用于控制蒸发器内的液体水平的方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开控制不具有水平传感器的浸没式冷却器的蒸发器内的液体的水平的方法，浸没式冷却器具有包括至少一个压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器的组件。根据一方面，定位在系统中的多个传感器测量多个第一组参数信息值以及控制器基于所述测量值计算多个第二组参数信息值并进一步基于所述第二组参数信息值将虚拟制冷剂水平确定为控制信号。基于确定的虚拟制冷剂水平，控制器控制关于用于维持预定义的目标制冷剂水平的死区的膨胀阀的操作(打开/关闭/保持)，借此控制蒸发器中的期望制冷剂水平和油。

Method and system for controlling liquid level in evaporator

【技术实现步骤摘要】
用于控制蒸发器内的液体水平的方法及其系统
本专利技术一般涉及浸没式冷却器控制系统的领域，更特别地，本专利技术涉及用于控制浸没式冷却器系统的蒸发器内的液体制冷剂的水平的方法和系统。
技术介绍
浸没式冷却器是其中蒸发器为壳管式热交换器的冷却器，其中制冷剂在蒸发器的壳体侧且待冷却的水/液体在蒸发器的管侧。在浸没式冷却器系统中，压缩机压缩制冷剂气体且冷凝器接收压缩的制冷剂气体并将其冷凝成液体制冷剂。来自冷凝器的液体制冷剂通过膨胀设备，从而在到达蒸发器之前将制冷剂液体的压力降低。蒸发器将壳体内的液体制冷剂蒸发并将其返回至压缩机的吸入口以重复过程。膨胀设备可以包括用以调节冷凝器和蒸发器之间的制冷剂的流动的阀门(例如，电子膨胀阀(EXV))。系统中的膨胀阀用作许可制冷剂从冷凝器的高压制冷剂液体膨胀为低压制冷剂液体的主流控制。低压制冷剂液体然后进入蒸发器的壳体中，其中与管中的水的热交换使得低压制冷剂液体变成低压制冷剂蒸汽。由于来自被冷却的水的热使得制冷剂沸腾，蒸发器壳体填充以制冷蒸汽，且制冷剂的液体水平下降。为了对此进行补偿，电子膨胀阀(EXV)打开以将额外制冷剂馈送至蒸发器。因此，期望知道液体制冷剂水平如何变化，以将液体制冷剂水平保持在适当水平，从而使得液体制冷剂继续覆盖热交换器。过高的水平使得液体制冷剂回涌而过低的水平使得性能降级。这些状况都造成异常操作以及安全跳闸。已知液体制冷剂回涌造成排气含油。也被熟知的是，当油进入蒸发器时，油与制冷剂混合并使得系统效率和能力降级。这在蒸发器管变得涂有油时发生，产生热屏障。传热效率减缓并大幅度地降低冷却效果。根据美国采暖、制冷与空调工程师学会(ASHRAE)，名称为“EffectsofOilonboilingofReplacementRefrigerantsFlowingNormaltoaTubeBundle,PartI:R-123andPartII:R-134a”的研究示出，在即使增加少量油遍及各种热载荷的情况下，传热显著降低。即使以百分之一至百分之二的油，传热系数从其无油基线降低至三分之一。在大量的油成分(百分之五至百分之十五)下，(传热的)百分之四十至百分之五十的降低发生。参考图2，示出使用用于确定蒸发器中的制冷剂水平的通常已知的系统。如图2中所示，传感器(202)提供输入且膨胀阀EXV使用这些输入确定并控制蒸发器(200)内部的制冷剂水平。适于蒸发器(200)的水平计量器(201)调整传感器。由于将传感器(202)安装至蒸发器上，产生大量问题。此外，在使用输入以确定蒸发器内的液体水平(203)时此类调整要求精度。此外，被熟知的是，制冷剂水平传感器(202)的成本高且要求额外的水平腔室(201)。此外，要求额外的人力、处理、电气线束、可编程通信恒温器(PCT)的安装、供电变压器等。因此，需要克服一个或多个上述缺陷。
技术实现思路
相应地，本专利技术的方面公开一种用于控制不具有水平传感器的浸没式冷却器的蒸发器内的液体的水平的方法。浸没式冷却器包括串联布置的至少一个压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器。该方法包括以下步骤：使用定位于浸没式冷却器中的多个传感器测量多个第一组参数；通过具有与所述多个传感器通信的至少一个处理器的控制器使用第一组参数的测量值计算多个第二组参数；通过控制器基于第二组参数值确定虚拟制冷剂水平作为控制信号；以及通过关于用于维持预定义的目标制冷剂水平的死区基于所述确定的虚拟制冷剂水平控制所述膨胀阀的操作来控制蒸发器中的期望制冷剂水平。根据实施例，该方法还包括以预定义间隔监控浸没式冷却器的操作的步骤。在所述实施例中，在浸没式冷却器的启动时预定义间隔为2-5分钟，且在浸没式冷却器的连续操作期间预定义间隔为10-60秒。在所述实施例中，预定义的目标制冷剂水平在20％-35％的范围内。在所述实施例中，当所述确定的虚拟制冷剂水平在死区中时，所述控制器调用所述控制信号保持所述膨胀阀。在所述实施例中，控制期望制冷剂水平的步骤包括在虚拟制冷剂水平高于死区时关闭膨胀阀以及在虚拟制冷剂水平低于死区时打开膨胀阀。根据实施例，该方法还包括以下步骤：当存在由于所述蒸发器中的余油导致排气过热度降低时，通过将虚拟制冷剂水平增大为高于死区来调用所述控制信号以关闭所述膨胀阀；卸载蒸发器以使得油返回至油分离器；以及通过将虚拟制冷剂水平减小为低于死区来调用所述控制信号以打开所述膨胀阀，从而增大排气过热度。在所述实施例中，所述第一组参数包括：吸入压力、排气压力、出水温度、排气温度以及电流。在所述实施例中，所述第二组参数包括：压力比、排气过热度、满载电流、载荷因子、EXV乘数以及排气过热度因子。在所述实施例中，当所述吸入压力降低并达到预定义的低吸入压力设定点时，所述控制器调用所述控制信号以打开所述膨胀阀，直至所述吸入压力高于所述预定义的低吸入压力设定点。在所述实施例中，通过控制器，基于第一参数测量值计算预定义的低吸入压力设定点。根据另一方面，本专利技术公开一种用于控制不具有水平传感器的浸没式冷却器的蒸发器内的液体的水平的系统。浸没式冷却器包括串联布置的至少一个压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器。所述系统包括：被配置用于测量并输入多个第一组参数信息值的多个感测装置；被配置用于基于所述测量值计算多个第二组参数信息值并基于所述计算值确定虚拟制冷剂水平作为控制信号的控制器；以及被配置用于关于预定义的目标制冷剂水平基于控制器确定的所述确定的虚拟制冷剂水平控制所述膨胀阀的操作的控制装置。在所述另一方面，所述控制装置包括用于处理控制所述膨胀阀的操作的模糊逻辑的至少一个处理器以及感测装置包括定位于浸没式冷却器中的多个传感器。附图说明从以下描述结合附图，本专利技术的特定示例性实施例的以上以及其他方面、特征和优势将更显而易见，其中：图1示出作为本专利技术的示例实施例的标准浸没式水冷冷却器的制冷剂回路的系统示意图；图2示出根据传统现有技术的具有制冷剂水平传感器和水平腔室的制冷剂系统的蒸发器；图3示出根据本专利技术的一个实施例的冷却器的控制器；图4示出根据本专利技术的方面的用于控制不具有水平传感器的浸没式冷却器的蒸发器内的液体的水平的方法的流程图；图5为示出根据本专利技术的实施例的在虚拟制冷剂水平分别高于、低于或在死区中的情况下电子膨胀阀在打开、关闭以及保持位置的操作的图；图6示出根据本专利技术的方面的用于控制不具有水平传感器的浸没式冷却器的蒸发器内的液体的水平的方法的逻辑示意图；图7示出根据本专利技术的在第一回路的冷却器的启动期间的真实和虚拟制冷剂水平的比较；图8示出根据本专利技术的在第二回路的冷却器的启动期间的真实和虚拟制冷剂水平的比较；图9示出根据本专利技术的在第一回路的冷却器的操作期间的真实和虚拟制冷剂水平的比较；图10示出根据本专利技术的在第二回路的冷却器的操作期间的真实和虚拟制冷剂水平的比较；图11示出根据本专利技术的用于使用虚拟制冷剂水平的油检测和恢复的图。本领域技术人员将领会到，为简单和清楚起见示出图中的元件，且图中的元件可以不按照比例画出。例如，图中的元件的一些的尺寸可相对于其他元件被夸大以助于改进对本专利技术的各种示例性实施例的理解。遍及附图，应注意到，类似的附图标记用于描绘相同或相似元件、特征以及结构。具体实施方式通常，本专利技术提供一种用于控制不具有水平传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制不具有水平传感器的浸没式冷却器的蒸发器内的液体的水平的方法，浸没式冷却器包括串联布置的至少一个压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器，所述方法包括以下步骤：使用定位在所述浸没式冷却器中的多个传感器测量多个第一组参数；通过具有与所述多个传感器通信的至少一个处理器的控制器，使用第一组参数的测量值计算多个第二组参数；通过所述控制器，基于第二组参数值确定虚拟制冷剂水平作为控制信号；以及通过关于用于维持预定义的目标制冷剂水平的死区基于确定的虚拟制冷剂水平控制所述膨胀阀的操作，控制所述蒸发器中的期望制冷剂水平。

