TW201030240A - Method and system for controling compressor - Google Patents

Description

201030240 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種控制方法與系統，特指一種壓縮機 制方法與系統。 【先前技術】 壓縮機在現代人生關遭有著不可或缺的地位，而大型的壓縮 機組件代表著龐大資金的投資，如何有效控讎縮機運作以達 到使用者目的’並延長廢縮機的使用壽命，甚至還能達到 能源的功效，是壓縮機製造商時常面臨的課題。 以大型空調設施所使用的離心式壓縮機為例，目前離心 堅縮機主?使用在離心式冰水機中，這種機組的優勢是製冷量 高^要用於空調面積超大賴公大樓、縣、旅館、 f j4。其原理為冰水中之熱貞載經過蒸發器時，經傳導及 方式傳至冷媒巾’造勤降壓裝置(例如膨脹閥、限流 等）出來的低壓低溫液態蒸發成為氣態（蒸發過 變成高壓高溫氣態冷媒，再經由壓縮機出ί管ί I 巾與冷卻水做熱交換（冷凝過程）而成為高壓中 ，經由降壓裝置變成低壓低溫液態，再回到蒗 發器吸收冰水之熱負載，而完成循環。 J“、、 兮種域，制系統大多針對中央空調冰水機，但由於 載，固定，控制方法較單純，例 華民國專利_18)。且近來以冰水進行中 口接進行熱交換的空調裝== Π = 防止喘震4目的，成為本領域亟待解決的 卻‘應=造環商=^^ 3 201030240 得本領域始終缺乏一個具整合性的控制方法。 有鑑於上述f知賊的缺點，核 及^所^要進仃更全面的流量㈣，使驗機 喘震之餘，更㈣在節能考 【發明内容】 想為提出"種壓縮機控制方法與系統，針對不同 參 犠觀縮機控制祕，其包括：一壓 機’以測量纖機的一進口壓力值與=3於， 以=凝器，量該冷凝器二=值= 口壓力=該f力計、該溫度計與該壓縮機，該控制器接 Si -力該出口壓力值與該冷凝溫度值後進行計算， 控制參數㈣，據以控繼難機。 ^ 為-明控制】欠其中該壓縮機 迴轉式壓縮齡選其一卷式屢縮機、一螺杯式麵機以及一 f交佳地，本發明所提出的壓縮機控 (Inlet Guide Vane, IGV) 接於該流量控制閥。 这控制益連 較，地’本發明所提出的壓縮機控制系統， 數Ί鼻數平均數姆而得職新感應變化量。、〜〜 ^佳，，本發明所提出的壓縮機控制系統，其中該口 更^括-冷凝風扇，該控制器連接於該冷凝風扇。ν盗 較佳地，本發明所提出的壓賴控制系統，其中該冷凝。。 201030240 由複數個排管所構成，且該冷凝器更 該控制器。 排s控制閥連接於 —較佳地’本發明所提出的壓縮機控制系統，争勺紅 蒸發器，該些蒸發器連接於該壓縮機盥該泠凝μ =^一 根據該些蒸發器數目決定該些㈣參射^求器能 較佳地，本發明所提出的壓縮機控 甘n 參數更包括依據該壓縮機特性而決定的―安全：二。产控制 —較佳地’本^所提_壓縮機控财統括 ❹ 谷器，該儲液容器連接於該壓縮機與該冷凝器，一狄 閥連接於該控制器。 °更八有一控制 〜南1=也:„斤提出的壓縮機控制系統’更包括一熱氣 方通閥（Hot Gas Bypass)連接於該控制琴 二、: 通閥調整流量。 