在离心压缩机中防止反向旋转

技术领域

以下描述涉及带有离心压缩机的系统，且更特别地涉及在带有离心压缩机的系统中防止反向旋转。

背景技术

热交换器系统(诸如水冷式冷却器)典型地包括压缩机、膨胀阀、流体地介于压缩机与膨胀阀之间的冷凝器，以及流体地介于膨胀阀与压缩机之间的汽化器。压缩机压缩饱和蒸气并将高压且高温的过热蒸气输出到冷凝器。冷凝器引起过热蒸气冷凝且将所得到的冷凝液体作为饱和液体输出到膨胀阀。膨胀阀突然降低饱和液体的压力，且与然后在汽化器中汽化的液体产生相对冷的混合物。所得到的饱和蒸气返回到压缩机。

在水冷式冷却器中，特别地，在离心压缩机与冷凝器之间的排放管中通常使用手动隔离阀。当单元关闭时，来自冷凝器的高压气体通过压缩机流入汽化器。在一段时间(例如，~3秒)之后，压缩机在达到完全停止之前变得反向旋转。对于使用滚动元件轴承的压缩机，此类反向旋转不是显著的问题，而对于使用磁轴承的压缩机，反向旋转可为问题。

发明内容

根据本公开内容的方面，提供一种在接收到关闭命令之后操作热交换器系统的方法，在该热交换器系统中可由马达驱动的压缩机流体地介于汽化器与冷凝器之间。方法包括在第一先决条件有效以及第一和第二先决条件两者非有效中的至少一种的情况下，使压缩机的入口引导静叶(IGV)定位在第一位置中。方法还包括：在第一先决条件非有效而第二先决条件有效的情况下，使IGV定位在第二位置中；降低压缩机的速度，直到第三先决条件生效；去除马达的功率；以及一旦马达的功率去除，使IGV定位在第一位置中。

根据额外或备选实施例，在接收到关闭命令之后立即打开热气体旁通(HGBP)阀。

根据额外或备选实施例，第一先决条件包括声明(declare)变频驱动器(VFD)故障，第二先决条件包括操作点大于或等于VFD防喘振线，以及第三先决条件包括压缩机与冷凝器之间的压力差小于预先限定的量。

根据额外或备选实施例，预先限定的量约3磅每平方英寸。

根据额外或备选实施例，第一位置是IGV的完全关闭位置。

根据额外或备选实施例，降低压缩机的速度包括在预先限定的时间内使压缩机的速度降低至0转每分钟。

根据本公开内容的方面，提供一种在接收到关闭命令之后操作热交换器系统的控制器。控制器配置成：在第一先决条件有效以及第一和第二先决条件两者非有效中的至少一种的情况下，使压缩机的入口引导静叶(IGV)定位在第一位置中；在第一先决条件非有效而第二先决条件有效的情况下，使IGV定位在第二位置中；降低压缩机的速度，直到第三先决条件生效；去除配置成驱动压缩机的马达的功率；以及一旦马达的功率去除，使IGV定位在第一位置中。

根据额外或备选实施例，控制器还配置成在接收到关闭命令之后立即打开热气体旁通(HGBP)阀。

根据额外或备选实施例，第一先决条件包括声明变频驱动器(VFD)故障，第二先决条件包括操作点大于或等于VFD防喘振线，以及第三先决条件包括压缩机与冷凝器之间的压力差小于预先限定的量。

根据额外或备选实施例，预先限定的量约3磅每平方英寸。

根据额外或备选实施例，第一位置包括IGV的完全关闭位置。

根据额外或备选实施例，控制器配置成在预先限定的时间内使压缩机的速度降低至0转每分钟。

根据本公开内容的方面，提供一种热交换器系统的控制器。热交换器系统包括：压缩机，该压缩机包括在其入口处的入口引导静叶(IGV)；马达，该马达配置成驱动压缩机；以及控制器。控制器配置成控制压缩机、IGV和马达，且在接收到关闭命令时，在第一先决条件有效以及第一和第二先决条件两者非有效中的至少一种的情况下，使IGV定位在第一位置中；在第一先决条件非有效而第二先决条件有效的情况下，使IGV定位在第二位置中；降低压缩机的速度，直到第三先决条件生效；去除马达的功率；以及一旦马达的功率去除，使IGV定位在第一位置中。

根据额外或备选实施例，热交换器系统还包括汽化器和冷凝器，且压缩机流体地介于汽化器与冷凝器之间。

根据额外或备选实施例，热交换器系统还包括在介于汽化器与冷凝器之间的压缩机下游的热气体旁通(HGBP)阀，且控制器在接收到关闭命令之后立即打开HGBP阀。

根据额外或备选实施例，第一先决条件包括声明变频驱动器(VFD)故障，第二先决条件包括操作点大于或等于VFD防喘振线，以及第三先决条件包括压缩机与冷凝器之间的压力差小于预先限定的量。

根据额外或备选实施例，预先限定的量约3磅每平方英寸。

根据额外或备选实施例，第一位置是IGV的完全关闭位置。

根据额外或备选实施例，控制器在预先限定的时间内使压缩机的速度降低至0转每分钟。

根据连同图进行的以下描述，这些及其它优点和特征将变得更明显。

附图说明

被认为是本公开内容的主题在说明书结束处的权利要求书中特别地指出且明确地要求保护。根据连同附图进行的以下详细描述，本公开内容的前述及其它特征和优点是明显的，附图中：

