TW514715B - Adaptive hot gas bypass control for centrifugal chillers - Google Patents

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Gregory K Beaverson
Harold B Ginder
Dennis L Deitz
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York Int Corp
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Description

A7
514715 五、發明說明（1 ) 本發明係概有關於冷凍系統或急冷系統，特別係有關 於一種裝置與方法，乃可控制一熱氣旁通閥來使在離心式 液體急冷糸統中之衝顫消除或減至最小者。 如一般所泛知，衝顫或激振係為一種不穩定狀態，當 諸如一離心式壓縮機在輕負載與高壓力比下操作時，乃可 能會發生。此係為一短暫現象，其特徵為壓力與液流會有 高頻率的振盪，而在某些狀況下，會在該壓縮機中產生完 全的逆流。該等衝顫如果未被控制，則會造成過度的振動 而可能使壓縮機產生永久性的損壞。而且，若其驅動裳置 係為電動馬達’則該等衝顫亦會造成過度的電力消耗。 以往已泛知一熱氣旁通流乃有助於該壓縮機在低負載 或部份負載的狀態下避免衝顫。當冷却負載降低時，則對 熱氣旁通流的需要會增加。在一特定負載狀況下之熱氣旁 通流的量乃視許多參數而定，包括該離心壓縮機之所需落 差壓力。因此，最好能設置一熱氣旁通流的控制系統，其 乃可回應一特定離心式急冷系統之特性來提供最佳的控制 者。 在習知技術中之一種熱氣旁通閥控制系係揭露於第 4248055號美國專利中之一類比電子電路。此習知控制技 術乃提供一 DC電壓信號當作其輸出，該信號係正比於所 需要的閥門開啟量。此習知技術之方法須要在該壓縮機剛 開始衝顫時之二不同的急冷器操作點進行校正。但其須要 耗費很多時間來進行校正，並且須要有維修技術人員在該 急冷器旁來協助。此外，於許多狀況下亦需要改變其液漭 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 —-----------------訂---------線 一 · (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 297公釐） 4 514715 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 -----~_ 五、發明說明（2 ) 運作因此，也需要一再的校正其控制狀態。該習知技術 之另一缺點係其作了一個錯誤的假設，即假設該衝顫之界 限為一直線。但事實上，其乃時常呈一曲線之表徵，而可 能在許多不同的操作狀態下，可觀地偏離-直線。故由此 直線假設的結果，該熱氣旁通閥乃可能開啟太大或太小。 该閥開啟太大將會形成無效率的操作，而開啟太小則可能 產生衝顫狀態。 b 本發明％優點與目的乃有部份陳述於下列說明中，而 有部份可由該說明顯而易知，或可在實施本發明中被得知 。本㈣的優點與目的何藉在巾請專㈣圍巾所特別指 出的單元與組合來實現及獲得。 為達成本發明的優點和目的，作為舉例而廣泛描述於 此之本發明的系統與方法，係可自動校正一冷康系統 顏控制，該冷康系統包括一離心式壓縮式，一冷凝器，預 轉扇葉，一負載，及一蒸發器，而有_急冷液體冷:會流 、、二。亥系、、先來循環。H统或方法乃包含許多的單元。首先 ，依據本發明之系統或方法會感測_衝顫狀態的存在，感 測一代表該壓縮機壓差的壓差參數，及感測一代表該負載 的負载參數。其次，依據本發明之系統或方法，在測出衝 顏狀態時’會儲存該壓差參數與負載參數，來當作被使用 於控制該冷凍系統的校正資料。 為達成本發明的優點和目的，作為舉例而廣泛描述於 此之本發明的系統與方法，係可控制在一冷康系統中之一 熱氣旁通閥，該冷漾系統包括一離心式壓縮機，一冷凝器 本紙張尺錢巾目國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公
--------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 五 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 、發明說明（3 ) 預轉扇葉，及一节恭哭二士 ^ ^ …^ w，而有一急冷液體冷媒會流經該 本=環。該系統或方法包含許多的翠元。首先，依據 :“糸統或方法會感測一代表在冷凝器中之液體冷媒 田吟壓力’感測-代表在蒸發器中之液體冷媒的當時壓 及感測代表該等預轉扇葉的當時位置。其次，依據 ^明㈣、统或方法’會因應該等當時冷凝關力、蒸發 一，力及扇葉位置，或其函數等，相較於所儲存的校正 ^來控制一#氣旁通閥的操4乍’以避免該壓縮機内 發生衝顫。 上述概要說明及以下的詳細描述皆不能限制本發明所 明求的專利範圍。所提供之實施例與說明係可供人們實施 本發明。所附圖式係構成詳細說明的一部份，乃示出本發 明之一實施例，而與該等說明一起來解釋本發明的原理。 圖式之簡單說明 所附圖式係構成本說明書的一部份，乃與說明描述出 本發明之一實施例，用以解釋本發明的原理。各圖式中： 第1圖係示出依據本發明之一冷凍系統與控制面板； 第2圖示出一表儲存控制壓力比及對應的預轉扇葉位 置指數’與在表中之數值的曲線圖，其皆包含於本發明； 第3A、3B、3C圖為本發明之自適熱氣旁通控制程序 的流程圖； 第4A、4B、4C圖為儲存在如第2圖之表中的控制壓力 比之副程序的流程圖； 第5A、5B、5C圖為本發明之熱氣旁通閥控制副程序 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）