旁 連接機控制系統，其中該壓縮機 連接於-變頻器，該變頻器又連接於該控制器。 俅 較佳地’本發明所提出的壓縮機控制系^，苴 訊號控制該變頻器，該變頻器能控制該^缩“一 ^ 括.麵軸㈣綠，其步驟包 冷凝11;測量該壓縮機的-進口壓力值 二以及該冷凝器的—冷凝溫度值；計算該進口 值;及比對上述數值與至少一控;參^；量:對 …果，根據該比對結果控制該壓縮機。 較佳地’本發明所提出的壓縮機控制方法，其步驟更包 括：根據該比對結果，調整一儲液容器的—控制閥。 較佳地，本發明所提出的壓縮機控制方法，其步驟更包 ϋϋ提供至彡—祕11 ’根據該些蒸發器數目決定該些控制參 ，中的-需求流量值；及根據·縮機概而些控 數的一安全流量值。 一 201030240 較佳，，本^明所提出的壓縮機控制方法，其步驟更包 括：當該量測流量值小於該需求流量值，則增加該壓縮機的轉 速。 較佳地，本發明所提出的壓縮機控制方法，其步驟更包 • 括：當該需求流量值大於該安全流量值，則調整該壓縮機的一 流量控制閥。 車交佳地，本發明所提出的壓縮機控制方法，其步驟更包 括：當該需求流量值小於該安全流量值，且該出口壓力值小於 該冷凝壓力值時，則減少該壓縮機的轉速。 ❹ 較佳地，本發明所提出的壓縮機控制方法，其步驟更包 括：若調整該流量控制閥後，該量測流量值仍大於該需求流量 值’則調整一熱氣旁通閥。 ，佳地，本發明所提出的壓縮機控制方法，其步驟更包 括曰若該出口壓力值大於該冷凝壓力值時，則根據該壓縮機的 測量流量值決定是否調整該冷凝器的一冷凝風扇。 f佳地，本發明所提出的壓縮機控制方法，其步驟更包 ，.若該出口壓力值大於該冷凝壓力值時，則根據該壓縮機的 測量流量值決定是否調整該冷凝器的一排管控制閥。 ® 【實施方式】 本案得藉由下列圖式及詳細說明，以助深入了解本發明的 優點： 姓請參閱第一圖，其為本發明壓縮機控制系統的一實施例的 :構圖。壓縮機控制系統1包括：壓縮機10、入口壓力計11、 2 口壓力=12、變頻器13、冷凝器20、溫度計21、冷凝風扇 ^制器30、儲液容器40、蒸發器5〇a、蒸發器及蒸 。圖中連接壓縮機、冷凝器20、儲液容器40、蒸 ，0a、蒸發器5〇b及蒸發器5〇c的實線為冷媒管 則為訊號線路。 入口壓力計U與出口壓力計12用來測量壓縮機1〇的入 6 201030240 口與出口壓力’以獲得-進口壓力值pi* 並將測量到該進口壓力值Pi斑却山 1、 堅力值Po， 30。本實施例的壓頓1()是離°、% =堅力值Pq傳送到控制器 13 ^ 10 ^ 此丨即on a & , 運接於控制器30。也就是說，柝 號控制變頻器13 ’變頻器13則能控制“ ，10的輪葉轉速，進而改變系統的冷職量 =機選用一般正排量壓縮機外，更包“離心式壓 冷旋益20與壓縮機10相連，兩者間以管路送，^ 的高壓高溫氣態冷媒輸送到冷凝器 ^ 接ΐ控制裔30傳來的控制訊號，使冷凝風扇22得以 改變轉速，進而調整該冷凝溫度值Tc。 續=為複數個排管所構成，因此本發明的 器20 了配備一排管控制閥（圖未顯示）於該排管，該排 ❿

