RU2640142C1

RU2640142C1 - Method to control supply of refrigerant to evaporator based on temperature measurements

Info

Publication number: RU2640142C1
Application number: RU2016125862A
Authority: RU
Inventors: Роосбех ИСАДИ-САМАНАБАДИ
Original assignee: Данфосс А/С
Priority date: 2014-01-14
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2017-12-26
Also published as: CN105874289A; EP2894421A1; US20160327322A1; WO2015106906A1; CN105874289B

Abstract

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: method to control the supply of refrigerant to evaporator (2) of vapour compression system (1), at that the steam compression system (1) contains at least one evaporator (2) at least one compressor, at least one condenser and at least one thermostatic valve (3) arranged in the cooling agent circuit. The temperature of Tair flowing through the evaporator (2) is obtained. The control of opening degree of the thermostatic valve is based according to obtained temperature Tto reach reference temperature Tof the air flowing through the evaporator (2). A disturbance signal is provided and the degree of temperature control valve (3) opening is adjusted to controlled degree of opening when the disturbance signal is applied thereto. The degree of opening of the temperature control valve (3) is about an average value, which is a controlled degree of opening caused by obtained temperature of T. A temperature signal Srepresenting the temperature of the refrigerant leaving the evaporator (2) is monitored. The temperature signal Sis analyzed and the degree of opening of the thermostatic valve is reduced (3) when said analysis shows that the dry zone of the evaporator (2) approaches the minimum length.EFFECT: providing a predetermined target temperature in cooled or heated volume and preventing the compressor from reaching the compressor with liquid refrigeration agent.12 cl, 4 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к способу управления подачей холодильного агента в испаритель, в частности в испаритель, который образует часть паровой компрессионной системы, такой как холодильная система, система кондиционирования воздуха или тепловой насос. В соответствии со способом по настоящему изобретению подача холодильного агента в испаритель может управляться таким образом, который обеспечивает требуемую целевую температуру в охлаждаемом или нагреваемом объеме одновременно с предотвращением поступления жидкого холодильного агента во всасывающую линию и исключительно на основе измерений температуры.The present invention relates to a method for controlling the supply of a refrigerant to an evaporator, in particular to an evaporator that forms part of a steam compression system, such as a refrigeration system, an air conditioning system or a heat pump. According to the method of the present invention, the supply of the refrigerant to the evaporator can be controlled in such a way that it provides the desired target temperature in the refrigerated or heated space at the same time as preventing liquid refrigerant from entering the suction line and solely on the basis of temperature measurements.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION

Паровые компрессионные системы, такие как холодильные системы, системы кондиционирования воздуха или тепловые насосы, как правило, содержат по меньшей мере один компрессор, по меньшей мере один конденсатор, по меньшей мере одно дросселирующее устройство, например, в виде терморегулирующих вентилей, и по меньшей мере один испаритель, расположенный вдоль пути потока холодильного агента. Холодильный агент циркулирует по пути холодильного агента и поочередно расширяется и сжимается, и в конденсаторах и испарителях происходит теплообмен. Дросселированный холодильный агент поступает в испаритель в смешанном состоянии газообразного и жидкого холодильного агента. По мере того как холодильный агент проходит через испарители, он испаряется через каждый испаритель во время теплообмена с потоком вторичного холодоносителя, таким как воздушный поток. Для того чтобы использовать потенциальную холодопроизводительность данного испарителя в максимальной степени, желательно, чтобы жидкий холодильный агент присутствовал по всей длине испарителя. С другой стороны, нежелательно, чтобы жидкий холодильный агент проходил через испаритель во всасывающую линию, так как это может привести к повреждению компрессора, если жидкий холодильный агент достигает компрессоров. Поэтому желательно управлять подачей холодильного агента в испарители таким образом, чтобы в данном испарителе граница между холодильным агентом в смешанной фазе и газообразным холодильным агентом находилась точно на выходе испарителя.Steam compression systems such as refrigeration systems, air conditioning systems or heat pumps typically comprise at least one compressor, at least one condenser, at least one throttling device, for example, in the form of temperature-controlled valves, and at least one evaporator located along the refrigerant flow path. The refrigerant circulates along the refrigerant path and expands and contracts alternately, and heat exchange occurs in condensers and evaporators. The throttled refrigerant enters the evaporator in a mixed state of a gaseous and liquid refrigerant. As the refrigerant passes through the evaporators, it evaporates through each evaporator during heat exchange with a secondary coolant stream, such as an air stream. In order to maximize the potential refrigeration capacity of a given evaporator, it is desirable that a liquid refrigerant be present along the entire length of the evaporator. On the other hand, it is undesirable for the liquid refrigerant to pass through the evaporator to the suction line, as this may damage the compressor if the liquid refrigerant reaches the compressors. Therefore, it is desirable to control the supply of refrigerant to the evaporators so that in this evaporator the boundary between the mixed phase refrigerant and the gaseous refrigerant is exactly at the outlet of the evaporator.

С целью получения этого часто измеряется и/или вычисляется теплота перегрева холодильного агента, выходящего из испарителя. Теплота перегрева - это разница между температурой холодильного агента, выходящего из испарителя, и точкой росы холодильного агента, выходящего из испарителя. Низкое значение теплоты перегрева, таким образом, указывает на то, что температура холодильного агента, выходящего из испарителя, находится близко к точке росы, в то время как высокое значение теплоты перегрева указывает на то, что температура холодильного агента, выходящего из испарителя, значительно выше, чем точка росы, и что поэтому значительная часть испарителя содержит газообразный холодильный агент. В той части испарителя, которая содержит газообразный холодильный агент, теплопередача между окружающей средой и холодильным агентом, протекающим в испарителе, значительно ниже, чем в той части испарителя, которая содержит смесь газообразного и жидкого холодильного агента. Поэтому общая эффективность испарителя снижается, когда значительная часть испарителя содержит газообразный холодильный агент. Затем предпринимается попытка управлять подачей холодильного агента в испаритель таким образом, что величина теплоты перегрева поддерживается на небольшом, но положительном уровне.In order to obtain this, the superheat heat of the refrigerant leaving the evaporator is often measured and / or calculated. The heat of superheat is the difference between the temperature of the refrigerant leaving the evaporator and the dew point of the refrigerant leaving the evaporator. A low value of the heat of overheating, therefore, indicates that the temperature of the refrigerant leaving the evaporator is close to the dew point, while a high value of the heat of superheating indicates that the temperature of the refrigerant leaving the evaporator is much higher than the dew point, and that therefore a significant part of the evaporator contains a gaseous refrigerant. In the part of the evaporator that contains the gaseous refrigerant, the heat transfer between the environment and the refrigerant flowing in the evaporator is significantly lower than in that part of the evaporator that contains the mixture of gaseous and liquid refrigerant. Therefore, the overall efficiency of the evaporator decreases when a significant part of the evaporator contains a gaseous refrigerant. Then an attempt is made to control the supply of refrigerant to the evaporator in such a way that the value of the heat of superheat is maintained at a small but positive level.

Для того чтобы получить значение теплоты перегрева холодильного агента, выходящего из испарителя, обычно измеряется температура, а также давление холодильного агента, выходящего из испарителя. Датчик давления, необходимый в этом случае, вносит риск того, что датчик давления выходит из строя или неправильно работает, тем самым делая невозможным измерение величины теплоты перегрева до тех пор, пока датчик давления не будет отремонтирован. Кроме того, датчик давления вносит риск утечек в системе.In order to obtain the value of the heat of overheating of the refrigerant leaving the evaporator, the temperature and the pressure of the refrigerant leaving the evaporator are usually measured. The pressure sensor necessary in this case introduces the risk that the pressure sensor fails or malfunctions, thereby making it impossible to measure the value of the heat of overheating until the pressure sensor is repaired. In addition, the pressure sensor introduces the risk of leaks in the system.

В документе WO 2012/052019 А1 описывается способ управления подачей холодильного агента в испаритель, в котором точка SH=0 может быть определена только на основе сигнала измеряемой температуры. Компонент, такой как терморегулирующий вентиль, вентилятор или компрессор, приводится в действие таким образом, что сухая зона испарителя изменяется. Сигнал температуры, представляющий температуру холодильного агента, выходящего из испарителя, измеряется и анализируется, например, включая получение скорости изменения сигнала. Затем определяется значение температуры, когда коэффициент усиления передаточной функции между приведенным в действие компонентом и сигналом измеряемой температуры падает от максимального значения до минимального значения. Величина определенной температуры определяется в качестве соответствующей нулевому значению теплоты перегрева (SH=0).WO 2012/052019 A1 describes a method for controlling the supply of a refrigerant to an evaporator in which the point SH = 0 can only be determined based on a measured temperature signal. A component, such as a thermostatic expansion valve, fan or compressor, is actuated so that the dry area of the evaporator changes. A temperature signal representing the temperature of the refrigerant leaving the evaporator is measured and analyzed, for example, including obtaining the rate of change of the signal. Then, the temperature value is determined when the gain of the transfer function between the activated component and the measured temperature signal drops from the maximum value to the minimum value. The value of a certain temperature is determined as corresponding to the zero value of the heat of superheat (SH = 0).

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDESCRIPTION OF THE INVENTION

Цель вариантов осуществления настоящего изобретения состоит в предоставлении способа управления подачей холодильного агента в испаритель, в котором подача холодильного агента при нормальных условиях управляется с целью обеспечения предварительно заданной целевой температуры в охлаждаемом или нагреваемом объеме, в то время как предохранительный механизм предотвращает достижение компрессора жидким холодильным агентом.An object of embodiments of the present invention is to provide a method for controlling the supply of a refrigerant to an evaporator in which the refrigerant supply is controlled under normal conditions to provide a predetermined target temperature in a refrigerated or heated space, while the safety mechanism prevents the compressor from reaching the liquid refrigerant .

Дополнительная цель вариантов осуществления настоящего изобретения состоит в предоставлении способа управления подачей холодильного агента в испаритель во время процесса захолаживания, при котором обеспечивается быстрое захолаживание одновременно с предотвращением достижения компрессора жидким холодильным агентом.An additional objective of the embodiments of the present invention is to provide a method for controlling the supply of refrigerant to the evaporator during the refrigeration process, which provides rapid refrigeration while preventing the compressor from reaching the liquid refrigerant.