(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 6 514715
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（4 ) 的流程圖； 第6圖係為供決定如第2圖所示的pRV指數之一副程序 的流程圖。 以下本發明之實施例的說明請參考所附圖式。在各圖 式中之相同的標號係代表相同或類似的元件。 第1圖係為一依據本發明所形成之冷凍系統1〇〇及控制 面板。該冷凍系統1〇〇包括一離心壓縮機n〇，其會壓縮冷 媒瘵〉飞並經由管路114將之輸送至一冷凝器112。該冷凝器 112包含一熱父換管線116具有一入口 118及一出口 連接 於一冷却塔122。被冷凝的液態冷媒會由該冷凝器112經由 官路124流至一蒸發器126。該蒸發器126包含一熱交換管 線128具有一供應管128S及一回流管128R連接於一冷却負 載130。在瘵發器126中的蒸汽冷媒會經由一具有預轉扇葉 (PRV)133的吸入管132回到該壓縮機11〇。有一熱氣旁通 (HGBP)閥134被連接於管路136與138之間，該等管路係由 壓縮機110的出口延伸至PRV133的入口。 一控制面板140乃包含一界面模組146可啟閉該HGBP 閥134。控制面板140含有一類比數位（a/d)轉換器148，一 微處理器150，一非易失記憶體144，及一界面模組146。 一壓力感測器154會正比於冷凝器壓力產生一dc電壓 信號152。一壓力感測器16〇會正比於蒸發器壓力產生一dc 電壓信號162。通常該等信號152、162係介於0.5至4.5V(DC) 之間。一 PRV位置感測器156係為一電位計而可提供一 DC 電壓信號158對應於該prv的位置。在供應管128S上有一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------------ί — 訂---I--I--線 ~-· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 7 / I --—----- ;____I - 「 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 -------B7 ---------- 五、發明說明（5 ) 溫度感測器170，會正比於被送出的冷却液溫度產生—DC 電壓信號168。該四個DC電壓信號158、152、162及168會 被輸入該控制面板140，並各被A/D轉換器148轉換成一數 位信號。該等數位信號代表該二壓力、被送出的冷却液溫 度、及該PRV的位置，而會被輸入微處理器15〇中。 微處理器150會以軟體執行所有必要的運算，並決定 該HGBP閥的位置應該如何，此與其它的功能將說明於後 。該等功能之一即電子檢測壓縮機丨丨〇的衝顫。 微處理器150會透過界面模組146來控制該hGBP閥 134。微處理器15〇亦會將每一次衝顫之pRV133的位置與 壓力比記錄在非易失記憶體144中，如於後所述。該習知 的液體急冷系統乃包括許多其它的構造未示出於第1圖中 。該等構造係被故意省略來簡化圖式以便說明。 本發明之方法與系統會在該急冷器操作時藉找出衝顫 點而自行調適地校正。此種自適性熱氣旁通（自適性H(}Bp 或AHGBP)方法會形成一衝顫界線，其代表實際的衝顫曲 線，而非一線性的近似值。此係藉當該壓縮機衝顫發生時 將之電子檢測，並將代表該壓縮機壓差與急冷器負載的數 值儲存於非易失記憶體144内而來達成。於該較佳實施例 中’該等數值係代表控制壓力比，如後所述，及各測出的 衝顫狀態之PRV位置。藉此方法，該控制面板14〇會記住 何處發生衝顫，並藉參考儲存於該記憶體中的數值，而採 取適當的運作來防止以後再發生衝顫。 不同的參數可被用來代表該壓縮機壓差。例如，在美 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) --------訂---------線 1 t (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
五、 發明說明（6 ) 國專利第4248055號案中的方法係使用壓縮機液體溫度 (CLT)來代表壓縮機壓差。依據併此附送的美國專利第 4282719號案’壓力比係為比前述CLT更佳之壓縮機壓差 的代表參數。該壓力比的定義係為冷凝器的壓力減去蒸發 器的壓力’其值再除以該蒸發器的壓力。雖CLt與壓力比 兩者皆可應用於本發明，但現所提供的方法係檢測並使用 該壓力比。 依據第4248055號美國專利，在該蒸發器之回流的冷 却水溫度（RCHWT)與送出的冷却水溫度（LCHWT)之間的 差異’乃可被用來代表該急冷器的冷却負載。雖該等參數 可作為本發明最廣泛的態樣，但在本發明的較佳實施例中 係使用該預轉扇葉（PRV)的位置來代表急冷器的冷却負載 。使用該PRV位置會將液流所致的變化減至最小。而且， 因為該控制會自行校正，故在其應用中以全負載對應於部 份開啟的扇葉不會產生問題。 於該較佳實施例中，在美國專利第5764062號案（併此 附送）中所揭的方法及系統，乃被用來檢測衝顫狀態。當 一確實的衝顫發生時，本發明的方法會檢測及/或決定該 負載與壓縮機壓差的參數。最好是，本發明的方法會檢測 並決定當時的PRV位置，並計算當時的壓力比，然後減少 一小限度。依據本發明，資料係相對於一 PRV指數值來組 成。例如，一指定的PRV位置係被轉換成由〇至1〇〇%的百 分比。一當時的PRV指數為1可代表PRV的百分比為〇至5% 。