制冷系统中交叉映射的部件技术方案

本申请公开了在包括至少一个压缩机和膨胀阀的制冷电路中进行性能模型交叉映射的方法和对应的设备，该方法包括：测量该制冷电路的一个或更多个电路参数值；利用第一性能模型根据一个或更多个测量的电路参数值中至少之一计算排气管路温度Tpm并且将所计算的排气管路温度Tpm与来自制冷电路的测量的排气管路温度Tmeas进行比较以获得第一差值ΔT；利用第一性能模型根据一个或更多个测量的电路参数值中至少之一计算第一流量Mpm；利用针对膨胀阀的第二性能模型根据至少一个或更多个测量的电路参数值中至少之一计算通过膨胀阀的第二流量Mevm；将第一流量Mpm与第二流量Mevm进行比较以获得第二差值ΔM；以及评估第一差值ΔT和第二差值ΔM。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及制冷系统的性能预测、控制、故障检测和诊断，并且出于这样的目的更具体地涉及系统性能模型的使用和校准。
技术介绍
由于制冷系统的维护和操作相当昂贵，因此存在对制冷系统进行连续地监测并改善其可靠性和效率的目标。包括至少一个压缩机的机械制冷系统在操作期间消耗大量的能量，并且机械制冷系统受到影响制冷系统的可靠性、效率及容量的大量的易变参数(highlyvolatileparameter)的影响。因此，连续地监测并控制制冷系统的性能很重要。在现有技术中，已知如何能够监测并控制包括至少一个压缩机的制冷电路的操作的多种不同方式，开始为简单地在感测的系统值之间进行比较或者将感测的系统值与预定阈值进行比较，直到使用转移函数表示系统的输入/输出关系的较复杂的基于模型的方法。制冷系统的故障检测及诊断通常由用于操作参数并及时追踪参数发展的监测系统的部件处理，其中，所述部件可以是包括在该系统内的任何部件，例如，压缩机或膨胀阀等。除了如在EP0217558B1中所公开的传统故障检测方法之外，可以使用基于制冷系统部件的性能预测的方法。例如，US6,799,951B2描述了一种基于预定压缩机数据集例如性能曲线的使用以预测压缩机操作参数的值并将所预测的压缩机操作参数的值与实际感测的值相比较的压缩机故障或故障检测方法。此外，US6,981,384B2描述了一种基于根据系统的操作模式和特征所限定的测量的液体过冷却值与预定过冷却值之间的比较而致力于在给定系统条件下检测制冷剂的非适应充填即系统欠充填或过充填的预编程序控制器的使用。此外，US2005/0126190A1公开了一种基于吸气过热监测的类似方法。EP0883047B1示出了一种基于神经网络理论的致力于电子膨胀阀EEV的操作监测的方法。这种方法的目标在于：生成基于由位于系统中的多个传感器生成的信息的算法并且产生EEV位置的计算值。如与现有技术中已知的其他方法相比较，这种方法不依赖于预定参数但范围非常有限。在US2013/0205815A1中描述的EEV控制方法基于转移函数理论并且也不依赖于预定参数。然而，这样的方法的申请在计算上有要求并且范围有限。此外，监测并控制制冷系统的性能还包括：测量系统的效率以及计算性能指数如性能系数COP或能量效率比EER，出于故障检测的目的，例如，确认系统的潜在效率劣化或者检查系统是否在系统的制造商的规范内进行，或者出于性能监测的目的，例如，估计操作成本并允许所有者对于其装置的使用和操作做出决定。然而，测量制冷系统的效率通常具有挑战性，例如，由于存在要监测的多个参数，成本较高，又例如，需要大量的传感器和记录器并且由于某种原因而导致准确度差，尤其是针对空气系统更是如此。例如，US6,701,725B2描述了一种众所周知的基于公布的普遍的压缩机性能数据或故障/标准压缩机性能数据，例如，AR1标准540或压缩机制造商手册以得出关于实际制冷系统的性能如容量、功率、COP、EER、季节性能等的结论以估计实际制冷系统的容量和功率的压缩机性能模型的使用。US8,775,123B2示出了另一种仅基于系统参数的焓计算和受限感测以估计制冷系统的性能系数的简单方法。为了控制制冷电路的操作，基于标准闭环控制算法，例如，PI控制或PID控制，通常运用电子膨胀阀EXV控制，意在维持压缩机吸气处足量的过热以避免会导致压缩机的故障的进入压缩机的过量液体。