TWI311630B - Method for detecting surge of compressor - Google Patents

Description

1311630 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種壓縮機喘振之預判方法，更詳而 吕之，係用以提供一種應用於具離心式壓縮機之 用以㈣判斷該離心式壓縮機即將發生喘振:壓縮機 喘振之預判方法。 【先前技術】 按冰水主機係為中央空調系統中的常見製冷設備， 中央空調系統係利用冰水主機所製造出的冰水經由管路 ^傳輸以熱父換的方式，達到有效降低室内溫度的目 4年來，冰水主機的使周已越來越普及，而冰水主 :主：之運轉核心係在壓縮機部份’以離心式壓縮機為 '，、運轉中常伴隨著喘振（Surge)現象的發生，此喘振 動拖μ t產生1父大的深θ之外’运會使得施加在驅動電 癱㈣/口葉輪軸承上的應力增加’進而對離心式壓縮機本 ^壞，因此’當喘振現象持續出現時，對於冰水主 機而5勢必會造成很大的傷害。 夕b =為即時排除喘振現象’現今偵測喘振現象的方法， 單變數㈣讣10的量測，來判斷喘振 是壓力：生’其係僅透過量測所得到的電流值、溫度值或 據t 由訊號處理的過程，分別#作判斷分析的依 單料數果國專利公告第5,746, 062號專利案為例，就是以 為ίΐ斷^式進行分析，並以闊值⑽灿仙）的大小作 土，，而為了得到較精準及穩定的判斷值，如該專 19824(修正版） 5 1311630 利案之FIG.4U)及4⑻所示，其係於藉 '=差：串為避免由於錯誤判斷而造成的錯;::置= ，果二IT邏輯判斷流程’方能分析出判斷結 果以確認離心式壓縮機之喘振現象的發生血否，妙 種偵測方式之運作過程實過於 、 二的=成本’此外’此種偵測方式係於喘振現象發生 =，方進射,m，因此，若有些許之時間延誤，則有可能 丨造成離心式壓縮機已有損害之情事發生。 職是，如何提供一種能夠解決上述習知技術之問題的 座縮機喘振之預判方法，實為此領域中亟待解決之問題。 【發明内容】 鑒於上述習知技術之缺失，本發明之主要目的在於提 供一種簡易進行預先判斷離心式壓縮機即將發生喘振之 壓縮機喘振之預判方法，以供預備進行排除喘振之依據。 、為達上述主要目的，本發明之壓縮機喘振之預判方 法，係種應用於具離心式壓縮機之製冷設備中，其包括 以下步驟： ^ (1) 透過該離心式壓縮機之性能檢測，得出一組最高 出口 壓力值（pctJIBP()utH); (2) 偵測該離心式壓縮機之進氣導葉（Inlet Guide Vane ; IGV)之開度值以及冷媒流量值； (3) 依據所偵測之進氣導葉之開度值以及冷媒流量值 透過下列之公式（1)運算得出該離心式壓縮機之出口壓力 值（P compout )， 6 19824(修正版） 1311630 — ζ=(ΡιΧ+ρ2γ+ρ3)3……公式⑴； /、中X Υ及Ζ係分別用以表示該離心式壓縮機之 .進氣導葉之開度值、冷媒流量值及出口壓力值，Ρ1、Μ ρ3係為已★係數值’且該公式⑴之係數值係依據該製冷 設備之離心式壓縮機經性能檢測所得之性能曲線中之多 組該離心式壓縮機之進氣導葉之開度值、冷媒流量值及出 口壓力值，透過該公式（D運算所取得 馨⑷比較該出口壓力值是否大於或等於該組最高出 Ζ壓力值中對應步驟⑵所偵測之進氣導葉之開度值之最 问出口壓力值’若是’則確認該離心式壓縮機即將發生喘 ，振，俾，供預備進行排除喘振之依據。 /相較於習知技術，本發明之I縮機喘振之預判方法主 要係於#、測該離心式麼縮機之進氣導葉之開度值以及冷 媒流量值後，透過公式⑴之運算得出該離心式壓縮狀 出口Μ力值’再將該出σ麗力值與該離心式壓縮機之性能 •檢測所得之一組最高出口壓力值中對應所偵測之進氣導 葉之開度值之最高出口麼力值進行比較，以於該出口墨力 值大於或等於該最高出口屢力值時，可預先判斷該離心式 壓縮機即將發生喘振，俾供預備進行排除喘振 以達到上述之主要目的。 I錯 【實施方式】 一以下係藉由特定的具體實例說明本發明之實施方 式’熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之内容輕易地 瞭解本發明之其他優點與功效。