當PRV的指數為2則代表PRV的百分比為5%至1〇%等等 --------------------訂------—^ t· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 9 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 514715 A7 -------------- B7__ 五、發明說明（7 ) 。此種訂定PRV指數的方法係僅為舉例。另—較佳實施例 將於後在第6圖揭述。 ㈣该方法會將所有可能的PRV指數值列成-表。每一 PRV指數具有一對應的控制壓力比。第2圖乃示出一例表 及-PRV指數相對於該控制壓力比之圖表。該pRv指數的 犯圍係由1至20,而所儲存的控制壓力比係以，，至“丈 的小寫字母來代表。在第2圖中之曲線的斜率係整體為 正的。所儲存的控制壓力比係對應於所測得之某一 pRv指 數值的壓力比，再減去一預設的小限度。該表乃被儲存於 非易失記憶體144中。或者，該表亦可儲存其它的資料， 諸如蒸發器壓力，冷凝器壓力，PRV位置等，該等其它資 料乃可在衝顫發生時被用來判斷狀況者。 假若在某一 PRV位置檢測出一衝顫，而儲存在pRV指 數值中的控制壓力比沒有對應於該pRV位置者，該程序會 儲存當時的壓力比，減去一小限度，作為在該pRV指數的 儲存控制壓力比。該小限度係由使用者所設定，並可由控 制面板之鍵盤來程式化。 該HGBP閥之啟閉係依據在一預定的PRv指數下，將 週期性測得之當時壓力比相較於一儲存於該表中的控制壓 力比而來決定。假使當時的壓力比係大於儲存的控制壓力 比’則該HGBP閥134會以該當時壓力比與儲存控制壓力 比之間的差異，（藉使用一比例係數）來按比例開啟一定量 。此乃對應於第2圖中的操作點A。該比例係數可經由控 制面板140來程式化。當時間逐過，若該當時壓力比增加 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------^--------- -- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 10 514715 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（8 ) 而高於儲存在該表中的儲存控制壓力比，則該HGBp閥134 會更加打開以消除衝顫。若該當時壓力比朝向該表中的儲 存控制壓力比減降，則該閥134會開始關閉。 假使當時壓力比係小於或等於該表中的儲存值，則該 閥134會保持關閉，因為其乃相當於正常操作。此係對應 於第2圖中之操作點b。 假使该系統的特性改變，而使壓縮機丨丨〇在第2圖所示 的曲線上或該曲線底下之一點操作時發生衝顫，則該表中 之儲存控制壓力比會增量地減降。此將會自動地使該 HGBP閥134打開更多以抑止衝顫。一旦該衝顫狀態停止 ，則该表中所儲存之最終值即代表對應於該pRV指數之新 的衝顫界限。或者不用降低該儲存控制壓力比，而可用提 高該比例係數來取代之，此亦能自動地促使該HGBp閥134 打開更多來停止衝顫。在其它的情況下，該系統的特性亦 可能會改變成有利於提高儲存控制壓力比而非將其降低。 在此狀况下，其乃可藉著廣為習知的控制方法來自行調適 地提高該儲存控制壓力比。 若該急冷負載的狀態改變，則前述的處理會持續而使 其自行杈正。藉此方法，乃可形成該儲存控制壓力比之表 ，而在一定時間被校正並保持以反映其衝顫界限，俾使該 HGBP閥134能在適當的急冷操作點打開或關閉。該表可 以不必儲存每一 PRV指數的控制壓力比之點，因為在某些 用途中該等扇葉不能操作高於部份打開的狀態。例如，該 PRV百分比不可能達到95至1〇〇%，因此2〇的？^^指數乃 —------------------訂---------線 ·· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 〜-----------Β7 —_ 五、發明說明（9 ) 可不必具有一對應於它的儲存控制壓力比。反之，若有一 被測出的衝顫其PRV指數沒有對應的儲存控制壓力值，則 所測得的壓力比乃可被用來造成_儲存的控制壓力比（即 稍微減少該測得的比值）。 第3Α、3Β與3C圖乃示出本發明之AHGBp控制方法的 流程圖。該等流程圖具有一些變數及常數，其乃包含於以 下所述的括弧中。 微處理器150會每秒執行一次該AHGBp的控制處理， 雖其並不文限於此特定的時間週期。當該AHGBp控制程 序開始，該送走的急冷水128S其溫度（LCHWT)之變化率 (khwt-rate)的絕對值，會被相較於可程式化的穩定極限 (stabilityjimit)(步驟υ。溫度感測器17〇會測出lchwt。 該穩定極限如果被超過了，代表有一運作狀態使儲存控制 壓力比失效。假使該LCHWT變化率大於該穩定極限（步驟 1)，則該穩定時計（stability—timer)會被檢查（步驟2)。在該 較佳實施例中，其穩定極限為每秒〇3V。若該計時器已 停止（步驟2)，則有一衝顫存消時計（surgeJi〇1(L〇ff_tima) 會開始啟動（步驟3)，以形成一時間視窗來儲存當有一衝 顫造成該不穩定的LCHWT狀態時之控制壓力比。該等控 制壓力比會被儲存於一副程序中，其將說明於後並示於第 4A、4B、4C圖中。該衝顫存消時計與穩定時計會在該副 程序中被檢查。該穩定時計會被重設至其起始時間（步驟4) ，以確定在該不穩定狀態平息之後，已產生多少時間的延 遲。 --------------------訂---------線 -- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
