СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЫХОДНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ КОМПРЕССОРА ИЛИ ВАКУУМНОГО НАСОСА С ВПРЫСКОМ МАСЛА И КОМПРЕССОР ИЛИ ВАКУУМНЫЙ НАСОС С ВПРЫСКОМ МАСЛА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЭТОГО СПОСОБА
CONTROL METHOD OF COMPRESSOR OR VACUUM PUMP WITH OIL INJECTION AND COMPRESSOR OR VACUUM PUMP WITH OIL INJECTION FOR IMPLEMENTATION OF SAID METHOD

Настоящее изобретение относится к способу регулирования выходной температуры компрессора или вакуумного насоса с впрыском масла, содержащего элемент для сжатия или вакуумирования, имеющий вход для газа, выход и входной масляный трубопровод для впрыска масла, при этом способ включает следующие стадии: измерение выходной температуры на выходе упомянутого элемента; регулирование положения регулирующего клапана для регулирования расхода масла, протекающего через охлаждающее устройство, соединенное с указанным входным масляным трубопроводом.
Известна необходимость поддерживания температуры на выходе компрессора с впрыском масла или вакуумного насоса выше минимальной предельной величины.
Существующие системы обычно используют терморегулятор фиксированной температуры и вентилятор с фиксированным числом оборотов (скоростью вращения), входящие в состав охлаждающего устройства, и в том случае, когда выходная температура достигает минимальной предельной величины, система прекращает работу вентилятора до тех пор, пока выходная температура не увеличиться.
Если эти системы допускают уменьшение выходной температуры ниже предельной величины, в системе возможно образование конденсата, оказывающего негативное влияние на охлаждающую или смазочную способность масла и, кроме того, коррозионное воздействие, что сокращает продолжительность эксплуатации системы.
В то же время не следует допускать увеличения выходной температуры выше верхней предельной величины, поскольку в системе могут происходить нарушения нормальной работы, например, может быть ухудшено качество масла, или даже различные компоненты системы могут быть подвержены деформациям.
Опыты показали, что при использовании терморегулятора фиксированной температуры и вентилятора с фиксированным числом оборотов известные решения не всегда являются энергоэффективными. Даже если выходная температура не превышала значительно верхний предел, вентилятор всё же начинал работать с фиксированным и максимальным числом оборотов, что приводило к быстрому снижению температуры, обычно ниже минимального предела, в результате чего в системе создавалась повышенная опасность образования конденсата.
Кроме того, поскольку вентилятор обычно не должен функционировать в течение продолжительного периода времени, такой вентилятор может быть включен и затем быстро выключен, что сказывается на работе приводного электродвигателя.
Другие существующие системы используют пропорционально-интегральный дифференциальный регулятор (ПИД-регулятор) и вентилятор с регулируемым числом оборотов. Эти системы используют для управления терморегулятором и вентилятором отдельные контуры регулирования.
Опыты показали, что в таких системах может иметь место неустойчивый и колебательный режим работы, поскольку два контура регулирования оказывают влияние друг на друга. Вследствие такого характера функционирования возникают аварийные выключения, повреждения механических компонентов и преждевременный износ различных компонентов системы.
Другой недостаток систем, использующих ПИД-регулятор, заключается в том, что решение является подходящим для проведения анализа, использующего «единичный входной сигнал - единичный выходной сигнал», в то время как опыты показали, что анализ, проведенный в таких системах, может быть более сложным. С учетом отмеченных выше недостатков задача настоящего изобретения заключается в обеспечении способа регулирования выходной температуры компрессора или вакуумного насоса с впрыском масла и предотвращения образования конденсата при одновременном устранении неустойчивого и колебательного характера функционирования указанного компрессора или вакуумного насоса.
Способ в соответствии с настоящим изобретением направлен на достижение энергетической эффективности и обеспечение простого для осуществления решения, даже для существующих компрессоров или вакуумных насосов с впрыском масла. Кроме того, предложенное решение является подходящим для анализа в случае многих входов и многих выходов.
Целью настоящего изобретения является решение, способное непрерывно адаптироваться к изменению внешних условий и применимое к компрессорам или вакуумным насосам, используемым в любой части света.
Настоящее изобретение, кроме того, направлено на обеспечение компрессора или вакуумного насоса, содержащего минимальное количество компонентов, минимальное количество фитингов и трубопроводов, в результате чего процесс технического обслуживания может быть намного более легким.
Настоящее изобретение решает по меньшей мере одну из вышеуказанных задач и/или другие проблемы за счет обеспечения способа регулирования выходной температуры компрессора или вакуумного насоса с впрыском масла, содержащего сжимающий или вакуумирующий элемент, имеющий вход для газа, выход упомянутого элемента и входной масляный трубопровод, при этом способ включает: измерение выходной температуры на выходе упомянутого сжимающего или вакуумирующего элемента; регулирование положения регулирующего клапана для регулирования расхода масла, протекающего через охлаждающее устройство, соединенное с указанным входным масляным трубопроводом; при этом стадия регулирования положения регулирующего клапана включает применение к измеренной выходной температуре алгоритма нечеткой логики; способ дополнительно включает стадию регулирования числа оборотов вентилятора, охлаждающего масло, проходящее через охлаждающее устройство, посредством применения алгоритма нечеткой логики и, кроме того, на основе положения регулирующего клапана. За счет регулирования положения регулирующего клапана на основе алгоритма нечеткой логики способ позволяет непрерывно приспосабливать путь движения масла в компрессоре или вакуумном насосе таким образом, что охлаждающая способность установки активно регулируется для предотвращения образования конденсата. Помимо этого, благодаря применению алгоритма нечеткой логики, который учитывает измеренную выходную температуру, опасность образования конденсата минимизируется, если не предотвращается совсем.
Поскольку число оборотов вентилятора, охлаждающего масло, протекающее через охлаждающее устройство, также регулируется за счет применения алгоритма нечеткой логики и на основе положения регулирующего клапана, вентилятор начинает работать только в том случае, если масло поступает в охлаждающее устройство, при этом число оборотов регулируется так, что компрессор или вакуумный насос функционирует с самой высокой эффективностью, оптимизируя потребление энергии и, в то же время, непрерывно приспосабливая его к текущему состоянию компрессора или вакуумного насоса.
Поскольку способ использует алгоритм нечеткой логики, имеющий в качестве входного сигнала измеренную выходную температуру для регулирования положения регулирующего клапана и число оборотов вентилятора, охлаждающего масло, протекающее через охлаждающее устройство, способ в соответствии с изобретением легко осуществим в существующих системах при отсутствии необходимости значительного вмешательства и ощутимого воздействия пользователя такого компрессора или вакуумного насоса. Обычно в компрессоре или вакуумном насосе устанавливают датчики входных и/или выходных температур и/или давления.
Кроме того, в связи с использованием измерения выходной температуры способ в соответствии с настоящим изобретением позволяет непрерывно приспосабливаться к изменению окружающих условий, исключая опасность образования конденсата в компрессоре или вакуумном насосе и увеличивая срок годности используемого в нем масла.
Кроме того, если пользователь компрессора или вакуумного насоса транспортирует установку из одного географического положения в другое, он может использовать её непосредственно, при отсутствии необходимости вмешательства профильного специалиста или ручного ввода данных определенных параметров, поскольку компрессор или вакуумный насос может непосредственно или автоматически приспособиться к специфике нового местоположения.
Другое преимущество настоящего способа заключается в том, что он использует простой алгоритм со многими входами и многими выходами, который не требует больших вычислительных ресурсов или специальных компонентов.
Помимо этого, поскольку число оборотов вентилятора регулируется, исходя из положения регулирующего клапана и измеренной выходной температуры, исключается опасность вредного взаимовлияния регулирования положения регулирующего клапана и регулирования числа оборотов вентилятора.
Предпочтительно стадия регулирования положения регулирующего клапана включает регулирование расхода масла, протекающего через охлаждающее устройство и через байпасный трубопровод, сообщающийся по жидкости с указанным входным масляным трубопроводом, предназначенный для байпасирования охлаждающего устройства.
Поскольку путь движения масла выбирается с прохождением через байпасный трубопроводом и/или через охлаждающее устройство, охлаждающее устройство используется только в том случае, если температура увеличивается до величины, при которой появляется опасность ухудшения качества масла или ухудшения состояния составляющих частей (компонентов) компрессора или вакуумного насоса. Соответственно, способ согласно настоящему изобретению обеспечивает увеличение срока службы упомянутых компонентов и позволяет поддерживать очень низкими частоту вмешательств с целью технического обслуживания и ремонта и связанные с этим затраты.
Помимо этого, поскольку перед достижением входного масляного трубопровода выбранный путь движения масла проходит через байпасный трубопровод и/или охлаждающее устройство, приблизительно такой же объем масла непрерывно повторно впрыскивается в сжимающий или вакуумирующий элемент, сохраняя смазочные или уплотнительные свойства.
Настоящее изобретение, кроме того, направлено на обеспечение компрессора или вакуумного насоса, содержащего:
- сжимающий или вакуумирующий элемент, имеющий вход для газа, выход упомянутого элемента и входной масляный трубопровод;
- маслоотделитель, содержащий вход, сообщающийся по текучей среде с выходом упомянутого элемента, выход маслоотделителя и выходной масляный трубопровод, сообщающийся по жидкости с входным масляным трубопроводом сжимающего или вакуумирующего элемента посредством канала для транспортирования масла;
- охлаждающее устройство, соединенное с выходным масляным трубопроводом маслоотделителя и с входным масляным трубопроводом сжимающего или вакуумирующего элемента;
- байпасный трубопровод, соединенный с выходным масляным трубопроводом и с указанным входным масляным трубопроводом, предназначенный для байпасирования охлаждающего устройства;
- регулирующий клапан, установленный на выходном масляном трубопроводе, обеспечивающий протекание масла от маслоотделителя через охлаждающее устройство и/или через байпасный трубопровод;
- датчик выходной температуры, установленный на выходе элемента;
- блок управления, регулирующий положение указанного регулирующего клапана; при этом охлаждающее устройство снабжено вентилятором, а блок управления дополнительно обеспечен алгоритмом с нечеткой логикой для регулирования числа оборотов вентилятора, исходя из положения регулирующего клапана и измеренной выходной температуры, для поддерживания выходной температуры приблизительно равной предварительно заданной величине.
Благодаря описанному выше выполнению компрессора или вакуумного насоса с впрыском масла, для получения эффективной всей системы используется минимальное количество компонентов, трубопроводов и фитингов.
Настоящее изобретение, кроме того, направлено на обеспечение блока управления, предназначенного для регулирования выходной температуры компрессора или вакуумного насоса с впрыском масла, содержащего сжимающий элемент или вакуумирующий элемент, имеющий вход для газа, выход и входной масляный трубопровод, при этом указанный блок управления содержит:
- измерительный блок, содержащий устройство ввода данных, обеспечивающее прием данных по выходной температуре;
- устройство связи (передачи данных), содержащее первую линию передачи данных, предназначенную для регулирования положения регулирующего клапана;
при этом
- устройство передачи данных дополнительно содержит вторую линию связи для регулирования числа оборотов вентилятора, охлаждающего масло, протекающее через упомянутой охлаждающее устройство; и
- блок управления дополнительно содержит блок обработки данных, обеспеченный упомянутым алгоритмом нечеткой логики, определяющим скорость вращения вентилятора, исходя из положения регулирующего клапана и измеренной выходной температуры.
В контексте настоящего изобретения следует понимать, что преимущества, изложенные в отношении способа поддерживания температуры на выходе компрессора или вакуумного насоса выше предварительно заданной величины, присущи также компрессору или вакуумному насосу с впрыском масла и блоку управления.
Кроме того, следует понимать, что преимущества, изложенные в отношении компрессора или вакуумного насоса с впрыском масла, относятся также и к блоку управления.
С целью лучшего раскрытия характерных особенностей изобретения некоторые предпочтительные конфигурации, соответствующие настоящему изобретению, описаны далее с помощью примера, никаким образом не ограничивающего изобретения, со ссылками на сопровождающие чертежи.
Фиг.1 – схематическое изображение компрессора или вакуумного насоса в соответствии с воплощением настоящего изобретения.
Фиг.2 – схематическое изображение компрессора или вакуумного насоса в соответствии с другим воплощением настоящего изобретения.
Фиг.3 – схематическое изображение регулирующего клапана в соответствии с воплощением настоящего изобретения.
Фиг.4 – схематическое изображение регулирующего клапана в соответствии с воплощением настоящего изобретения.
Фиг.5 – схематическое графическое представление функций принадлежности, соответствующих отклонении от заданной величины, согласно воплощению настоящего изобретения.
Фиг.6 – схематическое графическое представление функций принадлежности, соответствующих отклонению от заданной величины, согласно воплощению настоящего изобретения.
Фиг.7 – схематическое графическое представление функций принадлежности, соответствующих изменению угла поворота регулирующего клапана (Delta RV), согласно воплощению настоящего изобретения.
Фиг.8 – схематическое графическое представление функций принадлежности, соответствующих положению регулирующего клапана (RV), согласно воплощению настоящего изобретения.
Фиг.9 – схематическое графическое представление функций принадлежности, соответствующих положению регулирующего клапана (RV), согласно другому воплощению настоящего изобретения.
Фиг.10 – схематическое графическое представление функций принадлежности, соответствующих изменению скорости вращения вентилятора (Delta_FAN), согласно другому воплощению настоящего изобретения.
Фиг.11 – структурная схема контура регулирования с алгоритмом нечеткой логики в соответствии с воплощением настоящего изобретения.
На фиг.1 схематически показан вакуумный насос или компрессор 1 с впрыском масла, содержащий входной трубопровод 2 для технологического газа и выходной трубопровод 3.