В соответствии с первым аспектом изобретения предлагается способ управления подачей холодильного агента к испарителю паровой компрессионной системы, причем паровая компрессионная система содержит по меньшей мере один испаритель, по меньшей мере один компрессор, по меньшей мере один конденсатор и по меньшей мере один терморегулирующий вентиль, расположенный в контуре циркуляции холодильного агента, при этом способ включает этапы:According to a first aspect of the invention, there is provided a method for controlling the supply of a refrigerant to an evaporator of a steam compression system, the steam compression system comprising at least one evaporator, at least one compressor, at least one condenser, and at least one thermostatic valve located in the refrigerant circuit, the method comprising the steps of:

- получения температуры T_air воздуха, протекающего через испаритель,- obtaining the temperature T _{air of the} air flowing through the evaporator,

- управления степенью открывания терморегулирующего вентиля на основе полученной температуры T_air с целью достижения эталонной температуры T_air, _ref воздуха, протекающего через испаритель,- controlling the degree of opening of the thermostatic valve based on the obtained temperature T _air in order to achieve the reference temperature T _air , _{ref of the} air flowing through the evaporator,

- обеспечения сигнала возмущения и настройки степени открывания терморегулирующего вентиля до управляемой степени открывания при наложении на нее сигнала возмущения,- providing a disturbance signal and adjusting the degree of opening of the thermostatic valve to a controlled degree of opening when a disturbance signal is applied to it,

- отслеживания сигнала S₂ температуры, представляющего температуру холодильного агента, выходящего из испарителя,- tracking a temperature signal S ₂ representing the temperature of the refrigerant leaving the evaporator,

- анализа сигнала S₂ температуры и- analysis of the signal S ₂ temperature and

- уменьшения степени открывания терморегулирующего вентиля в случае, когда указанный анализ показывает, что сухая зона испарителя приближается к минимальной длине.- reducing the degree of opening of the thermostatic valve in the case when this analysis shows that the dry zone of the evaporator is approaching the minimum length.

В данном контексте термин "паровая компрессионная система" должен интерпретироваться как означающий любую систему, в которой поток жидкой среды, такой как холодильный агент, циркулирует и поочередно сжимается и расширяется, тем самым обеспечивая либо охлаждение, либо нагрев объема. Таким образом, паровая компрессионная система может представлять собой холодильную систему, систему кондиционирования воздуха, тепловой насос и т.д.In this context, the term "vapor compression system" should be interpreted as meaning any system in which a stream of a liquid medium, such as a refrigerant, circulates and is alternately compressed and expanded, thereby providing either cooling or heating of the volume. Thus, the steam compression system may be a refrigeration system, an air conditioning system, a heat pump, etc.

Паровая компрессионная система содержит по меньшей мере один испаритель, по меньшей мере один компрессор, по меньшей мере один конденсатор и по меньшей мере один терморегулирующий вентиль. Таким образом, паровая компрессионная система может содержать только один из каждых этих компонентов, или паровая компрессионная система может содержать два или более из любых этих компонентов. Например, паровая компрессионная система может содержать один компрессор, или она может содержать два или более компрессоров, например, расположенных в многокомпрессорном агрегате. Аналогичным образом, паровая компрессионная паровая система может содержать только один испаритель, или она может содержать два или более испарителей. В последнем случае каждый испаритель может быть выполнен с возможностью обеспечения охлаждения отдельного охлаждаемого объема. Отдельные охлаждаемые объемы могут быть, например, отдельными витринами супермаркета. В любом случае каждый испаритель предпочтительно соединен с отдельным терморегулирующим вентилем, который управляет подачей холодильного агента в тот испаритель независимо от подачи холодильного агента в другие испарители. Кроме того, испарительный агрегат может содержать одну секцию, или две, или более секций, которые могут быть соединены последовательно или параллельно.A vapor compression system comprises at least one evaporator, at least one compressor, at least one condenser, and at least one thermostatic valve. Thus, a steam compression system may contain only one of each of these components, or a steam compression system may contain two or more of any of these components. For example, a steam compression system may contain one compressor, or it may contain two or more compressors, for example, located in a multi-compressor unit. Similarly, a steam compression steam system may contain only one evaporator, or it may contain two or more evaporators. In the latter case, each evaporator may be configured to provide cooling for a single refrigerated volume. The individual refrigerated volumes may be, for example, separate supermarket display cases. In any case, each evaporator is preferably connected to a separate thermostatic valve that controls the supply of refrigerant to that evaporator, regardless of the supply of refrigerant to other evaporators. In addition, the evaporation unit may contain one section, or two, or more sections, which can be connected in series or in parallel.

Способ в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения относится к управлению подачей холодильного агента в один испаритель через соответствующий терморегулирующий вентиль. Тем не менее, этот испаритель может быть очень удачно расположен в паровой компрессионной системе, содержащей один или несколько дополнительных испарителей, в этом случае подача холодильного агента к этим дополнительным испарителям регулируется отдельно.The method in accordance with the first aspect of the present invention relates to controlling the supply of refrigerant to one evaporator through a suitable thermostatic valve. However, this evaporator can be very well located in a steam compression system containing one or more additional evaporators, in which case the supply of refrigerant to these additional evaporators is regulated separately.

Согласно способу в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения первоначально получают температуру T_air воздуха, протекающего через испаритель. Это может быть предпочтительно выполнено посредством одного или нескольких датчиков температуры, расположенных в воздушном канале через испаритель. Температура T_air может быть, например, температурой воздуха, протекающего к испарителю, температурой воздуха, протекающего от испарителя, или взвешенным значением температуры воздуха, протекающего к испарителю, и температуры воздуха, протекающего от испарителя. Ниже это будет описано более подробно. В любом случае T_air представляет собой температуру, преобладающую в охлаждаемом объеме, расположенном вблизи испарителя. Соответственно, T_air отражает потребность охлаждения охлаждаемого объема.According to the method in accordance with the first aspect of the present invention, the temperature T _{air of the} air flowing through the evaporator is initially obtained. This can preferably be accomplished by means of one or more temperature sensors located in the air channel through the evaporator. The temperature T _air may be, for example, the temperature of the air flowing to the evaporator, the temperature of the air flowing from the evaporator, or the weighted value of the temperature of the air flowing to the evaporator and the temperature of the air flowing from the evaporator. This will be described in more detail below. In any case, T _air is the temperature prevailing in the refrigerated space located near the evaporator. Accordingly, T _air reflects the need for cooling the volume to be cooled.

Затем степень открывания терморегулирующего вентиля управляется на основе полученной температуры T_air с целью достижения эталонной температуры T_air, _ref воздуха, протекающего через испаритель. Как было описано выше, T_air отражает температуру, преобладающую в охлаждаемом объеме, и, таким образом, потребность охлаждения охлаждаемого объема. Эталонная температура T_air, _ref воздуха является целевой температурой, которую желательно получить в охлаждаемом объеме. Таким образом, сравнивая полученную температуру T_air с эталонной температурой T_airr, _ref воздуха, может быть обнаружено, близка ли или далека преобладающая температура в охлаждаемом объеме к требуемой целевой температуре. В случае, когда преобладающая температура находится далеко от целевой температуры, крайне требуется дальнейшее охлаждение, и подача холодильного агента в испаритель должна быть такой, чтобы обеспечить сильное охлаждение, насколько это возможно. Аналогично этому, в том случае, когда преобладающая температура близка к требуемой целевой температуре, потребность в дальнейшем охлаждении несколько ниже, и подача холодильного агента в испаритель может управляться таким образом, который обеспечивает меньшее охлаждение, но который взамен этого обеспечивает низкое потребление энергии.Then, the opening degree of the thermostatic expansion valve is controlled based on the obtained temperature T _air in order to achieve the reference temperature T _air , _{ref of the} air flowing through the evaporator. As described above, T _air reflects the temperature prevailing in the refrigerated volume, and thus the need for cooling the refrigerated volume. The reference temperature T _air , _ref air is the target temperature that is desired to be obtained in the refrigerated volume. Thus, comparing the obtained temperature T _air with the reference temperature T _airr , _ref air, it can be found whether the prevailing temperature in the refrigerated volume is close or far to the desired target temperature. In the case where the prevailing temperature is far from the target temperature, further cooling is urgently needed, and the supply of refrigerant to the evaporator should be such as to provide as much cooling as possible. Similarly, in the case where the prevailing temperature is close to the desired target temperature, the need for further cooling is slightly lower, and the supply of the refrigerant to the evaporator can be controlled in a way that provides less cooling, but which instead provides low energy consumption.

Таким образом, при нормальных условиях подача холодильного агента в испаритель управляется исключительно таким образом, который обеспечивает получение требуемой целевой температуры в охлаждаемом объеме.Thus, under normal conditions, the supply of the refrigerant to the evaporator is controlled exclusively in such a way as to obtain the desired target temperature in the refrigerated volume.

Следует отметить, что увеличение степени открывания терморегулирующих вентилей приводит к увеличению подачи холодильного агента в испаритель, а уменьшение степени открывания терморегулирующих вентилей приводит к уменьшению подачи холодильного агента в испаритель.It should be noted that an increase in the degree of opening of thermostatic valves leads to an increase in the supply of refrigerant to the evaporator, and a decrease in the degree of opening of thermostatic valves leads to a decrease in the supply of refrigerant to the evaporator.