;，、、:後，該當時壓力比（dp_p)會被指定為（（冷凝器壓力 /蒸發器壓力）-1)之值，其係等於（（冷凝器壓力—蒸發器 壓力）/蒸發器壓力）（步驟5)。該壓力比應僅為正數。因此 ’若該壓力比為負值（步驟6)，則其值會被指定為〇(步驟7) 。嗣，該平均壓力比（dp_pa)係被指定為過去之1^個壓力比 的平均值，並包括該當時壓力比（步驟8)。在該較佳實施 例中，N等於10。將該等壓力比平均乃可避免由於衝顫之 波動所產生的誤差值。嗣在此過程中所用的時計會被更新 (步驟9)。更新該等時計包括減少其值直至歸零。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 雖該AHGBP程序被執行，而一分開的衝顫檢測程序 仍持續地在檢測該壓縮機110中是否存有衝顫狀態。如前 戶斤述’仏測衝顫狀悲的較佳方法乃揭示於第5764062號美 國專利中。當該衝顫檢測程序測出一衝顫狀態時，其會“ 確涊該衝顫狀態。一“有效的”或“被確認的，，衝顫並 非僅止於存有衝顫狀態時，當有高可信度時實際上亦會發 生衝顫。當該衝顫檢測程序檢出一確實的衝顫時，其會藉 將一變數（surge)設定為TRUE來顯示它。 假使在該壓縮機中未檢出衝顫狀態（有效或無效步 驟10)，則該PRV位置（prv)會被儲存於一記憶緩衝儲存單 元（prv_prior_to—surge)(步驟11)，以提供一在衝顫之前該 PRV位置的正確指示。假使在該壓縮機中測出衝顫狀態（ 有效或無效）（步驟10)，則被儲存在該記憶緩衝儲存單元 的PRV位置將保持其在衝顫狀態開始時的位置。 然後，假使該衝顫延遲時計已消失（步驟12)，則該衝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------訂---------線 * / (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 13 M4/15 A7 B7
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s、狀“的有效性會被檢查（步驟14)。該衝顫延遲時計乃可 防止«先前的儲存控制壓力比，以免若在現有的衝顏之 後立刻又發生另_個衝顫時造成錯誤。因此，該時計乃提 供一時間週期’可使該系統調適為該程序對初始衝顫所採 取的運作。該時計會在一於後所述並示於第4A、4B、4C 圖中的副程序中被論及。假使-有效的衝顫被檢出（surge =TRUE)，則該衝顫之前的pRV位置（prv』r«su_ 與平均壓力比（dp—pa)之值會被儲存於暫時的可變儲存單 凡中（分別為plot—prv及plot_dp—p)(步驟15)。假使狀況許 可匕們會被记錄下來，即儲存在該表中（步驟16)，此將 於後詳細說明並示於第4A、4B、4C圖中。該衝顏狀態 (surge一condition)會被顯示於該控制面板的使用者顯示器 上而被得知（步驟17)。然後，該衝顫標示會被清除（false)( v驟18)隶後，该熱氣旁通閥副程序會被進行（步驟j 9) ’其將說明於後，並示於第5A、5B、5C圖中。該HGBp 閥的副程序會決定該閥的啟閉量。 若该衝顫時計並未消失（步驟12)，該衝顫標示亦會被 清除（FALSE)(步驟13)，而該HGBP閥的副程序會被進行（ 步驟19)。該衝顫標示會被清除（步驟13與18)，因為該 AHGBP程序已採取動作或正在採取動作來使該系統消除 任何被確認的衝顫。如上所述之衝顫檢測程序，若有必要 時會設定衝顫標示（surge) 〇 記錄副程序的點（步驟16)係示於第4A、4B與4C圖中 。此程序在任何時候檢出一有效衝顫（步驟14)即會被執行 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------------訂---------線 - I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 14 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 514715 A7 __B7 五、發明說明（12) 。此程序會採取衝顫前的PRV位置（plot_prv)及平均壓力 比（plot_dp_p)，並將它們當作控制參數儲存於一表中如第 2圖中所示者，假使其符合適當條件的話。 首先，該程序會檢查系統狀態是否穩定，及該LCHWT 是否操作於設定點。其會檢查當時的LCHWT是否在其設 定點（setpoint)的土〇.5。汗範圍内，及是否溫度控制已穩定60 秒（穩定時計），或在新的不穩定LCHWT狀態開始8秒之内（ 衝顫存消時計）（步驟20)。假使符合該等狀態，則當時的prv 指數（prv_index)會被依據剛在該衝顫發生之前的PRV位置 來指定一值（步驟22)。該穩定時計（stability_timer)及衝顫 存消時計（surgejtiold—〇ff_timer)已於前述第 2A、2B、2C 圖中被說明。該設定點係由使用者透過控制面板140所程 式設定的溫度。於該較佳實施例中，該設定點溫度係為44 °F。該PRV指數之計算將於後第6圖中更詳細地說明。 嗣，假使在當時PRV指數（surge—pts[prv_index])該表 中表未存有控制壓力比（步驟23)(0即代表示存有控制壓力 比），則該程序會尋找一具有較高PRV指數的儲存控制壓 力比（步驟25、26、27)。該程序不會尋找超過該最大的PRV 指數值（MAX_PRV_INDEX)。在該較佳實施例中，該PRV 指數範圍係由〇至最大的心。 假使有一較高的PRV指數具有先前的儲存控制壓力比 ，而小於暫時儲存的平均壓力比（plot_dp_p)(步驟28)，該 程序會指定在當時PRV指數(prv—index)的表中位置，為在 該較高PRV指數值減去一可程式化的限度（surge_mgrgin)( 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------------訂---------線 t f (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 15 丄：> A7
