은 용액 온도선이다(수평 포화 온도선과 혼동해서는 안됨). 우측 하부에서 시작하는 단일 곡선은 결정화 선을 나타낸다. 이 선의 우측에 대한 온도 및 농도를 어떻게 조합하더라도 용액은 결정화(고화)되어 유동을 제한한다. 선도의 하부로부터 연장된 약간 경사진 선들은 용액-비중선이다. 브롬화 리튬 용액 시료의 농도는 액체 비중계로 그 비중을 측정해서 그 용액 온도를 읽음으로써 결정될 수 있다. 그 다음, 이들 두 값들에 대한 교차점을 플로팅해서 퍼센트 브롬화 리튬 눈금까지 일직선 하방으로 읽는다. 대응 증기 압력이 또한 상기 지점의 좌측 일직선의 눈금을 읽음으로써 결정될 수 있으며, 그 포화 온도가 우측 눈금 상에서 읽어질 수 있다.
용액 싸이클의 플로팅
전형적인 전부하 상태에서의 흡수 용액 싸이클이 도2의 지점 1에서 지점 13까지 플로팅되어 있다. 이들 값은 상이한 부하 및 작동 상태에 따라 변동한다.
지점 1은 흡수기 노즐로부터 분무된 후에 수증기를 흡수하기 시작하는, 흡수기 내의 진한 용액을 나타난다. 이 상태는 내부적인 것이며 측정될 수 없다.
지점 2는 흡수기를 떠난 후에서부터 저온 열교환기에 들어가기 전까지의 희석(묽은) 용액을 나타낸다. 이것은 용액 펌프를 통한 유동을 포함한다. 이 지점은 펌프 배출된 용액 시료에서 측정될 수 있다.
지점 3은 저온 열교환기를 떠나는 묽은 용액을 나타낸다. 이 용액은 지점 2와 농도는 동일하지만, 진한 용액으로부터 열을 얻은 후에는 보다 높은 온도로 된다. 이 온도는 측정될 수 있다.
지점 4는 배수 열교환기를 떠나는 묽은 용액을 나타낸다. 이 용액은 지점 3과 농도는 동일하지만, 증기 응축물로부터 열을 얻은 후에는 보다 높은 온도로 된다. 이 온도는 측정될 수 있다. 이 지점에서, 묽은 용액은 먼저 수준 제어 기기(LCD) 밸브를 통해 유동한 다음 분기되어 대략 절반은 저단 증기 발생기로 가고 나머지는 계속해서 고온 열교환기로 간다.
지점 5는 비등 온도로 예열된 후의 저온 증기 발생기 내의 묽은 용액을 나타낸다. 용액은 응축기 내의 증기 응축 온도에 의해 수립되는 포화 온도에 대응하는 온도 및 농도에서 비등하게 된다. 이 상태는 내부적인 것이며 측정될 수 없다.
지점 6은 고온 열교환기를 떠나서 고단 증기 발생기로 들어가는 묽은 용액을 나타낸다. 이 용액은 지점 4와 농도는 동일하지만, 진한 용액으로부터 열을 얻은 후에는 보다 높은 온도로 된다. 이 온도는 측정될 수 있다.
지점 7은 비등 온도로 예열된 후의 고단 증기 발생기 내의 묽은 용액을 나타낸다. 이 용액은 저단 증기 발생기 튜브 내의 증기 응축 온도에 의해 수립되는 포화 온도에 대응하는 온도 및 농도에서 비등하게 된다. 이 상태는 내부적인 것이며 측정될 수 없다.
지점 8은 냉매를 비등 제거시켜 재응축한 후에 고단 증기 발생기를 떠나서 고온 열교환기로 들어가는 진한 용액을 나타낸다. 이 용액은 떠나는 진한 용액과 저단 증기 발생기 튜브를 떠나는 응축 증기의 온도(포화 온도)를 측정함으로써 대략적으로 플로팅될 수 있다. 이 상태는 정확하게 측정될 수 없다.
지점 9는 2개의 열교환기들 사이에서 유동하는 고온 열교환기로부터의 진한 용액을 나타낸다. 이 용액은 지점 8과 농도는 동일하지만, 묽은 용액에 열을 넘겨준 후에는 보다 차가운 온도로 된다. 이 온도는 별도의 용액 열교환기를 갖는 모델에서 측정될 수 있다.