Затем обеспечивается сигнал возмущения, и степень открывания терморегулирующего вентиля принимается равной управляемой степени открывания при наложении на нее сигнала возмущения. Таким образом, степень открывания терморегулирующего вентиля колеблется около среднего значения, которое представляет собой управляемую степень открывания, т.е. степень открывания, которая обуславливается полученной температурой T_air. Колебания определяются сигналом возмущения и могут быть, например, синусоидальными, релейного типа или любого другого подходящего типа. Ниже это будет описано более подробно. В данном контексте термин «сигнал возмущения» должен интерпретироваться как означающий сигнал, который изменяется в промежутке времени, который значительно короче, чем промежуток времени, на котором изменяется управляемая степень открывания терморегулирующего вентиля.Then a disturbance signal is provided, and the opening degree of the thermostatic valve is taken equal to the controlled opening degree when the disturbance signal is superimposed on it. Thus, the degree of opening of the thermostatic valve fluctuates around the average value, which is the controlled degree of opening, i.e. the degree of opening, which is determined by the obtained temperature T _air . The oscillations are determined by a perturbation signal and can be, for example, sinusoidal, relay type, or any other suitable type. This will be described in more detail below. In this context, the term “disturbance signal” should be interpreted as meaning a signal that changes over a period of time that is significantly shorter than the period over which the controlled degree of opening of the thermostatic valve changes.

Затем отслеживается сигнал S₂ температуры, представляющий температуру холодильного агента, выходящего из испарителя. Это может быть сделано, например, за счет использования датчика температуры, расположенного на пути протекания холодильного агента непосредственно после выхода из испарителя. Таким образом, сигнал S₂ температуры представляет относительную величину значения теплоты перегрева холодильного агента, выходящего из испарителя. Отслеживаемый сигнал S₂ температуры анализируется.Then, a temperature signal S _{2 is} monitored, representing the temperature of the refrigerant leaving the evaporator. This can be done, for example, by using a temperature sensor located on the flow path of the refrigerant immediately after leaving the evaporator. Thus, the temperature signal S ₂ represents the relative value of the heat value of the superheat of the refrigerant leaving the evaporator. The monitored temperature signal S ₂ is analyzed.

И, наконец, степень открывания терморегулирующего вентиля уменьшается в том случае, когда анализ отслеживаемого сигнала S₂ температуры показывает, что сухая зона испарителя приближается к минимальной длине.And finally, the opening of the thermostatic valve decreases when the analysis of the monitored temperature signal S ₂ shows that the dry zone of the evaporator is approaching the minimum length.

В данном контексте термин «сухая зона испарителя» должен интерпретироваться как означающий часть испарителя, содержащую только газообразный холодильный агент. Сухая зона значительной длины, таким образом, указывает на то, что жидкий холодильный агент испаряется в испарителе задолго до достижения выхода из испарителя, в то время как сухая зона короткой длины указывает на то, что жидкий холодильный агент присутствует вдоль значительной части испарителя. Соответственно, когда сухая зона испарителя приближается к минимальной длине, то граница между смешанным жидким/газообразным холодильным агентом и чисто газообразным холодильным агентом приближается к выходу из испарителя. Как описано выше, когда эта граница достигает выхода из испарителя, существует риск того, что жидкий холодильный агент может проходить через испаритель, и, таким образом, существует риск достижения компрессора жидким холодильным агентом, приводящий вследствие этого к повреждению компрессора. Ввиду этого, когда сухая зона испарителя приближается к минимальной длине, подача холодильного агента в испаритель должна быть уменьшена, чтобы избежать данной ситуации.In this context, the term “dry zone of the evaporator” should be interpreted as meaning the part of the evaporator containing only the gaseous refrigerant. A dry zone of considerable length thus indicates that the liquid refrigerant evaporates in the evaporator well before it exits the evaporator, while a dry zone of short length indicates that the liquid refrigerant is present along a significant portion of the evaporator. Accordingly, when the dry zone of the evaporator approaches the minimum length, the boundary between the mixed liquid / gaseous refrigerant and the purely gaseous refrigerant approaches the outlet of the evaporator. As described above, when this boundary reaches the outlet of the evaporator, there is a risk that the liquid refrigerant may pass through the evaporator, and thus there is a risk of the compressor reaching the liquid refrigerant, resulting in damage to the compressor. Therefore, when the dry zone of the evaporator approaches the minimum length, the supply of refrigerant to the evaporator should be reduced to avoid this situation.

Приближается ли сухая зона испарителя к минимальной длине или нет, может быть установлено рядом способов. Авторами настоящего изобретения было обнаружено, что, когда сухая зона испарителя приближается к минимальной длине, поведение сигнала S₂ температуры значительно изменяется. Таким образом, при анализе сигнала S₂ температуры могут быть обнаружены признаки этих изменений. Например, авторы настоящего изобретения обнаружили, что, если степень открывания терморегулирующего вентиля медленно увеличивается, то температура холодильного агента, выходящего из испарителя, будет резко уменьшаться, когда степень открывания терморегулирующего вентиля достигает уровня, при котором подача холодильного агента в испаритель достаточна, чтобы уменьшить сухую зону испарителя до минимальной длины. Это можно рассматривать как «область неустойчивости». Если степень открывания увеличивается еще больше, существует значительный риск прохождения жидкого холодильного агента через испаритель. Это можно рассматривать как «критическую область».Whether the dry zone of the evaporator is approaching the minimum length or not can be established in a number of ways. The inventors have found that when the dry zone of the evaporator approaches the minimum length, the behavior _{of the} temperature signal S ₂ changes significantly. Thus, when analyzing the temperature signal S ₂ , signs of these changes can be detected. For example, the inventors of the present invention have found that if the opening degree of the expansion valve slowly increases, the temperature of the refrigerant leaving the evaporator will decrease sharply when the opening degree of the expansion valve reaches a level at which the supply of refrigerant to the evaporator is sufficient to reduce dry evaporator zone to a minimum length. This can be considered as an “area of instability”. If the degree of opening increases even further, there is a significant risk of liquid refrigerant passing through the evaporator. This can be considered a “critical area”.

Таким образом, этап анализа сигнала S₂ температуры может включать получение скорости изменения сигнала S₂ температуры, и этап уменьшения степени открывания может включать уменьшение степени открывания терморегулирующего вентиля в случае, когда абсолютное значение скорости изменения сигнала S₂ температуры достигает максимального значения, например, глобального или локального максимума. Как было описано выше, сигнал S₂ температуры резко уменьшается при вхождении в область неустойчивости. Таким образом, когда абсолютное значение скорости изменения сигнала S₂ температуры достигает максимального значения, то можно сделать вывод о том, что было вхождение в область неустойчивости и что сухая зона испарителя, таким образом, приближается к минимальной длине. Фактическое максимальное значение не является фиксированным или единственным значением, но может меняться в зависимости от рабочей точки. Тем не менее, экстремум сигнала будет достигнут, так как кривая определяет седловую точку, и именно эта седловая точка указывает на то, что было вхождение в область неустойчивости.Thus, the step of analyzing the temperature signal S ₂ may include obtaining a rate of change _{of the} temperature signal S ₂ , and the step of decreasing the degree of opening may include decreasing the degree of opening of the thermostatic valve when the absolute value of the rate of change _{of the} temperature signal S ₂ reaches a maximum value, for example, global or local maximum. As described above, the temperature signal S ₂ decreases sharply when entering the instability region. Thus, when the absolute value of the rate of change _{of the} temperature signal S ₂ reaches a maximum value, it can be concluded that there was an entry into the instability region and that the dry zone of the evaporator is thus approaching the minimum length. The actual maximum value is not a fixed or single value, but may vary depending on the operating point. Nevertheless, the signal extremum will be reached, since the curve defines the saddle point, and it is this saddle point that indicates that there was an entry into the region of instability.

До достижения области неустойчивости сигнал S₂ следует по вогнутой кривой, в середине области неустойчивости существует седловая точка и в направлении от области неустойчивости до тех пор, пока испаритель не будет полностью заполнен жидкостью, сигнал S₂ следует по выпуклой кривой. На вогнутой части кривой скорость изменения сигнала является отрицательной и становится меньше при приближении к седловой точке. В седловой точке скорость изменения сигнала S₂ достигает своего минимума. Следовательно, седловая точка, которая представляет собой центр области неустойчивости, может быть идентифицирована путем вычисления минимума скорости изменения сигнала S₂. В силу того, что терморегулирующий вентиль открывается в значительной степени во время осуществления этого процесса, то очевидно, что сухая зона испарителя приближается к минимальной длине. Соответственно, степень открывания терморегулирующего вентиля должна быть уменьшена в этой точке для того, чтобы избежать вхождения в критическую область.Until the region of instability is reached, the signal S ₂ follows a concave curve, in the middle of the region of instability there is a saddle point and in the direction from the region of instability until the evaporator is completely filled with liquid, the signal S ₂ follows a convex curve. On the concave part of the curve, the rate of change of the signal is negative and becomes smaller when approaching the saddle point. At the saddle point, the rate of change of signal S ₂ reaches its minimum. Therefore, the saddle point, which is the center of the instability region, can be identified by calculating the minimum of the rate of change of the signal S ₂ . Due to the fact that the thermostatic valve opens to a large extent during this process, it is obvious that the dry zone of the evaporator is approaching the minimum length. Accordingly, the degree of opening of the thermostatic valve should be reduced at this point in order to avoid entering the critical region.

В качестве альтернативы этап анализа сигнала S₂ температуры может включать этапы:Alternatively, the step of analyzing the temperature signal S ₂ may include the steps of:

- идентификации составляющей сигнала S₂ температуры, соответствующего сигналу возмущения,- identification of the component _{of the} temperature signal S ₂ corresponding to the disturbance signal,

- сравнения идентифицированной составляющей сигнала S₂ температуры с исходным сигналом возмущения и- comparing the identified component _{of the} temperature signal S ₂ with the original disturbance signal, and

- определения на основании указанного сравнения, приближается ли сухая зона испарителя к минимальной длине.- determining, based on this comparison, whether the dry zone of the evaporator is approaching the minimum length.

Составляющая сигнала S₂ температуры может быть, например, изменениями сигналов S₂ температуры, которые соответствуют изменениям степени открывания, которые определяются сигналом возмущения и/или конкретной частотной составляющей сигнала. Например, в случае, когда сигнал возмущения является синусоидальным сигналом, составляющая может быть, например, частотной составляющей по существу той же частоты, что и синусоидальный сигнал возмущения, или другой частоты. Например, составляющая может быть частотной составляющей, которая представляет собой сумму нескольких синусоидальных сигналов.The component _{of the} temperature signal S ₂ can be, for example, changes in the temperature signals S ₂ , which correspond to changes in the degree of opening, which are determined by the disturbance signal and / or the specific frequency component of the signal. For example, in the case where the perturbation signal is a sinusoidal signal, the component may be, for example, a frequency component of essentially the same frequency as the sinusoidal perturbation signal, or of a different frequency. For example, the component may be a frequency component, which is the sum of several sinusoidal signals.

