用于动力式压缩机的质量流量内插系统及方法技术方案

一种用于在不包括质量流量传感器的动力式压缩机正在操作以压缩工作流体的同时对该压缩机的质量流量进行确定的方法包括由处理器确定压缩机的当前操作点

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于动力式压缩机的质量流量内插系统及方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于
2021
年4月
29
日提交的美国专利申请
No.17/243,787
的优先权，该美国专利申请的全部内容通过参引并入本文
。


[0003]本公开的领域总体上涉及控制系统，并且更具体地涉及用于包括动力式压缩机的机器的控制系统
。

技术介绍

[0004]包括离心式压缩机在内的动力式压缩机通常在
HVAC
系统中使用
。
压缩机通过传动轴操作性地连接至马达，传动轴支承多个压缩机构或叶轮级
。
马达使叶轮在一定的旋转速度和负载条件下进行旋转，以将制冷剂压缩至指定的需求
。
可以控制马达速度和负载，以在宽范围的操作条件下操作压缩机
。
了解压缩机的精确操作点可以有助于避免在低效率
(
例如，阻塞流
)
或不稳定
(
例如，喘振
)
的区域中进行操作
。
[0005]当特定速度下的压缩机负载足够低到使得工作流体通过机器实现最小压力上升时，出现阻塞流
。
尽管压缩机可以在阻塞时安全地运行较长时间段，但是这是低效且不理想的操作模式
。
喘振是高度不稳定的流动状态，其在压缩机产生的压头不足以克服压缩机排放处的压力从而导致通过叶轮的回流时发生
。
在这种不稳定的流动状态下即使操作短的时间也可能损坏轴承和机器的其他部分，从而减少压缩机的使用寿命
。
[0006]为了避免在不期望的流动状态下操作，希望具有与限定压缩机操作点的关键参数有关的实时数据：旋转速度
、
压力上升和质量流量
。
通过将这些参数包括在压缩机的控制策略中，可以调节其他操作参数以确保压缩机保持在特定的操作范围内
。
使用标准仪器可以容易测量马达速度和压缩机入口和出口处的压力
。
然而，测量质量流量的传感器通常成本高昂
。
因此，希望在没有附加仪器的成本的情况下确定压缩机的质量流量
。
[0007]本
技术介绍
部分意在向读者介绍可能与下面所描述和
/
或所要求保护的本公开的各种方面相关的本技术的各种方面
。
该论述被认为有助于为读者提供背景信息，以便更好地理解本公开的各个方面
。
因此，应当理解的是，这些陈述应该以这种角度来读取，而不是作为对现有技术的承认
。