지점 10은 저단 증기 발생기를 떠나서 저온 열교환기로 들어가는 진한 용액을 나타낸다. 이 용액은 고단 증기 발생기로부터의 용액보다 농도가 묽으며, 떠나는 진한 용액과 증기 응축물의 온도(포화 온도)를 측정함으로써 대략적으로 플로팅될 수 있다. 이 상태는 정확하게 측정될 수 없다.
지점 11은 모두가 저온 열교환기로 들어가는 고온 열교환기로부터의 진한 용액과 저온 증기 발생기로부터 진한 용액의 혼합물을 나타낸다. 온도는 별도의 용액 열교환기를 갖는 모델에서 측정될 수 있다.
지점 12는 저온 열교환기를 떠난 후에서부터 묽은 용액에 열을 넘겨주기 전까지의 화합된 진한 용액을 나타낸다. 이 상태는 내부적인 것이며 측정될 수 없다.
지점 13은 저온 열교환기 내의 약간의 묽은 용액과 혼합된 후에, 저온 열교환기를 떠나서 흡수기 분무 노즐로 들어가는 진한 용액을 나타낸다. 온도는 측정될 수 있지만, 농도는 추출 검사될 수 없다. 분무 노즐을 떠난 후에, 용액은 약간 냉각되며 지점 1에서 흡수기의 저압으로 신속히 이동하면서 농축된다.
이하에서는 도2에서의 상태점들을 얻는 방법을 설명한다. 지점 2는 용액 온도의 직접적인 측정과 더불어 수준 센서로부터의 농도에 의해 한정된다.
냉매 수준 센서 전압은 기계의 최초 기동 시에 교정되어 증발기 내의 냉매 수준과 흡수기 내의 브롬화 리튬 용액의 농도간의 관계를 정확하게 수립한다. 이는 저농도 및 고농도 수준 및 이와 관련된 냉매 수준 센서 전압에서 용액 계측치를 취함으로써 수행된다. 그 다음, 농도는 2개의 지점들간의 선형 관계를 가정함으로써 내삽 또는 외삽된다. 냉매 수준과 전압은 역의 관계가 있다는 사실, 즉 수준이 증가하면 입력 전압이 저하된다는 사실을 주지하여야 한다.
지점 21은 지점 2와 농도는 동일하지만 냉매 온도에 의해 한정되는 포화 온도 상태에 있다. 나머지 지점들은 상태점 방정식, 결정화 선 방정식, 부가적인 센서 정보, 농도 평균, 질량 평균을 사용함으로써 계산된다. 지점 9X 및 14X는 지점 9 및 지점 14의 각각의 용액 온도에서 결정화 선 방정식을 사용함으로써 정의된다. 이들 계산은 본 기술 분야에 숙련된 자들에 의해 용이하게 수행될 수 있는 표준 계산이다.
농도 제어 오버라이드(override) 및 고장 방지
상기 계산으로부터, 브롬화 리튬의 농도가 너무 높아지게 되면 용량 제어 루틴을 오버라이딩하거나 또는 재생 방지(non-recycle) 차단을 발생시키기 위해 CONC9 및 CONC14가 사용된다. 농도 보호는 각각의 계산 농도(CONC9 및 CONC14)에 대해 억제 한계역(threshold), 폐쇄 한계역, 및 안전 차단 한계역(도2에서 각각 지점 IN, CD 및 SS)으로 구성된다. 계산 농도가 억제 한계역을 초과하면 용량 밸브(64)는 계산 농도가 억제 한계역 - 0.5 퍼센트 이하로 강하될 때까지 개방이 억제된다. 계산 농도가 폐쇄 한계역을 초과하면 용량 밸브는 계산 농도가 억제 한계역 - 0.5 퍼센트 농도 이하로 강하할 때까지 폐쇄된다. 계산 농도가 그와 관련된 안전 차단 한계역을 초과하면 희석 싸이클을 갖는 재생 방지 차단이 개시된다.
각 지점과 관련된 농도 한계역은 다음과 같다.
지점 억제 폐쇄 고장/차단
(％ 농도) (％ 농도) (％ 농도)
CONC9 CONC9X - 1.5％ CONC9X - 1.0％ CONC9X - 0.5％
CONC14 CONC14X - 1.5％ CONC14X - 1.0％ CONC14X - 0.5％
상기 계산은 기계를 보호하며 작동 중에 본 발명의 유용성을 보여준다. 동력 손실의 초래 시에는 정상 차단이 가능하지 않다. 본 발명은 동력 손실 전에 데이터를 기억한다. 이 데이터는 동력의 복구 시에 얻어진 데이터와 비교되며 용액이 결정화되었는 지의 여부와 기계를 재기동시켜도 용액이 안전한 지의 여부를 결정하기 위해 사용된다.