If=ΐίϊϊ制f3(3 ’可接收來自於控制器3G的訊號， 使二每…重:i吕數！以經由開關該排管控制閥而增減，例如 益運乍中的排管由1〇排增加到20排或減少到g排，進 而調^冷凝器20的冷凝效率，以調整該冷凝溫度值tc。 ，冷凝器_20降溫輸出的冷媒，再經由例如膨脹閥等降壓 =置j圖未顯=)變成低壓低溫液態，進入到蒸發器5如、5牝、 c甚至更多蒸發n，而在該些蒸發器吸收了舰 回壓縮機10完成循環。 7烯冉达 π〇此外’在冷凝器20至蒸發器的管路間，可設置—儲液容 ，40連接管路，該儲液容器4〇並連接於該壓縮機1〇至基 器的管路間。由於該儲液容器40具有一控制閥（圖未顯 連接於控制器30，因此儲液容器40能根據控制器30發出的 7 201030240 訊號^進行儲存或釋放冷媒_作’_整管路_冷媒流量。

Hfot Γ本發R明的壓f機控制系統1中’可設置一熱氣旁通閥 ,Ϊ ^ 7卿）’該熱氣旁通闕連接於控制器30，且該敎 ίίΐΚΐΪΙΪ接低壓的—旁通管路（例如連接壓縮機 f ，、瘵發态出口的旁通管路）中的高壓側或低壓側。該埶氣 據所接受控制器3G的訊號而打開旁通管路^ 側的冷媒送入健側，做為流量控制的另一種方法。 ，於本發明的控制器3G，連接於人口壓力計u、出口麼 J度气21等測量裝置，從上述測量裝置接收該進口 進口愿Λt 值與該冷凝溫度值魏行計算，而根據該 射ϋϊΡ與該出口壓力值P〇獲得一量測流量值Qa，根 而獲得—冷凝勤㈣（也可以直接設置 Pi ίϊ十來測得）。控 30還能將包括該進口壓力值 該冷，值Tc、該量測流量值Qa與 控制該壓、s I 值，與至少—㈣參數比對，據以 杆，ifr所提4的魏機控制方法，是獅上述系統來進 縮棬用/執行本發明方法的系統來進行。而本發明的壓 1Q 的—實施例，其步驟包括D提供—壓縮機 、、則景诗:凝态20與至少一蒸發器（50a、50b及50c);(二） 及縮機10的一進口壓力值Pi與一出口壓力值P〇，以 20的-冷凝溫度值Tc ;(三）計算該進口壓力值