技术实现思路

[0008]本专利技术的一个方面涉及一种系统，该系统包括可操作成压缩工作流体的动力式压缩机以及控制器
。
控制器连接至动力式压缩机，并且包括处理器和存储器
。
存储器存储动力式压缩机的预定操作点的映射，其中，每个预定操作点包括动力式压缩机在该预定操作点处的质量流量
。
存储器还存储指令，这些指令对处理器进行编程，以操作动力式压缩机来压缩工作流体，并在操作动力式压缩机的同时确定压缩机的当前操作点
。
如果操作点是预定操作点中的一个预定操作点，则存储在存储器中的指令对处理器进行编程，以从映射中检
索当前操作点的质量流量
。
如果操作点不是预定操作点中的一个预定操作点，则存储在存储器中的指令对处理器进行编程，以从最接近当前操作点的重新确定的操作点的子集的质量流量来计算当前操作点的质量流量
。
存储在存储器中的指令对处理器进行进一步编程，以至少部分地基于所计算的当前操作点的质量流量来继续操作动力式压缩机以压缩工作流体
。
[0009]本公开的另一方面涉及一种用于不具有质量流量传感器的动力式压缩机的控制器
。
该控制器包括处理器和存储器
。
存储器存储动力式压缩机的多个预定操作点的映射，其中，每个预定操作点包括动力式压缩机在该预定操作点处的质量流量
。
存储器还存储指令，这些指令对处理器进行编程，以操作动力式压缩机来压缩工作流体，并在操作动力式压缩机的同时确定压缩机的当前操作点
。
如果当前操作点是预定操作点中的一个预定操作点，则存储在存储器中的指令对处理器进行编程，以从映射中检索当前操作点的质量流量
。
如果当前操作点不是预定操作点中的一个预定操作点，则存储在存储器中的指令对处理器进行编程，以从最接近当前操作点的预定操作点的子集的质量流量来计算当前操作点的质量流量
。
存储在存储器中的指令对处理器进行进一步编程，以至少部分地基于所计算的当前操作点的质量流量来继续操作动力式压缩机以压缩工作流体
。
[0010]本公开的另一方面涉及一种确定动力式压缩机的质量流量的方法，该动力式压缩机压缩工作流体并且不包括质量传感器
。
该方法包括：操作动力式压缩机以压缩工作流体；确定压缩机的当前操作点；在当前操作点是动力式压缩机在映射中的多个预定操作点中的一个预定操作点时，从存储在存储器中的预定操作点的映射中检索当前操作点的质量流量，其中，映射中的每个预定操作点包括动力式压缩机在该预定操作点处的质量流量；在当前操作点不是映射中的预定操作点中的一个预定操作点时，从最接近当前操作点的预定操作点的子集的质量流量来计算当前操作点的质量流量；以及至少部分地基于所计算的当前操作点的质量流量来继续操作动力式压缩机以压缩工作流体
。
[0011]存在就上述各方面所提及特征的各种改进
。
其他特征也可以并入上述各方面中
。
这些改进和附加的特征可以单独地存在或以任何组合存在
。
例如，以下就所图示实施方式中的任一实施方式所讨论的各种特征可以单独地或以任何组合结合到上述各方面中的任一方面中
。
附图说明
[0012]以下附图图示了本公开的各个方面
。
[0013]图1是经组装的动力式压缩机的立体图
。
[0014]图2是沿着线2‑2截取的图1的压缩机的横截面图，其中，外部导管被移除
。
[0015]图3是用于动力式压缩机的控制系统的框图
。
[0016]图4是动力式压缩机的操作映射
。
[0017]图5是动力式压缩机的预定操作点和示例当前操作点的映射；
[0018]图6是对压缩工作流体的动力式压缩机的质量流量进行确定的方法的流程图；
[0019]图
7A
是当前操作点和最近的预定操作点的子集的第一图形表示；
[0020]图
7B
是当前操作点和最近的预定操作点的子集的第二图形表示；
[0021]图8是当前操作点和最近的预定操作点的子集的第三图形表示；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种系统，包括：动力式压缩机，所述动力式压缩机能够操作成压缩工作流体；以及控制器，所述控制器连接至所述动力式压缩机，所述控制器包括处理器和存储器，所述存储器存储：所述动力式压缩机的多个预定操作点的映射，每个预定操作点包括所述动力式压缩机在所述预定操作点处的质量流量；以及指令，所述指令对所述处理器进行编程以：操作所述动力式压缩机以压缩所述工作流体；在操作所述动力式压缩机的同时，确定所述压缩机的当前操作点；在所述当前操作点是所述预定操作点中的一个预定操作点时，从所述映射中检索所述当前操作点的质量流量；在所述当前操作点不是所述预定操作点中的一个预定操作点时，从最接近所述当前操作点的所述预定操作点的子集的质量流量来计算所述当前操作点的质量流量；以及至少部分地基于所计算的所述当前操作点的质量流量来继续操作所述动力式压缩机以压缩所述工作流体
。2.
根据权利要求1所述的系统，其中，存储在所述存储器中的所述指令对所述处理器进行编程，以通过下述方式从最接近所述当前操作点的所述预定操作点的子集的质量流量来确定所述当前操作点的质量流量：识别最接近所述当前操作点的所述预定操作点的子集；确定所述当前操作点与最接近所述当前操作点的所述预定操作点的子集之间的距离；根据所确定的所述距离和最接近所述当前操作点的所述预定操作点的子集的每个预定操作点的质量流量来计算所述当前操作点的质量流量
。3.
根据权利要求2所述的系统，其中，所述压缩机包括马达，并且每个预定操作点和所述当前操作点由所述马达的速度和所述压缩机的操作压力比来限定
