制冷系统的制作方法

1.本发明涉及制冷系统，其包括至少一个展示柜，所述展示柜配备有制冷设备，所述制冷设备限定至少一个制冷回路，并包括：至少一个压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、在其中循环的制冷剂、测量所述制冷回路中不同位置的所述制冷剂的压力和温度的多个传感器，以及被配置为基于来自所述传感器中的至少一者的输出至少控制所述压缩机的操作的控制模块。


背景技术：

2.已知的这种制冷系统通常包括多个展示柜，并且例如，安装在杂货店或超市中，其中展示柜用于展示食品，特别是新鲜食品和/或冷冻食品。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供上述类型的制冷系统，其能够更可靠有效，且最终更经济地操作。
4.该目的通过根据权利要求1的制冷系统实现。
5.本发明的总体思路是利用通常在制冷设备中提供的温度和压力传感器来至少控制压缩机，也用于检测制冷系统的任何系统故障和/或低效操作。为此，控制模块不仅被配置为至少控制压缩机的操作，而且还被配置为基于来自至少一个传感器的输出，检测压缩机、膨胀阀和传感器中的至少一个的任何故障或非最佳运行。换句话说，膨胀阀或压缩机的潜在故障不是通过直接监测膨胀阀或压缩机来检测的，而是通过监测测量制冷回路中不同位置制冷剂的压力和/或温度的某些传感器的输出来间接检测的。同样，可以验证传感器的正确运行。因此，不仅制冷系统的故障和/或低效操作可以容易地且低成本地被检测，而且故障和/或低效操作的原因也极有可能被确定，从而使具体的故障处理成为可能。
6.根据一个实施方式，如果传感器的输出在预定的操作事件中没有显示出预期的行为，则控制模块可以确定该传感器故障或非最佳运行。
7.根据另一个实施方式，止回阀可以布置在压缩机中或压缩机的下游，并被控制以在压缩机暂时关闭时关闭压缩机下游的排放管线；膨胀阀可以被控制以在压缩机暂时关闭时关闭；制冷设备可以包括监测压缩机上游吸入管线中的制冷剂吸入压力的吸入管线压力传感器和监测压缩机下游排放管线中的制冷剂排放压力的排放管线压力传感器；并且控制模块可以被配置为在压缩机暂时关闭期间基于制冷剂吸入压力和排放压力的平衡情况检测膨胀阀的故障或非最佳运行。因此，可以避免例如由于过热的非最佳控制导致的制冷设备的非最佳性能和/或压缩机的损坏。
8.控制模块可以被配置为基于多个压缩机暂时关闭过程中的压力平衡的频率，例如，基于一天中发生的压力平衡的数量来检测膨胀阀的故障或非最佳运行。
9.根据另一个实施方式，所述展示柜中的至少一个还可以包括：帘或门，其被配置为关闭所述展示柜的内部空间；至少一个风扇，其被配置为将空气推送通过所述蒸发器或推
送通过所述蒸发器上方；以及进气口温度传感器，其被布置为测量被推送通过所述蒸发器或通过所述蒸发器上方的空气的进气口温度，其中所述控制模块可以被配置为基于所测量的进气口温度检测所述帘或门的打开和关闭。
10.所述控制模块可以被配置为仅在所述风扇操作期间，特别是如果所述风扇已经操作了预定的时间，基于所测量的进气口温度检测所述帘或门的打开和关闭。
11.所述控制模块可以被配置为基于所测量的进气口温度的导数的正峰值检测所述帘或门的打开，并且基于所测量的进气口温度的导数的负峰值检测所述帘或门的关闭。
12.更具体地，如果所测量的进气口温度的导数的正峰值超过第一阈值，则可以检测到所述帘或门的打开；和/或如果所测量的进气口温度的导数的负峰值超过第二阈值，则可以检测到所述帘或门(56)的关闭。
13.所述进气口温度传感器可以布置在所述展示柜的所述内部空间内的空气流在所述帘或门打开时直接受到环境空气影响的位置。
14.所述控制模块可以被配置为基于检测到的所述帘或门的打开或关闭控制所述展示柜的操作，特别是控制所述展示柜的所述压缩机、所述膨胀阀、所述风扇和灯中的至少一个的操作。
15.此外，所述控制模块可以被配置为在检测到所述帘或门的打开的情况下或在检测到所述帘或门的打开后的预定时间内未检测到所述帘或门的关闭的情况下发出警告。
16.根据另一个实施方式，所述控制模块可以被配置为基于向所述压缩机输出启动指令之前的制冷参数的导数与向所述压缩机输出启动指令之后的制冷参数的导数的比较来检测所述压缩机的不成功启动。因此，有可能在相对较短的时间内确认压缩机不能正常启动，最好是在压缩机不成功启动导致严重问题(诸如展示柜中储存的食品可能损失)之前。