Сравнение идентифицированной составляющей сигнала S₂ температуры с исходным сигналом возмущения показывает, каким образом возмущения, применяемые к степени открывания терморегулирующего вентиля, воздействуют на отслеживаемый сигнал S₂ температуры. Сравнение может быть фактическим сравнением сигнала возмущения с идентифицированной составляющей. В качестве альтернативы это может быть сравнением соответствующих характеристик данных двух сигналов, таких как частота и/или амплитуда.A comparison of the identified component _{of the} temperature signal S ₂ with the initial disturbance signal shows how the disturbances applied to the opening degree of the thermostatic valve affect the monitored temperature signal S ₂ . The comparison may be an actual comparison of the disturbance signal with the identified component. Alternatively, this may be a comparison of the respective characteristics of the data of two signals, such as frequency and / or amplitude.

Авторами настоящего изобретения было обнаружено, что способ, с помощью которого возмущения применяются к степени открывания терморегулирующего вентиля, влияет на отслеживаемый сигнал S₂ температуры, значительно изменяется при вхождении в область неустойчивости, и поэтому сухая зона испарителя приближается к минимальной длине. Если признаки таких существенных изменений обнаруживаются в ходе анализа сигнала S₂ температуры, то, следовательно, можно сделать вывод о том, что сухая зона испарителя приближается к минимальной длине, и, соответственно, степень открывания терморегулирующего вентиля должна быть уменьшена, чтобы не допустить достижения компрессора жидким холодильным агентом.The inventors of the present invention have found that the method by which disturbances are applied to the degree of opening of the thermostatic valve affects the monitored temperature signal S ₂ , changes significantly when entering the instability region, and therefore the dry zone of the evaporator approaches the minimum length. If signs of such significant changes are detected during the analysis _{of the} temperature signal S ₂ , then it can be concluded that the dry zone of the evaporator is approaching the minimum length, and, accordingly, the degree of opening of the thermostatic valve must be reduced to prevent the compressor from reaching liquid refrigerant.

Например, в том случае, если идентифицированная составляющая сигнала возмущения имеет основную частоту, то сигнал S₂ температуры может содержать основную частоту, а также одну или несколько дополнительных частотных составляющих, например, соответствующих гармоникам основной частоты. Выполнение быстрого преобразования Фурье (FFT) сигнала S₂ температуры в результате предоставит ряд параметров, соответствующих дополнительным частотным составляющим. Знак этих параметров изменится при достижении седловой точки, как описано выше, т.е. при достижении области неустойчивости. Таким образом, при обнаружении изменения знака параметров степень открывания терморегулирующего вентиля должна быть уменьшена, чтобы избежать достижения компрессора жидким холодильным агентом.For example, if the identified component of the disturbance signal has a fundamental frequency, then the temperature signal S ₂ may contain a fundamental frequency, as well as one or more additional frequency components, for example, corresponding to harmonics of the fundamental frequency. Performing a fast Fourier transform (FFT) _{of the} temperature signal S ₂ as a result will provide a series of parameters corresponding to additional frequency components. The sign of these parameters will change upon reaching the saddle point, as described above, i.e. upon reaching the region of instability. Thus, when a change in the sign of the parameters is detected, the degree of opening of the thermostatic valve should be reduced in order to avoid the compressor reaching the liquid refrigerant.

Этап сравнения идентифицированной составляющей сигнала S₂ температуры с исходным сигналом возмущения может включать определение искажения идентифицированной составляющей сигнала S₂ температуры. В некоторых случаях искажение составляющей может существенно измениться при вхождении в область неустойчивости. Таким образом, при обнаружении таких изменений можно сделать вывод о том, что сухая зона испарителя приближается к минимальной длине и что, следовательно, степень открывания терморегулирующего вентиля должна быть уменьшена, чтобы не допустить достижения компрессора жидким холодильным агентом. Искажение, например, может предусматривать то, что сигнал возмущения является идеальным синусоидальным сигналом, в то время как идентифицированная составляющая представляет собой колебание сигнала температуры с частотой, которая может быть аналогична частоте синусоидального сигнала возмущения, но который не является идеальным синусоидальным сигналом. В качестве альтернативы искажение может быть комбинацией нескольких частот, которые являются множителями частоты исходного сигнала возмущения.The step of comparing the identified component _{of the} temperature signal S ₂ with the original disturbance signal may include determining a distortion of the identified component _{of the} temperature signal S ₂ . In some cases, the distortion of the component can change significantly when entering the region of instability. Thus, when such changes are detected, it can be concluded that the dry zone of the evaporator approaches the minimum length and that, therefore, the degree of opening of the thermostatic valve must be reduced to prevent the compressor from reaching the liquid refrigerant. Distortion, for example, may include the fact that the disturbance signal is an ideal sinusoidal signal, while the identified component is an oscillation of the temperature signal with a frequency that may be similar to the frequency of a sinusoidal disturbance signal, but which is not an ideal sinusoidal signal. Alternatively, the distortion may be a combination of several frequencies, which are frequency factors of the original disturbance signal.

В качестве другой альтернативы этап анализа сигнала S₂ температуры может включать идентификацию одного или нескольких статистических элементов сигнала S₂ температуры. Статистические элементы могут, например, включать среднее значение, дисперсию сигнала и т.д. Или статистический элемент может включать другие показатели распределения вероятностей в сигнале S₂ температуры. Например, когда сигнал S₂ температуры приближается к области неустойчивости, возрастает дисперсия сигнала S₂ температуры. Точно так же, когда сигнал S₂ температуры отдаляется от области неустойчивости, соответствующая дисперсия имеет тенденцию значительно уменьшаться.As another alternative, the step of analyzing the temperature signal S ₂ may include identifying one or more statistical elements _{of the} temperature signal S ₂ . Statistical elements may, for example, include mean, signal variance, etc. Or, the statistic may include other probabilities in the temperature signal S ₂ . For example, when the temperature signal S ₂ approaches an instability region, the dispersion _{of the} temperature signal S ₂ increases. Similarly, when the temperature signal S ₂ moves away from the instability region, the corresponding dispersion tends to decrease significantly.

Сигнал возмущения может быть сигналом синусоидального типа. В этом случае степень открывания терморегулирующего вентиля колеблется в значительной степени синусоидальным образом около значения степени открывания, которое обуславливается температурой T_ajr воздуха, протекающего через испаритель. Частота синусоидального сигнала возмущения может быть распознана в отслеживаемом сигнале S₂ температуры.The disturbance signal may be a sinusoidal signal. In this case, the opening degree of the thermostatic valve fluctuates to a significant degree in a sinusoidal manner around the opening degree, which is determined by the temperature T _{ajr of the} air flowing through the evaporator. The frequency of the sinusoidal disturbance signal can be recognized in the monitored temperature signal S ₂ .

В качестве альтернативы сигнал возмущения может быть сигналом релейного типа. В этом случае степень открывания терморегулирующего вентиля колеблется релейным образом, или в виде прямоугольного сигнала, около значения степени открывания, которая обуславливается температурой T_air воздуха, протекающего через испаритель.Alternatively, the disturbance signal may be a relay type signal. In this case, the degree of opening of the thermostatic valve fluctuates in a relay manner, or in the form of a rectangular signal, near the value of the degree of opening, which is determined by the temperature T _{air of the} air flowing through the evaporator.

В качестве другой альтернативы сигнал возмущения может быть любого другого подходящего типа, предпочтительно периодическим сигналом, например, треугольным сигналом.As another alternative, the disturbance signal may be any other suitable type, preferably a periodic signal, for example, a triangular signal.

Температура T_air может быть температурой воздуха, протекающего по направлению к испарителю. В соответствии с этим вариантом осуществления степень открывания терморегулирующего вентиля управляется на основе температуры, которая преобладает в воздухе в охлаждаемом объеме до того, как воздух проходит через испаритель и посредством этого охлаждается. Можно предположить, что эта температура изменяется относительно медленно, так как она представляет температуру во всем охлаждаемом объеме.The temperature T _air may be the temperature of the air flowing towards the evaporator. According to this embodiment, the opening degree of the thermostatic expansion valve is controlled based on the temperature that prevails in the air in the refrigerated volume before the air passes through the evaporator and is thereby cooled. It can be assumed that this temperature changes relatively slowly, since it represents the temperature in the entire cooled volume.

В качестве альтернативы температура T_air может быть температурой воздуха, протекающего от испарителя. В соответствии с этим вариантом осуществления степень открывания терморегулирующего вентиля также управляется на основе температуры, которая преобладает в воздухе в охлажденном объеме. Однако в этом случае температура измеряется в воздухе, который только что прошел через испаритель и который, следовательно, только что был охлажден испарителем. Соответственно, эта температура будет не только отражать температуру, преобладающую во всем охлаждаемом объеме, но также будет отражать мгновенную холодопроизводительность испарителя, так как высокая холодопроизводительность будет уменьшать эту температуру. Таким образом, согласно этому варианту осуществления мгновенная холодопроизводительность испарителя учитывается при управлении степенью открывания терморегулирующего вентиля.Alternatively, the temperature T _air may be the temperature of the air flowing from the evaporator. According to this embodiment, the opening degree of the thermostatic valve is also controlled based on the temperature that prevails in the air in the refrigerated volume. However, in this case, the temperature is measured in air that has just passed through the evaporator and which, therefore, has just been cooled by the evaporator. Accordingly, this temperature will not only reflect the temperature prevailing in the entire cooled volume, but will also reflect the instantaneous cooling capacity of the evaporator, since high cooling capacity will reduce this temperature. Thus, according to this embodiment, the instantaneous cooling capacity of the evaporator is taken into account when controlling the degree of opening of the thermostatic valve.