五、發明說明（13 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 步驟30)。此乃形如_種預防措施以免儲存大於在一較高 Ρκν#日數的任何數值’因為在該較佳實施例中其曲線應具 有正的斜率，如第2圖中所示。 假使其中並無具有先前儲存的控制壓力比之較高PRV 才曰數（步驟28)’或其大於或等於暫時儲存的平均壓力比 (plot—dp」)）者（步驟28)，該程序會將在當時pRV指數 (prv一mdex)的控制壓力比，指定為暫時儲存的平均壓力比 (pl〇t-dp-p)減去可程式化的限度（surge—margin)(步驟29)。 此儲存的控制壓力比即為現在對應於該pRV指數的儲存控 制壓力比。在該較佳實施例中，該可程式化的限度之值係 在0.1至0.5之間。 若有一控制壓力比被儲存在該表中（步驟23)，則該程 序會由此值減去該可程式化的限度（surge_margin)(步驟 24)。在此情況下，該程序會自行調適並再校正來改變系 統狀態，如上所述。在所有情況下，一控制壓力比所可能 有的最小值為0.1。若實際值係低於0J，則該控制壓力比 會被指定為0.1之值（步驟31、32)。一0.1或更少的平均壓 力比係比一通常被計算者更低，而僅被用來當作預防以免 在該表中出現0的狀況（因為0表示在該PRV指數之控制壓 力比並未列入該表中）。在此時，乃需要一衝顫反應（步驟 33)，並被標示（surge response—required)，即該 HGBP閥必 須被打開來遏止衝顫。 假使該LCHWT狀態並不符合，且該溫度狀態並不符 合（步驟20)，則該單元狀態並不穩定，或該LCHWT並未 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 16 I --------^--------- t- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7
五、發明說明（14 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在設定點運作。於此狀況下，其控制值不應被儲存在記憶 體中’但一衝顫反應仍然須要（而與須要衝顫反應之標示 無干，如前所述）。因此，該程序會將一可程式化的反應 增量（response—increment)添加於該衝顫反應（surge— response)(步驟21)。該衝顫反應係為該hgbP為了遏止衝 顫而開啟方量，而其值係在該HGBP閥的控制副程序來決 定，將於後說明並示於第5A、5B、5C圖中。在所有狀況 下，該程序會設定一衝顫延遲時計（步驟34)，因此在該系 統有機會來回應該HGBP閥的反應之前，沒有控制壓力比 會被儲存在記憶體中。 該HGBP閥的控制副程序（步驟19)將被更詳細地說明 於第5A、5B與5C圖中。該副程序會決定該閥的反應，包 括該閥應打開或關閉多少。有三項因素構成整體的閥反應 。第一項，該設定點反應，乃正比於該當時壓力比減去在 當時PRV指數的控制壓力比。第二項，該衝顫反應，即該 HGBP閥回應該衝顫的開啟量。此項係不含括於該設定點 反應，且在正常無衝顫狀態時，恆會歸零。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第三項為最小的數位對類比轉換器（DAC)反應。該界 面模組146包含該DAC，乃須要其來控制對該HGBp閥134 的k號。該DAC具有一其可接收的最小值⑴a MIN)，其 係對應於HGBP閥關閉的位置。因此，該整體的闊之反庳 乃荨於该设定點反應加該衝顫反應加上該最小的Dac反 應。 首先’該PRV指數會被指定一值表示當時pRv的位置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 17 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 514715 A7 B7 五、發明說明（15 ) (prv)(步驟35)。指定該PRV指數將會於後及第6圖中更詳 細地說明。若該PRV指數包含一先前儲存的控制壓力比， 而其當時平均壓力比大於該值（步驟36)，則該設定點反應 會指定該值為一比例係數（factor)乘以該二值之差（步驟38) 。換言之，有一反應已被採行，其係以一對該平均壓力比 與在當時PRV指數的儲存控制壓力比之間的差成比例的量 來打開該HGBP閥。該比例係數乃可經由控制面板140來 程式化，並最好在10至100的範圍内。 假使該當時PRV指數並未被指定一控制壓力比，或者 該平均當時壓力比小於在該PRV指數的儲存值（步驟36)， 則該程序會檢查是否一衝顫反應需求號已被標示 (surge_response_required)(步驟37)，因為沒有設定點反應 會產生。假使須要一衝顫反應（步驟37)，則該衝顫反應 (surge response)會被增量（surge response increment)(步驟 39) 。最好是，該衝顫反應之增量係為金額的5%，但並不 限於此。 在所有情況下，該衝顫反應須求標示會被消除（步驟 40) ，因為已不需要進一步的衝顫反應，直到另一個有效 的衝顫發生。假使該衝顫延遲時計及該循環反應時針 (cycle response—timer)被終止（步驟41)，則該HGBP閥之控 制的衝顫反應分量，會被以一朝向零的預設量 (response—decrement)來慢慢地降低（步驟42)，以判斷衝顫 是否再度發生。該循環反應時計會藉只容許閥在週期性間 隔中移動，而來防止該HGBP閥啟閉太快。