17.所述制冷参数可以是所述展示柜的内部空间内的柜子空气温度、蒸发器翅片温度、冷却所述蒸发器的水的出口温度、以及与所述冷凝器进行热交换的液压流体的出口温度中的至少一个。
18.根据另一个实施方式，所述展示柜可以配备有制冷设备，所述制冷设备包括蒸发器，所述蒸发器与多个制冷回路相关联，每个制冷回路包括各自的压缩机、冷凝器和膨胀阀，所述制冷设备还包括测量通过所述蒸发器或通过所述蒸发器上方的空气的出气口温度的出气口温度传感器，以及控制模块，所述控制模块被配置为基于所测量的出气口温度，特别是基于向所述压缩机输出启动命令之前测量的出气口温度的导数与向所述压缩机输出启动命令之后测量的出气口温度的导数的比较来检测压缩机的不成功启动。
19.根据另一个实施方式，制冷系统可以包括多个制冷展示柜，并且还包括公共散热器，诸如被配置为例如经由干式冷却器将热量传递给环境空气的液压回路，其中每个展示柜的冷凝器被配置为与公共散热器交换热量，并且其中多个制冷展示柜的冷凝器与公共散热器并联连接。
20.这种制冷系统可以包括中央监测器，所述中央监测器被配置为基于所述多个展示柜中的冷凝温度，特别是基于所述多个展示柜中的一个展示柜中的冷凝温度与所述多个展示柜中的平均冷凝温度的显著偏差，检测所述一个展示柜的过充的制冷电路。过充的制冷回路，即太多的制冷剂在制冷剂回路中循环，最终导致制冷系统的系统故障和/或低效操作。通过监测多个展示柜中的冷凝温度，有可能检测到过充的制冷回路，并且因此纠正制冷
回路中循环的制冷剂的量，并且从而防止任何系统故障和/或低效的系统操作。
21.所述中央监测器可以被配置为从监测所述冷凝器下游的排放管线中的制冷剂排放压力的排放管线压力传感器的输出来计算出展示柜中的冷凝温度。这种排放管线压力传感器通常也是要设置在制冷设备中的。通过使用来自这种排放管线压力传感器的输出来检测制冷回路的过充，不需要为此提供额外的传感器。特别是，不需要实施任何附加的传感器来测量公共散热器的温度，例如液压回路内的温度。
附图说明
22.本发明的其他方面和优点在以下对实施方式的详细描述、所附权利要求和附图中披露。
23.图1大致图示说明包括制冷设备的展示柜。
24.图2更详细地示出图1的制冷设备。
25.图3示出表示图1的制冷设备的压缩机的速度随时间变化的图表。
26.图4a示出在正常操作期间制冷剂排放和吸入压力随时间变化的图表。
27.图4b示出在非正常操作期间制冷剂排放和吸入压力随时间变化的图表。
28.图5示出决策树，其允许确认导致压缩机关闭时间内压力平衡的故障。
29.图6示出制冷设备的替代实施方式。
30.图7a示出包括处于关闭位置的夜帘的展示柜。
31.图7b示出处于打开位置的夜帘。
32.图8a是表示在夜帘的打开、关闭和打开状态下进气口温度随时间变化的图。
33.图8b是表示在夜帘的打开、关闭和打开状态下进气口温度随时间变化的导数的图。
34.图9a示出在展示柜的门的关闭、打开和关闭状态下表示进气口温度随时间变化的图，以及表示进气口温度随时间变化的导数的图。
35.图9b示出在门的关闭、打开和至少没有正确地关闭状态下表示进气口温度随时间变化的图，以及表示进气口温度随时间变化的导数的图。
36.图10示出制冷系统，其包括连接到共同液压回路的多个展示柜。
37.图11示出在被压缩机关闭期所间隔的三个压缩机开启期期间的压缩机速度的发展情况。
38.图12示出决策树，其允许将制冷剂回路的过充与冷凝器或液压回路的故障区分开来。
具体实施方式
39.图1示出制冷展示柜14，它是制冷系统的一部分，该制冷系统可能只包括这一个展示柜14或多个展示柜14。展示柜14或多个展示柜14可以安装在杂货店或超市中，并且可以被设计用来展示食品，特别是新鲜食品和/或冷冻食品。
40.展示柜14的内部空间16通过借助于至少一个风扇20吹送通过蒸发器18或通过蒸发器18上方的空气来进行制冷。蒸发器18和风扇20两者都布置在展示柜14的下部区域中。通过与蒸发器18进行热交换而被冷却的空气沿着展示柜14的背部通道21被推动，并可以经
由孔22进入内部空间16，所述孔分布在展示柜14的架子23之间，在限制内部空间16的展示柜14的后壁24中。主流被引导通过顶部网格25a，其可以形成为所谓的蜂巢以发出层流到底部网格25b并返回到至少一个风扇20。
41.蒸发器18是展示柜14的制冷设备26的一部分，该制冷设备限定制冷回路，并且除了蒸发器18外，还包括压缩机28、冷凝器30、膨胀阀32、在制冷回路中循环的制冷剂以及测量在制冷回路中不同位置的制冷剂的压力和温度的多个传感器。