Компрессор или вакуумный насос 1 содержит сжимающий или вакуумирующий элемент 4, имеющий вход 5 для газа, сообщающийся по текучей середе с упомянутым трубопроводом 2 технологического газа, и выход 6 элемента, сообщающийся по текучей среде с выходным трубопроводом 3.
Применительно к настоящему изобретению компрессор или вакуумный насос 1 с впрыском масла следует понимать как полную компрессорную или вакуумную установку (систему), содержащую сжимающий или вакуумирующий элемент 4, все традиционные соединительные трубопроводы и клапаны, корпус сжимающего или вакуумирующего элемента 1, и допустимый электродвигатель 7, приводящий в действие сжимающий или вакуумирующий элемент 1.
Применительно к настоящему изобретению сжимающий или вакуумирующий элемент 4 следует понимать как корпус, с размещенным в нем сжимающим или вакуумирующим элементом, в котором осуществляется процесс сжатия или вакуумирования с помощью вращающегося рабочего элемента или посредством возвратно-поступательного перемещения элемента.
Применительно к настоящему изобретению указанный сжимающий или вакуумирующий элемент 4 может быть выбран из группы, включающей винт, зубчатую шестерню, вращающуюся лопасть, поршень и т.д.
Если система содержит сжимающий элемент, трубопровод 2 для технологического газа обычно соединен с атмосферой, а выходной трубопровод 3 сообщается по текучей среде с пользовательской сетью (не показана), посредством которой обеспечивается подача чистого сжатого газа.
Если система содержит вакуумный насос, трубопровод 2 для технологического газа обычно соединен с пользовательской сетью (не показана), а выходной трубопровод 3 обычно соединен с атмосферой или с внешней сетью (не показана), через которую чистый газ откачивается и, возможно, используется повторно.
Сжимающий или вакуумирующий элемент 4 приводится в действие электродвигателем 7, который может быть нерегулируемым электродвигателем или электродвигателем с регулируемой скоростью вращения.
Газ, выходящий из сжимающего или вакуумирующего элемента 4, направляется через маслоотделитель 8, имеющий вход 9, сообщающийся по текучей среде с выходом 6 элемента, в котором масло, инжектированное ранее в сжимающий или вакуумирующий элемент 4, отделяется от газа, прежде чем чистый газ направляется через выход 10 маслоотделителя, сообщающийся с выходным трубопроводом 3 компрессора или вакуумного насоса 1.
После отделения и накапливания масла внутри маслоотделителя 8 предпочтительно обеспечивается его протекание через выходной масляный трубопровод 11, сообщающийся по жидкости посредством канала для транспортирования масла с входным масляным трубопроводом 12 сжимающего или вакуумирующего элемента 4, через который упомянутое масло вновь впрыскивают в сжимающий или вакуумирующий элемент 4.
target
Обычно вследствие процесса сжатия или вакуумирования выделяется теплота, что приводит к повышению температуры масла, используемого для впрыска. В связи с этим для охлаждения масла, когда его температура достигает или превышает предварительно заданную величину T, компрессор или вакуумный насос 1, кроме того, снабжен охлаждающим устройством 13, соединенным с выходным масляным трубопроводом 11 маслоотделителя 8 и входным масляным трубопроводом 12 сжимающего или вакуумирующего элемента 4.
target
В связи с тем, что масло достигает предварительно заданной величины T только за определенный период времени, в течение которого функционирует сжимающий или вакуумирующий элемент 4, используется также байпасный трубопровод 14. Указанный байпасный трубопровод 14 сообщается по жидкости с выходным масляным трубопроводом 11 и входным масляным трубопроводом 12 сжимающего или вакуумирующего элемента 4, и обеспечивает прохождение потока масла в обход охлаждающего устройства 13 и вновь поступает непосредственно во входной масляный трубопровод 12
Применительно к настоящему изобретению следует понимать, что байпасный трубопровод 14 и упомянутый канал для транспортирования масла, обеспечивающий протекание масла в охлаждающее устройство 13, представляют собой два одинаковых трубопровода, сообщающихся по жидкости с выходным масляным трубопроводом 11 , например, посредством фитинга Т-образной формы, или упомянутый выходной масляный трубопровод 11 может быть образован из двух отдельных трубопроводов, один из которых является байпасным трубопроводом 14, а другой - трубопроводом, обеспечивающим прохождение масла в охлаждающее устройство 13.
Подобным образом, не следует исключать, что указанный входной масляный трубопровод 12 может включать в себя два жидкостным трубопровода (не показано) или две точки впрыска масла, протекающего через указанный входной масляный трубопровод 12 , при этом одна точка впрыска обеспечивает впрыск в сжимающий или вакуумирующий элемент 4 масла, протекающего через охлаждающее устройство 13, а другая точка впрыска обеспечивает впрыск масла в сжимающий или вакуумирующий элемент 4 через байпасный трубопровод 14.
Компрессор или вакуумный насос 1, кроме того, снабжен регулирующим клапаном 15, установленным на выходном масляном трубопроводе, способным направлять поток масла через охлаждающее устройство 13.
В зависимости от того, как установлен регулирующий клапана 15 в пределах компрессора или вакуумного насоса 1 (в пределах соответствующей установки), он может быть способным обеспечивать поток масла через байпасный трубопровод 14.
В другом воплощении согласно настоящему изобретению, в связи с тем, что расход масла, протекающего через выходной масляный трубопровод 11, предпочтительно следует поддерживать постоянным, расход масла, проходящего через байпасный трубопровод 14, автоматически регулируется, исходя из расхода масла, протекающего через охлаждающее устройство 13. Предпочтительно регулирующий клапан 15 обеспечивает регулирование пути прохождения масла перед его поступлением во входной масляный трубопровод 12.
В связи с этим, регулирующий клапан 15 может быть выполнен в виде трехходового клапана, обеспечивающего сообщение по жидкости между входным масляным трубопроводом 12 и байпасным трубопроводом 14 и/или между входным масляным трубопроводом 12 и трубопроводом, через который масло поступает в охлаждающее устройство 13.
Соответственно, регулирующий клапан обеспечивает протекание масла от маслоотделителя 8 или через охлаждающее устройство 13 или через байпасный трубопровод 14 или одновременное разделение потока масла так, что часть потока направляется через охлаждающее устройство 13, а другая часть через байпасный трубопровод 14. Для точного контроля пути движения масла компрессор или вакуумный насос 1 дополнительно снабжен датчиком 19 выходной температуры, установленном на выходе 6 элемента, предназначенным для измерения выходной температуры, Tout.
Предпочтительно, но не в качестве ограничения, компрессор или вакуумный насос 1, кроме того, содержит датчик 16 входной температуры и датчик 17 входного давления, установленные вблизи входа 5 для газа, предназначенные для измерения входной температуры и входного давления газа, а также датчик 19 выходного давления, установленный в подающем трубопроводе на выходе 6 элемента и измеряющий выходное давление газа.
Обычно для регулирования положения регулирующего клапана 15 используется блок 20 управления. Такой блок 20 управления предпочтительно является частью компрессора или вакуумного насоса 1 (частью соответствующей установки). Не следует, однако, исключать, что такой блок 20 управления может быть размещен на удалении от компрессора или вакуумного насоса 1, и поддерживает связь с локальной частью блока управления компрессора или вакуумного насоса 1 посредством проводного или беспроводного соединения.
Применительно к настоящему изобретению положение регулирующего клапана 15 следует понимать как фактическое физическое положение клапана, при котором масло может проходить через байпасный трубопровод 14 и/или через охлаждающее устройство 13.
В зависимости от типа используемого регулирующего клапана 15 такое положение можно изменять посредством вращательного движения, блокирующего или движущего действия для потока, или посредством любого другого типа действия, обеспечивающего регулирование потока так, как это было описано выше.
Для эффективного охлаждения масла, протекающего через охлаждающее устройство 13, предпочтительно используется вентилятор 21, размещенный в непосредственной близости от упомянутого охлаждающего устройства 13.
out
target
out
Кроме того, для поддерживания энергетической эффективности компрессора или вакуумного насоса 1 и поддерживания выходной температуры, T, приблизительно равной предварительно заданной величине, T, в результате чего опасность образования конденсата минимизируется или даже исключается, блок управления, кроме того, обеспечен алгоритмом нечеткой логики для регулирования числа оборотов вентилятора 21 , исходя из положения регулирующего клапана 15 и измеренной выходной температуры, T.
target
В предпочтительном воплощении в соответствии с настоящим изобретением блок 20 управления, кроме того, снабжен линией 22 передачи данных для передачи данных измерений от каждого из датчика 16 входной температуры, датчика 17 входного давления, датчика 18 выходной температуры и датчика 19 выходного давления, при этом указанный блок 20 управления, кроме того, обеспечен алгоритмом для расчета предварительно заданной величины, T, исходя из вычисленной атмосферной точки росы, ADP, на основе полученных результатов измерений.
Применительно к настоящему изобретению упомянутую линию 22 передачи данных следует понимать как проводную или беспроводную линию передачи данных между блоком 20 управления и каждым из датчика 16 входной температуры, датчика 17 входного давления, датчика 18 выходной температуры и датчика 19 выходного давления.
В воплощении в соответствии с настоящим изобретением для ещё более точного вычисления рабочих параметров компрессора или вакуумного насоса 1 на входе 5 для газа размещен датчик 23 относительной влажности, от которого данные измерений предпочтительно поступают в указанный блок 20 управления посредством линии 22 передачи данных.
В качестве альтернативы блок 20 управления может содержать средства аппроксимации относительной влажности , RH, газа, проходящего через вход 5 для газа или устройство ввода данных указанного блока 20 управления может быть, кроме того, выполнено с возможностью приема данных относительной влажности, RH, полученных от внешнего датчика относительной влажности, не являющегося компонентом компрессора или вакуумного насоса 1, или от внешней сети.
target
out,1
В предпочтительном воплощении в соответствии с настоящим изобретением, но не в качестве ограничения, блок 20 управления содержит средства регулирования частоты оборотов вентилятора 21, исходя из текущего положения регулирующего клапана 15 и первого отклонения от заданной величины, е1, вычисленного путем вычитания предварительно заданной величины, T, из первой измеренной выходной температуры, T:
out,1
target
е1 = T- T (1)
Применительно к настоящему изобретению указанные средства регулирования частоты оборотов вентилятора 21 следует понимать как электрический сигнал, генерируемый блоком 20 управления с помощью проводного или беспроводного соединения между блоком 20 управления и вентилятором 21. Электрический сигнал обеспечивает увеличение или уменьшение частоты оборотов (скорости вращения) вентилятора.
Для более легкого и более точного регулирования частоты оборотов вентилятора 21 указанный вентилятор 21 снабжен электродвигателем 24 с регулируемым числом оборотов.
Более конкретно, указанный блок 20 управления генерирует электрический сигнал, который передается через вторую линию 33 передачи данных частотному регулятору (не показан) электродвигателя, приводящего в действие указанный вентилятор 21. Электродвигатель содержит вал, соединенный с валом вентилятора 21, или указанный вал является валом указанного вентилятора 21.
Соответственно, частотный регулятор превращает электрический сигнал, поступающий от блока 20 управления, в сигнал, производящий увеличение или уменьшение числа оборотов электродвигателя, указанный электрический сигнал воздействует на скорость вращения вала и, соответственно, на число оборотов вентилятора.
Предпочтительно блок 20 управления содержит модуль памяти (не показан) для хранения текущего положения регулирующего клапана 15.
out
target
Блок 20 управления, извлекая из модуля памяти последнее сохраненное текущее положение упомянутого регулирующего клапана 15, использует такое текущее положение в алгоритме нечеткой логики и контролирует число оборотов вентилятора 21 так, что выходная температура (T) поддерживается приблизительно равной предварительно заданной величине (T).
Если положение регулирующего клапана 15 изменяется, блок управления 20 преимущественно сохраняет это измененное положение в упомянутом модуле памяти в качестве последнего текущего положения регулирующего клапана 15 .
Следует понимать, что возможны также другие, не ограничивающие изобретение варианты, например, блок 20 управления может дополнительно содержать датчик положения или исполнительный механизм или другое средство определения текущего положения регулирующего клапана 15.
В другом воплощении в соответствии с настоящим изобретением и иллюстрируемом на фиг.2, для рекуперации (утилизации) теплоты, которая выделяется в процессе сжатия или создания разрежения, компрессор или вакуумный насос 1 дополнительно снабжен устройством 25 рекуперации тепловой энергии, соединенным с выходным масляным трубопроводом 11 и входным масляным трубопроводом 12.
Такое устройство 25 рекуперации энергии способно передавать теплоту, поглощенную маслом, другой среде, такой, например, как газообразная или жидкая среда, или материалу с изменяемым фазовым состоянием, и использовать переданную теплоту или полученную энергию для нагревания объекта или нагревания воды в пределах нагревательной системы или помещения, или для генерирования электрической энергии или тому подобного.
За счет использования упомянутого устройства 25 рекуперации энергии энергопотребление компрессора или вакуумного насоса 1 снижается ещё в большей степени, поскольку вместо немедленного включения вентилятора осуществляется полезный теплообмен между средами, и в результате компрессор или вакуумный насос 1 в соответствии с настоящим изобретением является подходящим с точки зрения защиты окружающей среды.
Только в целях пояснения, а не ограничения изобретения, регулирующий клапан 15 в соответствии с настоящим изобретением представляет собой поворотный клапан, показанный на фиг.3. Такой регулирующий клапан 14 имеет четыре канала и центральный поворотный элемент 26, который может блокировать или частично блокировать два или большее число каналов, в результате чего жидкость не может проходить через клапан, или может проходить через него частично.