투출된 결정화 용액 온도의 계산
TSOL9X ＝ 결정화 선 방정식 (CONC9X)
TSOL14X ＝ 결정화 선 방정식 (CONC14X)
차 및 용액 온도의 계산
DIFF9 ＝ TSOL9 - TSOL9X
DIFF13 ＝ TSOL13- TSOL14X
만일 DIFF9 ＜ DIFF 13이면,
TSOL9S ＝ TSOL9 － DIFF9
TSOL13S ＝ TSOL13 － DIFF9
그렇지 않으면,
TSOL9S ＝ TSOL9 － DIFF13
TSOL13S ＝ TSOL13 － DIFF13
희석 싸이클에 대한 동력 손실 결정
TSOL9 ＜ TSOL9S 또는 TSOL13 ＜ TSOL13S이면,
경보 상태
그렇지 않으면,
TSOL9 ＜ TSOL9S ＋ 25 또는 TSOL13 ＜ TSOL13S ＋ 25이면,
동력 손실 희석 싸이클 ＝ 참
그렇지 않으면,
동력 손실 희석 싸이클 ＝ 거짓
상술한 발명의 목적은 흡수 기계 내에서의 브롬화 리튬 용액의 과농도를 방지하기 위한 것일 뿐 아니라, 농도가 정상(Normal) 작동 상태를 초과한 경우에 기계 작동을 유지시키려는 예방 조치 및 시도를 취함으로써 불필요한 기계 정지를 방지하기 위한 것이다. 이는 먼저 기계 작동 싸이클에 대한 임계 상태점을 결정함으로써 달성된다. 2단 작동 싸이클의 전형적인 2개의 상태점은 전술한 선도 상에 도시된다. 2개의 상태점 9 및 14는 아날로그 냉매 수준 센서와 함께 사용되는 기계 상에 위치된 온도 및 압력 센서에 의해 결정된다. 수준 센서는 묽은 용액 농도의 직접적인 표시기가 되도록 기계 기동 중에 교정된다. 수준 센서는 냉매 수준과 직접 관련된 전압 출력을 갖는다. 냉매 수준은 묽은 용액 농도와 직접 관련되어 있다.
2개 이상의 묽은 용액 농도에 대응해서 2개의 전압 계측치를 취한다. 이 데이터는 마이크로프로세서 제어 시스템 내에 입력된다. 이것은 임의의 작동 상태에서의 묽은 용액 농도를 결정하기 위해 사용될 관계를 밝혀준다.
이제, 2개의 지시된 임계점 9 및 14를 계산하기 위해 사용될 다른 상태점들을 계산할 수 있다. 이들 2개의 임계점은 브롬화 리튬이 결정화되는 지점인 지점 9X 및 14X와 비교된다. 임계점 9 및 14와 브롬화 리튬이 결정화되는 지점(일정한 브롬화 리튬 용액 온도에서 9X 및 14X) 사이에는 2개의 소정 지점이 수립된다. 상태점 9 및 14가 제1 소정 지점에 도달하면, 기계의 용량 제어 밸브는 개방이 억제되며, 도2에서 지점 IN으로 표시된다. 제2 지점 CD에 도달하면 용량 제어 밸브는 임계점들이 결정화 선으로부터 물러날 때까지 폐쇄된다. 제3 지점 SS에 도달하면 기계는 안전 차단을 겪게 되고 희색 싸이클로 이행한다.