В качестве другой альтернативы температура T_air может представлять собой взвешенное значение температуры воздуха, протекающего к испарителю, и температуры воздуха, протекающего от испарителя. В соответствии с этим вариантом осуществления мгновенная холодопроизводительность испарителя также принимается во внимание при управлении степенью открывания терморегулирующего вентиля. Однако в этом случае воздействие на управляемую степень открывания меньше, чем в варианте осуществления, описанном выше.As another alternative, the temperature T _air may be a weighted value of the temperature of the air flowing to the evaporator and the temperature of the air flowing from the evaporator. According to this embodiment, the instantaneous cooling capacity of the evaporator is also taken into account when controlling the degree of opening of the thermostatic valve. However, in this case, the effect on the controlled degree of opening is less than in the embodiment described above.

Способ может дополнительно включать этап выполнения процесса захолаживания в том случае, когда температура T_air воздуха, протекающего через испаритель, находится выше предварительно заданного верхнего порогового значения. Если температура T_air превышает заданное верхнее пороговое значение, то можно предположить, что разность между фактической температурой воздуха T_air и целевой температурой или эталонной температурой T_air, _ref является относительно большой, т.е. T_air значительно выше, чем T_air, _ref. В этом случае может возникнуть необходимость быстро уменьшить фактическую температуру T_air воздуха, чтобы быть в состоянии достигнуть T_air, _ref в течение разумного периода времени. В этом случае это может быть получено путем выполнения процесса захолаживания. В данном контексте термин "процесс захолаживания" должен интерпретироваться как означающий процесс, который применяет максимальную или по меньшей мере очень высокую холодопроизводительность для того, чтобы быстро захолаживать или уменьшать температуру воздуха внутри охлаждаемого объема. Это может, например, иметь отношение к выполнению процесса захолаживания, когда система запускается первоначально или когда в охлаждаемом объеме были расположены новые продукты.The method may further include the step of performing the cooling process in the case where the temperature T _{air of the} air flowing through the evaporator is above a predetermined upper threshold value. If the temperature T _air exceeds a predetermined upper threshold value, then it can be assumed that the difference between the actual air temperature T _air and the target temperature or the reference temperature T _air , _ref is relatively large, i.e. T _{air is} significantly higher than T _air , _ref . In this case, it may be necessary to quickly reduce the actual _air temperature T _air in order to be able to reach T _air , _ref within a reasonable period of time. In this case, this can be obtained by performing a cooling process. In this context, the term "cooling process" should be interpreted as meaning a process that applies maximum or at least very high cooling capacity in order to quickly cool or reduce the temperature of the air inside the refrigerated volume. This may, for example, be related to the implementation of the cooling process when the system starts up initially or when new products are located in the refrigerated space.

Этап выполнения процесса захолаживания может включать этапы:The step of performing the cooling process may include the steps of:

- открывания терморегулирующего вентиля до максимальной степени открывания,- opening the thermostatic valve to the maximum degree of opening,

- уменьшения степени открывания терморегулирующего вентиля в случае, когда указанный анализ показывает, что абсолютное значение скорости изменения сигнала S₂ температуры достигло максимального значения.- reducing the degree of opening of the thermostatic valve in the case when this analysis shows that the absolute value of the rate of change of the signal S ₂ temperature has reached a maximum value.

Открывание терморегулирующего вентиля до максимальной степени открывания обеспечивает то, что испаритель заполняется так быстро, как это возможно, и, таким образом, гарантируется то, что обеспечивается максимальная холодопроизводительность. Однако это также включает риск того, что жидкий холодильный агент может проходить через испаритель и, возможно, достигать компрессора.Opening the thermostatic valve to the maximum degree of opening ensures that the evaporator fills as fast as possible, and thus ensures that maximum cooling capacity is ensured. However, this also includes the risk that the liquid refrigerant may pass through the evaporator and possibly reach the compressor.

Поэтому сигнал S₂ температуры, представляющий температуру холодильного агента, выходящего из испарителя, отслеживается и анализируется, как описано выше. В случае, если анализ показывает, что абсолютное значение скорости изменения сигнала S₂ температуры достигло максимального значения, степень открывания терморегулирующего вентиля уменьшается.Therefore, a temperature signal S ₂ representing the temperature of the refrigerant leaving the evaporator is monitored and analyzed as described above. If the analysis shows that the absolute value of the rate of change _{of the} temperature signal S _{2 has} reached its maximum value, the degree of opening of the thermostatic valve decreases.

Как было описано выше, резкое снижение скорости изменения отслеживаемого сигнала S₂ температуры указывает, что было вхождение в область неустойчивости и что поэтому сухая зона испарителя приближается к минимальной длине. Соответственно, это указывает на то, что существует риск того, что жидкий холодильный агент может проходить через испаритель, если максимальная степень открывания терморегулирующего вентиля сохраняется, и, следовательно, степень открывания терморегулирующего вентиля должна быть уменьшена, чтобы избежать этой ситуации.As described above, a sharp decrease in the rate of change of the monitored temperature signal S ₂ indicates that there has been entry into the instability region and that therefore the dry zone of the evaporator is approaching the minimum length. Accordingly, this indicates that there is a risk that the liquid refrigerant may pass through the evaporator if the maximum opening degree of the thermostatic expansion valve is maintained, and therefore, the opening degree of the expansion valve must be reduced to avoid this situation.

Таким образом, согласно этому варианту осуществления обеспечивается эффективный процесс захолаживания одновременно с обеспечением того, что жидкий холодильный агент не может достичь компрессора.Thus, according to this embodiment, an effective cooling process is provided while ensuring that the liquid refrigerant cannot reach the compressor.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предлагается способ управления подачей холодильного агента к испарителю паровой компрессионной системы во время процесса захолаживания, причем паровая компрессионная система содержит по меньшей мере один испаритель, по меньшей мере один компрессор, по меньшей мере один конденсатор и по меньшей мере один терморегулирующий вентиль, расположенный в контуре циркуляции холодильного агента, при этом способ включает этапы:In accordance with a second aspect of the present invention, there is provided a method for controlling the supply of a refrigerant to an evaporator of a steam compression system during a refrigeration process, the steam compression system comprising at least one evaporator, at least one compressor, at least one condenser and at least one a thermostatic valve located in the refrigerant circuit, the method comprising the steps of:

- уменьшения степени открывания терморегулирующего вентиля в случае, когда указанный анализ показывает, что абсолютное значение скорости изменения сигнала S₂ температуры достигает максимального значения.- reducing the degree of opening of the thermostatic valve in the case when this analysis shows that the absolute value of the rate of change of the signal S ₂ temperature reaches a maximum value.

Следует отметить, что специалист в данной области техники легко определит, что любой признак, описанный в сочетании с первым аспектом настоящего изобретения также может быть объединен со вторым аспектом настоящего изобретения, и наоборот. Таким образом, замечания, изложенные выше, в равной степени применимы и здесь.It should be noted that one skilled in the art will easily determine that any feature described in combination with the first aspect of the present invention can also be combined with the second aspect of the present invention, and vice versa. Thus, the remarks set forth above are equally applicable here.

Процесс захолаживания второго аспекта настоящего изобретения уже был подробно описан выше.The cooling process of the second aspect of the present invention has already been described in detail above.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHIC MATERIALS

Изобретение будет далее описано более подробно со ссылками на прилагаемые графические материалы, на которых:The invention will be further described in more detail with reference to the accompanying graphic materials, on which:

на фиг. 1 представлен график, иллюстрирующий отслеживаемую температуру S₂ в зависимости от степени открывания терморегулирующего вентиля,in FIG. 1 is a graph illustrating the monitored temperature S ₂ depending on the degree of opening of the thermostatic valve,

на фиг. 2 представлено схематическое изображение части паровой компрессионной системы для осуществления способа в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения,in FIG. 2 is a schematic illustration of a portion of a steam compression system for implementing the method in accordance with the first embodiment of the present invention,

на фиг. 3 представлено схематическое изображение части паровой компрессионной системы для выполнения способа в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения, иin FIG. 3 is a schematic illustration of a portion of a steam compression system for executing a method in accordance with a second embodiment of the present invention, and

на фиг. 4 представлен график, иллюстрирующий степень открывания терморегулирующего вентиля и отслеживаемую температуру паровой компрессионной системы при выполнении способа в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.in FIG. 4 is a graph illustrating the degree of opening of a thermostatic expansion valve and the monitored temperature of a steam compression system when performing a method in accordance with an embodiment of the present invention.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВDETAILED DESCRIPTION OF GRAPHIC MATERIALS

На фиг. 1 представлен график, иллюстрирующий отслеживаемую температуру S₂ холодильного агента, выходящего из испарителя паровой компрессионной системы, в зависимости от степени открывания терморегулирующего вентиля, который управляет подачей холодильного агента в испаритель.In FIG. 1 is a graph illustrating the monitored temperature S _{2 of a} refrigerant exiting the evaporator of a steam compression system, depending on the degree of opening of the thermostatic valve that controls the flow of refrigerant to the evaporator.

Можно видеть, что, когда степень открывания терморегулирующего вентиля относительно мала, отслеживаемая температура S₂ холодильного агента, выходящего из испарителя, является относительно высокой, близкой к температуре T_air окружающего воздуха. Кроме того, отслеживаемая температура S₂ остается почти постоянной, когда степень открывания терморегулирующего вентиля увеличивается. Это указывает на то, что жидкая часть холодильного агента, который подается в испаритель, испаряется задолго до того, как он достигает выхода из испарителя. Соответственно, величину теплоты перегрева холодильного агента, выходящего из испарителя, можно считать относительно высокой, а риск прохождения жидкого холодильного агента через испаритель является очень низким.It can be seen that when the opening degree of the thermostatic expansion valve is relatively small, the monitored temperature S _{2 of the} refrigerant leaving the evaporator is relatively high, close to the ambient temperature T _air . In addition, the monitored temperature S ₂ remains almost constant when the opening degree of the thermostatic valve increases. This indicates that the liquid portion of the refrigerant that is supplied to the evaporator evaporates long before it reaches the outlet of the evaporator. Accordingly, the heat value of the superheat of the refrigerant leaving the evaporator can be considered relatively high, and the risk of liquid refrigerant passing through the evaporator is very low.