Такое конструктивное выполнение регулирующего клапана 15 не следует, однако, рассматривать как ограничение, и следует понимать, что в изобретении может быть использован любой другой тип клапана, способного блокировать или частично блокировать два или большее число каналов для жидкости.
Если компрессор или вакуумный насос 1 снабжен устройством 25 для рекуперации энергии, регулирующий клапан 15 может иметь конструктивное выполнение, иллюстрируемое на фиг.3. Если устройство 25 для рекуперации не входит в состав компрессора или вакуумного насоса 1 , то в этом случае регулирующий клапан 15 может быть выполнен так, как показано на фиг.4, на которой один из четырех каналов клапана предпочтительно закрыт с помощью заглушки 27.
Возвращаясь к фиг.3, следует отметить, что первый канал 28 сообщается по жидкости с входным масляным трубопроводом 12, второй канал 29 сообщается по жидкости с байпасным трубопроводом 14, третий канал 30 сообщается по жидкости с охлаждающим устройством 13, и четвертый канал 31 - с устройством 25 для рекуперации энергии.
В другом воплощении в соответствии с настоящим изобретением для более точного регулирования положения регулирующего клапана 15 блок 20 управления дополнительно снабжен средством вычисления изменения во времени отклонения d(error)/dt. Такое изменение отклонения d(error)/dt позволяет определить, уменьшается или увеличивается отклонение в пределах предварительно заданного интервала времени.
Применительно к настоящему изобретению упомянутое средство вычисления изменения во времени величины отклонения параметра d(error)/dt следует понимать как алгоритм, который использует блок 20 управления.
out,i
out,2
target
out,1
target
out,2
out,1
out,2
Соответственно, для вычисления указанного изменения величины отклонения, d(error)/dt, блок 20 управления предпочтительно принимает два последовательных измерения выходной температуры, T и T, определяет два последовательных отклонения: первое отклонение, е1, и второе отклонение, е2, путем вычитания предварительно заданной величины, T, из первой измеренной выходной температуры T, (e1) и путем вычитания предварительно заданной величины, T, из последующей измеренной выходной температуры, T, (е2). Затем блок 20 управления вычитает вычисленное первое отклонение, е1, из последующего вычисленного второго отклонения, е2, и осуществляет деление полученной разности на интервал времени Δt , определенный между моментом t1, когда была измерена первая выходная температура, T, и моментом времени t2 измерения последующей выходной температуры, T:
out,2
target
е2=T=T(2)
d(error)/dt = (е2 – е1)/Δt (3)
Δt – t1 - t2 (4)
out
На основе измеренной выходной температуры, T, и изменения во времени отклонения параметра, d(error)/dt, блок 20 управления использует средства изменения положения регулирующего клапана 15 так, чтобы масло протекало через устройство 25 для рекуперации энергии.
Применительно к настоящему изобретению следует понимать, что указанный блок 20 управления способен принимать данные измерений, осуществлять вычисления, по возможности направлять данные по вычисленным параметрам другим компонентам, входящим в состав компрессора или вакуумного насоса 1 (имеется в виду соответствующая установка), или внешнему компьютеру, и генерировать электрические сигналы для воздействия на условия работы других компонентов, входящих в состав компрессора или вакуумного насоса 1.
Для этой цели блок 20 управления может содержать измерительный блок с устройством ввода данных, предназначенным для приема данных по входной температуре и данных по входному давлению и выходному давлению, поступающих от датчика 16 входной температуры, датчика 17 входного давления и датчика 19 выходного давления.
Блок 20 управления, кроме того, содержит устройство для передачи данных, снабженное первой линией 32 передачи данных для регулирования положения регулирующего клапана 15 так, чтобы масло могло проходить через устройство 13 для охлаждения масла и/или через байпасный трубопровод 14 и/или через устройство 25 рекуперации энергии.
Блок управления, кроме того, содержит вторую линию 33 передачи данных для регулирования скорости вращения вентилятора 21, охлаждающего масло, протекающее через указанное охлаждающее устройство 13 .
Применительно к настоящему изобретению следует понимать, что указанная вторая линия 33 передачи данных может быть соединена с электронным модулем (не показан), размещенным на уровне расположения вентилятора 21, или может быть соединена непосредственно с электродвигателем 24 или с электронным модулем (не показано), размещенным на уровне электродвигателя 24, приводящего в действие такой вентилятор 21.
in
out
in
out
Предпочтительно блок 20 управления, кроме того, содержит блок обработки данных, обеспеченный алгоритмом нечеткой логики для определения скорости вращения вентилятора 21 на основе положения регулирующего клапана 15 и измеренной входной и/или выходной температуры (T, T) и выходного и/или выходного давления (P, P) .
target
Кроме того, блок обработки данных может быть обеспечен алгоритмом для вычисления предварительно заданной величины, T, принимая во внимание вычисленную атмосферную точку росы, ADP, исходя из результатов измерений, полученных из измерительного блока.
В другом воплощении в соответствии с настоящим изобретением блок обработки данных дополнительно обеспечен алгоритмом определения первой величины отклонения, е1, с использованием уравнения (1).
Помимо этого, для определения атмосферной точки росы, ADP, блок обработки данных может использовать предварительно определенную относительную влажность, RH, показатель влажности или относительную влажность, RH, измеренную датчиком 23 относительной влажности, установленным на входе 5 для газа.
В другом воплощении в соответствии с настоящим изобретением блок 20 управления может использовать предварительно заданный интервал времени, Δt, в иных случаях известный как интервал выборки, между двумя последовательными измерениями температуры, давления и/или относительной влажности.
Применительно к настоящему изобретению следует понимать, что указанный интервал выборки, Δt, может быть выбран одинаковым для всех измеряемых параметров, или может отличаться для одного или большего числа параметров, в зависимости от требований сети пользователя и необходимой быстроты реагирования компрессора и вакуумного насоса 1.
В зависимости от функциональных возможностей блока 20 управления такой интервал выборки, Δt, может быть любой величиной, выбранной в интервале от 1 миллисекунды до 1 секунды. Предпочтительно, интервал выборки, Δt, выбирают так, чтобы он составлял менее 60 миллисекунд, более предпочтительно менее 50 миллисекунд.
Ещё более предпочтительно измерительный блок использует интервал выборки, составляющий приблизительно 40 миллисекунд между двумя последовательными измерениями.
out
Как показали опыты, если измеренная выходная температура, T, поддерживается приблизительно равной атмосферной точке росы, ADP, или если точка росы превышена на относительно небольшую величину, компрессор или вакуумный насос 1 с впрыском масла всё ещё функционирует эффективно, качество масла или компонентов установки не ухудшается, и продолжительность их эксплуатации не уменьшается.
target
offset
Соответственно, блок 20 управления предпочтительно выбирает заданную величину, T, путем добавления предварительно установленного допуска, T, к вычисленной температуре конденсации в атмосферных условиях.
offset
Такой предварительно установленный допуск, T, может быть выбран в зависимости от технических требований компрессора или вакуумного насоса 1 с впрыском масла и может быть, кроме того, введен вручную в блок управления посредством, например, интерфейса пользователя (не показан), или может быть передан через проводное или беспроводное соединение в упомянутый блок 20 управления из локального или внешнего компьютера.
offset
target
Следует также понимать, что величина предварительно установленного допуска, T, и, безусловно, предварительно установленная величина, T, могут быть изменены в течение всего срока эксплуатации компрессора или вакуумного насоса 1 в зависимости от требований сети пользователя.
out
Способ регулирования выходной температуры, T, компрессора или вакуумного насоса 1 с впрыском масла, является очень простым и заключается в следующем.
target
Указанная предварительно установленная величина, T, может быть или предварительно вычисленной величиной, которая может быть введена и направлена в компрессор или вакуумный насос 1 с впрыском масла, или может быть определена системой.
target
in
in
out
out
В другом воплощении в соответствии с настоящим изобретением упомянутая предварительно установленная величина, T, может быть определена путем измерения входной температуры, T, и входного давления, P, с помощью датчика 16 входной температуры и датчика 17 входного давления, и измерения выходной температуры, T, и выходной температуры, P, с помощью датчика 18 выходной температуры и датчика 19 выходного давления.
target
Способ в соответствии с настоящим изобретением позволяет поддерживать температуру в выходном трубопроводе 3 компрессора или вакуумного насоса 1 с впрыском масла приблизительно равной предварительно установленной величине, T, путем изменения положения регулирующего клапана 15 для регулирования расхода масла, проходящего через охлаждающее устройство 13.
out
in
in
out
При этом стадия регулирования положения регулирующего клапана 15 включает применение алгоритма нечеткой логики к измеренной выходной температуре, T, и, зачастую, к одному или большему числу параметров, включающих измеренную входную температуру, T, измеренное входное давление, P, и измеренное выходное давление, P.
target
В одном воплощении в соответствии с настоящим изобретением, не ограничивающем изобретение, предварительно установленная величина, T, может быть определена путем вычисления атмосферной точки росы, ADP. Одним способом вычисления указанной атмосферной точки росы, ADP, является применение следующей формулы:
n
10
wres
ADP = T/[(m/log(p/A)) -1] (5)
n
где A, m and T - эмпирические постоянные, которые могут быть выбраны из Таблицы 1 в соответствии с конкретным диапазоном температуры, в котором функционирует компрессор или вакуумный насос 1.
Таблица 1
A
m
T<sub>n</sub>
Максимальноеотклонение
Интервал    температуры
Вода
6,116441
7,591386
240,7263
0,083%
-20°С ÷ +50°С
6,004918
7,337936
229,3975
0,017%
+50°С ÷ +100°С
5,856548
7,27731
225,1033
0,003%
+100°С ÷ +150°С
6,002859
7,290361
227,1704
0,007%
+150°С ÷ +200°С
9,980622
7,388931
263,1239
0,395%
+200°С ÷ +350°С
6,089613
7,33502
230,3921
0,368%
0°С ÷ +200°С
Лед
6,114742
9,778707
273,1466
0,052%
-70°С ÷ +°С
n
Такие эмпирические постоянные имеют следующие единицы измерения: А, например, представляет давление паров воды при 0°С и в Таблице 1 имеет единицу измерения: гектопаскаль (ГПа), m - безразмерная постоянная регулирования, T –постоянная регулирования, измеряемая в градусах Цельсия (°С).
wpres
Параметр p в формуле (5) представляет собой давление паров воды, приведенное к атмосферным условиям, и может быть рассчитан по следующей формуле:
wpres
out
in
p=(p/p) ⋅ RH· Pws (6)
out
in
где p - измеренное выходное давление,p - измеренное входное давление, RH – относительная влажность, аппроксимированная или измеренная (если система содержит датчик 23 относительной влажности), и Pws - давление насыщения водяного пара.
Если система не снабжена датчиком относительной влажности 23, аппроксимированная относительная влажность может быть выбрана приблизительно равной 100% или менее.
В качестве альтернативы, компрессор или вакуумный насос 1 может принимать данные по относительной влажности, RH, измеренной датчиком, установленным вблизи компрессора или вакуумного насоса 1, или может принимать такой результат измерения из внешней сети.
Предпочтительно если система содержит компрессор, относительная влажность, RH, представляет собой относительную влажность окружающего воздуха, если входной трубопровод 2 для газа соединен с атмосферой, или является относительной влажностью, характерной для внешней сети, если входной трубопровод 2 для газа соединен с такой внешней сетью.
Кроме того, предпочтительно, если система содержит вакуумный насос, относительная влажность, RH, представляет собой относительную влажность технологической линии, к которой подключен входной трубопровод 2 для газа, при этом технологическая линия является сетью потребителя.
Давление насыщения водяного пара, Pws, может быть рассчитано по формуле:
m·Tin/(Tin+Tn)
Pws=A⋅10 (7)
in
n
где T – измеренная входная температура, и А, m и Т – эмпирические постоянные, приведенные в Таблице 1.
Применительно к настоящему изобретению изложенный выше способ расчета атмосферной точки росы, ADP, не следует рассматривать как ограничивающий изобретение и следует понимать, что может быть использован любой другой способ расчета без выхода за пределы объема настоящего изобретения.
target
В другом воплощении в соответствии с настоящим изобретением предварительно установленную величину, T, определяют с учетом максимальной температуры, при которой могут функционировать при нормальных параметрах различные компоненты в составе компрессора или вакуумного насоса 1 с впрыском масла, и эта максимальная температура зависит от материалов, используемых для изготовления упомянутых компонентов или физико-химических свойств этих материалов, и от того, как такие свойства изменяются с увеличением температуры.
Указанной максимальной температурой может быть, например: максимальная температура масла, при которой вязкость, стабильность масла и ухудшение со временем его качества поддерживаются в пределах желаемых величин, или максимальная температура, при которой регулирующий клапан может функционировать без опасности деформации, обусловленной выбором материалов, используемых для его изготовления, или это может быть максимальная температура корпуса сжимающего или вакуумирующего элемента 4 или самого сжимающего или вакуумирующего элемента 4, которую он может выдерживать при отсутствии опасности деформации материалов, или максимальная температура, которую могут выдерживать любые подшипники или уплотнения, установленные в компрессоре или вакуумном насосе, или максимальная температура, при которой могут функционировать датчики температуры и/или давления при отсутствии опасности их повреждения, или максимальная температура, характерная для нормального функционирования трубопроводов и соединительных частей трубопроводов компрессора или вакуумного насоса 1.
target
target
target
target
Ещё в одном воплощении в соответствии с настоящим изобретением, не ограничивающим изобретение, способ дополнительно включает стадию сравнения расчетной предварительно заданной величины, T, с самой низкой величиной максимальных температур, характерных для различных указанных выше компонентов, и если расчетная предварительно установленная величина, T, выше, чем указанная самая низкая максимальная температура, в этом случае способ будет рассматривать указанную самую низкую температуру в качестве расчетной предварительно заданной величины, T. В качестве альтернативы, способ будет, кроме того, использовать сопоставления и вычисления расчетной предварительно заданной величины, T.
target
offset
В зависимости от технических требований и способности к быстрому реагированию компрессора или вакуумного насоса 1 расчетная предварительно заданная величина, T, может быть выбрана равной расчетной величине атмосферной точки росы, ADP, или же способ в соответствии с настоящим изобретением дополнительно включает стадию добавления допуска, T, к указанной расчетной атмосферной точке росы, ADP.
offset
Такой допуск, T, может быть любым в интервале от 1°C до 10°C, более предпочтительно от 1°C до 7°C, ещё более предпочтительно от 2°C до 5°C.