本發明亦可藉由其他不同 】9824(修正版） 7 1311630 2具體實例加以施行或應用，本說明書#的各項細節亦可 —土於不_點與應用，在不本發明之 .修飾與變更。 「适仃各種 —响茶閲第1圖’其係為本發明壓縮機喘振之預判方法 之只施例步驟流程不意圖。該麼縮機喘振之預判方法係應 用於具離心式I縮機之製冷設備中。於本實施例中，該^ 為冰水主機(chlller)，而該製冷設傷係可；用 :中央工凋糸統等。如圖所示，該壓縮機喘振之預判方法 係先執行步驟s 1 〇。 於步驟S10，係透過該離心式I縮機之性能檢測，得 出-組最高出口麗力值(p__tH)。於本實施例中， 係先以實際對該離心式I縮機進行性能檢測的方式，得到 如第2A圖所示之該離心壓縮機之進氣導葉之開度值一A 媒流量值-出口塵力值的性能曲線(Perf〇r_ce C㈣:） 不意圖後（圖中每一顏色之曲線即代表一性能曲線，需特 別說明的是，該錄能㈣之數量㈣本實施例中所採 :’並非用以限制實際性能檢測後所得之性能曲線的數 里）即可從該性能曲線示意圖得知該離心、式壓縮 不同的進氣導葉之開度值之可容許的最高出口塵力值/ 再請麥閱第2B至21圖，係為對應第2A圖中不同的 進氣導葉之開度值之冷媒流量值以及出口壓力值之數據 表’如圖所示’係可得知該組最高出口壓力值係為分別對 應該進氣導葉之開度值(即G 3)、爾即G 4)、5〇%(即 〇.5)、6〇%(即〇.6)、順即〇.7)、_即0.8)、90%(即 19824(修正版） 8 1311630 _ 0.9)及 100%(即 13之 77640、90840、95920、98660、 -1 00300、101200、1〇1 900 及 1 01 900(單位 kgf/m2);需予 •以附加#明的疋，該些數據表中僅表示與本發明壓縮機喘 振之預判方法'有關之參數攔位，於實際性能檢測後所得之 數據表復包括其他參數欄位。接著進至步驟sn。 於步驟S11，係偵測該離心式壓縮機之進氣導葉 (Inlet Guide Vane ; IGV)之開度值以及冷媒流量值。於 馨本實施例中，此步驟係實時或週期性（間隔一段時間）進行 該離心式壓縮機之進氣導葉之開度值以及冷媒流量值之 摘測（具體實施時’若採用週期性進行該離心式壓縮機之 、進氣導葉之開度值以及冷媒流量值之㈣’則可於每次進 行偵測時，偵測一固定時間（例如一分鐘）内之進氣導葉之 開度值以及冷媒流量值，並進行移動平均運算後，得出平 均之進氣導葉之開度值以及冷媒流量值後，方予執 之步驟，但並非以此種具體實施方式為限）。接著進至步 驟 S12。 於步驟S12’係依據所偵測之進氣導葉之開度值以及 冷媒流量值透過下列之公式⑴運算得出該離心式壓縮機 之出口壓力值（Pc。 mpout )， 、' Ζ=(ΡιΧ+Ρ2Υ+Ρ3)3......公式（1); 其中’χ、γΜ係分別用以表示該離心式壓縮機之 進氣導葉之開度值、冷媒流量值及出口壓力值，Ρ1、Μ 為已知係數值。於本實施例巾，該公式⑴之係數 係依據該製冷Μ之離心式壓_經性能檢測所得之性 19824(修正版) 9 1311630 丹b*曲線（如第2為园 — 導荦之Η谇枯 不）中之多組該離心式壓縮機之進氣 ”汗又值、冷媒流量值及出口壓力值（如第 ‘圖所幻，透過該公式⑴運算所取得者。 再“閱第3圖’係為模擬第2Α圖 導茱之開度值-冷婼法旦括, 點，·、主# 里值''出口壓力值圖，如圖所示之黑 :、、=: 透過該公式⑴進行運算之多組該 ::式=機之進氣導葉之開度值、冷媒流量值及出口- 媒Λ附加說明的是，該抑（三雉）進氣導葉之開 :值值-出口塵力值圖中之黑點所代表之多•且 該離心式壓縮機之進氣導華 、、 p ^ ^ 令案之開度值、冷媒流量值及出口 ，二力⑮心非有所限制’圖中僅為本實施例中之實際 乾例’而組數的多寡係影響著後續 算所取得之係數值的準確· ’亦即 '式„運 好八m、“ P取侍的組數越多，透 匕該△式（1)讀·所取得之係數值即越準確。 