По мере того как степень открывания терморегулирующего вентиля увеличивается далее, отслеживаемая температура S₂ значительно и резко уменьшается до температуры T_e испарения, т.е. температуры, при которой холодильный агент испаряется при давлении, преобладающем в холодильном агенте, или точки росы. Таким образом, когда отслеживаемая температура S₂ приближается к температуре T_e испарения, это указывает на то, что значение теплоты перегрева приближается к нулю. Это указывает на то, что сухая зона испарителя приближается к минимальной длине и что риск прохождения жидкого холодильного агента через испаритель увеличивается.As the opening degree of the thermostatic expansion valve increases further, the monitored temperature S ₂ decreases significantly and sharply to the evaporation temperature T _e , i.e. the temperature at which the refrigerant evaporates at the pressure prevailing in the refrigerant, or the dew point. Thus, when the monitored temperature S ₂ approaches the evaporation temperature T _e , this indicates that the value of the superheat heat is approaching zero. This indicates that the dry zone of the evaporator is approaching the minimum length and that the risk of liquid refrigerant passing through the evaporator increases.

Область, где отслеживаемая температура S₂ резко уменьшается, может именоваться как «область неустойчивости». При отслеживании и анализе температуры S₂ можно обнаружить вхождение в данную область, например, посредством отслеживания скорости изменения сигнала температуры и определения абсолютного максимального значения скорости изменения, поскольку скорость изменения будет большой и отрицательной. Однако вхождение в область неустойчивости может быть обнаружено другими способами, как описано выше.The region where the monitored temperature S ₂ decreases sharply can be referred to as the “instability region”. When tracking and analyzing the temperature S _2, it is possible to detect entry into this area, for example, by tracking the rate of change of the temperature signal and determining the absolute maximum value of the rate of change, since the rate of change will be large and negative. However, entry into the instability region can be detected by other methods, as described above.

Область, где скорость изменения отслеживаемой температуры S₂ вновь уменьшается и температура S₂ очень близка к температуре испарения, может именоваться как "критическая область", потому что это область, где существует высокий риск того, что жидкий холодильный агент может проходить через испаритель, и, таким образом, существует риск того, что жидкий холодильный агент может достигать компрессора.The area where the rate of change of the monitored temperature S ₂ decreases again and the temperature S _{2 is} very close to the evaporation temperature may be referred to as a “critical region” because it is an area where there is a high risk that the liquid refrigerant may pass through the evaporator, and thus, there is a risk that the liquid refrigerant may reach the compressor.

Таким образом, желательно контролировать степень открывания терморегулирующего вентиля таким образом, чтобы не входить в критическую область. В соответствии с настоящим изобретением это может быть получено за счет снижения степени открывания терморегулирующего вентиля при обнаружении вхождения в область неустойчивости. Когда это происходит, будет достигнута критическая область, если степень открывания терморегулирующего вентиля дополнительно увеличивается. Поэтому можно предотвратить вхождение в критическую область, если степень открывания терморегулирующего вентиля уменьшается при вхождении в область неустойчивости.Thus, it is desirable to control the degree of opening of the thermostatic valve so that it does not enter a critical area. In accordance with the present invention, this can be obtained by reducing the degree of opening of the thermostatic valve upon detection of entry into the region of instability. When this happens, a critical area will be reached if the opening degree of the thermostatic expansion valve is further increased. Therefore, it is possible to prevent entry into the critical region if the opening degree of the thermostatic valve decreases upon entering the instability region.

Следует отметить, что поскольку температура T_e испарения зависит от давления, преобладающего в холодильном агенте, то при нормальных условиях будет недостаточно измерить температуру S₂ холодильного агента, выходящего из испарителя, и сравнить измеренную температуру с фиксированной температурой испарения. Поэтому в способе согласно настоящему изобретению сигнал S₂ температуры отслеживается и анализируется, например, с получением скорости изменения сигнала температуры, чтобы определить, когда происходит вхождение в область неустойчивости.It should be noted that since the evaporation temperature T _e depends on the pressure prevailing in the refrigerant, under normal conditions it will not be sufficient to measure the temperature S _{2 of the} refrigerant leaving the evaporator and compare the measured temperature with a fixed evaporation temperature. Therefore, in the method according to the present invention, the temperature signal S ₂ is monitored and analyzed, for example, to obtain the rate of change of the temperature signal in order to determine when it enters the instability region.

На фиг. 2 представлено схематическое изображение части паровой компрессионной системы 1 для осуществления способа в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Паровая компрессионная система 1 содержит испаритель 2, расположенный в контуре циркуляции холодильного агента, вместе с одним или несколькими компрессорами (не показаны) и одним или несколькими конденсаторами (не показаны). Терморегулирующий вентиль 3 также располагается в контуре циркуляции холодильного агента для управления подачей холодильного агента в испаритель 2.In FIG. 2 is a schematic illustration of a portion of a steam compression system 1 for implementing the method in accordance with the first embodiment of the present invention. The vapor compression system 1 comprises an evaporator 2 located in the refrigerant circuit, together with one or more compressors (not shown) and one or more condensers (not shown). The expansion valve 3 is also located in the refrigerant circuit to control the flow of refrigerant to the evaporator 2.

Паровая компрессионная система 1 дополнительно содержит ряд датчиков температуры. Первый датчик 4 температуры расположен в контуре циркуляции холодильного агента после выхода из испарителя 2. Соответственно, первый датчик 4 температуры измеряет сигнал S₂ температуры, который представляет температуру холодильного агента, выходящего из испарителя 2.The steam compression system 1 further comprises a number of temperature sensors. The first temperature sensor 4 is located in the refrigerant circuit after exiting the evaporator 2. Accordingly, the first temperature sensor 4 measures a temperature signal S ₂ , which represents the temperature of the refrigerant leaving the evaporator 2.

Второй датчик 5 температуры расположен во вторичном воздушном потоке через испаритель 2 в месте до того, как воздух достигает испарителя 2. Соответственно, второй датчик 5 температуры измеряет сигнал S₃ температуры, который представляет температуру воздуха, протекающего к испарителю 2.The second temperature sensor 5 is located in the secondary air stream through the evaporator 2 in place before the air reaches the evaporator 2. Accordingly, the second temperature sensor 5 measures the temperature signal S ₃ , which represents the temperature of the air flowing to the evaporator 2.

Третий датчик 6 температуры расположен во вторичном воздушном потоке через испаритель 2, в месте после того, как воздух прошел через испаритель 2. Соответственно, третий датчик 6 температуры измеряет сигнал S₄ температуры, который представляет температуру воздуха, протекающего от испарителя 2.The third temperature sensor 6 is located in the secondary air stream through the evaporator 2, in place after the air has passed through the evaporator 2. Accordingly, the third temperature sensor 6 measures the temperature signal S ₄ , which represents the temperature of the air flowing from the evaporator 2.

Сигналы S₃ и S₄ температуры, измеренные вторым датчиком 5 температуры и третьим датчиком 6 температуры, подаются в блок 7 выбора датчиков. Блок 7 выбора датчиков выбирает, следует ли применять один из сигналов S₃ и S₄ температуры при управлении терморегулирующим вентилем 3 или применять ли взвешенное значение двух сигналов S₃ и S₄ температуры. Выбор может быть основан, например, на наличии датчиков 5 и 6 или на выборе установщика. На основе выбора генерируется сигнал T_air температуры, и T_air представляет температуру воздуха, соответствующую выбору, выполненному блоком 7 выбора. Сигнал T_air температуры подается в блок 8 управления, который выполнен с возможностью управления степенью открывания терморегулирующего вентиля 3.The temperature signals S ₃ and S ₄ measured by the second temperature sensor 5 and the third temperature sensor 6 are supplied to the sensor selection unit 7. The sensor selection unit 7 selects whether to apply one of the temperature signals S ₃ and S ₄ when controlling the thermostatic valve 3 or whether to apply the weighted value of the two temperature signals S ₃ and S ₄ . The choice can be based, for example, on the availability of sensors 5 and 6 or on the choice of the installer. Based on the selection, a temperature signal T _{air is} generated, and T _air represents the air temperature corresponding to the selection made by the selection unit 7. The temperature signal T _air is supplied to the control unit 8, which is configured to control the degree of opening of the thermostatic valve 3.

Эталонная температура T_air, _ref воздуха также подается в блок 8 управления. Эталонная температура T_air, _ref воздуха представляет собой эталонную или целевую температуру, которая желательна в воздухе, проходящем через испаритель 2.The reference temperature T _air , _ref air is also supplied to the control unit 8. The reference temperature T _air , _ref air is a reference or target temperature, which is desirable in the air passing through the evaporator 2.

Блок 8 управления сравнивает сигнал T_air температуры с эталонной температурой T_air, _ref воздуха и на основе данного сравнения вычисляет степень открывания терморегулирующего вентиля 3. Степень открывания терморегулирующего вентиля 3 выбирается таким образом, что степень открывания обеспечивает подачу холодильного агента в испаритель 2, что вызывает приближение температуры T_air воздуха к эталонной температуре T_air, _ref воздуха. Таким образом, блок 8 управления управляет степенью открывания терморегулирующего вентиля 3 на основе выбранной температуры T_air воздуха с целью достижения эталонной температуры T_air, _ref воздуха.The control unit 8 compares the temperature signal T _air with the reference temperature T _air , _ref air and, on the basis of this comparison, calculates the degree of opening of the thermostatic valve 3. The degree of opening of the thermostatic valve 3 is selected so that the degree of opening ensures the supply of refrigerant to the evaporator 2, which causes approximation of the _air temperature T _air to the reference _air temperature T _air , _ref . Thus, the control unit 8 controls the opening degree of the thermostatic valve 3 based on the selected _air temperature T _air in order to achieve the reference _air temperature T _air , _ref .