Проведенные опыты показали, что если допуски не превышают вышеприведенных значений, эффективность работы компрессора или вакуумного насоса 1 сохраняется, и обеспечивается качество масла и стабильность работы всей системы.
target
target.min
target,max
Предпочтительно, но не в качестве ограничения, для того чтобы предотвратить образование конденсата и поддерживать энергетическую эффективность компрессора или вакуумного насоса 1 , более предпочтительно предварительно установленную величину температуры, T, поддерживать в интервале между минимальной граничной величиной, T, и максимальной предельной величиной, T.
target
target,min
target
target,min
target
target,min
target
target,max
target
target,max
Соответственно, предварительно заданная величина, T, сравнивается с минимальной граничной величиной, T, и если предварительно заданная величина, T, оказывается меньше минимальной граничной величины, T, предварительно заданную величину, T, выбирают равной минимальной граничной величине, T. Подобным образом, если предварительно заданная величина, T, превышает максимальный предел, T, предварительно заданную величину, T, выбирают равной максимальному пределу, T.
target,min
target,max
В качестве примера, если система содержит вакуумирующий элемент, минимальная граничная величина, Ttarget,min, может быть выбрана любой в интервале от 60°C до 80°C, предпочтительно от 70°C до 80°C, ещё более предпочтительно минимальная граничная величина, T, может быть выбрана приблизительно равной 75°С или менее, а максимальная предельная величина T, может быть выбрана приблизительно равной 100°С или менее.
target,min
target,min
target,max
Если система содержит сжимающий элемент, минимальная граничная величина, T, может быть выбрана любой в интервале от 50°C до 70°C, предпочтительно от 55°C до 65°C, ещё более предпочтительно минимальная граничная величина, T, может быть выбрана приблизительно равной 60°С или менее, а максимальная предельная величина T, может быть выбрана приблизительно равной 110°С или менее.
target
out,1
Кроме того, алгоритм нечеткой логики, используемый в способе, соответствующем настоящему изобретению, включает стадию определения первого отклонения, е1, путем вычитания предварительно заданной величины, T, из первой измеренной выходной температуры, T.
target
out,2
Помимо этого, алгоритм нечеткой логики, используемый в способе, соответствующем настоящему изобретению, включает стадию определения второго отклонения, е2, путем вычитания предварительно заданной величины, T, из последующей измеренной выходной температуры, T.
out,1
out,2
Для точного определения состояния всей системы алгоритм нечеткой логики дополнительно включает стадию вычисления изменения отклонения, d(error)/dt, в пределах интервала выборки, путем вычисления производной этого отклонения по времени. В cсоответствии с этим, второе отклонение, е2, вычитают из первого отклонения и производят деление полученной разности на интервал выборки, Δt. Указанный интервал выборки, Δt, следует понимать как интервал времени, Δt, вычисленный между моментом t1 измерения первой выходной температуры, T и моментом t2 измерения последующей выходной температуры, T.
Предпочтительно, но не в качестве ограничения, период выборки выбирают около 40 миллисекунд.
Предпочтительно алгоритм нечеткой логики дополнительно включает стадию определения направления, в котором следует изменить положение регулирующего клапана 15 в соответствии с первым отклонением, е1, или вторым отклонением, е2, и изменением отклонения во времени, d(error)/dt.
Предпочтительно алгоритм нечеткой логики, кроме того, включает стадию определения скорости, с которой необходимо изменить положение регулирующего клапана, исходя из величин первого отклонения (е1) или второго отклонения (е2) и изменения отклонения во времени, (d(error)/dt) .
В другом воплощении в соответствии с настоящим изобретением для создания более стабильного компрессора или вакуумного насоса 1 алгоритм нечеткой логики дополнительно может включать, по меньшей мере, один фильтр, такой, например, как фильтр нижних частот (LPF), для фильтрации кратковременных колебаний температуры.
Такой фильтр LPF предназначен для исключения колебаний температуры, например, продолжительностью менее одной секунды или менее приблизительно пяти секунд, более предпочтительно фильтр LPF предназначен для исключения колебаний температуры продолжительностью менее двух секунд, ещё более предпочтительно фильтр LPF предназначен для исключения колебаний температуры, продолжительностью менее чем приблизительно три секунды.
Согласно ещё одному воплощению в соответствии с настоящим изобретением алгоритм нечеткой логики задает функцию принадлежности для определения логического выхода и последующего использования вычисленной величины первого отклонения (е1) или второго отклонения е2 и изменения отклоненияво времени, d(error)/dt.
Пример графического представления такой функции принадлежности иллюстрируется на фиг.5 для отклонения, и на фиг.6 - для изменения отклонения во времени, d (error)/dt.
target
Отклонение представлено как соответствующая нечеткая величина в зависимости от температуры, Т, измеряемой в градусах Цельсия (°С). В то же время изменение отклонения во времени, d(error)/dt, представлено как изменение температуры, Т, за секунды, и измеряется в градусах Цельсия, отнесенных к секунде (°C/сек). Такая функция принадлежности для графических зависимостей, представленных на фиг.5, обозначена буквами N, Z и Р, где N означает «отрицательный», Z означает «ноль», для которых измеренная выходная температура, Tout, равна или приблизительно равна предварительно установленной заданной величине, T, а Р означает «положительный».
Аналогичным образом, функции принадлежности обозначены как для графических зависимостей, представленных на фиг.6, на которых означает «отрицательный», а означает «положительный».
Температурный интервал [-ΔТ; + ΔТ] выбирают в соответствии с особенностью компрессора или вакуумного насоса 1, и такой параметр может быть изменен. В качестве не ограничивающего примера величина -ΔТ может быть выбрана любой величиной в интервале от -10°С до -1°С, более предпочтительно - в интервале от -8°С до -5°С, ещё более предпочтительно величина -ΔТ может быть выбрана приблизительно равной -8°С.
Аналогичным образом, величина +ΔТ может быть выбрана любой в интервале от +1°С до +10°С, более предпочтительно +ΔТ может быть любой в интервале от +5°С до +8°С, ещё более предпочтительно величина +ΔТ может быть выбрана приблизительно равной +5°С.
Применительно к настоящему изобретению указанные выбранные величины +ΔТ и -ΔТ следует рассматривать лишь как примеры, и настоящее изобретение не ограничивается этими конкретными величинами, и могут быть выбраны любые другие величины, которые не оказывают воздействия на логику в способе в соответствии с настоящим изобретением.
target
Таким образом, если вычисленное отклонение является отрицательной величиной, такую (нечеткую) величину следует представить на графике для N на фиг.5 при соответствующей выходной температуре. Если вычисленное отклонение приблизительно равно нулю и измеренная выходная температура, Tout, приблизительно равна предварительно заданной величине, T, такая величина должны быть представлена на графике для Z при соответствующей температуре. В качестве альтернативы, если вычисленное отклонение является положительной величиной, такую величину следует представить на графической зависимости для P при соответствующей температуре.
out,2
out,1
Аналогичным образом, если изменение отклонения по времени является отрицательным, такую величину следует представить на графической зависимости для на фиг.6, в то же время, если изменение отклонения по времени является положительной величиной, такую величину следует представить на графике для . Такие величины представляют при соответствующей температуре T - Tдля промежутка времени Δt.
Соответственно, нечеткие величины по отношению к отклонению и изменению отклонения во времени, d(error)/dt, используются алгоритмом нечеткой логики для определения направления, в котором следует изменить положение регулирующего клапана. К таким нечетким величинам относится любое действительное число в пределах интервала [0; 1], в соответствии с вычисленным отклонением или изменением отклонения по времени, d(error)/dt.
В соответствии с этим, в том случае, если второе отклонение, е2, является отрицательной величиной, N, или если второе отклонение, е2, приблизительно равно нулю, что представляется на графике для Z , в отношении которого пояснения приведены выше, и изменение отклонения по времени, d(error)/dt, является отрицательной величиной, это означает, что температура масла уменьшается, и оно может быть вновь впрыснуто в сжимающий или вакуумирующий элемент 4; поэтому положение регулирующего клапана 15 следует изменить в направлении, обеспечивающем прохождение большего количество масла через байпасный трубопровод 14.
out,1
out,2
В качестве альтернативы, если второе отклонение, е2, является положительной величиной, Р, или если второе отклонение, е2, приблизительно равно нулю, что представляется на графике для Z , и изменение отклонения во времени, d(error)/dt, является положительной величиной, это означает, что температура масла между двумя последовательными измерениями выходной температуры, Tи T, увеличивается, и поэтому положение регулирующего клапана 15 следует изменить в направлении, обеспечивающем прохождение большего количество масла через охлаждающее устройство 13.
В другом воплощении в соответствии с настоящим изобретением алгоритм с нечеткой логикой определяет скорость, с которой следует изменить положение регулирующего клапана 15. В зависимости от отклонения и изменения отклонения по времени, и в зависимости от требуемой способности к быстрому реагированию всей системы, алгоритм нечеткой логикой может предусматривать различные скорости изменения положения регулирующего клапана 15. Однако не следует исключать одинаковые скоростные режимы.
Соответственно, если второе отклонение, е2, является отрицательной величиной, N, и изменение отклонения во времени, d(error)/dt, является отрицательным, , положение регулирующего клапана 15 может быть изменено с первой предварительно установленной скоростью, - L; или если второе отклонение, е2, является отрицательной величиной, N, и изменение отклонения во времени d(error)/dt, является положительной величиной, , положение регулирующего клапана 15 может быть изменено со второй предварительно установленной скоростью, - М; или если второе отклонение, е2, приблизительно равно нулю, Z, и изменение во времени отклонения, d(error)/dt, является отрицательной величиной, , положение регулирующего клапана 15 может быть изменено с третьей предварительно установленной скоростью, - S; или если второе отклонение, е2, приблизительно равно нулю, Z, и изменение отклонения во времени, d(error)/dt, является положительной величиной, , положение регулирующего клапана 15 может быть изменено с четвертой предварительно установленной скоростью, +S; или если второе отклонение, е2, является положительной величиной, Р, и изменение отклонения во времени d(error)/dt, является отрицательным, , положение регулирующего клапана 15 может быть изменено с пятой предварительно установленной скоростью, + М; или если второе отклонение, е2, является положительной величиной, Р, и изменение отклонения во времени, d(error)/dt, является положительной величиной, , положение регулирующего клапана 15 может быть изменено с шестой предварительно установленной скоростью, +L .
В качестве примера, не ограничивающего изобретение, направление, в котором следует изменить положение регулирующего клапана 15, и скорость, с которой такое изменение необходимо осуществить, могут быть определены из Таблицы 2, в которой приведены функции принадлежности от Р1 до Р6, представленные на фиг.7. Такие функции принадлежности представлены на фиг.7 как соответствующие нечеткие величины и как функция скорости изменения положения клапана, с которой необходимо осуществлять указанное изменение положения, представленной в процентах, %/сек, при этом процент соответствует углу поворота клапана.
Таблица 2
Delta RV
Отклонение
N
Z
P
d(error)/dt
<img file="00000002.jpg" he="4" wi="4" img-content="undefined" img-format="jpg" />
P1   (- L)
P3     (- S)
P5    (+M)
<img file="00000003.jpg" he="5" wi="4" img-content="undefined" img-format="jpg" />
P2   (- M)
P4     (+ S)
P6    (+L)
В воплощении в соответствии с настоящим изобретением функции принадлежности от Р1 до Р6 могут быть выбраны, например, так, чтобы функции Р1-Р3 могли быть заданы для ситуации, в которой температура масла является недостаточно высокой, и поэтому отсутствует необходимость добавления дополнительного количества масла к расходу масла, проходящего через охлаждающее устройство, в то время как функции Р4-Р6 могут быть заданы в ситуации, в которой температура масла достаточно высокая, что обуславливает необходимость увеличения расхода масла, проходящего через охлаждающее устройство 13.
Функции принадлежности Р1-Р3 могут соответствовать таким изменениям положения регулирующего клапана 15, при которых масло протекает через байпасный трубопровод 14, в то время как функции принадлежности Р4-Р6 могут соответствовать изменениям положения регулирующего клапана 15, при которых обеспечивается прохождение масла через охлаждающее устройство.
В конкретном примере, иллюстрируемом на фиг.4, изменение положения регулирующего клапана 15 следует понимать как вращательный поворот центрального вращающегося элемента 26, но этот пример не следует рассматривать в качестве ограничивающего изобретение.
Согласно ещё одному воплощению настоящего изобретения абсолютная величина первой предварительно установленной скорости, -L, равна абсолютной величине шестой предварительно установленной скорости, +L, абсолютная величина второй предварительно установленной скорости, - М, равна пятой предварительно установленной скорости, + М, а абсолютная величина третьей предварительно установленной скорости, - S, равна четвертой предварительно установленной скорости, +S.
