制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的運(yùn)行的制作方法
【專利說明】制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的運(yùn)行
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01080047650.1、國(guó)際申請(qǐng)日為2010年10月11日的同名的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
_2] 相關(guān)串請(qǐng)的交叉引用
對(duì)2009年10月23日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?1/254，277且發(fā)明名稱為“制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的運(yùn)行(REFRIGERANT VAPOR COMPRESS1N SYSTEM OPERAT1N) ”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)進(jìn)行引用，并且本申請(qǐng)要求其優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，通過引用該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容將其并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明主要涉及蒸氣壓縮系統(tǒng)，并且更具體地涉及制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的運(yùn)行。
【背景技術(shù)】
[0004]常規(guī)的蒸氣壓縮系統(tǒng)通常包括壓縮機(jī)、放熱換熱器、吸熱換熱器和膨脹設(shè)備，膨脹設(shè)備一般是相對(duì)于工作流體的流動(dòng)位于吸熱換熱器上游和放熱換熱器下游的膨脹閥。這些基本的系統(tǒng)部件通過根據(jù)已知蒸氣壓縮循環(huán)設(shè)置的閉合回路內(nèi)的工作流體管線互連。
[0005]在某些蒸氣壓縮系統(tǒng)中，通過將閃蒸槽經(jīng)濟(jì)器裝入放熱換熱器和蒸發(fā)器之間的工作流體回路內(nèi)即可增加容量調(diào)節(jié)能力。在此情況下，離開放熱換熱器的工作流體在進(jìn)入閃蒸槽之前通過經(jīng)濟(jì)器膨脹設(shè)備例如恒溫膨脹閥或電子膨脹閥膨脹，膨脹流體在閃蒸槽內(nèi)分為液體組分和蒸氣組分。蒸氣組分由此被從閃蒸槽引入多級(jí)壓縮設(shè)備的壓縮過程的中間壓力級(jí)，而液體組分則在進(jìn)入蒸發(fā)器之前被從閃蒸槽引導(dǎo)通過系統(tǒng)的主膨脹閥。
[0006]根據(jù)在特定應(yīng)用中使用的工作流體的特性，蒸氣壓縮系統(tǒng)可以以亞臨界模式或跨臨界模式運(yùn)行。在以亞臨界循環(huán)運(yùn)行的蒸氣壓縮系統(tǒng)中，蒸氣放熱換熱器和吸熱換熱器均在低于工作流體臨界壓力的壓力下運(yùn)行。因此，在亞臨界模式中，蒸氣放熱換熱器用作工作流體的冷凝器并且吸熱換熱器用作工作流體的蒸發(fā)器。
[0007]但是，在以跨臨界循環(huán)運(yùn)行的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)中，蒸氣放熱換熱器是在超過制冷劑臨界壓力的制冷劑溫度和壓力下運(yùn)行，而吸熱換熱器則是在亞臨界范圍內(nèi)的制冷劑溫度和壓力下運(yùn)行。因此，在跨臨界模式中，蒸氣放熱換熱器用作工作流體的氣體冷卻器并且吸熱換熱器用作工作流體的蒸發(fā)器。
[0008]在通常被稱為制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的用于冷藏應(yīng)用的蒸氣壓縮系統(tǒng)中，工作流體是制冷劑。充有常規(guī)制冷劑的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)通常以亞臨界模式運(yùn)行，常規(guī)制冷劑例如有碳氟化合物制冷劑，例如但不限于氫氯氟烴(HCFC)譬如R22，以及更常用的氫氟烴(HFC)譬如R134a，R404A和R407C?！疤烊坏摹敝评鋭├缍趸家部梢杂糜谥评鋭┱魵鈮嚎s系統(tǒng)中以代替HCFC或HFC制冷劑。因?yàn)槎趸季哂械团R界溫度，所以充有二氧化碳作為制冷劑的大多數(shù)制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成以跨臨界模式運(yùn)行。
[0009]制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)通常被用于調(diào)節(jié)供應(yīng)至住宅、辦公樓、醫(yī)院、學(xué)校、飯店或其他設(shè)施內(nèi)的氣候受控舒適區(qū)域的空氣。制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)也經(jīng)常被用于制冷供應(yīng)至陳列柜、商戶、冷凍柜、冷藏室或商業(yè)機(jī)構(gòu)內(nèi)其他易腐/凍結(jié)產(chǎn)品存儲(chǔ)區(qū)域的空氣。制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)還經(jīng)常在運(yùn)輸冷藏系統(tǒng)中使用，以用于制冷供應(yīng)至卡車、拖車、集裝箱或通過卡車、鐵路、船舶或聯(lián)運(yùn)方式運(yùn)輸易腐/凍結(jié)物品的類似裝置中的溫控貨艙的空氣。
