压头控制制造技术

一种压头控制系统可以对蒸汽压缩系统的高压侧操作状态进行控制。压头控制系统包括具有压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器的蒸汽压缩系统。压头控制系统还可以包括高压侧状态传感器、低压侧状态传感器、控制器和控制设备。低压侧状态传感器可以测量低压侧操作状态并将低压侧操作状态传送到控制器。高压侧状态传感器可以测量高压侧操作状态并将高压侧操作状态传送到控制器。控制器可以比较理论高压侧操作状态与高压侧操作状态并确定控制输出。控制器可以将控制输出传送到控制设备，该控制设备可以基于控制输出来影响高压侧操作状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压头控制相关申请的交叉引用本申请要求于2014年11月7日提交的美国专利申请号14/535,392的优先权。上述申请的全部公开内容通过参引并入本文。
本公开涉及用于对蒸汽压缩过程的高压侧操作状态进行控制的方法及系统。
技术介绍
本部分提供与本公开内容相关的背景信息并且该背景信息未必是现有技术。蒸汽压缩广泛用于商业制冷和消费者制冷及HVAC应用中。蒸汽压缩过程利用制冷剂类型的工作流体的热力学性质来使空间加热或冷却。在典型的冷却应用中，蒸汽压缩过程使制冷剂工作流体在恒定的温度及压力下从液态蒸发到汽态。相的改变需要吸收热并且系统从待冷却的空间吸收热并将热传递至工作流体。汽态工作流体被压缩回到更高的压力且被冷凝回到液相，从而将蒸发的潜热释放至散热器比如大气或热交换器。典型的蒸汽压缩系统包括制冷剂压缩机、冷凝器，膨胀阀和蒸发器。
技术实现思路
本公开涉及一种用于对蒸汽压缩系统的高压侧操作状态进行控制的压头控制系统。压头控制系统可以包括蒸汽压缩系统，该蒸汽压缩系统具有压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。压头控制系统还可以包括：设置在蒸汽压缩系统的高压侧中的高压侧状态传感器；设置在蒸汽压缩系统的低压侧中的低压侧状态传感器；控制器和控制设备。低压侧状态传感器可以测量低压操作状态并经由网络将低压侧操作状态传送到控制器。高压侧状态传感器可以测量高压侧操作状态并经由网络将高压侧操作状态传送到控制器。控制器可以接收高压侧操作状态和低压操作状态，确定理论高压侧操作状态，将理论高压侧操作状态与高压侧操作状态进行比较、以及确定控制输出。控制器可以经由网络将控制输出传送到控制设备，并且控制设备可以基于控制输出来影响高压侧操作状态。理论高压侧操作状态可以与对应于给定低压侧操作状态的最小高压侧操作状态大致相同。附图说明根据下面的附图，本公开的前述及其他特征将变得更加明显。应当理解，这些附图仅描绘了根据本公开的若干个实施方式，并且因此不应被认为是限制本公开的范围，将通过使用附图用附加的特征及细节来描述和解释本公开。图1描绘了用于蒸汽压缩系统的示例性实施方式的过程流程图。图2描绘了涡旋压缩机的示例性实施方式的剖视图。图3描绘了用于特定工作流体的压缩机操作包络线(operatingenvelope)的示例性实施方式的曲线图。图4描绘了压缩机操作包络线的多个示例性实施方式的曲线图。图5描绘了压头(headpressure)控制系统的示例性实施方式的过程流程图。图6描绘了压缩机操作包络线的示例性实施方式的曲线图，其包括用于特定工作流体的压缩机操作包络线的底部分布线(bottomprofile)。图7描绘了可以适应多种特定工作流体的压缩机操作包络线的通用底部分布线的示例性实施方式的曲线图。图8描绘了一个或更多个通用底部分布线的示例性实施方式的曲线图，其中，每个通用底部分布线适于一种或更多种特定的工作流体。图9描绘了具有用于多种工作流体中的每一种的压缩机操作包络线的底部分布线的示例性实施方式的曲线图。图10描绘了具有通用底部分布线和最小冷凝条件的示例性实施方式的曲线图。图11描绘了具有通用底部分布线和最小压差的示例性实施方式的曲线图。图12描绘了具有与控制器集成的储存设备的示例性实施方式的过程流程图。图13描绘了压头控制程序的示例性实施方式的流程图。图14描绘出了用于对蒸汽压缩系统的高压侧状态进行控制的方法的示例性实施方式的流程图。图15描绘了根据本公开的示例性实施方式的执行压头控制程序的控制器的示意框图。具体实施方式一种用于对空间进行冷却的蒸汽压缩系统通过下述方式进行操作：将汽相工作流体压缩到高压；在恒定的饱和温度及压力下将工作流体冷凝到液相；使液相工作流体通过膨胀阀以降低压力；以及将工作流体蒸发回到汽相。空间的冷却源自蒸发过程，该蒸发过程从正被冷却的空间汲取热以提供完成从液体到蒸汽的相变所必需的蒸发潜热。典型的蒸汽压缩系统可以包括但不局限于压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。为了在功能方面给予辅助，蒸汽压缩系统在膨胀阀的高压侧与膨胀阀的低压侧之间可以具有大于最小压力差的压力差。该压力差可以确保汽相工作流体不通过膨胀阀。压头控制系统可以用于控制蒸汽压缩系统的高压侧操作状态。对蒸汽压缩系统的高压侧操作状态进行控制有助于维持膨胀阀两侧的压力差，从而减小或阻止未冷凝的汽相工作流体通过膨胀阀并降低蒸发过程的效率。如图3所示，典型的压头控制系统依赖用于高压侧操作状态的恒定设定点来降低压缩机在压缩机的操作包络线之外操作的可能性，在压缩机的操作包络线之外操作会导致液态制冷剂进入入口达至压缩机并极大地降低压缩机的效率。恒定设定点的压头控制系统通过迫使压缩机维持比特定的低压侧操作状态可能需要的压力高的排出压力而可能会降低压缩机的效率。恒定设定点的压头控制系统可以防止压缩机在低于设定点的冷凝压力下在操作包络线内进行操作，从而使得蒸汽压缩系统以效率较低的方式操作。本公开涉及一种用于对蒸汽压缩系统的高压侧操作状态进行控制的压头控制系统。压头控制系统可以由具有压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器的蒸汽压缩系统构成。该系统还可以包括：设置在蒸汽压缩系统的高压侧的高压侧状态传感器；设置在蒸汽压缩系统的低压侧的低压侧状态传感器；控制器和控制设备。低压侧状态传感器可以测量低压操作状态并经由网络将低压侧操作状态传送到控制器。