В соответствии с ещё одним воплощением настоящего изобретения абсолютная величина первой предварительно установленной скорости, -L, может быть меньше абсолютной величины шестой предварительно установленной скорости, +L, и/или абсолютная величина второй предварительно установленной скорости, - М, может быть меньше абсолютной величины пятой предварительно установленной скорости, + М, и/или абсолютная величина третьей предварительно установленной скорости, - S, может быть меньше абсолютной величины четвертой предварительно установленной скорости, +S.
В качестве примера, не ограничивающего изобретение, абсолютная величина первой предварительно установленной скорости, -L, и/или абсолютная величина шестой предварительно установленной скорости, +L, может быть выбрана любой в пределах интервала [0,5; 1,5] %/сек, например, равной приблизительно 0,8%/сек, или приблизительно 0,9 %/сек, или даже приблизительно 1,4%/сек. Подобным образом, абсолютная величина второй предварительно установленной скорости, - М, и/или абсолютная величина пятой предварительно установленной скорости, + М, может быть выбрана любой в пределах интервала [0; 1] %/сек, например, равной приблизительно 0,2%/сек, или приблизительно 0,3 %/сек, или даже приблизительно 0,8%/сек. Таким же образом, абсолютная величина третьей предварительно установленной скорости, - S, и/или четвертой предварительно установленная скорость, +S, может быть выбрана любой в пределах интервала [0; 0,5] %/сек, например, равной приблизительно 0,1%/сек, или приблизительно 0,2 %/сек, или даже приблизительно 0,4%/сек .
Применительно к настоящему изобретению такие примеры не следует рассматривать как каким-либо образом ограничивающие изобретение, и следует понимать, что другие величины соответствующих скоростей могут быть выбраны без выхода за пределы границ объема настоящего изобретения.
Для того чтобы определить, насколько следует изменить степень открытия такого регулирующего клапана в пользу байпасного трубопровода 14 или охлаждающего устройства 13, или, для конкретного примера на фиг.4, для определения угла, на который необходимо изменить положение регулирующего клапана 15, алгоритм нечеткой логики использует первую функцию управления, CTR_ valve, и определяет минимум из двух величин, а именно, величины равной 1 и результата сложения 1) нечеткой величины, связанной со вторым отклонением, е2, умноженной на первый коэффициент f1, и 2) нечеткой величины, связанной с изменением этого отклонения по времени, d(error)/dt, умноженным на второй коэффициент f2:
CTR_ valve = MIN [f1· FV (e2) + f2 · FV d (error) /dt; 1] (8)
где FV(e2) представляет собой нечеткую величину, связанную со вторым отклонением, е2, и FV d(error)/dt представляет нечеткую величину, связанную с изменением отклонения, d(error)/dt.
Указанный первый коэффициент, f1, и указанный второй коэффициент, f2, могут быть выбраны так, что блок 20 управления может реагировать быстрее или менее быстро для изменения величины отклонения и/или производной этого отклонения по времени, d(error)/dt.
out
В соответствии с этим, если второй коэффициент, f2, выбирают относительно большей величины чем первый коэффициент, f1, алгоритм нечеткой логики будет давать команду на изменение положения регулирующего клапана 15 в тех случаях, когда выявлены небольшие изменения выходной температуры, Tout. Компрессор или вакуумный насос 1, осуществляющий такой способ, может быть весьма чувствительным к небольшим изменениям выходной температуры, T, но при этом может быть менее стабильным.
С другой стороны, если второй коэффициент, f2, выбирают относительно меньшей величины, чем первый коэффициент, f1, алгоритм нечеткой логики будет давать команду на изменение положения регулирующего клапана 15 в случаях, когда выявлены более значительные изменения выходной температуры, Tout. Компрессор или вакуумный насос 1, осуществляющий такой способ, может быть менее чувствительным к небольшим изменениям выходной температуры, Tout, но при этом может быть более стабильным.
В другом воплощении в соответствии с настоящим изобретением первый коэффициент, f1, и второй коэффициент, f2, могут быть любыми действительными числами, выбранными в интервале (0; 1].
Предпочтительно, но не в качестве ограничения первый коэффициент, f1, может быть любым действительным числом, выбранным в интервале [0,5; 1], а второй коэффициент, f2, может быть любым действительным числом, выбранным в интервале (0; 0,5].
В качестве примера, не ограничивающего изобретения, для достижения высокой эффективности и стабильности работы компрессора или вакуумного насоса 1 упомянутый первый коэффициент, f1, может быть выбран по величине равным единице, а второй коэффициент, f2, может быть выбран равным 0,2. Соответственно, уравнение (8) принимает следующий вид:
CTR_ valve = MIN [1· FV (e2) + 0,2 · FV d (error) /dt; 1] (9)
В другом воплощении настоящего изобретения для определения угла, на который следует изменить положение регулирующего клапана 15, алгоритм нечеткой логики определяет максимум между результатом умножения нечеткой величины, связанной со вторым отклонением, е2, на первый коэффициент, f1, и результатом умножения нечеткой величины, связанной с изменением отклонения по времени d (error) /dt, на второй коэффициент, f2:
CTR_valve = MAX [f1· FV (e2) , f2 · FV d (error) /dt] (10)
Применительно к настоящему изобретению, если регулирующий клапан 15 содержит центральный вращающийся элемент 26, то в этом случае под определением угла, на который следует изменить положение регулирующего клапана 15, следует понимать определение угла, на который следует повернуть центральный вращающийся элемент 26.
В соответствии с ещё одним воплощением настоящего изобретения алгоритм нечеткой логики определяет угол, на который следует изменить положение регулирующего клапана 15. Этот угол определяется или путем нахождения минимума между нечеткой величиной, связанной со вторым отклонением, е2, и нечеткой величиной, связанной с изменением отклонения по времени, d (error) /dt, или путем определения максимума между нечеткой величиной, связанной со вторым отклонением, е2, и нечеткой величиной, связанной с изменением отклонения по времени, d (error) /dt. Опыты показали, что в результате реализации такого подхода происходит уменьшение чувствительность компрессора или вакуумного насоса 1 при их стабильном функционировании, или чувствительность будет очень высокой, однако стабильность функционирования компрессора или вакуумного насоса 1 уменьшится.
Обращаясь к фиг.7, следует отметить, что было бы предпочтительным, чтобы каждая из функций принадлежности от Р1 до Р6 соответствовала одной комбинации отклонения и изменения отклонения во времени, d(error)/dt.
В соответствии с этим, если второе отклонение, е2, является отрицательной величиной, и производная этого отклонения во времени является отрицательной величиной, , результат вычисления первой функции управления, CTR_valve, следует представить на графической зависимости Р1; в то же время, если второе отклонение, е2, является отрицательной величиной, N и производная этого отклонения по времени является положительной величиной, , результат вычисления первой функции управления, CTR_valve, следует представить на графической зависимости Р2; в свою очередь, если второе отклонение, е2, приблизительно равно нулю, Z, и производная отклонения, d (error)/dt, является отрицательной величиной, , результат вычисления первой функции управления, CTR_valve, следует представить на графической зависимости Р3; если второе отклонение, е2, приблизительно равно нулю, Z, и производная отклонения, d (error)/dt, является положительной величиной, , результат определения первой функции управления, CTR_valve, следует представить на графической зависимости Р4; в свою очередь, если второе отклонение, е2, является положительной величиной, Р, а производная отклонения, d (error)/dt, является отрицательной величиной, , результат вычисления первой функции управления, CTR_valve, следует представить на графической зависимости Р5; и, наконец, если второе отклонение, е2, является положительной величиной, Р, а производная отклонения, d(error)/dt, является положительной величиной, , результат вычисления первой функции управления, CTR_valve, следует представить на графической зависимости Р6.
Далее необходимо отметить, что для определения одного угла, на который необходимо повернуть регулирующий клапан 15, алгоритм нечеткой логики предпочтительно включает стадию определения центра тяжести графической зависимости, определяемого после того, как результат вычисления первой функции управления, CTR_valve, вводится вместе с соответствующей функцией принадлежности, представленной на фиг.7, при этом такой центр графической зависимости затем проецируется на ось величин, приведенных в %/сек.
Упомянутая ось «%/сек» предназначена для отображения величины угла, на который необходимо повернуть регулирующий клапан 15 за одну секунду. Если центр тяжести графической зависимости, проецируемый на ось «%/сек», находится в интервале (0; +x] или более, угол изменения положения регулирующего клапана 15 должен быть таким, чтобы через охлаждающее устройство 13 обеспечивалось протекание большего объема масла, и скорость изменения угла должна удовлетворять соответствующей функции принадлежности.
Если центр графической зависимости, проецируемый на ось «%/сек», находится в интервале [-x; 0) или менее, угол, на который необходимо изменить положение регулирующего клапана 15, должен быть таким, чтобы обеспечивалось протекание большего объема масла через байпасный трубопровод 14, и скорость изменения этого угла должна быть соотнесена с соответствующей функцией принадлежности.
В воплощении в соответствии с настоящим изобретением в зависимости от требуемой быстроты реагирования всей системы, величины ~x и +x могут быть любыми, выбранными, например, в пределах интервалов [-0,5; -20] и [+0,5; +20] соответственно, более предпочтительно величины ~x и +x могут быть любыми, выбранными, например, в пределах интервалов [-1; -10] и [+1; +10] соответственно; ещё более предпочтительно, величина -х может быть выбрана приблизительно равной -5, в то же время величина +х может быть выбрана приблизительно равной +5.
Далее следует отметить, что в зависимости от технических требований разработчика промежуточные величины -xl, -x2 могут быть определены в пределах интервала [-x; 0), а величины +xl, +x2 могут быть определены в пределах интервала (0; +x].
В качестве примера, не ограничивающего изобретение, величина -xl может быть выбрана приблизительно равной – 1, в то время как -x2 может быть выбрана приблизительно равной – 2. Подобным образом, величина +xl может быть приблизительно равной +1, в то время как +x2 может быть приблизительно равной +2.
Необходимо понимать, что такие величины могут быть определены экспериментальным путем, и настоящее изобретение не следует ограничивать конкретными приведенными выше примерами.
В другом воплощении в соответствии с настоящим изобретением алгоритм нечеткой логики дополнительно включает стадию определения положения регулирующего клапана 15 путем применения вычисленного угла или центра тяжести графической зависимости, спроецированного на ось %/s, к текущему положению регулирующего клапана 15 предпочтительно со скоростью, связанной с соответствующей функцией принадлежности.
В этой связи фиг.8 иллюстрирует текущее положение регулирующего клапана 15, к которому применяется результат, полученный предварительно для фиг.7.
Функции принадлежности на фиг.8 представлены в виде соответствующих нечетких величин и как функция угла вращения, приведенного в процентах, %.
Предпочтительно, но не в качестве ограничения, если при применении результата, определенного в соответствии с фиг.7, регулирующий клапан 15 достигает положения, в котором масло протекает, главным образом, через байпасный трубопровод 14, этот результат должен быть представлен на графической зависимости Q1.
Предпочтительно, но не в качестве ограничения, если при применении результата, определенного в соответствии с фиг.7, регулирующий клапан 15 достигает положения, в котором масло проходит, главным образом, через байпасный трубопровод 14, этот результат должен быть представлен на графической зависимости Q1.
Далее следует отметить, что если при использовании результата, определенного в соответствии с фиг.7, регулирующий клапан 15 достигает положения, в котором масло протекает частично через байпасный трубопровод 14 и частично через охлаждающее устройство 13, в этом случае результат должен быть представлен на графической зависимости Q2.
В свою очередь, если при применении результата, определенного в соответствии с фиг.7, регулировочный клапан 15 достигает положения, в котором масло протекает в основном через охлаждающее устройство 13, результат должен быть представлен на графической зависимости Q3.
В другом воплощении согласно настоящему изобретению быстротой реагирования системы можно управлять при активировании вентилятора 21. В соответствии с этим, в случае большей чувствительности системы, если или одна из графических зависимостей от Q1 до Q3 или даже все они смещаются в направлении левой стороны, вдоль оси % на фиг.8, вентилятор 21 приводится в действие быстрее, в то же время, если одна или даже все графические зависимости от Q1 до Q3 смещаются в направлении правой стороны, по оси % на фиг.8, вентилятор 21 приводится в действие позднее. Если компрессор или вакуумный насос содержит устройство 25 для рекуперации энергии, текущее положение регулирующего клапана 15, к которому применяется результат вычисления, определенный предварительно в соответствии с фиг.7, отображается на фиг.9.
Функции принадлежности на фиг.9 представлены как соответствующие нечеткие величины и как функции угла поворота, приведенного в процентах,%.
В соответствии с таким представлением, если при использовании результата вычисления, который определяют в соответствии с фиг.7, регулирующий клапан 15 достигает положения, при котором масло проходит, в основном, через байпасный трубопровод 14, результат должен быть представлен на графической зависимости Q1' .
Далее, если при применении результата, определенного в соответствии с фиг.7, регулирующий клапан 15 достигает положения, в котором масло проходит частично через байпасный трубопровод 14 и частично через устройство 25 для рекуперации энергии, результат должен быть представлен на графической зависимости Q2' .
Подобным образом, если при применении результата, определенного в соответствии с фиг.7, регулирующий клапан 15 достигает положения, в котором масло проходит, в основном, через устройство 25 для рекуперации энергии, результат должен быть представлен на графической зависимости Q3' .
Если при применении результата, определенного в соответствии с фиг.7, регулирующий клапан 15 достигает положения, в котором масло проходит частично через устройство 25 для рекуперации энергии и частично через охлаждающее устройство 13, результат должен быть представлен на графической зависимости Q4' .