QaiJl、人口壓力值P〇與該冷凝溫度值1^，獲得一量測流量值 細、Γ冷凝壓力值Pc ;(四）及_上紐值與至少-控制參 又=比對結果，根據該比對結果控制該壓縮機。 ___壓縮機領域中，由於壓縮機流量與進口壓力、出口壓力 關係:因此量測流量值啦可由進口壓力㈣與出口 ，Ρο計算而獲得，此外，冷凝溫度Tc與冷凝壓力值pc 一=成一函數關係，因此也能夠在量測到其中一值後計算出另 —值。 8 201030240 根據本領域的習知技術，控制參數通常包括由使用者設 定，使被控制裝置根據當前狀況調整動作，以做出較佳化表現 的一需求值，以及最低安全要求的一極限值。但在本發明中， 控制參數是根據壓縮機的特性而決定一安全流量值Qffl，該安 全流量值依個別壓縮機效能不同而決定，如第二圖所示，其為 本發，之一實施例所採用的離心式壓縮機的操作特性曲線 圖，這是本領域用來表示壓縮機特性的習用圖示，其γ軸是壓 力頭(pressure head)百分比’是在固定的進口壓力值下盥出 2力值變化職的百分比，χ_是壓力變化所對應的流量 變匕百分比。圖中最外圍的弧線標示著喘震範圍（s哪 可稱為喘震臨界點。中間的直線代表著壓縮機 謂的安全4值77則是較佳效率曲線，本案所 2 “根據财喘震範_對制流量而決 疋，，句魏，安全流量值是以壓縮機特性來決定。 是根墟ϋ 縮機^具有較佳化表現的—需求流量值Qd， 發哭n々的療發器數目來決定，也就是說’隨著運轉的蒸 會i著ίϊ ίif縮機能做出較佳表現的需求流量值 _ ，因此本案的壓縮機控制方法，除了用在一壓笮# :機；發器的機組外，更可用於-壓縮機對‘ 控制縮機控制方法中，上述步驟中「根據該比對結果 i閱ϊ:® 包含著許多控制步驟以控制該壓縮機。請 進口壓力值pi、出口壓力^冷凝 控制器30量測流量值__)。 >量測流量不成立時（即需求流量值《 發器足夠的目^目刚冷媒流量不足以供應運轉中的基 壓縮機流量3驟3’ f制f 30 ^示麵器提高頻率，以提高 觸303) ’适時代表控制程序結束（步驟3〇〇 )， 201030240 以繼^步驟3〇2。而當需求流量值_量測流量值 ^目^冷舰量充足，但為了防止喘震與考慮靴㈣ 304) ’若成立，職人步_。若不紅， 再比ίΓϊίΖΓίϊΐίί值咖不成立時，則控制器30 出口壓力值阶冷凝壓力值Pcu冷凝溫度τ 的壓力值Pc)是否成立（步驟3〇5)，以判斷當前丕二 要^用，止喘震的方式調整壓縮機流量。#咬卜不I而 Γ 代表沒有喘震問題，則控制器3G指示變頻《二 ? 300)，以繼續步驟302。而當_c成立 %震的狀況，需避免喘震的發生，因此控 ?ί流量值Qn (步_) ’也就是== ί里臨界點（例如第二圖所示的喘震範圍）的流 3量〇9。。右成立，則進入步驟施，若不成立則進入步驟 若Qa^Qm成立，則調整流量控制閥（IGV)調整進 使=縮機效率降低已減少流量，且控彻3G比對調整角^是 參 I於度(步驟3〇8)，若流量控制閥的調整角度 度就可降低壓縮機流量達到安全流量值咖， 代表不需要在_另—健财式減少壓賴一流量，則可 新判斷（步驟3ig)。若流量控制閥的調整角 f已違被大調整角度，卻還無法降低壓縮機流量至安全流量 愚*，=，氣？通閥（步驟311)，把—部分壓縮機的出口 «。發器未端降低爲吸氣壓力，以減少壓縮機冷媒流 ^ ^ y 11結束後，則進入步驟305 ’繼續比對p〇gpc 疋否成立。 —

At至於虽Qa^Qm不成立時（即Qa<Qm)，代表出口壓力不 :b再往了因此需要調整冷凝H溫度Te (步驟309)。藉由 調整冷凝器20的冷凝風扇22轉速（轉速越快溫度越低），或 201030240 是調整冷凝If 2G的排管控侧喊冷凝 冷凝排管增加使效率增高)，以降低A :的 壓力Pc。隨著冷凝臟的J低=點== 二” Qm也會降低’即可防止喘震發生，而 ; 後，則進入步驟305，繼續比對Po$Pc是否成立。、〜束 ㈣ί上述ί驟中，也可視情況加人「調整儲液容器40的-之步驟，彳物在紐11需要的冷媒流倾少時（即 Qa>Qd) ’將多餘的流量送到儲液容器4〇儲存起來，在 (Qa<Qd)再打開儲存槽使用，如此—來就不需要透過: ，，或進行其他流量等步驟，就能夠送出大量的“ 至發。 以上所述之實施例僅為說明本發明之原理及其功效，而 限制本發明。因此，減本技藝之人士可在不違背本發明之精 施例進行修改及變化，然皆不脫如附中請專利範圍 【圖式簡單說明】 第一圖：本發明壓縮機控制系統的一實施例的結構圖；及 ❿ 第二圖：本發明的一實施例所採用的壓縮機的操作特性曲 線圖；及 第三圖：本發明壓縮機控制方法的一實施例的流程圖。 LM：元件符號說明】 壓縮機控制系統1 壓縮機10 — 入口壓力計11 出口壓力計12 ~ 變頻器13 冷凝器20 ~~ 21 冷凝風扇22 控制器30 -———-—--*— ———-. 輝液容器40 f蒸發器50a 蒸發器50b ] 蒸發器50c ί

Claims (1)