此預設量 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 18 ----1---.-------------訂-------！線· ·*- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 514715 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（16 ) (response_decrement)最好係為全額的1 %。藉此方法，該 HGBP閥之位置可藉只容許該HGBP控制的設定點反應分 量來最後造成該閥在穩定狀態的開啟而達到理想化。 該衝顫反應不應為負的。因此，若該衝顫反應低於零 (步驟43)，則會被設定為零（步驟44)。若該當時平均壓力 比係小於或等於在該PRV指數值之儲存控制壓力比（步驟 45)，則該程式會由設定點反應減去該反應增量（步驟46) ，因此該HGBP閥會緩慢地移向其關閉位置。 該設定點反應亦不應為負的。因此，若該設定點反應 低於零（步驟47)，則該程序會將設定點反應設定為0(步驟 48)。該循環反應時針（cycle_response_timer)會被重設（步 驟49)，因此該HGBP閥此部份程序會每十秒被執行一次。 該全部的閥反應（total_value_response)係等於該設定 點反應加該衝顫反應加上該最小的DAC值（DA—MIN)(步驟 50)。該DAC具有一其可接收的最小值（DA—MIN)，乃對應 於閥的關閉位置。所容許之全部的閥反應之最大值係為全 額的DAC範圍值（FULL_SCALE)加上該最小的DAC值（步 驟51、52)。嗣該程序可利用界面模組146來啟閉該HGBP 閥（步驟60)，以回應所需之全部的閥反應。 第6圖係為一副程序之流程圖，乃可供決定儲存控制 壓力比之PRV指數（prv_index)。若該PRV值（prv_value)係 小於40%(步驟53)，則該回復的指數值（步驟58)係為該PRV 值除以4(步驟54)。若該PRV值不小於40%(步驟53)，但小 於100%，則該回復的指數（步驟58)係為該PRV值除以10， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 19 514715 A7 B7 17 五、發明說明（ 再加ό。若該PRV值不小於1〇〇%(步驟55)則該回復的指數( 步驟58)係為所容許的最大值（MAX_pRV—ΙΝΕ)Εχ)。於該 較佳貫施例中，所容許的最大值係為15，該pRV值係介於 〇及100%之間。 本說明書並未限制本發明，其係提供例示與說明以供 專業人士瞭解實施本發明的不同方法。以下之申請專利範 圍則界定出本發明之真正範疇及精神所在。 --------------------訂---------線 - m (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 適 度 尺 張 紙 本 釐 公 97 2 X 10 2 /IV 格 規 A4 S) N (C 準 標 家 20 514715 A7 _B7_ 五、發明說明（l8 ) 元件標號對照 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 10 0…冷;東系統 134…（HGBP)熱氣旁通閥 110···離心壓縮機 136、138···管路 112…冷凝器 140…控制面板 114…管路 144···非易失記憶體 116···熱交換管線 146…界面模組 118···入口 148…（A/D)類比數位轉換器 120…出口 150…微處理器 122···冷却塔 152…電壓信號 124…管路 154…壓力感測器 126···蒸發器 160…壓力感測器 12 8…熱交換管線 162…電壓信號 128R···回流管 15 6…位置感測器 128S…供應管 158…電壓信號 130···冷却負載 16 8…電壓信號 132…吸入管 170…溫度感測器 133···預轉扇葉（PRV) -------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 21

Claims (1)

  1. 514715 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 90.12.25. 第89100547號申請案申請專利範圍修正本 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1· 一種可自動校正冷凍系統之衝顫控制的方法，該系統包 括一離心壓縮機、一冷凝器、預轉扇葉、一負載、及一 療發器，急冷液態冷媒會流經該系統來循環；該方法包 含·· 感測一衝顫狀態的存在； 感測代表该壓縮機壓差的壓差參數； 感測代表該負載的負載參數；及 當该衝顫狀態被測出時，儲存該壓差參數與負載參 數，作為控制該冷凍系統所用的校正資料； 、可I 感測一代表該壓縮機目前壓差之目前壓差參數； 感測一代表目前負載的目前負載參數；及 回應該目前壓差參數，目前負載參數，與所儲存的 控制校正資料等，來控制一熱氣旁通閥的操作，以避免 該壓縮機發生衝顫。 2·如申凊專利範圍第丨項之方法，其中感測該壓差參數的 步驟係包括： 感測一代表該冷凝器中之液態冷媒的壓力； 感測一代表該蒸發器中之液態冷媒的壓力； 計算一差動壓力等於該冷凝器壓力與蒸發器壓力 之差；及 計算一壓力比等於該所算出之差動壓力與蒸發器 壓力間之比值。