【技术特征摘要】
2018.02.20 IN 2018210063671.一种控制不具有水平传感器的浸没式冷却器的蒸发器内的液体的水平的方法，浸没式冷却器包括串联布置的至少一个压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器，所述方法包括以下步骤：使用定位在所述浸没式冷却器中的多个传感器测量多个第一组参数；通过具有与所述多个传感器通信的至少一个处理器的控制器，使用第一组参数的测量值计算多个第二组参数；通过所述控制器，基于第二组参数值确定虚拟制冷剂水平作为控制信号；以及通过关于用于维持预定义的目标制冷剂水平的死区基于确定的虚拟制冷剂水平控制所述膨胀阀的操作，控制所述蒸发器中的期望制冷剂水平。2.根据权利要求1所述的方法，还包括以预定义间隔监控所述浸没式冷却器的操作的步骤。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在所述浸没式冷却器的启动时所述预定义间隔为2-5分钟，以及在所述浸没式冷却器的连续操作期间所述预定义间隔为10-60秒。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述预定义的目标制冷剂水平在20％至35％的范围内。5.根据权利要求1所述的方法，其中控制期望制冷剂水平的步骤包括：当所述虚拟制冷剂水平高于所述死区时关闭所述膨胀阀，以及当所述虚拟制冷剂水平低于所述死区时打开所述膨胀阀。6.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：当存在由于所述蒸发器中的余油导致的排气过热度的降低时，通过将所述虚拟制冷剂水平增大为高于所述死区来调用所述控制信号以关闭所述膨胀阀；卸载所述蒸发器以将油返回至油分离器；...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑迪普·帕撒卡尔，扎德·赫塔卡尔，
申请(专利权)人：蓝星有限公司，
类型：发明
国别省市：印度,IN