[发明专利]用于控制节约器回路的系统和方法

说明书

相关申请案的交叉参考

本申请案主张于2010年9月14日递交的发明名称为“用于控制节约器回路的系统和方法（SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING AN ECONOMIZER CIRCUIT）”的第61/382,858号美国临时申请案的优先权和权益，所述申请案以引用的方式并入本文中。

背景技术

本申请案大体涉及控制蒸汽压缩系统中的节约器回路。更具体地说，本申请案涉及通过控制压缩机的节约器端口所用阀来控制蒸汽压缩系统的节约器回路。

在诸如制冷和冷冻系统的蒸汽压缩系统中，制冷剂气体经由压缩机压缩，随后被输送到冷凝器。输送到冷凝器的制冷剂蒸汽与诸如空气或水等流体存在热交换关系，从而经历相变而成为制冷剂液体。液态制冷剂从冷凝器流经对应的膨胀装置而到达蒸发器。蒸发器中的液态制冷剂与诸如空气、水或其他工艺流体等流体存在热交换关系，从而经历相变而成为制冷剂蒸汽。流经蒸发器的其他流体因与液态制冷剂之间的热交换关系而得以冷冻或冷却，并且随后可以被供应到一个封闭空间用以冷却该封闭空间。最后，蒸发器中的蒸汽制冷剂返回到压缩机，从而完成了一个循环。

为提供更大容量、更高效率和更高性能的制冷或冷冻系统，可以将节约器回路安置到该系统中。节约器回路可以包括节约器热交换器或闪蒸罐；通往连接到冷凝器或所述冷凝器下游主要制冷剂线路的所述节约器热交换器或闪蒸罐的入口线路；以及节约器膨胀装置，该装置安装在所述入口线路中。当所述节约器回路包括闪蒸罐时，可以将所述闪蒸罐的第一出口线路连接到位于所述膨胀装置上游的主要制冷剂线路，并可以将所述闪蒸罐的第二出口线路连接到压缩机的压缩室内的端口或连接到所述压缩机的吸入口。

在闪蒸罐节约器回路中，液态制冷剂从冷凝器流经入口线路和膨胀装置而进入到闪蒸罐中。在流经该膨胀装置之时，液态制冷剂会经历一次压降，因此，该制冷剂的至少一部分会迅速地发生膨胀或“闪蒸”，并且会从液体转化为气体。闪蒸罐中的液态制冷剂在所述闪蒸罐的“底部”处汇集，并通过第一出口线路返回到主要制冷剂回路中。所述第一出口线路可以安装一个或多个阀，用于控制返回到主要制冷剂回路中的液态制冷剂的量。闪蒸罐中的气态制冷剂在所述闪蒸罐的“顶部”处汇集，并通过第二出口线路返回到压缩机中，所述第二出口线路通往吸入口或压缩室中以中间压力运作的某个点。所述第二出口线路也可以安装一个或多个阀门，用于控制提供至压缩机的气态制冷剂的量。

如上文所论述，节约器回路可以用于提供更大容量、更高效率和更高性能的制冷或冷冻系统。例如，所述节约器回路可以通过将处于中间压力的制冷气体提供至压缩机，以此减少压缩机所需的工作量并提高压缩机效率，从而改善了系统效率。节约器回路中的多个参数可以经控制以提供更大容量、更高效率和更高性能的制冷或冷冻系统。进入和离开闪蒸罐的制冷剂的量，以及保持在该罐中的液态制冷剂的量，均可以经控制以获得制冷或冷冻系统的所需容量、所需效率和所需性能。

存在两种基本类型的节约器可以用于制冷或冷冻系统。第一种类型的节约器使用闪蒸罐来冷却制冷剂液体，其方法是将制冷剂的一部分煮沸并提供充分的空间来分离液相与气相。冷却后的制冷剂液体接着流至蒸发器，而制冷剂蒸汽则流入到压缩机中。电磁阀可以用于调控闪蒸罐与压缩机之间的蒸汽线路上的流。对闪蒸罐的说明已在第7,353,659号美国专利申请案中描述，该专利以引用的方式并入本文中。第二种类型的节约器使用热交换器，其一侧上为已过冷的制冷剂液体而另一侧上为已沸腾的制冷剂。膨胀阀会对热交换器的沸腾侧上的液态制冷剂流进行调整。膨胀阀可以经控制以将离开热交换器的制冷剂蒸汽维持在一个恒定的过热度。在其他情况下，膨胀阀可以经控制以维持住恒定的压缩机吸入压力或冷却容量。

制冷或冷却系统中的一个问题包括对变速驱动器的使用，该变速驱动器用于响应于高压缩机电机电流条件而减小压缩机速度。该问题在于，对于一个给定的冷凝温度，减小施加给压缩机电机的电压的频率并不会减小电机电流。为减少冷凝器负载并由此减小电机电流，需要的是使电机速度发生相对较大的减小，这与变速驱动器的供电频率相关。用于使压缩机卸载的电机速度方法会导致冷却容量的大幅度减小，而这种幅度可能会远甚于使用其他技术所需的，例如螺杆式压缩机中的滑阀卸载技术。

因此，所需的是一种控制电机电流同时仍能维持所需量的冷却容量的系统和方法。更具体地说，所需的是一种系统和方法，所述系统和方法能简易地控制节约器回路从而对制冷或冷却系统提供更好的性能，同时还能控制电机电流。