存在增强过热控制的鲁棒性及准确度的许多方法，例如如在US5,506,768A中所解释的自动调谐方法或自适应调谐方法，而WO2008/147828A公开了基于模糊逻辑方法的使用的另一种类型的控制。然而，这些控制方法通常不允许使用导致蒸发器的次优操作以及制冷系统的次优操作的小于5K至7K的压缩机吸气过热进行操作。众所周知，更准确地控制过热允许在将导致更高的系统效率的低处，即正过热或零过热，即通常为3K至0K处操作。此外，如在US4,878,355A中所解释的，同样众所周知地，在压缩机的吸气处使用有限量的液滴进行操作能够有益于使压缩机冷却以及扩大压缩机的额定操作范围/包络。然而，这样的操作接近于系统的可靠性界限，需要传统控制方法不能提供的高水平的准确度和鲁棒性。因此，EP0237822B1描述了一种基于压缩机排气过热的测量以及其测量值与基于压缩机吸气过热值与排气过热值之间的关系而估计的预定过热程度的比较来控制膨胀阀开度的方法。WO2009/048466A1示出了一种同样基于压缩机吸气过热温度与排气温度之间的关系的使用的类似方法。US6,318,101B1描述了一种以使蒸发器压力最小为目标并且监测相对于存储在控制器中的预定设置点的排气温度偏差以防止压缩机液击的控制方法。US7,509,817B1示出了一种基于吸气和排气过热测量的线性膨胀阀控制方法，其特征在于，连续使用利用代表压缩机容量的预定参数的两种不同的控制方法并且在预定时间段之后应用该方法。US6,711,911B1描述了另一种基于实际(感测的)压缩机排气温度与对应于期望的低过热操作的压缩机排气温度的理论值的比较的膨胀阀控制方法。理论排气温度的计算基于一些表征压缩机在制冷系统中的使用的预定系数/参数。US8,096,141B2示出了又一种依赖于估计实际吸气流量(基于阀的一些已知的或预定的特征)以及适于膨胀阀开度以与对应于期望的吸气条件设置点的计算的期望吸气流速设置点相匹配的控制制冷系统的过热操作的方法。US7,290,402B1示出了一种基于吸气过热误差与阀开度之间的实验性的预定关系的膨胀阀控制方法。在US2013/0174591A1中还使用预定查找手册以基于系统的当前操作条件创建过热设置点。如上所示，文献中描述的大多数监测、控制和诊断方法通常使用额定特性、预定关系和/或参照标准的性能。通常基于在一个给定的时间处的一个给定的系统或部件的性能生成这样的数据。明显地，由于不考虑由系统的部件制造公差、部件磨合、部件老化以及应用公差或系统公差引起的影响，因此这样的预定数据不被认为是任何系统或部件甚至类似的系统或部件的行为的准确表示。然而，为了对制冷系统进行准确地监测、控制、故障检测和诊断，在操作期间较佳地调整所应用的性能预测模型是必要的以说明部件性能可变性和变化。制冷系统部件的制造可变性可以明显地影响部件性能。不同部件的制造公差不同并且不同制造商的制造公差也不同。这些公差和可变性范围的值大部分时间都在公开领域中得不到并且是部件制造商的独家技术的一部分。在系统部件的操作的第一时间期间通常观察磨合效果，其中，磨合可以被限定为直到系统的部件已经达到稳定的性能水平的一段时间。取决于各种参数，例如部件的类型、技术、尺寸、操作条件等，磨合可以持续几个小时甚至几天。磨合参数，例如持续时间，通常在公开领域中得不到并且需要大量的测试数据以确认。然后，这些特性通常也得不到或者是部件制造商的独家技术的一部分。部件老化包括在发展中通常是部件操作性能随时间的劣化。这样的老化和因而发生的性能变化范围可以取决于许多因素例如使用的时间、操作条件以及所使用部件的类型。通常，老化的显著影响可能在相对较长的运行周期之后出现。实际上，大多数系统部件被设计成满足若干年的平均寿命要求。再次，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在包括至少一个压缩机和膨胀阀的制冷电路中进行性能模型交叉映射的方法，所述方法包括：测量所述制冷电路的一个或更多个电路参数值；利用第一性能模型根据一个或更多个测量的电路参数值中至少之一来计算排气管路温度Tpm，并且将所计算的排气管路温度Tpm与来自所述制冷电路的测量的排气管路温度Tmeas进行比较以获得第一差值ΔT；利用第一性能模型根据所述一个或更多个测量的电路参数值中至少之一来计算第一流量Mpm；利用针对所述膨胀阀的第二性能模型根据至少一个或更多个测量的电路参数值中至少之一来计算通过所述膨胀阀的第二流量Mevm；将所述第一流量Mpm与所述第二流量Mevm进行比较以获得第二差值ΔM；以及评估所述第一差值ΔT和所述第二差值ΔM。