В свою очередь, если при применении результата, определенного в соответствии с фиг.7, регулирующий клапан 15 достигает положения, в котором масло проходит, в основном, через охлаждающее устройство 13, результат должен быть представлен на графической зависимости Q5' .
Предпочтительно, когда компрессор или вакуумный насос 1 начинает функционировать, регулирующий клапан 15 преимущественно находится в базовом положении (положении бездействия), которое характеризуется нулевым углом поворота, иллюстрируемым на фиг.3 и фиг.4, и в этом случае масло предпочтительно проходит, в основном, через байпасный трубопровод 14. По мере постепенного увеличения температуры масла угол поворота клапана постепенно изменяется, допуская частичное протекание масла через байпасный трубопровод 14 и частичное протекание через охлаждающее устройство 13, до достижения максимального угла поворота в 100%, в этом случае масло, в основном, протекает через охлаждающее устройство 13.
Если в состав компрессора или вакуумного насоса 1 не входит устройство 25 для рекуперации энергии, в этом случае угол поворота на 100 % преимущественно соответствует фактическому углу поворота регулирующего клапана 15 на 90°. Как показано на фиг.4, фактический угол поворота регулирующего клапана 15 на 90° будет соответствовать вращению центрального вращающегося элемента 26 в направлении, указанном стрелкой AA', с перемещением оси I в сторону оси II до их совмещения. Соответственно, для возвращения в первоначальное положение с нулевым углом поворота центральный вращающийся элемент 26 будет необходимо вращать по стрелке AA' , но в противоположном направлении, с перемещением оси II в сторону оси I. Другими словами, для того чтобы масло проходило частично через байпасный трубопровод 14 и частично через охлаждающее устройство 13, или, в основном, через охлаждающее устройство 13, центральный вращающийся элемент 26 необходимо вращать в направлении, указанном стрелкой AA', против часовой стрелки, в то время как если из такого положения центральный вращающийся элемент 26 необходимо привести в промежуточное положение или в начальное положение с нулевым углом поворота, центральный вращающийся элемент 26 необходимо вращать в направлении AA' по часовой стрелке.
Если компрессор или вакуумный насос снабжен устройством 25 для рекуперации энергии, в этом случае стопроцентный угол поворота соответствует фактическому вращательному повороту регулирующего клапана на 180°. Как показано на фиг.3, фактический угол поворота регулирующего клапана на 180°соответствует вращению центрального вращающегося элемента 26 в направлении, указанном стрелкой BB', перемещением I оси в сторону оси до их совмещения III. Соответственно, для возвращения в первоначальное положение с нулевым углом поворота центральный вращающийся элемент 26 будет необходимо вращать по стрелке BB', но в противоположном направлении, с перемещением оси III в сторону оси I.
Другими словами, для того чтобы масло проходило частично через байпасный трубопровод 14 и частично через устройство 25 для рекуперации энергии, или, в основном, через устройство 25 для рекуперации энергии, или частично через охлаждающее устройство 13 и частично через устройство 25 для рекуперации энергии, или, главным образом, через охлаждающее устройство 13, центральный вращающийся элемент 26 необходимо вращать в направлении, указанном стрелкой BB', против часовой стрелки, в то время как, если из такого положения центральный вращающийся элемент 26 необходимо привести в промежуточное положение или в начальное положение с нулевым углом поворота, центральный вращающийся элемент 26 необходимо вращать в направлении BB' по часовой стрелке.
Следует также понимать, что при изменении положения регулирующего клапана 15 вычисленный угол применяется в отношении текущего углового положения регулирующего клапана 15, в соответствии со стрелкой AA' или BB' , и вращение центрального вращающегося элемента 26 изменяется в направлении часовой стрелки или в направлении против часовой стрелки.
В другом воплощении в соответствии с настоящим изобретением алгоритм нечеткой логики определяет, необходимо ли увеличить или уменьшить скорость вращения вентилятора 21, исходя из выявленного положения регулирующего клапана 15, величины второго отклонения, е2, и изменением отклонения во времени, d(error)/dt.
Поскольку алгоритм нечеткой логики использует в качестве входного параметра положение регулирующего клапана 15, скорость вращения вентилятора 21 изменяется в соответствии с объемом жидкости, проходящей через охлаждающее устройство 13, что приводит к повышению энергетической эффективности компрессора или вакуумного насоса 1 и увеличению срока эксплуатации вентилятора 21 и электродвигателя 24.
В зависимости от величины второго отклонения, е2, и изменения этого отклонения во времени, d (error) /dt, число оборотов вращения вентилятора 21 может быть необходимо изменить быстрее или медленнее.
В этой связи в одном воплощении в соответствии с настоящим изобретением алгоритм нечеткой логики дополнительно определяет необходимую величину скорости, с которой следует изменить частоту оборотов вентилятора 21 с применением для этого одной или более из следующих стадий и шагов контроля: если отклонение является положительной величиной , N, а изменение этого отклонения по времени, d (error)/dt, является отрицательной величиной, , то в этом случае: если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать, в основном, через байпасный трубопровод 14, число оборотов вентилятора следует уменьшать с первой скоростью изменения числа оборотов, S; или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать частично через байпасный трубопровод 14 и частично через охлаждающее устройство 13, то число оборотов вентилятора 21 следует уменьшать со второй скоростью, МS; или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать, в основном, через охлаждающее устройство 13, число оборотов вентилятора следует уменьшать со второй скоростью, МS.
Далее, если отклонение является положительной величиной , N, а изменение этого отклонения во времени, d (error) /dt, является положительной величиной, , то в этом случае: если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать, в основном, через байпасный трубопровод 14, число оборотов вентилятора следует уменьшать с первой скоростью, S; или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать частично через байпасный трубопровод 14 и частично через охлаждающее устройство 13, то число оборотов вентилятора 21 следует уменьшать с третьей скоростью, М; или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать, в основном, через охлаждающее устройство 13, число оборотов вентилятора следует уменьшать с третьей скоростью, М.
Далее, если отклонение приблизительно равно нулю, Z, а изменение этого отклонения во времени, d (error)/dt, является отрицательной величиной, , то в этом случае: если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать, в основном, через байпасный трубопровод 14, число оборотов вентилятора следует уменьшать с первой скоростью, S; или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать частично через байпасный трубопровод 14 и частично через охлаждающее устройство 13, то число оборотов вентилятора 21 следует уменьшать с первой скоростью, S; или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать, в основном, через охлаждающее устройство 13, число оборотов вентилятора следует уменьшать с первой скоростью, S.
Далее, если отклонение приблизительно равно нулю, Z, а изменение этого отклонения во времени, d(error)/dt, является положительной величиной, , то в этом случае: если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать, в основном, через байпасный трубопровод 14, число оборотов вентилятора следует уменьшать с первой скоростью, S; или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать частично через байпасный трубопровод 14 и частично через охлаждающее устройство 13, то число оборотов вентилятора 21 следует уменьшать с четвертой скоростью, F; или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать, в основном, через охлаждающее устройство 13, число оборотов вентилятора следует уменьшать с четвертой скоростью, F.
Далее, если отклонение является положительной величиной, Р, а изменение этого отклонения во времени, d (error)/dt, является отрицательной величиной, , то в этом случае: если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать, в основном, через байпасный трубопровод 14, число оборотов вентилятора следует уменьшать с первой скоростью, S; или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать частично через байпасный трубопровод 14 и частично через охлаждающее устройство 13, то число оборотов вентилятора 21 следует уменьшать с третьей скоростью, М; или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать, в основном, через охлаждающее устройство 13, число оборотов вентилятора следует уменьшать с третьей скоростью, М.
Далее, если отклонение является положительной величиной, Р, и изменение этого отклонения во времени, d (error) /dt, является положительной величиной, , то в этом случае: если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать, в основном, через байпасный трубопровод 14, число оборотов вентилятора следует уменьшать с первой скоростью, S; или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать частично через байпасный трубопровод 14 и частично через охлаждающее устройство 13, то число оборотов вентилятора 21 следует уменьшать с четвертой скоростью, F; или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать, в основном, через охлаждающее устройство 13, число оборотов вентилятора следует уменьшать с пятой скоростью, МF.
В качество примера, не ограничивающего изобретение, величина скорости, с которой следует изменить частоту оборотов вентилятора 21, определяется из Таблицы 3, в которой RV означает положение регулирующего клапана, а F1-F5 - функции принадлежности, представленные на фиг.10.
Таблица 3
Delta FAN
Отклонение (error),  изменение отклонения (d(error)/dt)
[N; <img file="00000002.jpg" he="4" wi="4" img-content="undefined" img-format="jpg" />]
[N;<img file="00000003.jpg" he="5" wi="4" img-content="undefined" img-format="jpg" />]
[Z; <img file="00000002.jpg" he="4" wi="4" img-content="undefined" img-format="jpg" />]
[Z; <img file="00000003.jpg" he="5" wi="4" img-content="undefined" img-format="jpg" />]
[P; <img file="00000002.jpg" he="4" wi="4" img-content="undefined" img-format="jpg" />]
[P;<img file="00000003.jpg" he="5" wi="4" img-content="undefined" img-format="jpg" />]
RV
Q1(Z)
F2(S)
F2(S)
F2(S)
F2(S)
F2(S)
F2(S)
Q2(M)
F1(MS)
F3(M)
F2(S)
F4(F)
F3(M)
F4(F)
Q3(L)
F1(MS)
F3(M)
F2(S)
F4(F)
F3(M)
F5(MF)
В другом воплощении в соответствии с настоящим изобретением, если компрессор или вакуумный насос 1 содержит устройство 25 для рекуперации энергии, алгоритм нечеткой логики определяет необходимую величину скорости изменения числа оборотов вентилятора 21 путем применения одной или большего количества стадий и шагов контроля, а именно:
если отклонение является отрицательной величиной, N, а изменение этого отклонения во времени, d (error)/dt, является отрицательной величиной, , то в этом случае: если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать, в основном, через байпасный трубопровод 14, число оборотов вентилятора следует уменьшать с первой скоростью, S; или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать частично через байпасный трубопровод 14 и частично через устройство 25 для рекуперации энергии, то число оборотов вентилятора 21 следует уменьшать с первой скоростью, S; или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать, в основном, через охлаждающее устройство 25 рекуперации энергии, число оборотов вентилятора 21 следует уменьшать с первой скоростью, S;
или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать частично через устройство 25 рекуперации энергии и частично через охлаждающее устройство 13, то число оборотов вентилятора 21 следует уменьшать со второй скоростью, МS; или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать, в основном, через охлаждающее устройство 13, число оборотов вентилятора следует уменьшать со второй скоростью, МS.
Далее, если отклонение является отрицательной величиной, N, и изменение этого отклонения во времени, d (error) /dt, является положительной величиной, , то в этом случае: если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать, в основном, через байпасный трубопровод 14, число оборотов вентилятора следует уменьшать с первой скоростью, S; или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать частично через байпасный трубопровод 14 и частично через устройство 25 рекуперации энергии, то число оборотов вентилятора 21 следует уменьшать с первой скоростью, S; или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать, в основном, через устройство 25 рекуперации энергии, число оборотов вентилятора следует уменьшать с первой скоростью, S;
или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать частично через устройство 25 рекуперации энергии и частично через охлаждающее устройство 13, то число оборотов вентилятора 21 следует изменять с третьей скоростью, М; или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать, в основном, через охлаждающее устройство 13, число оборотов вентилятора 21 следует изменять с третьей скоростью, М.
Далее, если отклонение приблизительно равно нулю, Z, и изменение этого отклонения во времени, d (error) /dt, является отрицательной величиной, , то в этом случае:
если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать, в основном, через байпасный трубопровод 14, число оборотов вентилятора следует уменьшать с первой скоростью, S; или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать частично через байпасный трубопровод 14 и частично через устройство 25 рекуперации энергии, то число оборотов вентилятора 21 следует уменьшать с первой скоростью, S; или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать, в основном, через устройство 25 рекуперации энергии, число оборотов вентилятора следует уменьшать с первой скоростью, S;
или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать частично через байпасный трубопровод 14 и частично через устройство 25 рекуперации энергии, то число оборотов вентилятора 21 следует уменьшать с первой скоростью, S; или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать, в основном, через охлаждающее устройство 13, число оборотов вентилятора следует уменьшать с первой скоростью, S.
Далее, если отклонение приблизительно равно нулю, Z, и изменение этого отклонения во времени, d (error) /dt, является положительной величиной, , то в этом случае:
если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать, в основном, через байпасный трубопровод 14, число оборотов вентилятора следует уменьшать с первой скоростью, S; или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать частично через байпасный трубопровод 14 и частично через устройство 25 рекуперации энергии, то число оборотов вентилятора 21 следует уменьшать с первой скоростью, S; или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать, в основном, через устройство 25 рекуперации энергии, число оборотов вентилятора следует уменьшать с первой скоростью, S;
или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать частично через устройство 25 рекуперации энергии и частично через охлаждающее устройство 13, то число оборотов вентилятора 21 следует увеличивать с четвертой скоростью, F; или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать, в основном, через охлаждающее устройство 13, число оборотов вентилятора следует увеличивать с четвертой скоростью, F.