[0010]結(jié)合運(yùn)輸冷藏系統(tǒng)使用的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)通常會(huì)由于制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)必須要在寬泛的運(yùn)行負(fù)荷條件和寬泛的戶外環(huán)境條件運(yùn)行以將貨艙內(nèi)的產(chǎn)品保持在期望溫度下，而要承受比空調(diào)或商業(yè)冷藏應(yīng)用更為嚴(yán)苛的工作條件。貨物需要被控制處于的期望溫度也可能會(huì)根據(jù)保存貨物的性質(zhì)而大范圍地改變。制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)不但必須要具備足夠的容量以將在環(huán)境溫度下裝入貨艙內(nèi)的產(chǎn)品的溫度快速拉低，而且還必須要在運(yùn)輸期間保持穩(wěn)定的產(chǎn)品溫度時(shí)低負(fù)荷地高效運(yùn)行。另外，運(yùn)輸用制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)要經(jīng)歷運(yùn)行模式和停機(jī)模式也就是待機(jī)狀態(tài)之間的循環(huán)。
[0011]在更加復(fù)雜的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)例如裝有多級(jí)壓縮設(shè)備和容量調(diào)節(jié)的那些系統(tǒng)中，通常要提供多個(gè)制冷劑流量控制設(shè)備以允許選擇性控制通過制冷劑回路中各條支路的制冷劑流量。在常規(guī)制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的運(yùn)行中，慣例是在停機(jī)期間也就是在制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)待機(jī)時(shí)將制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)內(nèi)的每一個(gè)流量控制設(shè)備都設(shè)置在全關(guān)位置。
[0012]由于流量控制設(shè)備都全關(guān)，因此制冷劑就有可能被截留在全關(guān)的流量控制設(shè)備之間的制冷劑回路中的隔離空間內(nèi)。如果制冷劑在停機(jī)期間被截留在隔離空間內(nèi)，那么隔離空間內(nèi)的壓力可能就會(huì)升高到超過制冷劑在其中駐留的管路、槽或其他結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圍阻壓力的水平，特別是在制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的低壓側(cè)更是如此。如果隔離空間內(nèi)的制冷劑壓力確實(shí)超過了設(shè)計(jì)的圍阻壓力，那么在圍阻結(jié)構(gòu)內(nèi)就有可能出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致制冷劑從系統(tǒng)中泄漏。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]提供了一種用于在關(guān)閉制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)后的停機(jī)時(shí)段期間保護(hù)制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的方法。制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)具有制冷劑主回路，制冷劑主回路具有相對(duì)于制冷劑流動(dòng)位于壓縮設(shè)備下游且相對(duì)于制冷劑流動(dòng)位于主膨脹設(shè)備上游的高壓側(cè)以及相對(duì)于制冷劑流動(dòng)位于主膨脹設(shè)備下游且相對(duì)于制冷劑流動(dòng)位于壓縮設(shè)備上游的低壓側(cè)。所述方法包括以下步驟:在停機(jī)期間，只要所述制冷劑回路低壓側(cè)的隔離空間內(nèi)的制冷劑壓力超出預(yù)定的停機(jī)平衡壓力極限就釋放所述隔離空間內(nèi)的制冷劑壓力。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，釋放隔離空間內(nèi)的制冷劑壓力的步驟包括將隔離空間內(nèi)的制冷劑壓力排放至制冷劑回路以外的環(huán)境壓力。在一個(gè)實(shí)施例中，釋放隔離空間內(nèi)的制冷劑壓力的步驟包括將隔離空間內(nèi)的制冷劑壓力排放至制冷劑回路的其中的制冷劑壓力低于預(yù)定的最高停機(jī)平衡壓力極限的部分低壓側(cè)。在一個(gè)實(shí)施例中，釋放隔離空間內(nèi)的制冷劑壓力的步驟包括打開該隔離空間和制冷劑回路的其中的制冷劑壓力低于預(yù)定的最高停機(jī)平衡壓力極限的部分低壓側(cè)之間的流量控制閥。在一個(gè)實(shí)施例中，釋放隔離空間內(nèi)的制冷劑壓力的步驟包括在停機(jī)時(shí)段期間保持一條遍及制冷劑回路低壓側(cè)的開著的制冷劑流動(dòng)路徑。