而為更明確說明該係數值汛 為範例進行說明： 運开過私，現以實際數據 該 U(1)W Z=(PlX + M + p3m 州+如故㈣松㈣ρ]2 ρ3χ2+ 3ίν p iw3m3Plfvx+3P2fvY+P33，共 i〇 個項，接著將今第 2A圖之製冷設備之離心式壓縮機經性能檢測所得之性能 曲線中之多組該離心式壓縮機之進氣導葉之開度值、冷媒 流量值及出口壓力值（如第23至21圖所示 = (⑽f (舰Y+P3)3)，經㈣算聯立方程切得^ 項的係數值’分別對應為，ρ33= 21836>952 ; 19824(修正版） 10 1311630 3ΡιΡ32=3833. 9265 ； 3P2P32=-7752. 849 ; 3Pi2P3=-50. 260129 ； 3P22 P3=880. 58716 ; .6PiP2P3=22. 58319 ； P,3=0. 2341361 7 ； P23=-49< 355234 · 3?必、3· 7448195 ·’ 3Pr2P2=-0.57460569，則再進一步經運 算’即可得 Ρ】 = 0· 616344 ; P2=-3. 6681 2 ; p3=27.951。 承上述，可得知該公式（1)係為 〔〇. 616344XK-3. 66812)Y+27. 951〕3,因此，在 χ 及 γ(即 鲁步驟S11所偵測之該離心式壓縮機之進氣導葉之開度值 及冷媒流量值）為已知的狀況下，即可運算得出ζ(即該離 心式壓縮機之出口壓力值汗⑶叩^))。 ， 此外，於本實施例中，此步驟中之經該公式（1)運算 所得之出口壓力值復與一修正係數進行乘法運算後， 至步驟S13 ;其中’該修正係數係為大於或等於9〇%至小 於100%(亦即90%$修正係數<100%)中之一者。 於步驟S13,係比較該出口壓力值是否大於或等於該 _組最高出口壓力值中對應步驟S11所债測之進氣導葉^ 開度值之最高出口壓力值。於本實施例中。此步驟係將步 驟S12中所運算得出之出口壓力值（由實際偵測之進氣導 葉之開度值以及冷媒流量值透過該公式（1)運算得出者） 與實際對該離心式壓縮機進行性能檢測的方式所得之該 組最高出口壓力值中對應步驟S11所偵測之進氣導葉2 開度值之最高出口壓力值進行比較，並於該出口壓力值大 於或等於該組最高出口壓力值中對應步驟su所偵測之 進乳導葉之開度值之最高出口壓力值時，則確認該離心式 19824(修正版) 11 1311630 壓縮機即將發生喘振，例如，由步驟SI 1所偵測之進氣導 葉之開度值若為30%時，即從該組最高出口壓力值中找出 進氣‘葉之開度值為30%之最高出口壓力值（於本實施例 中，開度值為30%之最高出口壓力值係為7764〇 kgf/m2)， 並比較該出π壓力值是否大於或等於進氣導葉之開度值 為30%之最高出口壓力值（即7764〇kgf/m2)，若是，則確 <該離心式壓縮機即將發生喘振並進至步驟幻4。 β於步驟S14’係輪出一該離心式壓縮機即將發生喘振 之提不於本只施例中，此步驟係用以於步驟如判斷出 該離心式I縮機即將發生喘振時，即時透過如榮幕顯示、 或聲音提示等方式，提示旁人’以俾供預備進行 排除％振之依據(例如透過關閉該進氣導 料旁路則HGt-GasBypass;HGBmW = 時進行排除）。 而派1生 综上所述，本發明之I縮機喘振之制方法係主要係 =過該離;。式峨之性能檢測，得出一組 ==::心式壓縮機之進氣導葉之開度值以及冷 媒机里值，且依據所谓測之進氣 量值透過-預設公式運*得值以及冷媒流 力值，心…山 離心式壓縮機之出口壓 屢力值中對昼力值是否大於或等於該組最高出口 力值若二 氣導葉之開度值之最高出口麗 力值右疋，則確認該離心式Μ縮機 話說，即於_該離心式I縮機 =換具 冷媒流量值後，透過公式⑴之、軍某之開度值以及 運异传出該離心式壓縮機 19824(修正版） 12 1311630 之出口壓力值，再將該出口壓力值與誃、 〜 •能檢測所得之一組最高出口壓力值二：工堅縮機之性 導葉之開度值之最高出口 Μ力值進^1所偵測之進氣 力值大於或等於該最高出口壓力乂 =於該出口麼 式壓縮機即將發生喘振，俾供預備進行排除 相較於習知技術者，本發明之I缩機喘振 不 =進行繁細輯判斷程序，即可預先判斷該 丨‘機即將發生喘振，亦即，本發明係提供一種土 先判斷喘振發生之壓縮機喘振之預判方法。 