Сигнал S₂ температуры, измеренный первым датчиком 4 температуры, также подается в блок 8 управления. Таким образом, температура холодильного агента, выходящего из испарителя 2, также может быть учтена при вычислении степени открывания терморегулирующего вентиля 3 блоком 8 управления.The temperature signal S ₂ measured by the first temperature sensor 4 is also supplied to the control unit 8. Thus, the temperature of the refrigerant leaving the evaporator 2 can also be taken into account when calculating the degree of opening of the thermostatic valve 3 by the control unit 8.

Когда блок 8 управления вычислил степень открывания терморегулирующего вентиля 3, как описано выше, блок 8 управления применяет сигнал возмущения к вычисленной степени открывания. В варианте осуществления, показанном на фиг. 2, сигнал возмущения является сигналом возмущения релейного типа. Полученный в результате сигнал подается в терморегулирующий вентиль 3, и степень открывания терморегулирующего вентиля 3 управляется таким образом, чтобы быть вычисленной степенью открывания при наложении на нее сигнала возмущения.When the control unit 8 has calculated the opening degree of the thermostatic valve 3, as described above, the control unit 8 applies a disturbance signal to the calculated opening degree. In the embodiment shown in FIG. 2, the disturbance signal is a relay-type disturbance signal. The resulting signal is supplied to the thermostatic valve 3, and the degree of opening of the thermostatic valve 3 is controlled so as to be calculated by the degree of opening when the disturbance signal is superimposed on it.

Таким образом, при нормальных условиях степень открывания терморегулирующего вентиля 3 и, таким образом, подача холодильного агента в испаритель 2 управляются на основе температуры T_air воздуха, чтобы получить эталонную температуру T_air, _ref воздуха, но при наложении сигнала возмущения.Thus, under normal conditions, the opening degree of the thermostatic valve 3 and thus the refrigerant supply to the evaporator 2 are controlled based on the _air temperature T _air to obtain a reference _air temperature T _air , _ref , but when a disturbance signal is applied.

Однако сигнал S₂ температуры, измеренный посредством первого датчика 4 температуры, также подается на анализирующий блок 9. Анализирующий блок 9 анализирует сигнал S₂ температуры, в частности, по отношению к скорости изменения сигнала S₂ температуры. Результат анализа подается на предохранительный логический блок 10. Предохранительный логический блок 10 отслеживает скорость изменения сигнала S₂ температуры, и в случае, когда абсолютное значение скорости изменения сигнала S₂ температуры достигает максимального значения, предохранительный логический блок 10 отправляет сигнал на блок 8 управления, требующий уменьшения степени открывания терморегулирующего вентиля 3. В ответ на этот сигнал блок 8 управления уменьшает степень открывания терморегулирующего вентиля 3.However, the temperature signal S ₂ measured by the first temperature sensor 4 is also supplied to the analysis unit 9. The analysis unit 9 analyzes the temperature signal S ₂ , in particular with respect to the rate of change _{of the} temperature signal S ₂ . The analysis result is supplied to the safety logic unit 10. The safety logic unit 10 monitors the rate of change _{of the} temperature signal S ₂ , and in the case when the absolute value of the rate of change _{of the} temperature signal S ₂ reaches the maximum value, the safety logic unit 10 sends a signal to the control unit 8, requiring reduce the degree of opening of the thermostatic valve 3. In response to this signal, the control unit 8 reduces the degree of opening of the thermostatic valve 3.

Как описано выше, когда скорость изменения температуры холодильного агента, выходящего из испарителя 2, резко уменьшается, это признак того, что было вхождение в область неустойчивости и что существует риск вхождения в критическую область, если степень открывания терморегулирующего вентиля 3 не уменьшается. Следовательно, предохранительный логический блок 10 таким образом обеспечивает эффективное предотвращение того, что жидкий холодильный агент может проходить через испаритель 2 и достигать компрессора.As described above, when the rate of change of temperature of the refrigerant leaving the evaporator 2 decreases sharply, this is a sign that there was an entry into the instability region and that there is a risk of entering the critical region if the degree of opening of the thermostatic valve 3 does not decrease. Therefore, the safety logic unit 10 thus provides an effective prevention that liquid refrigerant can pass through the evaporator 2 and reach the compressor.

На фиг. 3 представлено схематическое изображение части паровой компрессионной системы 1 для осуществления способа в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. Паровая компрессионная система 1, приведенная на фиг. 3, действует таким образом, который аналогичен работе паровой компрессионной системы, приведенной на фиг. 2, и поэтому работа паровой компрессионной системы 1 не будет подробно описываться здесь.In FIG. 3 is a schematic illustration of a portion of a steam compression system 1 for implementing the method in accordance with a second embodiment of the present invention. The steam compression system 1 shown in FIG. 3 acts in a manner that is similar to the operation of the steam compression system shown in FIG. 2, and therefore, the operation of the steam compression system 1 will not be described in detail here.

Паровая компрессионная система 1, приведенная на фиг. 3, дополнительно содержит первый полосовой фильтр 11, через который проходит выбранный сигнал T_air температуры вместе с эталонной температурой T_air, _ref воздуха в блок 12 управления. Блок 12 управления может быть, например, пропорционально-интегральным (ПИ) регулятором. Выходной сигнал блока 12 управления подается в блок 13 суммирования.The steam compression system 1 shown in FIG. 3 further comprises a first band-pass filter 11 through which a selected temperature signal T _air passes, together with a reference _air temperature T _air , _ref , to the control unit 12. The control unit 12 may be, for example, a proportional-integral (PI) controller. The output of the control unit 12 is supplied to the summing unit 13.

Паровая компрессионная система 1 на фиг. 3 также содержит второй полосовой фильтр 14, через который проходит сигнал S₂ температуры, измеренный первым датчиком 4 температуры, перед подачей в блок 13 суммирования.The steam compression system 1 in FIG. 3 also comprises a second band-pass filter 14 through which the temperature signal S ₂ measured by the first temperature sensor 4 passes, before being supplied to the summing unit 13.

Блок 13 суммирования дополнительно обеспечивается эталонным сигналом S₂, _ref температуры, представляющим целевую или эталонную температуру для холодильного агента, выходящего из испарителя 2.The summing unit 13 is additionally provided with a reference temperature signal S ₂ , _ref , representing the target or reference temperature for the refrigerant leaving the evaporator 2.

Прохождение сигналов T_air и S₂ температуры через полосовые фильтры 11 и 14 обеспечивает то, что для управления степенью открывания терморегулирующего вентиля 3 применяются только сигналы температуры в пределах требуемой полосы частот. Следует отметить, что полосовые фильтры 11 и 14 могут быть удобно реализованы в блоках 12 и 8 управления.The passage of temperature signals T _air and S ₂ through the bandpass filters 11 and 14 ensures that only temperature signals within the desired frequency band are used to control the degree of opening of the thermostatic valve 3. It should be noted that the bandpass filters 11 and 14 can be conveniently implemented in control units 12 and 8.

На основе сигналов, подаваемых на них, блок 13 суммирования обеспечивает входной сигнал на блок 8 управления. Входной сигнал отражает сравнение выбранной температуры T_air воздуха и эталонной температуры T_air, _ref воздуха, предоставленных блоком 12 управления, а также сравнение сигнала S₂ измеренной температуры и эталонной температуры S₂, _ref, которое осуществляется блоком 13 суммирования.Based on the signals supplied to them, the summing unit 13 provides an input signal to the control unit 8. The input signal reflects a comparison of the selected _air temperature T _air and the reference _air temperature T _air , _ref provided by the control unit 12, as well as a comparison _{of the} measured temperature signal S ₂ and the reference temperature S ₂ , _ref , which is performed by the summing unit 13.

На основании входного сигнала блок 8 управления вычисляет степень открывания терморегулирующего вентиля 3, в сущности, как описано выше. Вычисленная степень открывания подается на блок 15 суммирования. Блок 16 возмущения генерирует сигнал возмущения и передает его в блок 15 суммирования. Затем блок 15 суммирования определяет степень открывания терморегулирующего вентиля 3 как вычисленную степень открывания при наложении сигнала возмущения. В варианте осуществления, приведенном на фиг. 3, сигнал возмущения является синусоидальным сигналом.Based on the input signal, the control unit 8 calculates the opening degree of the thermostatic valve 3, in essence, as described above. The calculated opening degree is supplied to the summing unit 15. The perturbation unit 16 generates a perturbation signal and transmits it to the summing unit 15. Then, the summing unit 15 determines the degree of opening of the thermostatic valve 3 as the calculated degree of opening when the disturbance signal is superimposed. In the embodiment of FIG. 3, the perturbation signal is a sinusoidal signal.

Предохранительный механизм, обеспечиваемый анализирующим блоком 9 и предохранительным логическим блоком 10, работает, по существу, как описано выше со ссылкой на фиг. 2, за исключением того, что он может применять альтернативные способы обнаружения вхождения в область неустойчивости. Такие альтернативные способы уже были описаны выше.The safety mechanism provided by the analyzing unit 9 and the safety logic unit 10 operates essentially as described above with reference to FIG. 2, except that he can use alternative methods of detecting entry into the region of instability. Such alternative methods have already been described above.

На фиг. 4 представлен график, иллюстрирующий степень открывания терморегулирующего вентиля и отслеживаемую температуру паровой компрессионной системы при выполнении способа в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Паровая компрессионная система может быть, например, паровой компрессионной системой, приведенной на фиг. 2, или паровой компрессионной системой, приведенной на фиг. 3.In FIG. 4 is a graph illustrating the degree of opening of a thermostatic expansion valve and the monitored temperature of a steam compression system when performing a method in accordance with an embodiment of the present invention. The steam compression system may be, for example, the steam compression system shown in FIG. 2, or the steam compression system shown in FIG. 3.