    3.如申請專利範圍第丨項之方法，其中感測該負載參數的 步驟係包括感測一代表該預轉扇葉的位置。 如申明專利範圍第1項之方法，其中感測該壓差參數的 步驟係包括： 感測一代表該冷凝器中之液態冷媒的壓力； 感測一代表該蒸發器中之液態冷媒的壓力； 計算一差動壓力等於該冷凝器壓力與蒸發器壓力 之差；及 计算一壓力比等於該所算出的差動壓力與蒸發器 壓力間之比值；且 其中感測該負載參數的步驟包括感測一代表該預 轉扇葉的位置。 5·如申請專利範圍第4項之方法，其巾儲存該壓差參數的 步驟係包括： 儲存该壓力比，減去一小限度，作為該衝顫狀態被 測出時的儲存控制壓力比；及 儲存對應的扇葉位置，作為該衝顫狀態被測出時的 儲存控制扇葉位置。 6·如申請專利範圍第1項之方法，其中感測該目前壓差參 數的步驟係包括： 感測一代表該冷凝器中之液態冷媒的目前壓力； 感測一代表該蒸發器中之液態冷媒的目前壓力； 計算一目前差動壓力等於該冷凝器時壓力與蒸發 器目前壓力之差；及
    計算一目前壓力比等於該所算出的目前差動壓力 與目前蒸發器壓力之間的比值。 如申Μ專利k圍第1項之方法，其中感測該目前負載參 數的步驟包括感測-代表該預轉扇葉的目前位置。 如申明專利範圍第1項之方法，其中感測該目前壓差參 數的步驟係包括： 感測一代表該冷凝器中之液態冷媒的目前壓力； 感測一代表該蒸發器中之液態冷媒的目前壓力； 计算一目前差動壓力等於該冷凝器目前壓力與蒸 發器目前壓力之差； 计算一目前壓力比等於該所算出的目前差動壓力 與目前蒸發器壓力之間的比值；及 感測一代表該預轉扇葉的目前位置。 9·如申凊專利範圍第8項之方法，其中該儲存的控制校正 資料包括一儲存的控制壓力比及一儲存的控制扇葉位 置；該方法包含： 若該目前壓力比大於儲存的控制壓力比，後者係對 應於儲存的控制扇葉位置而等於目前扇葉位置，則會以 一正比於該目前壓力比與儲存的控制壓力比之差的量 ，來開啟該熱氣旁通閥。 10.如申凊專利範圍第8項之方法，其中該儲存的校正資料 包括一儲存的控制壓力比及一儲存的控制扇葉位置；該 方法包含： 若該目前壓力比小於或等於所儲存的控制壓力比 24 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） W4715 A8 B8 C8 ------ —____D8 、申請專利範圍 —； —- ，後者係對應於儲存的控制扇葉位置而等於目前扇葉位 置，則會完全關閉該熱氣旁通閥。 11·-種可控制在冷;東系統中之熱氣旁通_方法，該系統 包括-離心壓縮機、一冷凝器、預轉扇葉、及一蒸發器 ，急冷液態冷媒會流經該系統來循環；該方法包含： 感測一代表該冷凝器中之液態冷媒的目前壓力； 感測一代表該蒸發器中之液態冷媒的目前壓力； 感測一代表該預轉扇葉的目前位置； 回應該等冷凝器目前壓力，蒸發器目前壓力，及扇 葉目前位置，而相對於所儲存的校正資料來控制該熱氣 旁通閥的操作，以避免在該壓縮機内產生衝顫。 12. 如申請專利範圍第丨丨項之方法，其中該控制操作包括： 計算一目前差動壓力等於該冷凝器目前壓力與該 蒸發器目前壓力之差；及 计算一目前壓力比等於所算出之目前差動壓力與 蒸發器目前壓力之間的比值。 13. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該儲存的校正資料 包括儲存的控制壓力比及儲存的控制扇葉位置；該方法 包括： 若該目前壓力比大於儲存的控制壓力比，後者係對 應於該儲存的控制扇葉位置而等於該目前扇葉位置，則 會以一正比於該目前壓力比與儲存的控制壓力比之差 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） .25 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
    申請專利範園 的量，來開啟該熱氣旁通閥。 14·如申請專利範圍第11項之方法，其中 、T磺儲存的校正資料 包括儲存的控制壓力比乃對應於儲存的扇葉位置；該方 法包括·· ~ 若該目前壓力比小於或等於該儲存的控㈣力比 ，後者係對應於儲存的㈣騎位置q於該目前扇葉 位置，則會完全關閉該熱氣旁通閥。 15. -種可自動校正冷;東系統之衝顫控制的I置，該系統包 括一離心壓縮機、一冷凝器、預轉扇葉、一負載、及一 蒸發器，急冷液態冷媒會流經該系統來循環，·該裝置包 含： 可感測一衝顫狀態之存在的裝置； 可感測代表該壓縮機之壓差參數的裝置； 可感測代表該負載之負載參數的裝置； 當该衝顫狀態被測出時，可儲存該壓差參數與負載 參數，作為控制該冷凍系統所用之校正資料的裝置； 可感測一代表該壓縮機目前壓差之目前壓差參數 的裝置； 可感測一代表目前負載之目前負載參數的裝置；及 可回應該目前壓差參數，目前負載參數，與所儲存 的控制权正資料等，來控制一熱氣旁通閥的操作，以避 免該壓縮機發生衝顫的裝置。 16·如申請專利範圍第15項之裝置，其中該可感測壓差參數 之裝置係包含： 26 申請專利範圍 可感測一代表該冷凝器中之液態冷媒壓力的裝置； 可感測-代表該蒸發器中之液態冷媒壓力的裝置; C請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 可片算-差動壓力等於該冷凝器壓力與蒸發器壓 力差的裝置；及 可。十算-壓力比等於該所算出之差動壓力與蒸發 器壓力比值的裝置。. 17.如申請專利第15項之裝置，其中該可感測負載參數 的裝置係包括可感測一代表該預轉扇葉之位置的裝置。 如申請專利範圍第15項之裝置，其中該可感測壓力差參 數的裝置係包括： 可感測一代表該冷凝器中之液態冷媒壓力的裝置; 可感測一代表該蒸發器中之液態冷媒壓力的裝置 ;及 可計算一壓力比等於該所算出的差動壓力與蒸發 器壓力之比值的裝置；且 其中該可感測負載參數的裝置包括可感測一代表 該預轉扇葉之位置的裝置。 19·如申凊專利範圍第18項之裝置，其中該可儲存壓差參數 的裝置係包括： 可儲存該壓力比，減去一小限度，作為該衝顫狀態 被測出時之儲存控制壓力比的裝置；及 可儲存對應的扇葉位置，作為該衝顫狀態被測出時 之儲存控制扇葉位置的裝置。 