仃預 上述實施例僅例示性說明本發明之原理及其功效，而 非闱於限制本發明。任诃熟習此項技藝之人士玱7 二本發明之精神及範訂，對上述實施例進行修娜盘= =2，。本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利 【圖式簡單說明】 第1圖係為本發明壓縮機喘振之預判方法 步驟流程示意圖； 貝1 第2Α圖係為本發明壓縮機喘振之預判方法所應用之 製冷設備中之離心壓縮機之進氣導葉之開度值_^、亡旦 值-出口壓力值的性能曲線（Perf 〇rmance Curve) V示咅:1 第2B至21圖係為對應第^圖中不同的進氣之 開度值之冷媒流量值以及出口壓力值之數據表；以及、 第3圖係為模擬第2A圖之3D(三維）進氣導葉之開度 值-冷媒流量值-出口壓力值圖。 又 19824(修正版) 13 1311630 【主要元件符號說明】 S10至S14 步驟

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Claims (1)

1311630 十 1. 、申請專利範圍·· 機5縮：喘振之預判方法，係應用於具離心式壓縮 衣冷δ又備中，該方法包括下列步驟： ―⑴藉由該離心式壓縮機之性能檢測，得出一組 取咼出口壓力值（PcDmpc>utH); ⑵镇測該離心式壓縮機之進氣導葉（ι_ ui e IGV)之開度值以及冷媒流量值； 旦（3)猎由所債測得之進氣導葉開度值以及冷媒流 量值，再透過下列之公式⑴運算得出該離心式壓縮 機之出口壓力值（PcM_t); Ζ=(ΡϊΧ+Ρ2Υ+ρ3)3......公式（1); 其中’ X、Υ及Ζ係分別用以表示該離^式壓縮機之進 氣導葉之開度值、冷媒流量值及出口壓力值，Pi、h 及P3係為已知係數i，且該公式⑴之係數值係依據 該製冷設備之離心式壓縮機經性能檢測所得之性能 曲線中之多組該離心式壓縮機之進氣導葉之開度 值、冷媒流量值及出口壓力值，透過該公式（1)運算 所取得者；以及 T (4)比較該出口壓力值是否大於或等於該組最高 出口壓力值中對應步驟（2)所偵測之進氣導葉之開度 值之最高出口壓力值，若是，則確認該離心式壓縮機 即將發生喘振，俾供預備進行排除喘振之依據。 2.如申請專利範圍第1項所述之壓縮機喘振之預判方 法’其中，該製冷設備係為冰水主機（chilier)。 19824(修正版） 15 1311630 如申請專利範圍第1項所述之壓縮機喘振之預判方 法’其中’該步驟（2)係實時或週期性進行偵測。 如申請專利範圍第1項所述之壓縮機喘振之預鉀方 法，其中，該公式（1)之係數值係依據該製冷設備之 離心式壓縮機經性能檢測所得之性能曲線中之多組 該離=式壓縮機之進氣導葉之開度值、冷媒流量二= 出口壓力值，透過該公式（1)運算所取得者。 如申請專利範圍帛丨㈣述之麼縮機喘振之預封方 法，其令，該步驟（3)中之經該公式（1)運算所得 口壓力值復與—修正餘進行乘法運算後 步驟（4)。 如申β專利季巳圍第5項所述之壓縮機喘振之預 ^之其_中者該修正係數係為大於或等於9跑小於100% =申=利範圍第】項所述之昼縮機喘振 法，其中，該步驟（4)復於該出口壓力值大 方 該組最高出口壓力值中對 、5等於 筆之門^， 驟（）所谓測之進氣導 f:度值之取南出口壓力值時，輸出-該離心式壓 縮機即將發生喘振之提示。 气1 如申請專利範圍第7 jg %、+、^ ^ 车^ ^ 項所述之壓縮機喘振之預判方 ’中’該提不之方式係為螢幕顯示 及聲音提示之其中—者。 號，4不以 3. 4. 5. 6. 8. 】9824(修正版） 16 1311630 ]9824 辦3月4修(更)正替換頁

1/11 1311630 七、指定代表圖： '(一）本案指定代表圖為：第（1 )圖。 / (二）本代表圖之元件代表符號簡單說明： S10至S14 步驟 馨 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：無。

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