또한, 센서들에 의해 수집된 정보와 상태점을 계산하기 위해 사용되는 방정식에 의해 흡수기 손실(absorber loss)을 계산하고 표시하는 것이 가능하다. 흡수기 손실은 흡수기 내에서의 냉매 온도와 브롬화 리튬 포화 온도 사이의 차이다. ℉로 정의된 상기 차는 기계 성능의 지표이다. 본 발명의 다른 장점은 동력을 복구시킬 때 기계 준비 상태로 하기 위해서 동력 손실 시에 데이터를 기억할 수 있는 능력이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 흡수 기계 내에서의 브롬화 리튬 용액의 과농도를 방지하고, 또 농도가 정상 작동 상태를 초과한 경우에 기계 작동을 유지시키려는 예방 조치 및 시도를 취함으로써 불필요한 기계 정지를 방지할 수 있으며, 동력 손실 시에 데이터를 기억할 수 있는 능력을 제공한다

Claims (6)

  1. 단일, 이중 및 삼중 효과 냉각 및 가열 싸이클들 중 하나를 갖는 형태 및 냉매 용매 속에 이온 용질을 갖는 용액을 포함하는 작동 액체를 사용하는 형태의 흡수 기계에서 사용하는 과농도 제어 시스템에 있어서,
    상기 작동 액체는 상기 용매 내에 용해된 상기 용질의 양을 나타내는 농도와 상기 용액 내의 포화 상태에 대응하는 농도 및 온도의 조합을 한정하는 결정화 경계선을 갖는 상태도를 특징으로 하고,
    상기 액체의 농도를 나타내는 농도 신호를 발생시키기 위해 상기 기계 내의 소정 위치에서 상기 용액의 깊이에 응답하는 수단과,
    상기 액체의 온도를 나타내는 온도 신호를 발생시키기 위한 온도 센서와,
    농도 및 온도의 소정의 각각의 조합에 의해 한정된 복수의 임계점을 포함하고 상기 상태도 상에 플로팅될 수 있는 상기 기계의 흡수 싸이클의 리프리젠테이션을 계산하기 위해 상기 온도 신호 및 상기 농도 신호에 응답하는 수단과,
    상기 액체의 실제 농도 및 온도를 상기 상태도 상에 플로팅될 수 있는 상기 기계의 농도 및 온도와 비교하기 위한 수단과,
    상기 액체의 실제 농도 및 온도를 상기 결정화 경계선 상에 놓여 있는 농도 및 온도와 비교하고 차 신호를 발생시키기 위한 수단과,
    상기 액체가 상기 결정화 경계선 상에 놓여 있는 농도 및 온도의 조합에 도달하는 것을 방지하도록 필요에 따라 상기 기계의 작동 상태를 변동시키기 위해 상기 차 신호의 크기에 응답하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 과농도 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 작동 액체는 브롬화 리튬 수용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 용액의 깊이에 응답하는 수단은 플로트 장치를 내장한 아날로그 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 단일, 이중 및 삼중 효과 냉각 및 가열 싸이클들 중 하나를 갖는 형태 및 작동 액체로서 브롬화 리튬 수용액의 사용하는 형태의 흡수 기계에서 사용하기 위한 과농도 제어 시스템에 있어서,
    상기 작동 액체는 브롬화 리튬 수용액의 농도와, 상기 용액 내의 포화 상태에 대응하는 브롬화 리튬 농도 및 온도의 조합을 한정하는 결정화 경계선을 갖는 상태도를 특징으로 하고,
    상기 액체의 브롬화 리튬 농도를 나타내는 농도 신호를 발생시키기 위해 상기 기계 내의 소정 위치에서 상기 용액의 깊이에 응답하는 수단과,
    상기 액체의 온도를 나타내는 온도 신호를 발생시키기 위한 온도 센서와,
    농도 및 온도의 소정의 각각의 조합에 의해 한정된 복수의 임계점을 포함하고 상기 상태도 상에 플로팅될 수 있는 상기 기계의 흡수 싸이클의 리프리젠테이션을 계산하기 위해 상기 온도 신호 및 상기 농도 신호에 응답하는 수단과,
    상기 액체의 실제 농도 및 온도를 상기 상태도 상에 플로팅될 수 있는 상기 기계의 농도 및 온도와 비교하기 위한 수단과,
    상기 액체의 실제 농도 및 온도를 상기 결정화 경계선 상에 놓여 있는 농도 및 온도와 비교하고 차 신호를 발생시키기 위한 수단과,
    상기 액체가 상기 결정화 경계선 상에 놓여 있는 농도 및 온도의 조합에 도달하는 것을 방지하도록 필요에 따라 상기 기계의 작동 상태를 변동시키기 위해 상기 차 신호의 크기에 응답하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 과농도 제어 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 소정 위치는 흡수 기계의 증발기 부분 내에 포함되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 용액의 깊이에 응답하는 수단은 용액 내에 함유된 브롬화 리튬에 대한 농도 신호로 변환되는 전압을 발생시키는 아날로그 레벨 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
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