【技术特征摘要】
2015.06.24 EP 15173519.81.一种在包括至少一个压缩机和膨胀阀的制冷电路中进行性能模型交叉映射的方法，所述方法包括：测量所述制冷电路的一个或更多个电路参数值；利用第一性能模型根据一个或更多个测量的电路参数值中至少之一来计算排气管路温度Tpm，并且将所计算的排气管路温度Tpm与来自所述制冷电路的测量的排气管路温度Tmeas进行比较以获得第一差值ΔT；利用第一性能模型根据所述一个或更多个测量的电路参数值中至少之一来计算第一流量Mpm；利用针对所述膨胀阀的第二性能模型根据至少一个或更多个测量的电路参数值中至少之一来计算通过所述膨胀阀的第二流量Mevm；将所述第一流量Mpm与所述第二流量Mevm进行比较以获得第二差值ΔM；以及评估所述第一差值ΔT和所述第二差值ΔM。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：基于确定所测量的排气管路温度Tmeas和所述第一差值ΔT中至少之一保持稳定来指示至少所述第一性能模型就绪用于预测所述制冷电路的性能。3.根据权利要求2所述的方法，其中，响应于所述第一性能模型就绪用于预测性能的所述指示来校准所述第一性能模型。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述评估包括：基于两个差值ΔT、ΔM中至少之一确定是否校准所述第一性能模型。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，还包括：基于确定所述第一差值ΔT在预定范围外来指示传感器故障；和/或基于确定用于获得所述第二差值ΔM的所述第一流量值Mpm和所述第二流量值Mevm彼此相差预定百分比来指示膨胀阀故障。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述评估包括：基于所述两个差值ΔT、ΔM中至少之一来确定故障的存在。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，还包括：利用所述第一性能模型根据所述至少一个或更多个测量的电路参数值中至少之一来计算所述至少一个压缩机的功耗Ipm，并且将所计算的功耗Ipm与来自所述制冷电路的测量的功耗Imeas进行比较以获得第三差值ΔI；以及评估所述第三差值ΔI。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，还包括：利用所述第一性能模型根据期望的操作条件的至少一个或更多个理想电路参数值来计算另一排气管路温度T’pm；将所计算的另一排气管路温度T’pm与来自所述制冷电路的测量的排气管路温度Tmeas进行比较以获得另一第一差值ΔT’；利用所述第一性能模型根据所述期望的操作条件的至少一个或更多个理想电路参数值来计算另一第一流量M’pm；利用针对所述膨胀阀的所述第二性能模型根据所述期望的操作条件的至少一个或更多个理想电路参数值来计算通过所述膨胀阀的另一第二流量M’evm；将所述另一第一流量M’pm与所述另一第二流量M’evm进行比较以获得另一第二差...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡·贝尔塔尼奥利奥，埃里克·维南迪，雷蒙德·施泰尔斯，赵海滨，
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：德国;DE