图1是根据实施例的热交换器系统的示意图；

图2是用于确定图1的热交换器系统的条件的防喘振线的图示；

图3是示出根据实施例的图1的热交换器系统的控制器的示意图；以及

图4是示出根据实施例的操作图1的热交换器系统的方法的流程图。

根据连同图进行的以下描述，这些及其它优点和特征将变得更明显。

具体实施方式

如下文将描述的，提出一种供水冷式冷却器使用的控制算法，特别地为防止压缩机在单元关闭之后反向旋转。当提供并接收到关闭命令时，控制算法大体上打开压缩机的入口引导静叶(IGV)和热气体旁通阀(HGBP)。另外，监测单元监测冷凝器和汽化器的压力，使得压缩机旋转速度可保持在零处，直到平衡。

参照图1，提供热交换器系统10。热交换器系统10包括压缩机11、膨胀阀12、流体地介于压缩机11与膨胀阀12之间的冷凝器13，以及流体地介于膨胀阀12与压缩机11之间的汽化器14。压缩机11可操作成压缩其中的饱和蒸气并朝冷凝器13输出高压且高温的过热蒸气。例如，冷凝器13引起从压缩机11接收的过热蒸气通过与水的热传递来冷凝。冷凝器13将所得到的冷凝液体作为饱和液体朝膨胀阀12输出。膨胀阀12突然降低饱和液体的压力且产生相对冷的混合物。该冷的混合物的液体然后通过与吹过汽化器14的暖空气的热相互作用来在汽化器14中汽化，且所得到的饱和蒸气通过压缩机11的入口引导静叶(IGV)110返回到压缩机11。

压缩机11可包括或提供为离心压缩机，由于压缩机11围绕其纵向轴线的旋转，该离心压缩机通过压缩流体来操作。此类旋转可部分地由马达111驱动，该马达111由功率源112提供功率。

压缩机11的IGV 110设在压缩机11的入口处，且可呈各种角位置，其在本文中称为IGV位置，且其包括完全关闭位置和多个打开位置。当IGV 110呈完全关闭位置时，压缩机11不从汽化器14接收饱和蒸气。相反，当IGV呈打开位置中的任一个时，压缩机11以与IGV 110打开程度相关的量从汽化器14接收饱和蒸气。

当IGV 110呈打开位置中的一个时，IGV 110可以以反映对于压缩机11减小或增加它可接收的饱和蒸气量的需要的速率关闭或打开。另外，在一些情况下，IGV 110可以以最大关闭速率关闭至完全关闭位置。

如图1中示出的，热交换器系统10还可包括热气体旁通(HGBP)阀15和控制器20。HGBP阀15流体地介于汽化器14与冷凝器13之间，并用来通过将高压且高温的过热蒸气的一部分引导到另一构件(例如，通过止回阀的汽化器14的分配器)来减轻(moderate)从压缩机11输出到冷凝器13的高压且高温的过热蒸气的量。

参照图2，可变主流(VPF)防喘振线201的图示可关于压缩机11中的饱和蒸气的温度改变(ΔT

往回参照图1且另外参照图3，控制器20可操作地联接到至少IGV 110、马达111、功率源112和HGBP阀15，且配置成控制如本文中描述的这些构件中的每个的各种操作。控制器20可包括处理单元301、存储器单元302以及联网单元303，其与IGV 110、马达111、功率源112和HGBP 15通信。存储器单元302具有存储在其上的可执行指令，该可执行指令可由处理单元301读取和执行。当可执行指令由处理单元301读取和执行时，可执行指令引起处理单元301如本文中描述的那样操作。

参照图4，提供一种用控制器20操作图1的热交换器系统10的方法。如图4中示出的，方法包括：接收关闭命令(框401)；如果安装HGBP阀15，打开HGBP阀15(框402)；以及确定第一先决条件是否有效(框403)。根据实施例，第一先决条件可包括或提供为VFD故障有效且因此声明。在确定第一先决条件有效(例如，VFD故障有效且已声明)的情况下，方法还包括以最大速率关闭IGV 110(框404)。

根据实施例，例如，响应于变频驱动器(VFD)有效，可在框401中从操作者或高级别控制元件接收关闭命令。更特别地，可从建筑物控制系统(基于负载需求)、冷却器控制系统(例如，作为用于监测防冻、喘振、马达绕组温度、油压、轴承温度、高压缩机排放温度等的操作的部分)、VFD警报和轴承控制器警报生成和接收关闭命令。

在第一先决条件非有效(例如，VFD故障非有效和未声明)的情况下，方法包括确定第二先决条件是否有效(框405)。根据实施例，第二先决条件可包括或提供为热交换器系统10或压缩机11的操作点小于或低于VPF防喘振线201。在确定第二先决条件非有效(例如，热交换器系统10或压缩机11的操作点大于或等于VPF防喘振线201)的情况下，方法还包括以最大速率关闭IGV 110(框406)。备选地，在确定第二先决条件有效(例如，热交换器系统10或压缩机11的操作点低于VPF防喘振线201)的情况下，方法还包括保持IGV 110的位置(框407)。

在该点，方法还包括：在给定时间内使压缩机11的速度降低至零转每分钟(框408)；确定第三先决条件是否有效(框409)；在确定第三先决条件有效的情况下，去除马达112的功率(框410)；以及一旦功率去除，关闭IGV 110(框411)。根据实施例，给定时间可约五秒，且第三先决条件可包括或提供为冷却器-冷凝器压力差小于给定压力(例如，约3磅每平方英寸)。

虽然仅结合有限数量的实施例详细地提供本公开内容，应容易理解的是，本公开内容不限于此类公开的实施例。相反，可修改本公开内容以结合此前未描述但与本公开内容的精神和范围相称的任何数量的变化、变更、置换或等同布置。另外，虽然描述了本公开内容的各种实施例，要理解的是，示例性实施例可包括所描述的示例性方面中的仅一些。因此，本公开内容不看作由前述描述所限制，而是仅由所附权利要求书的范围所限制。