2〇·如申請專利範圍第15項之裝置，其中可感測該目前壓差 本紙張尺度適用中國國家標準（娜）A4規格（21〇><297公楚〉 514715 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 參數的裝置係包括： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 可感測一代表該冷凝器中之液態冷媒目前壓力的 裝置； 可感測一代表該蒸發器中之液態冷媒目前壓力的 裝置； 可計算一目前差動壓力等於該冷凝器目前壓力與 蒸發器目前壓力之差的裝置；及 可計算一目前壓力比等於該所算出的目前差動壓 力與目前蒸發器壓力之比值的裝置。 21·如申請專利範圍第15項之裝置，其中該可感測目前負載 參數的裝置包括可感測一代表該預轉扇葉之目前位置 的裝置。 22.如申請專利範圍第15項之裝置，其中該可感測目前壓力 差參數的裝置係包括： 可感測一代表該冷凝器中之液態冷媒目前壓力的 裝置； 可感測一代表該蒸發器中之液態冷媒目前壓力的 裝置； 可計算一目前差動壓力等於該冷凝器目前壓力與 蒸發器目前壓力之差的裝置； 可計算一目前壓力比等於該所算出的目前差動壓 力與目前蒸發器摩力之比值的裝置；及 可感測一代表該預轉扇葉之目前位置的裝置。 23·如申請專利範圍第22項之裝置，其中該儲存的控制校正
    514715 的 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 身料包括一儲存的控制壓力比及一儲存的控制扇葉位 置；該裝置包含： 若該目前壓力比大於儲存的控制壓力比時，後者係 對應於儲存的控制扇葉位置而等於目前扇葉位置，則能 以一正比於該目前壓力比與儲存的控制壓力比之差的 量，來開啟該熱氣旁通閥的裝置。 24. 如申請專利範圍第22項之裝置，其中該儲存的校正資料 包含一儲存的控制壓力比及一儲存的控制扇葉位置；該 裝置包含： 若該目前壓力比小於或等於所儲存的控制壓力比 時，後者係對應於儲存的控制扇葉位置而等於目前扇葉 位置時，能完全關閉該熱氣旁通閥之裝置。 25. —種可控制在冷凍系統中之熱氣旁通閥的裝置，該系統 包括一離心壓縮機、一冷凝器、預轉扇葉、及一蒸發器 ，急冷液態冷媒會流經該系統來循環；該裝置包含： 可感測一代表該冷凝器中之液態冷媒目前壓力的 裝置； 可感測一代表該蒸發器中之液態冷媒目前壓力 裝置； 可感測一代表該預轉扇葉之目前位置的裝置；及 可回應該等冷凝器目前壓力，蒸發器目前壓力，及 扇葉目前位置，而相對於所儲存的校正資料來控制該熱 氣旁通閥之操作，以避免在該壓縮機内產生衝顫的裝置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇χ297公釐） 29 (請先閲讀背面之注意事項再氣寫本頁) 訂— A8 B8 C8 --- -D8 申請專利範圍 Ο 26·如申請專利範圍第25項之裝置，其中該可控制操作的裝 置包括： 、 可計算一目前差動壓力等於該冷凝器目前壓力與 δ亥蒸發器目前壓力之差的裝置；及 可計算一目前壓力比等於所算出之目前差動壓力 與蒸發器目前壓力之比值的裝置。 27·如申請專利範圍第25項之裝置，其中該儲存的校正資料 包括儲存的控制壓力比及儲存的控制扇葉位置；該裝置 包括： 若目前壓力比大於儲存的控制壓力比時，後者係對 應於該儲存的控制扇葉位置而等於該目前扇葉位置，則 會以一正比於該目前壓力比與儲存的控制壓力比之差 的量，來開啟該熱氣旁通閥的裝置。 28. 如申請專利範圍第25項之裝置，其中該儲存的校正資料 包括儲存的控制壓力比乃對應於儲存的扇葉位置；該裝 置包括： 若該目前壓力比小於或等於該儲存的控制壓力比 時，後者係對應於儲存的控制扇葉位置而等於該目前扇 葉位置’則會完全關閉熱氣旁通閥的裝置。 29. —種冷柬系統，包括有一離心壓縮機、一冷凝器、預轉 扇葉、一熱氣旁通閥、及一蒸發器，急冷液態冷媒會流 經該系統來循環；該系統包含： 可感測一代表該冷凝器中之液態冷媒目前壓力的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） 30 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂· 可感測一代表該蒸發器 裝置； 中之液態冷媒目前壓 力的 可感测代表該預轉扇葉之目前位置的裝置；及 可：應該等冷凝器目前麼力，蒸發器目前壓力，及 七、目則位置’或其函數等，相較於所儲存的校正資料 來t制w亥熱氣旁通閥的操作，以免在壓縮機内發生衝 顫的裝置。 3〇.如申請專利範圍第29項之系統，其中該可控制操作的裝 置係包括： 可-十算-目前差動壓力等於該冷凝器目前壓力與 該蒸發器目前壓力之差的裝置；及 可計算一目前壓力比等於所算出之目前差動壓力 與蒸發器目前壓力之比值的裝置。 1.如申6月專利範圍第29項之系統，其中該儲存的校正資料 包括儲存的控龍力比及儲存的控制扇葉位置；該系統 包括： 若該目前壓力比大於儲存的控制壓力比時，後者係 對應於該儲存的控制扇葉位置而等於該目前扇葉位置 ，則會以一正比於該目前壓力比與儲存的控制壓力比之 差的量，來開啟該熱氣旁通閥的裝置。 32·如申請專利範圍第29項之系統，其中該儲存的校正資料 包括儲存的控制壓力比乃對應於儲存的扇葉位置；該系 統包括： 31 本紙張尺度適用中國國家標準（_) A4規格（21〇X297公釐） 514715 A8 B8 €8 D8 六、申請專利範圍 若該目前壓力比小於或等於該儲存的控制壓力比 時，後者係對應於儲存的控制扇葉位置而等於該目前扇 葉位置，則會完全關閉該熱氣旁通閥的裝置。 32 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐）
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