高压侧状态传感器可以测量高压侧操作状态并经由网络将高压侧操作状态传送到控制器。控制器可以接收高压侧操作状态和低压操作状态，确定理论高压侧操作状态，将理论高压侧操作状态与高压侧操作状态进行比较，以及确定控制输出。控制器可以经由网络将控制输出传送到控制设备，并且该控制装置可以基于控制输出影响高压侧操作状态。理论高压侧操作状态可以与对应于给定低压侧操作状态的最小高压侧操作状态大致相同。本公开的各个方面可以实施为系统、方法或计算机程序产品。所公开的系统的方面可以采取全硬件实施方式的形式、全软件实施方式的形式(包括固件、常驻软件、微代码等)或者可能在本文被概括地称为“电路”、“模块”或“系统”的结合软件和硬件方面的实施方式的形式。本公开可以采用包含在上面具有计算机可读程序代码或指令的一个或更多个计算机可读介质(多个介质)中的计算机程序产品的形式。可以使用计算机可读介质的任意组合。计算机可读介质可以是或包括计算机可读信号介质和/或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以包括但不局限于电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、装置或设备或者其任意组合。示例可以包括但不局限于：具有一根或更多根线材的电气连接件、便携式计算机软磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪速存储器)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光存储装置、磁存储装置或其任意合适的组合。在本公开的上下文中，计算机可读存储介质可以是能够包含或存储程序用于通过指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合使用的任何有形介质。计算机可读信号介质可以包括其内具有计算机可读程序代码的传播数据信号，比如包含在基带中或作为载波的一部分。传播信号可以采取多种形式中的任何形式，包括但不局限于电磁、光学或其任意组合。计算机可读信号介质为下述形式：其可以是除了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对蒸汽压缩回路的压头进行控制的系统，所述系统包括：设置在所述蒸汽压缩回路的低压侧中的低压侧状态传感器；其中，所述低压侧状态传感器测量低压侧操作状态；设置在所述蒸汽压缩回路的高压侧中的高压侧状态传感器；其中，所述高压侧状态传感器测量高压侧操作状态；存储设备，所述存储设备存储描述压缩机操作包络线的信息；控制设备，所述控制设备影响所述高压侧操作状态；以及控制器，所述控制器与所述低压侧状态传感器、所述高压侧状态传感器、所述存储设备和所述控制设备通信；所述控制器使用存储在所述存储设备中的所述信息来确定理论高压侧操作状态，将所述高压侧操作状态与所述理论高压侧操作状态进行比较，确定控制输出，以及将所述控制输出传送至所述控制设备。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.07 US 14/535,3921.一种用于对蒸汽压缩回路的压头进行控制的系统，所述系统包括：设置在所述蒸汽压缩回路的低压侧中的低压侧状态传感器；其中，所述低压侧状态传感器测量低压侧操作状态；设置在所述蒸汽压缩回路的高压侧中的高压侧状态传感器；其中，所述高压侧状态传感器测量高压侧操作状态；存储设备，所述存储设备存储描述压缩机操作包络线的信息；控制设备，所述控制设备影响所述高压侧操作状态；以及控制器，所述控制器与所述低压侧状态传感器、所述高压侧状态传感器、所述存储设备和所述控制设备通信；所述控制器使用存储在所述存储设备中的所述信息来确定理论高压侧操作状态，将所述高压侧操作状态与所述理论高压侧操作状态进行比较，确定控制输出，以及将所述控制输出传送至所述控制设备。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述信息描述了所述操作包络线的底部分布线。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述信息包括描述所述操作包络线的所述底部分布线的一个或更多个函数。4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述信息包括描述所述操作包络线的所述底部分布线的一个或更多个查找表。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述信息包括描述所述操作包络线的所述底部分布线的单个查找表，所述操作包络线对应于特定工作流体。6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述信息包括多个查找表；其中，所述多个查找表中的每个查找表描述对应于多种特定工作流体中的一种特定工作流体的底部分布线。7.根据权利要求4所述的系统，其中，所述信息包括描述一个或更多个通用底部分布线的一个或更多个查找表；其中，所述一个或更多个通用底部分布线中的每一者适于一种或更多种工作流体。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述信息包括描述单个通用底部分布线的单个查找表；其中，所述通用底部分布线适于一种或更多种工作流体。9.根据权利要求4所述的系统，其中，所述信息包括一个或更多个查找表和最小冷凝条件；其中，所述一个或更多个查找表中的每一者描述了一种或更多种工作流体的底部分布线，并且所述最小冷凝条件是常数。10.根据权利要求4所述的系统，其中，所述信息包括多个查找表；其中，一个或更多个查找表描述了最小微分函数；其中，所述最小微分函数对用于多种工作流体的多个底部分布线进行建模。11.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：纳森·保罗·布恩斯，
申请(专利权)人：艾默生环境优化技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US