[0015]提供了一種用于檢測(cè)制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)內(nèi)的制冷劑充注水平的方法。制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)具有制冷劑主回路，制冷劑主回路包括制冷劑壓縮設(shè)備、壓縮設(shè)備下游的制冷劑放熱換熱器、制冷劑放熱換熱器下游的制冷劑吸熱換熱器以及設(shè)置在制冷劑放熱換熱器下游和制冷劑吸熱換熱器上游的制冷劑回路內(nèi)的主膨脹設(shè)備。所述方法包括以下步驟:在制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)內(nèi)的壓縮機(jī)關(guān)閉后，測(cè)量制冷劑平衡壓力和制冷劑平衡溫度；然后根據(jù)測(cè)量的制冷劑平衡壓力和測(cè)量的平衡溫度確定制冷劑平衡密度是否處于指示制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)中在適當(dāng)?shù)闹评鋭┏渥⑺綍r(shí)的制冷劑密度的預(yù)定參考密度范圍內(nèi)。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)以跨臨界模式運(yùn)行的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)內(nèi)的制冷劑充注低水平或高水平的步驟包括將測(cè)量的平衡壓力和測(cè)量的平衡溫度關(guān)聯(lián)至作為制冷劑溫度和制冷劑壓力函數(shù)的期望制冷劑密度的映射表。在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)內(nèi)的制冷劑充注水平的步驟包括以下步驟:根據(jù)測(cè)量的制冷劑平衡壓力和測(cè)量的制冷劑平衡溫度計(jì)算制冷劑密度；并將算出的制冷劑密度與參考制冷劑密度相比較。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)能夠以跨臨界模式運(yùn)行或者其中該系統(tǒng)的平衡狀態(tài)在制冷劑的兩相區(qū)域以外。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，壓縮機(jī)在關(guān)閉制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)之后的停機(jī)時(shí)段期間關(guān)閉。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，測(cè)量的平衡壓力或測(cè)量的平衡溫度是:(a)在進(jìn)入停機(jī)時(shí)段指定時(shí)間后確定，(b)在完全平衡之前測(cè)量或者(C)通過間接計(jì)算相關(guān)的系統(tǒng)導(dǎo)體確定。
[0020]提供了一種用于檢測(cè)制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)內(nèi)的制冷劑充注量的方法，制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)具有制冷劑回路，制冷劑回路包括作為有源部件的制冷劑壓縮設(shè)備、所述壓縮設(shè)備下游的制冷劑放熱換熱器、所述制冷劑放熱換熱器下游的制冷劑吸熱換熱器以及互連制冷劑管線。所述方法包括以下步驟:以其中(例如全部)制冷劑在制冷劑回路的有源部件內(nèi)循環(huán)的模式來運(yùn)行制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)；在運(yùn)行期間測(cè)量制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)中選定運(yùn)行參數(shù)的值；然后將選定運(yùn)行參數(shù)的測(cè)量值與用于選定運(yùn)行參數(shù)的指示制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)以適當(dāng)?shù)闹评鋭┏渥⒘窟\(yùn)行的一組參考值相比較。
[0021]提供了一種制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，包括:制冷劑主回路，制冷劑主回路包括具有第一壓縮級(jí)和第二壓縮級(jí)的制冷劑壓縮設(shè)備、壓縮設(shè)備下游的制冷劑放熱換熱器、制冷劑放熱換熱器下游的制冷劑吸熱換熱器、設(shè)置在制冷劑放熱換熱器下游和制冷劑吸熱換熱器上游的制冷劑回路內(nèi)的主膨脹設(shè)備以及與制冷劑主回路操作連接的經(jīng)濟(jì)器回路，經(jīng)濟(jì)器回路包括通向壓縮設(shè)備中間壓力級(jí)的制冷劑噴射管線以及設(shè)置在制冷劑噴射管線內(nèi)的流量控制閥；還有用于控制制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)運(yùn)行的控制器?？刂破骺刹僮饕詧?zhí)行一種制冷劑充注量檢測(cè)方法。
[0022]所述制冷劑充注量檢測(cè)方法包括以下步驟:完全關(guān)閉制冷劑噴射管線內(nèi)的流量控制閥；將閥關(guān)為指定(例如最小)的流通開口 ；運(yùn)行壓縮設(shè)備同時(shí)卸載第一壓縮級(jí)；確定存在于制冷劑內(nèi)的過熱量；確定主膨脹閥的開度；確定閥的開度；將確定的過熱量與指示制