1. 201030240 七 、申請專利範圍： 1. 一種壓縮機控制系統，其包括： 一壓縮機； 一冷凝器’連接於該壓縮機； 值於該壓縮機’以測量該壓縮機的—進口壓力 了，度計’連接於該冷凝器，以測量該冷凝㈣—冷凝 11«，及 雜ΐ接於該壓力計、該温度計與該壓縮機，該控制

   i 壓力值、該出口壓力值與該冷凝溫度值後進行計 量職量值與—冷凝壓力值，並將上述數值鱼至 夕一控制參數比對，據以控制該壓縮機。 ^二申^專利範圍第1項所述之系統，其中該壓縮機為一離心 S任選其二渴卷式壓縮機、—螺桿式壓縮機以及—迴轉式壓 專利範圍第1項所述之系統，其巾該壓賴更包括-（Inlet Guide Vane，IGV)，驗制11 連接於該流 里控制閥。 ^如申:專利細第1項所述之纽，其中該冷翻更包括-冷凝風扇，該控制器連接於該冷凝風扇。 m專利細第1項所述之系統，其巾該冷凝器由複數個 排官所巧成，且該冷凝器更具有一排管控制閥連接於該控制器。 6. 如+申利靶圍第1項所述之系統，更包括至少一蒸發器， 該些蒸發H連接於該魏機與該冷翻，該控制器能根據該些 蒸發器巧目決定該些控制參數中的一需求流量值。 — 7. 如申凊專利範圍第1項所述之系統，其中該些控制參數更包 括依據該壓縮機特性而決定的一安全流量值。 8. 如申凊專利範圍第1項所述之系統，更包括一儲液容器，該 儲液容器連接於該壓縮機與該冷凝器，更具有一控制闕連 該控制器。 12 201030240 9.如申請專利範圍第1項所述之系統，更包括一熱氣旁通 (Hot曰Gas Bypass)連接於該控制器，以經由該熱氣旁通閥調 整流量。 ° 10·如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該壓縮機連接於一 變頻器’該變頻器又連接於該控制器。 ' 11. 如申請專利範圍第1〇項所述之系統，其中該控制器能發 一訊號控制該變頻器’該變頻器能控制該壓縮機的一輪葉轉 12. —種壓縮機控制方法，其步驟包括： 、 提供一壓縮機與一冷凝器； 。。測量該壓縮機的-進口壓力值與—出口壓力值，以及該冷凝 盗的一冷凝溫度值； :十异該進α壓力值、該出^壓力值與該冷凝溫度值，獲得一 垔測流量值與一冷凝壓力值；及 對ϊΐίϊίΐ與至少—控制參數獲得—比縣果，根據該比 對結果控制該壓縮機。 12項所述之方法，其步驟更包括： 根據舰對結果’調整—儲液容器的—控。 提:請，一?發圍器第12項所述之方法，其步驟更包括： 及根據該些數目決定該些控制參數中的—需求流量值； ^據^壓賴特㈣蚊馳控财 當圍第巧所述之方法，其步驟更包括： 16.如中,專;^ 量值’則増加該塵縮機的轉速。 銜狀妓，其频更包括： 量安全流量值，則調整該壓縮機的一流 胸更包括： 冷凝壓力佶Ι、βΓ· 值，且該出口壓力值小於該 延土刀值時，則減少該壓縮機的轉速。 13 201030240 18. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其步驟更包括： 若調整該流量控制閥後’該量測流量值仍大於該需求流量 . 值’則調整一熱氣旁通閥。 19. 如申請專利範圍第18項所述之方法，其步驟更包括： ’ 絲出口壓力值大於該冷凝壓力值時，則根據該壓縮機的測 量流量值決定是否調整該冷凝器的一冷凝風扇。 20. 如申請專利範圍第18項所述之方法，其步驟更包括： 若該出口壓力值大於該冷纏力辦，據職縮機的 流量值決定是否調整該冷凝器的一排管控制閥。 ❹

   14