Далее, если отклонение является положительной величиной, Р, а изменение этого отклонения во времени, d (error)/dt, является отрицательной величиной, , то в этом случае:
если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать, в основном, через байпасный трубопровод 14, число оборотов вентилятора следует уменьшать с первой скоростью, S; или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать частично через байпасный трубопровод 14 и частично через устройство 25 рекуперации энергии, то число оборотов вентилятора 21 следует уменьшать с первой скоростью, S; или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать, в основном, через устройство 25 рекуперации энергии, число оборотов вентилятора следует уменьшать с первой скоростью, S;
или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать частично через устройство 25 рекуперации энергии и частично через охлаждающее устройство 13, то число оборотов вентилятора 21 следует изменять с третьей скоростью, М; или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать, в основном, через охлаждающее устройство 13, число оборотов вентилятора следует изменять с третьей скоростью, М.
Далее, если отклонение является положительной величиной, Р, и производная этого отклонения во времени, d (error)/dt, является положительной величиной, , то в этом случае:
если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать, в основном, через байпасный трубопровод 14, число оборотов вентилятора следует уменьшать с первой скоростью, S; или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать частично через байпасный трубопровод 14 и частично через устройство 25 рекуперации энергии, то число оборотов вентилятора 21 следует уменьшать с первой скоростью, S; или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать, в основном, через устройство 25 рекуперации энергии, число оборотов вентилятора следует уменьшать с первой скоростью, S;
или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать, в основном, через устройство 25 рекуперации энергии, число оборотов вентилятора следует уменьшать с четвертой скоростью, F; или если регулирующий клапан 15 находится в таком положении, что масло может протекать, в основном, через охлаждающее устройство 13, число оборотов вентилятора следует уменьшать с пятой скоростью, МF.
В качестве примера, не ограничивающего изобретение, в том случае, если в состав компрессора или вакуумного насоса 1 входит устройство 25 для рекуперации энергии, величина скорости, с которой следует изменять число оборотов вентилятора 21, определяется из Таблицы 4, в которой RV означает положение регулирующего клапана, а F1-F5 - функции принадлежности, представленные на фиг.10.
Таблица 10
В другом воплощении в соответствии с настоящим изобретением, не ограничивающим изобретение, абсолютная величина второй скорости, MS, меньше или равна абсолютной величине первой скорости, S, при этом абсолютная величина первой скорости, S, меньше или равна абсолютной величине третьей скорости, М, и абсолютная величина третьей скорости, М, меньше или равна абсолютной величине четвертой скорости, F, абсолютная величина четвертой скорости, F, меньше или равна абсолютной величине пятой скорости, MF.
В контексте настоящего изобретения следует понимать, что возможны другие соотношения между величинами первой скорости, S, второй скорости, MS, третьей скорости, М, четвертой скорости, F, и пятой скорости, MF, без выхода за пределы границ объема настоящего изобретения.
Следует отметить, что в другом воплощении в соответствии с настоящим изобретением, упомянутые величины скорости могут быть равными, т.е. MS = S=M=F=MF.
Ещё в одном воплощении в соответствии с настоящим изобретением абсолютная величина второй скорости, MF, может быть равна абсолютной величине пятой скорости, MF, и/или абсолютная величина первой скорости, S, может быть равна абсолютной величине четвертой скорости, F .
В другом воплощении в соответствии с настоящим изобретением величина второй скорости, MS, может быть равна по модулю пятой скорости, MF, и/или первая скорость, S, может быть равна по модулю четвертой скорости, F .
Предпочтительно, но не в качестве ограничения, | - MS |= | MF | и/или |-S | = | F |.
В соответствии ещё с одним воплощением настоящего изобретения величина третьей скорости, М, может быть очень малой или даже пренебрежимо малой. Более предпочтительно третья скорость, М, приблизительно равна нулю.
Предпочтительно, но не в качестве ограничения, величина второй скорости, MS, и/или величина первой скорости изменения числа оборотов вентилятора, S, пренебрежимо мала (малы), и это может означать, что фактическое число оборотов вентилятора может быть уменьшено, в то же время четвертая скорость, F, и/или пятая скорость, MF, являются положительными величинами, и это может означать, что фактическое число оборотов вентилятора 21 может быть увеличено.
В качестве примера, не ограничивающего изобретение, если считать, что число оборотов вентилятора 21 может изменяться от нуля до 100 оборотов в минуту в течение одной секунды (об/мин/сек), первая скорость, S, вторая скорость, MF, могут быть выбраны любой величины в интервале от -1 до -100 об/мин/сек, в то же время четвертая скорость, F, и пятая скорость, MF, могут быть выбраны любой величины в интервале от +1 до +100 об/мин/сек.
Более предпочтительно первая скорость, S, и вторая скорость, MF, могут быть выбраны любой величины в интервале от -5 до -50 об/мин/сек, в то же время четвертая скорость, F, и пятая скорость, MF, могут быть выбраны любой величины в интервале от +5 до +50 об/мин/сек, или более предпочтительно в интервале от +5 до +40 об/мин/сек.
Ещё более предпочтительно первая скорость, S, и вторая скорость, MF, могут быть выбраны любой величины в интервале от -10 до -30 об/мин/сек, в то же время четвертая скорость, F, и пятая скорость, MF, могут быть выбраны любой величины в интервале от +10 до +30 об/мин/сек.
В качестве примера, не ограничивающего изобретение, первая скорость, S, может быть выбрана приблизительно равным -15 об/мин/сек, вторая скорость, MF, может быть выбрана приблизительно равной -40 об/мин/сек, четвертая скорость, F, может быть выбрана приблизительно равной +5 об/мин/сек и пятая скорость, MF, может быть выбрана приблизительно равной +15 об/мин/сек.
В другом воплощении в соответствии с настоящим изобретением алгоритм нечеткой логики включает стадию определения фактической скорости, с которой следует изменить число оборотов вентилятора путем применения второй функции управления, CTR_fan, и определение следующих величин: нечеткой величины (FV), соответствующей угловому положению регулирующего клапана 15, умноженной на результат сложения нечеткой величины, соответствующей отклонению, умноженной на третий коэффициент, f3, и нечеткой величины, соответствующей изменению отклонения во времени, d (error) /dt, умноженной на четвертый коэффициент, f4 :
CTR_fan = FV( RV)·[f3·FV (error) + f4·FV(d (error) /dt)] (11)
Третий коэффициент, f3, и четвертый коэффициент,f4, выбирают таким же образом, как и первый коэффициент, f1, и второй коэффициент, f2, в уравнении (8), и в зависимости от того, насколько быстро блок 20 управления должен реагировать для осуществления изменений при отклонении или изменении отклонения, d (error)/dt.
Соответственно, третий коэффициент, f3, и четвертый коэффициент,f4, могут быть выбраны в виде любого действительного числа, находящегося в пределах интервала (0; 1].
Предпочтительно, но не в качестве ограничения, третий коэффициент, f3, может быть выбран в виде любого действительного числа, находящегося в пределах интервала [0,5; 1], в то же время четвертый коэффициент,f4, быть выбран в виде любого действительного числа, находящегося в пределах интервала (0; 0,5]
В качестве примера, не ограничивающего изобретение, третий коэффициент, f3, может быть выбран приблизительно равным 0, 7, а четвертый коэффициент, f4, может быть выбран приблизительно равным 0,3. В этом случае уравнение (11) принимает следующий вид:
CTR_fan·FV(RV)·[0,7·FV(error)+0,3·FV(d(error)/dt)] (12)
Результат применения такого уравнения предпочтительно представлен с помощью графической зависимости на фиг.10, на которой функции принадлежности от F1 до F5 предпочтительно заданы для одной комбинации отклонения и изменения этого отклонения по времени, d (error)/dt, и, кроме того, учитывают фактическое положение регулирующего клапана 15.
Соответственно, если отклонение является отрицательной величиной, N, и изменение отклонения во времени, d (error) /dt, является отрицательной величиной, , и если регулирующий клапан 15 обеспечивает прохождение потока масла, главным образом, через байпасный трубопровод 14, то результат вычисления второй функции управления, CTR_fan, следует представить на графической зависимости F2; в то же время если регулирующий клапан обеспечивает прохождение потока масла или частично через байпасный трубопровод 14 и частично через охлаждающее устройство 13 или, главным образом, через охлаждающее устройство 13, то в этом случае результат вычисления второй функции управления, CTR_fan, следует представить в пределах на графической зависимости F 1.
Если отклонение является отрицательной величиной, N, а изменение отклонения во времени, d (error) /dt, является положительной величиной, , и если регулирующий клапан 15 обеспечивает прохождение потока масла, главным образом, через байпасный трубопровод 14, то результат вычисления второй функции управления, CTR_fan, следует представить на графической зависимости F2; в то же время если регулирующий клапан обеспечивает прохождение потока масла или частично через байпасный трубопровод 14 и частично через охлаждающее устройство 13 или, главным образом, через охлаждающее устройство 13, то в этом случае результат вычисления второй функции управления, CTR_fan, следует представить на графической зависимости F3.
Если отклонение приблизительно равно нулю, Z, и изменение отклонения во времени, d (error)/dt, является отрицательной величиной, , и если регулирующий клапан 15 обеспечивает прохождение потока масла, главным образом, через байпасный трубопровод 14, или обеспечивает прохождение потока масла частично через байпасный трубопровод 14 и частично через охлаждающее устройство 13 или, главным образом, через охлаждающее устройство 13, то в этом случае результат вычисления второй функции управления, CTR_fan, следует представить на графической зависимости F2.
Если отклонение приблизительно равно нулю, Z, и изменение отклонения во времени, d (error)/dt, является положительной величиной, , и если регулирующий клапан 15 обеспечивает прохождение потока масла, главным образом, через байпасный трубопровод 14, то в этом случае результат вычисления второй функции управления, CTR_fan, следует представить на графической зависимости F2; в то же время если регулирующий клапан 15 обеспечивает прохождение потока масла или частично через байпасный трубопровод 14 и частично через охлаждающее устройство 13 или, главным образом, через охлаждающее устройство 13, то в этом случае результат вычисления второй функции управления, CTR_fan, следует представить на графической зависимости F4.
Если отклонение является положительной величиной, Р, а изменение отклонения во времени, d (error)/dt, является отрицательной величиной, , и если регулирующий клапан 15 обеспечивает прохождение потока масла, главным образом, через байпасный трубопровод 14, то результат вычисления второй функции управления, CTR_fan, следует представить на графической зависимости F2; в то же время если регулирующий клапан 15 обеспечивает прохождение потока масла или частично через байпасный трубопровод 14 и частично через охлаждающее устройство 13 или полностью через охлаждающее устройство 13, то в этом случае результат вычисления второй функции управления, CTR_fan, следует представить на графической зависимости F3.
Если отклонение является положительной величиной, Р, и изменение отклонения во времени, d (error)/dt, является положительной величиной, , и если регулирующий клапан 15 обеспечивает прохождение потока масла, главным образом, через байпасный трубопровод 14, то результат вычисления второй функции управления, CTR_fan, следует представить на графической зависимости F2; в то же время если регулирующий клапан 15 обеспечивает прохождение потока масла частично через байпасный трубопровод 14 и частично через охлаждающее устройство 13, то в этом случае результат вычисления второй функции управления, CTR_fan, следует представить на графической зависимости F4; в свою очередь, если регулирующий клапан обеспечивает прохождение потока масла, главным образом, через охлаждающее устройство 13, то в этом случае результат вычисления второй функции управления, CTR_fan, следует представить на графической зависимости F5.
В другом воплощении в соответствии с настоящим изобретением в том случае, если компрессор или вакуумный насос 1 содержит устройство 25 для рекуперации энергии, результат вычисления второй функции управления, CTR_fan, предпочтительно представить затем на графической зависимости на фиг.10, на которой функции принадлежности F1-F5 предпочтительно заданы для комбинации отклонения и изменения отклонения по времени, d(error)/dt, как это будет объяснено в дальнейшем.
Если отклонение является отрицательной величиной, N, и изменение отклонения во времени, d (error) /dt, является отрицательной величиной, , и если регулирующий клапан 15 обеспечивает прохождение потока масла, главным образом, или через байпасный трубопровод 14, или частично через байпасный трубопровод 14 и частично через устройство 25 для рекуперации энергии, или, главным образом, через устройство 25 для рекуперации энергии, то результат вычисления второй функции управления, CTR_fan, следует представить на графической зависимости F2; в то же время если регулирующий клапан 15 обеспечивает прохождение потока масла или частично через устройство 25 для рекуперации энергии и частично через охлаждающее устройство 13 или, главным образом, через охлаждающее устройство 13, то в этом случае результат вычисления второй функции управления, CTR_fan, следует представить на графической зависимости F1.
Если отклонение является отрицательной величиной, N, а изменение отклонения во времени, d (error) /dt, является положительной величиной, , и если регулирующий клапан 15 обеспечивает прохождение потока масла, главным образом, через байпасный трубопровод 14, или частично через байпасный трубопровод 14 и частично через устройство 25 для рекуперации энергии, или, главным образом, через устройство 25 для рекуперации энергии, то результат вычисления второй функции управления, CTR_fan, следует представить на графической зависимости F2; в то же время если регулирующий клапан обеспечивает прохождение потока масла или частично через устройство 25 для рекуперации энергии и частично через охлаждающее устройство 13 или, главным образом, через охлаждающее устройство 13, то в этом случае результат вычисления второй функции управления, CTR_fan, следует представить на графической зависимости F3.
Если отклонение приблизительно равно нулю, Z, и изменение отклонения во времени, d (error) /dt, является отрицательной величиной, , и если регулирующий клапан 15 обеспечивает прохождение потока масла, главным образом, через байпасный трубопровод 14, или частично через байпасный трубопровод 14 и частично через устройство 25 рекуперации энергии, или, главным образом, через устройство 25 рекуперации энергии, или частично через устройство 25 рекуперации энергии и частично через охлаждающее устройство 13, или, главным образом, через охлаждающее устройство 13, то в этом случае результат вычисления второй функции управления, CTR_fan, следует представить на графической зависимости F2.