。4.
根据权利要求2所述的系统，其中，所述压缩机包括马达和可变入口导向叶片
(VIGV)
，并且每个预定操作点和所述当前操作点由所述马达的速度
、
操作压力比和所述可变入口导向叶片的位置来限定
。5.
根据权利要求4所述的系统，其中，存储在所述存储器中的所述指令对所述处理器进行编程，以通过下述方式从最接近所述当前操作点的所述预定操作点的子集的质量流量来确定所述当前操作点的质量流量：识别最接近所述当前操作点的所述预定操作点的第一子集，所述预定操作点的所述第一子集具有相同的第一可变入口导向叶片位置，所述第一可变入口导向叶片位置比所述当前操作点的当前可变入口导向叶片位置小；确定其中用所述第一可变入口导向叶片位置代替所述当前可变入口导向叶片位置的当前操作点与所述第一子集中的预定操作点之间的距离；根据所确定的所述距离和所述第一子集的每个预定操作点的质量流量来计算其中所述用所述第一可变入口导向叶片位置代替所述当前可变入口导向叶片位置的当前操作点的第一中间质量流量；识别最接近所述当前操作点的所述预定操作点的第二子集，所述预定操作点的所述第
二子集具有相同的第二可变入口导向叶片位置，所述第二可变入口导向叶片位置比所述当前操作点的所述当前可变入口导向叶片位置大；确定其中用所述第二可变入口导向叶片位置代替所述当前可变入口导向叶片位置的当前操作点与所述第二子集的预定操作点之间的距离；根据所确定的所述距离和所述第二子集的每个预定操作点的质量流量来计算其中所述用所述第二可变入口导向叶片位置代替所述当前可变入口导向叶片位置的当前操作点的第二中间质量流量；以及根据所述第一中间质量流量
、
所述第二中间质量流量以及所述当前可变入口导向叶片位置与所述第一可变入口导向叶片位置和所述第二可变入口导向叶片位置彼此之间的距离来计算所述当前操作点的质量流量
。6.
根据任一项前述权利要求所述的系统，其中，所述动力式压缩机包括离心式压缩机
。7.
根据任一项前述权利要求所述的系统，其中，存储在所述存储器中的所述指令对所述处理器进行编程，以将所确定的所述当前操作点的质量流量输入到用于所述动力式压缩机的操作的控制算法中
。8.
根据任一项前述权利要求所述的系统，其中，所述存储器还存储多个预定喘振点
、
每个预定喘振点的喘振点质量流量
、
多个预定阻塞点以及每个预定阻塞点的阻塞点质量流量的映射，并且存储在所述存储器中的所述指令对所述处理器进行编程以：基于所述多个预定喘振点的映射来确定所述当前操作点的当前喘振点；基于所述多个预定阻塞点的映射来确定所述当前操作点的当前阻塞点；在所述当前喘振点是所述预定喘振点中的一个预定喘振点时，从所述映射中检索所述当前喘振点的质量流量；在所述当前阻塞点是所述预定阻塞点中的一个预定阻塞点时，从所述映射中检索所述当前阻塞点的质量流量；在所述当前喘振点不是所述预定喘振点中的一个预定喘振点时，从最接近所述当前喘振点的所述多个预定喘振点的子集的质量流量来计算所述当前喘振点的喘振点质量流量；在所述当前阻塞点不是所述预定阻塞点中的一个预定阻塞点时，从最接近所述当前阻塞点的所述多个预定阻塞点的子集的质量流量来计算所述当前阻塞点的阻塞点质量流量
。9.
根据任一项前述权利要求所述的系统，其中，所述动力式压缩机不包括质量流量传感器
。10.
一种用于不具有质量流量传感器的动力式压缩机的控制器，所述控制器包括：处理器；以及存储器，所述存储器存储：所述动力式压缩机的多个预定操作点的映射，每个预定操作点包括所述动力式压缩机在所述预定操作点处的质量流量；以及指令，所述指令对所述处理器进行编程以：操作所述动力式压缩机以压缩工作流体；在操作所述动力式压缩机的同时，确定所述压缩机的当前操作点；在所述当前操作点是所述预定操作点中的一个预定操作点时，从所述映射中检索所述当前操作点的质量流量；
在所述当前操作点不是所述预定操作点中的一个预定操作点时，从最接近所述当前操作点的所述预定操作点的子集的质量流量来计算所述当前操作点的质量流量；以及至少部分地基于所计算的所述当前操作点的质量流量来继续操作所述动力式压缩机以压缩所述工作流体
。11.
根据权利要求
10
所述的控制器，其中，存储在所述存储器中的所述指令对所述处理器进行编程，以通过下述方式从最接近所述当前操作点的所述预定操作点的子集的质量流量来确定所述当前操作点的质量流量：识别最接近所述当前操作点的所述预定操作点的子集；确定所述当前操作点与最接近所述当前操作点的所述预定操作点的子集之间的距离；根据所确定的所述距离和最接近所述当前操作点的所述预定操作点的子集的每个预定操作点的质量流量来计算所述当前操作点的质量流量
。12.
根据权利要求
11
所述的控制器，其中，所述压缩机包括马达，并且每个预定操作点和所述当前操作点由所述马达的速度和操作压力比来限定
。13.
根据权利要求
11
所述的控制器，其中，所述压缩机包括马达和可变入口导向叶片
(VIGV)
，并且每个预定操作点和所述当前操作点由所述马达的速度
、
操作压力比和所述可变入口导向叶片的位置来限定
。14.
根据权利要求
13
所述的控制器，其中，存储在所述存储器中的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔，
申请(专利权)人：谷轮有限合伙公司，
类型：发明
国别省市：