График на фиг. 4 иллюстрирует то, как степень 17 открывания изменяется в зависимости от времени и как различные температуры, измеренные в паровой компрессионной системе, реагируют на изменения степени 17 открывания. Следует отметить, что на фиг. 4 для упрощения степень 17 открывания показана без наложенного сигнала возмущения. График 18 представляет температуру холодильного агента, выходящего из испарителя, т.е. соответствующую сигналу S₂ температуры, описанному выше. График 19 представляет температуру воздуха, протекающего к испарителю, т.е. соответствующую сигналу S₃ температуры, описанному выше. График 20 представляет температуру воздуха, протекающего от испарителя, т.е. соответствующую сигналу S₄ температуры, описанному выше. График 21 представляет температуру испарения, т.е. температуру, при которой холодильный агент испаряется в испарителе. Данная температура изменяется в зависимости от давления, преобладающего в холодильном агенте. И, наконец, график 22 представляет эталонную температуру T_air, _ref воздуха.The graph in FIG. 4 illustrates how the degree of opening 17 varies with time and how the various temperatures measured in the steam compression system respond to changes in the degree of opening 17. It should be noted that in FIG. 4, for simplicity, the opening degree 17 is shown without an imposed disturbance signal. Graph 18 represents the temperature of the refrigerant leaving the evaporator, i.e. corresponding to the temperature signal S ₂ described above. Graph 19 represents the temperature of the air flowing to the evaporator, i.e. corresponding to the temperature signal S ₃ described above. Graph 20 represents the temperature of the air flowing from the evaporator, i.e. corresponding to the temperature signal S ₄ described above. Graph 21 represents the evaporation temperature, i.e. the temperature at which the refrigerant evaporates in the evaporator. This temperature varies with the pressure prevailing in the refrigerant. Finally, graph 22 represents the reference temperature T _air , _ref air.

Как видно из фиг. 4, первоначальные температуры 18, 19 и 20 являются относительно высокими. В частности, обе температуры 19, 20 воздуха значительно выше, чем эталонная температура 22 воздуха, а температура 18 холодильного агента, выходящего из испарителя, значительно выше, чем температура 21 испарения. Это связано с тем, что паровая компрессионная система недавно была включена после того, как была выключена в течение определенного периода времени, и указывает на то, что требуется большая охлаждающая способность для того, чтобы достичь эталонной температуры 22 воздуха. Кроме того, значение теплоты перегрева холодильного агента, выходящего из испарителя, является относительно высоким, и, следовательно, риск прохождения жидкого холодильного агента через испаритель очень низкий.As can be seen from FIG. 4, the initial temperatures 18, 19 and 20 are relatively high. In particular, both air temperatures 19, 20 are significantly higher than the reference air temperature 22, and the temperature 18 of the refrigerant leaving the evaporator is much higher than the evaporation temperature 21. This is because the steam compression system has recently been turned on after it has been turned off for a certain period of time, and indicates that a large cooling capacity is required in order to reach a reference air temperature of 22. In addition, the value of the heat of overheating of the refrigerant leaving the evaporator is relatively high, and therefore, the risk of liquid refrigerant passing through the evaporator is very low.

Как следствие начинается процесс захолаживания. Это включает открывание терморегулирующего вентиля до максимальной степени открывания одновременно с отслеживанием ряда сигналов 18, 19, 20 температуры. Из фиг. 4 ясно видно, что это приводит к быстрому уменьшению измеряемых температур 19, 20 воздуха. Кроме того, температура 18 холодильного агента, выходящего из испарителя, уменьшается и приближается к температуре 21 испарения, т.е. значение теплоты перегрева холодильного агента, выходящего из испарителя, снижается до нуля.As a result, the cooling process begins. This includes opening the thermostatic valve to the maximum degree of opening simultaneously with tracking a number of temperature signals 18, 19, 20. From FIG. 4 it is clearly seen that this leads to a rapid decrease in the measured air temperatures 19, 20. In addition, the temperature 18 of the refrigerant leaving the evaporator decreases and approaches the evaporation temperature 21, i.e. the value of the heat of overheating of the refrigerant leaving the evaporator is reduced to zero.

Через некоторое время абсолютное значение скорости изменения температуры 18 холодильного агента, выходящего из испарителя, достигает максимального значения. Это можно увидеть на фиг. 4 в виде резкого понижения температуры 18. Как описано выше, это указывает на то, что было вхождение в область неустойчивости, и, следовательно, в ответ на это степень 17 открывания терморегулирующего вентиля уменьшается до минимального значения. В связи с этим процесс захолаживания завершается и начинается период идентификации системы. Из фиг. 4 ясно видно, что температура 18 действительно приближается к температуре 21 испарения, в то время когда степень 17 открывания снижается до минимального значения.After some time, the absolute value of the rate of change of temperature 18 of the refrigerant leaving the evaporator reaches its maximum value. This can be seen in FIG. 4 in the form of a sharp decrease in temperature 18. As described above, this indicates that there was an entry into the region of instability, and therefore, in response to this, the degree of opening of the thermostatic valve 17 decreases to a minimum value. In this regard, the cooling process is completed and the period of identification of the system begins. From FIG. 4 it is clearly seen that the temperature 18 is indeed approaching the evaporation temperature 21, while the opening degree 17 is reduced to a minimum value.

В течение периода идентификации системы степень 17 открывания терморегулирующего вентиля переключается между максимальным значением и минимальным значением одновременно с отслеживанием температур 18, 19, 20. Можно видеть, что каждый раз, когда температура 18 холодильного агента, выходящего из испарителя, резко уменьшается так, как описано выше, степень 17 открывания переключается из максимального значения в минимальное значение. Одна из целей периода идентификации системы состоит в том, чтобы определить текущую рабочую точку системы.During the system identification period, the opening of the thermostatic expansion valve 17 switches between the maximum value and the minimum value while monitoring temperatures 18, 19, 20. It can be seen that each time the temperature 18 of the refrigerant leaving the evaporator decreases sharply as described above, the opening degree 17 is switched from a maximum value to a minimum value. One of the goals of the system identification period is to determine the current operating point of the system.

Через некоторое время период идентификации системы завершается и начинается период нормального управления. В течение периода нормального управления степень 17 открывания терморегулирующего вентиля регулируется на основе температуры 20 воздуха, протекающего от испарителя, с целью достижения эталонной температуры 22. Однако также применяется предохранительный процесс, который обеспечивает то, что степень 17 открывания терморегулирующего вентиля уменьшается до минимального значения в случае, когда было обнаружено вхождение в область неустойчивости, например, посредством анализа скорости изменения сигнала температуры 18. В ситуации, показанной на фиг. 4, температура 18 холодильного агента, выходящего из испарителя, остается значительно выше температуры 21 испарения в течение всего периода нормального управления. Таким образом, нет вхождения в область неустойчивости, отсутствует риск прохождения жидкого холодильного агента через испаритель и, вследствие этого, предохранительный процесс не применяется.After some time, the system identification period ends and the normal control period begins. During the normal control period, the opening of the thermostatic expansion valve 17 is adjusted based on the temperature 20 of the air flowing from the evaporator in order to reach the reference temperature 22. However, a safety process is also applied that ensures that the opening of the expansion valve 17 decreases to the minimum when an entry into the instability region was detected, for example, by analyzing the rate of change of the temperature signal 18. In the situation shown and FIG. 4, the temperature 18 of the refrigerant leaving the evaporator remains well above the evaporation temperature 21 during the entire period of normal control. Thus, there is no entry into the region of instability, there is no risk of liquid refrigerant passing through the evaporator and, as a result, the safety process is not applied.

Claims

1. A method of controlling the supply of refrigerant to an evaporator (2) of a steam compression system (1), wherein the steam compression system (1) comprises at least one evaporator (2), at least one compressor, at least one condenser and at least at least one thermostatic valve (3) located in the refrigerant circuit, the method comprising the steps of:

- obtaining the temperature T _{air of the} air flowing through the evaporator (2),

- controlling the degree of opening of the thermostatic valve (3) based on the obtained temperature T _air in order to achieve the reference temperature T _{air, ref of the} air flowing through the evaporator (2),

- providing a disturbance signal and adjusting the degree of opening of the thermostatic valve (3) to a controlled degree of opening when a disturbance signal is superimposed on it, and the degree of opening of the thermostatic valve (3) fluctuates around the average value, which is a controlled degree of opening, determined by the obtained temperature T _air ,

- tracking a temperature signal S ₂ representing the temperature of the refrigerant leaving the evaporator (2),

- analysis of the signal S ₂ temperature, and

- reducing the degree of opening of the thermostatic valve (3) in the case when this analysis shows that the dry zone of the evaporator (2) is approaching the minimum length.

2. The method according to p. 1, characterized in that the step of analyzing the temperature signal S ₂ includes obtaining a rate of change _{of the} temperature signal S ₂ , and the step of decreasing the degree of opening includes reducing the degree of opening of the thermostatic valve (3) in the case when the absolute value of the speed changing the signal S ₂ temperature reaches a maximum value.

3. The method according to p. 1, characterized in that the step of analyzing the temperature signal S ₂ includes the steps of:

- identification of the component _{of the} temperature signal S ₂ corresponding to the disturbance signal,

- comparing the identified component _{of the} temperature signal S ₂ with the original disturbance signal, and

- determining, based on this comparison, whether the dry zone of the evaporator (2) is approaching the minimum length or not.

4. The method according to p. 3, characterized in that the comparison step includes determining the distortion of the identified component of the signal S ₂ temperature.

5. The method according to p. 1, characterized in that the step of analyzing the temperature signal S ₂ includes the identification of one or more statistical elements _{of the} temperature signal S ₂ .

6. The method according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that the disturbance signal is a sinusoidal type signal.

7. The method according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that the disturbance signal is a relay type signal.

8. The method according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that the temperature T _air is the temperature of the air flowing to the evaporator (2).

9. The method according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that the temperature T _air is the temperature of the air flowing from the evaporator (2).

10. The method according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that the temperature T _air is a weighted value of the temperature of the air flowing to the evaporator (2) and the temperature of the air flowing from the evaporator (2).

11. The method according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that it further includes the step of performing the cooling process in the case when the temperature T _{air of the} air flowing through the evaporator (2) is above a predetermined upper threshold value.

12. The method according to p. 11, characterized in that the stage of the cooling process includes the steps of:

- opening the thermostatic valve (3) to the maximum degree of opening,

- analysis of the signal S ₂ temperature, and

- reducing the degree of opening of the thermostatic valve (3) in the case when this analysis shows that the absolute value of the rate of change of the signal S ₂ temperature has reached a maximum value.