Если отклонение приблизительно равно нулю, Z, а изменение отклонения во времени, d (error) /dt, является положительной величиной, , и если регулирующий клапан 15 обеспечивает прохождение потока масла, главным образом, через байпасный трубопровод 14, или частично через байпасный трубопровод 14 и частично через устройство 25 рекуперации энергии, или, главным образом, через устройство 25 рекуперации энергии то в этом случае результат вычисления второй функции управления, CTR_fan, следует представить на графической зависимости F2; в то же время если регулирующий клапан 15 обеспечивает прохождение потока масла или частично через устройство 25 рекуперации энергии и частично через охлаждающее устройство 13 или, главным образом, через охлаждающее устройство 13, то в этом случае результат вычисления второй функции управления, CTR_fan, следует представить на графической зависимости F4.
Если отклонение является положительной величиной, Р, а изменение отклонения во времени, d (error)/dt, является отрицательной величиной, , и если регулирующий клапан 15 обеспечивает прохождение потока масла, главным образом, через байпасный трубопровод 14, или частично через байпасный трубопровод 14 и частично через устройство 25 рекуперации энергии или, главным образом, через устройство 25 рекуперации энергии, то результат вычисления второй функции управления, CTR_fan, следует представить на графической зависимости F2; в то же время если регулирующий клапан 15 обеспечивает прохождение потока масла или частично через устройство 25 рекуперации энергии и частично через охлаждающее устройство 13 или, главным образом, через охлаждающее устройство 13, то в этом случае результат вычисления второй функции управления, CTR_fan, следует представить на графической зависимости F3.
Если отклонение является положительной величиной, Р, и производная отклонения во времени, d (error) /dt, является положительной величиной, , и если регулирующий клапан 15 обеспечивает прохождение потока масла, главным образом, через байпасный трубопровод 14, или частично через байпасный трубопровод 14 и частично через устройство 25 рекуперации энергии, или, главным образом, через устройство 25 рекуперации энергии, то результат вычисления второй функции управления, CTR_fan, следует представить на графической зависимости F2; в то же время если регулирующий клапан 15 обеспечивает прохождение потока масла частично через устройство 25 рекуперации энергии и частично через охлаждающее устройство 13, то в этом случае результат вычисления второй функции управления, CTR_fan, следует представить на графической зависимости F4; в свою очередь, если регулирующий клапан обеспечивает прохождение потока масла, главным образом, через охлаждающее устройство 13, то в этом случае результат вычисления второй функции управления, CTR_fan, следует представить на графической зависимости F5.
В соответствии с другим воплощением настоящего изобретения после представления второй функции управления, CTR_fan, на графической зависимости на фиг.10 алгоритм нечеткой логики предпочтительно вычисляет центр тяжести полученной графической зависимости и проецирует его на ось «Об/мин/сек» (обороты в минуту/сек).
В результате алгоритм нечеткой логики определяет фактическую скорость, с которой необходимо производить изменение числа оборотов вентилятора 21.
Если необходимо уменьшить эту скорость, центр тяжести графической зависимости, проецируемый на ось «Об/мин/сек», может быть величиной, находящейся в интервале от нуля до минимальной величины, Min. Предпочтительно эта величина находится в интервале [- 100; 0) об/мин/сек.
Если необходимо увеличить эту скорость, центр тяжести графической зависимости, проецируемый на ось «Об/мин/сек», может быть величиной, находящейся в интервале от нуля до максимальной величины, Max. Предпочтительно эта величина находится в интервале (0; 100] об/мин/сек.
Таким образом, блок 20 управления увеличивает или уменьшает число оборотов вентилятора 21 в соответствии с результатом определения фактического числа оборотов и скорости изменения числа оборотов, связанной с соответствующей функцией принадлежности, относящейся ко второй функции управления, CTR_fan, представленной на графической зависимости на фиг.10.
В контексте настоящего изобретения центр тяжести графической зависимости следует понимать как среднее положение всех точек, из числа находящихся на указанной графической зависимости и по всем направлениям координатной оси. Другими словами, центр тяжести графика представляет собой точку равновесия такого графика, или точку, в которой бесконечно тонкое очертание профиля графика может находиться в совершенном равновесии на вершине шпиля, предполагая однородную плотность этого очертания, в пределах однородного гравитационного поля.
Следует также понимать, что алгоритм нечеткой логики может использовать любой способ определения такого центра тяжести графика, и настоящее изобретение не следует ограничивать каким-либо определенным способом. В качестве примера, не ограничивающего изобретение, центр тяжести графической зависимости может быть вычислен, принимая во внимание возможные пики, отображающие первую функцию управления, CTR_valve, или вторую функцию управления, CTR_fan, представленные соответствующими графическими зависимостями. Такие пики характеризуются двумя координатами А и В, где А представляет собой часть оси «%/сек» на фиг.7 или оси «об/мин/сек» на фиг.10 (горизонтальная ось); В является частью оси нечетких величин (вертикальная ось) в пределах интервала [0; 1] на фиг.7 или фиг.10 соответственно. С учетом таких координат для каждого пика в пределах соответствующих функций принадлежности может быть вычислен центр тяжести графика с тем, чтобы определить координаты: среднее А и среднее В, где среднее А представляет собой среднюю величину всех координат А всех пиков, и среднее В представляет среднее всех координат В всех пиков.
В другом воплощении в соответствии с настоящим изобретением алгоритм нечеткой логики позволяет вычислить центр тяжести каждой графической зависимости, соответствующей каждой функции принадлежности: или от Р1 до Р6, или от F1 до F5. Результатом вычисления являются пять или шесть центров тяжести графических зависимостей.
Кроме того, алгоритм нечеткой логики позволяет определить фактический угол, на который необходимо изменить положение регулирующего клапана 15, с использованием приведенной ниже формулы:
6
6
i=1
i
i
i=1
ΣCTR_valve · G/ ΣCTR_valve(13)
i
где Gi – соответствующий центр тяжести графической зависимости, и CTR_valve – первая функция управления, используемая для соответствующей функции принадлежности, от Р1 до Р6.
Подобным образом, алгоритм нечеткой логики позволяет определить фактическую скорость, с которой необходимо изменить число оборотов вентилятора 21, с использованием приведенной ниже формулы:
5
5
i=1
i
i
i=1
ΣCTR_fan · G/ ΣCTR_fan(14)
i
где Gi – соответствующий центр тяжести графической зависимости, и CTR_fan – вторая функция управления, используемая для соответствующей функции принадлежности, от F1 до F5.
Применительно к настоящему изобретению используемый здесь термин «частично» следует понимать как любой объем масла, выбранный из минимального объема приблизительно равного нулю и максимального объема, приблизительно равного 100%, в частности, составляющего, в качестве неограничивающих примеров, приблизительно 30% процентов, или приблизительно 40% или даже приблизительно 60%. Более предпочтительно «частично» следует понимать как объем масла, представляющий приблизительно половину, или 50% от объема масла, проходящего через выходной масляный трубопровод 11 и достигающего в конечного итоге входного масляного трубопровода 12. Следует понимать, что такой объем может изменяться в соответствии с потребностями компрессора или вакуумного насоса 1, например, может изменяться в интервале от 25% до 75%.
Используемый здесь термин «главным образом («в основном»)» следует понимать как приблизительно весь объем масла или приблизительно 100% объема масла, протекающего через выходной масляный трубопровод 11 и достигающего в конечного итоге входного масляного трубопровода 12.
В качестве примера, не ограничивающего изобретение, на фиг.11 представлена структурная схема контура регулирования, в котором используется алгоритм нечеткой логики.
out
out
target
В соответствии со схемой этого контура выходная температура, T, измеренная с помощью датчика 18 выходной температуры, поступает в блок 100, и получаемая выходная температура, T, сопоставляется с расчетной предварительно заданной величиной температуры, T, поступающие из блока 101. Величина отклонения определяется помощью блока 102.
Кроме того, алгоритм нечеткой логики вычисляет в блоке 103 изменение этого отклонения по времени, d(error)/dt, и перед поступлением в блок 104 нечеткой логики, кратковременные флуктуации температуры фильтруются в фильтрах низких частот (LPF) 105 и 106.
В соответствии с этим, блок 104 нечеткой логики принимает входные сигналы: с одной стороны, фильтрованные величины отклонения, и с другой стороны фильтрованные величины изменения такого отклонения, d(error)/dt. Кроме того, блок 104 нечеткой логики представляет такие величины на графиках, показанных на фиг.5 и фиг.6, в зависимости от соответствующих им функциям принадлежности и так, как это пояснялось выше.
Для достижения повышенной стабильности всей системы контур регулирования дополнительно фильтрует полученные величины с помощью фильтров в блоках 107 и 108 соответственно, при этом весьма незначительные флуктуации не принимаются во внимание.
На последующей стадии блок 104 нечеткой логики определяет направление, в котором регулирующий клапан должен производить изменения, и скорость, с которой такой регулирующий клапан 15 должен производить изменение, с использованием для этого графической зависимости на фиг.7 и первой управляющей функции, CTR_valve.
В соответствии с описанным здесь способом результат вычисления первой функции управления, CTR_valve, предпочтительно отображается посредством соответствующей функцией принадлежности, представленной на фиг.7, и центр тяжести полученной графической зависимости рассчитывается и проецируется на ось «%/сек». Такой центр тяжести, спроецированный на ось «%/сек», представлен в блоке 109 в качестве выходного сигнала блока 104 нечеткой логики.
Далее, алгоритм нечеткой логики добавляет предварительно определенный центр тяжести, спроецированный на ось %/сек, к текущему положению регулирующего клапана 15 с помощью блока 110 и контура 111, и определяет новое текущее положение упомянутого регулирующего клапана 15 в блоке 112.
out
Предпочтительно, но не в качестве ограничения, для ещё более стабильного функционирования системы в состав управляющего контура могут быть включены блоки 113 и 114, при этом посредством блока 113 учитывается измеренная выходная температура, T.
out
out
Блок 114 определяет минимальное положение регулирующего клапана 15 в соответствии с выходной температурой, T. Предпочтительно в блок 114 загружается экспериментально построенная графическая зависимость, на которой представлено минимальное положение клапана при соответствующих выходных температурах, T .
out
В результате, если после добавления предварительно определенного центра тяжести, спроецированного на ось «%/сек», к текущему положению регулирующего клапана 15 с помощью блока 110 и линии 111, полученное новое определенное положение будет характеризоваться меньшим углом по сравнению с углом, определенным на графике для соответствующей выходной температуры, T, в блоке 114 и затем алгоритм нечеткой логики будет выбирать величину, извлеченную из такого графика и определять в блоке 112 новое текущее положение указанного регулирующего клапана 15. В иных случаях алгоритм с нечеткой логикой будет осуществлять действия так, как это пояснялось выше.
Посредством применения указанных шагов алгоритм нечеткой логики содействует предотвращению отклонения от установленного значения температуры компрессора или вакуумного насоса 1, которое может оказаться причиной повреждения. В этой связи блоки 113 и 114 помогают избежать ситуации, в которой компрессор или вакуумный насос 1 будет работать с очень высоким числом оборотов электродвигателя 7, и, возможно, что температура на выходе, Tout, будет очень высокой.
Следует отметить, что если температура на выходе, Tout, будет увеличиваться до очень высоких значений, блок 20 управления не будет допускать прохождения потока масла через байпасный трубопровод 14, или допускает прохождение через этот трубопровод лишь весьма незначительного количества масла.
Упомянутое новое текущее положение регулирующего клапана 15 является результатом действия входного сигнала блока 104 нечеткой логики, передаваемого с помощью линии 115.
Используя новое текущее положение клапана, упомянутый блок 104 нечеткой логики определяет, насколько следует изменить число оборотов вентилятора 21 и определяет скорость, с которой необходимо осуществлять изменение числа оборотов, используя для этого график на фиг.10 и вторую функцию управления, CTR_fan.
Соответственно, результат вычисления второй функции управления, CTR_fan предпочтительно вводят посредством соответствующей функцией принадлежности на фиг.10, и центр тяжести результирующего графика получают путем вычисления и проецирования на ось «об/мин/сек». Такой центр тяжести, спроецированный на ось «об/мин/сек», представлен в блоке 116 в качестве выходного сигнала блока 104 нечеткой логики.
Далее, следует отметить, что алгоритм нечеткой логики применяет сумму текущей величины числа оборотов вентилятора 21 и центра тяжести графика, спроецированного на ось «об/мин/сек», с помощью блока 117 и линии 118, и определяет новое текущее число оборотов вентилятора в блоке 119.
Новое текущее положение регулирующего клапана 15 от блока 110 и новое текущее число оборотов вентилятора 21 от блока 117 используются затем блоком 20 управления как установленные величины, которые оказывают воздействие на положение регулирующего клапана 15 посредством первой линии 32 передачи данных и на число оборотов вентилятора 21 посредством второй линии 33 передачи данных.
В контексте настоящего изобретения следует понимать, что описанные здесь характерные особенности изобретения могут быть использованы в любой комбинации без выхода за пределы объема настоящего изобретения.
Настоящее изобретение никаким образом не ограничивается раскрытыми выше примерами воплощения, иллюстрируемыми на сопровождающих чертежах. Описанный выше компрессор или вакуумный насос с впрыском масла может быть реализован во всех видах вариантов, без выхода за границы объема изобретения. Подобным образом, изобретение не ограничивается способом поддерживания температуры на выходе компрессора или вакуумного насоса с впрыском масла ниже предварительно заданной величины, как это описано в качестве примера. Этот способ может быть реализован различными путями, оставаясь в пределах объема изобретения.