42.制冷设备26的操作由控制模块34控制。更具体地，控制模块34控制膨胀阀32和压缩机28，其中后者是经由变速变频驱动器36控制的。控制模块34接收来自多个传感器的数据，所述传感器包括：吸入管线温度传感器38，其测量压缩机28上游制冷回路的吸入管线40中的制冷剂的温度；吸入管线压力传感器42，其测量吸入管线40中制冷剂的压力；排放管线温度传感器44，其测量压缩机28下游制冷回路的排放管线46中的制冷剂的温度；以及排放管线压力传感器48，其测量排放管线46中的制冷剂的压力。另外，控制模块34接收来自测量由风扇20推送通过蒸发器18或推送通过蒸发器18上方的空气的进气口温度的进口温度传感器50的数据；来自测量通过蒸发器18或通过蒸发器18上方的空气的出口温度的出气口温度传感器52的数据；以及来自测量展示柜14的内部空间16的柜子空气温度的柜子空气温度传感器54的数据。
43.为了给蒸发器18除霜，压缩机28在一天中暂时关闭了几次(图3)。同时，控制模块34命令膨胀阀32关闭。由于在压缩机28的出口中或出口处的止回阀(未示出)，如果在压缩机28关闭时，膨胀阀32完全关闭(图4a)，则由排放管线压力传感器48测量的排放压力，即排放管线46中制冷剂的压力，将保持在相对较高的水平上，并且由吸入管线压力传感器42测量的制冷剂吸入压力，即吸入管线40中制冷剂的压力，将保持在相对较低的水平上。这允许压缩机28在下次启动时从已经存在的压力差开始。
44.然而，如果膨胀阀32在压缩机28暂时关闭期间没有完全关闭，例如，因为膨胀阀32由于被卡住或由于连接错误且因此在错误的方向上转动而不能正常工作，即当它实际上被命令完全关闭时完全打开，就会出现制冷剂排放压力和吸入压力的平衡，如图4b所示。因此，对过热的控制将不是最佳的。因此，有故障的膨胀阀32不仅会导致制冷设备26的非最佳性能，而且还会因为过热过低而导致压缩机损坏。
45.通过比较压缩机关闭期期间的制冷剂排放压力和吸入压力，控制模块34可以检测到有故障的膨胀阀32并发出相应的警告。因此，可以避免制冷设备26的非最佳性能和/或压缩机损坏。
46.然而，需要注意的是，即使在正常操作期间，当压缩机28被关闭时，例如由于压缩机28中或压缩机28处的止回阀泄漏，也可能不时出现压力平衡的情况。
47.为了更有把握地检测出有故障的膨胀阀32，控制模块34可以因此计算在整个预定数量的压缩机关闭期，例如在一天内的多个压缩机关闭期中发生的压力平衡的数量，并且只有在所有压缩机关闭期的预定百分比显示出压力平衡时才发出相应的警告。
48.以下潜在故障可能导致压缩机关闭期间的压力平衡：
49.(1)膨胀阀32在错误的方向上转动，原因为：
50.(1a)阀电缆被调换。这是常见的故障，尤其是在阀电缆有延伸部分的情况下。这种故障可能是由于在制造过程中展示柜14的接线错误或在维修工作中对阀电缆进行加工时
发生的。
51.(1b)控制模块34中的软件错误。即使这样的错误不太可能，但理论上也可能导致膨胀阀32在错误的方向上转动。
52.(2)膨胀阀32没有在移动，原因为：
53.(2a)阀针被物理堵塞或阀线圈断裂。
54.(2b)膨胀阀32没有连接到控制模块34。
55.(2c)控制模块34中的软件错误。即使这样的错误不太可能，但理论上也可能导致膨胀阀32在错误的方向上转动。
56.(3)膨胀阀32在压缩机操作期间工作正常，但在压缩机关闭期期间没有关闭：
57.例如，由于膨胀阀32的关闭点校准错误，或者从控制模块34到电子膨胀阀32的通信有步骤遗漏，可能会发生压力平衡。
58.(4)压缩机止回阀发生故障或泄漏：
59.(4a)压缩机止回阀可能偶尔会泄漏，这取决于压缩机关闭期间的操作条件。
60.(4b)压缩机止回阀可能损坏，并且因此不会关闭。
61.(5)可能导致压力平衡的其他故障：
62.如果压缩机28例如在高压开关被触发的情况下被安全装置关闭，或因停电而关闭，则控制模块34可能不会关闭膨胀阀32，至少不会很快关闭，以维持制冷剂排放压力和吸入压力差。通过分析其他故障是否会导致压缩机关闭来检测该故障。
63.图5中示出控制模块34可以遵循的决策树，以确认导致在压缩机关闭期间检测到的压力平衡的特定故障。
64.在第一步骤a中，控制模块34检测在压缩机关闭期间是否存在任何压力平衡。如果不是，则制冷设备的各部件就能正常操作。如果检测到压力平衡，这可能是由于上述故障(1)到(5)中的任一个造成的。
65.在步骤b中，控制模块34检查是否在压力平衡的同时检测到任何其他故障(5)。如果是，则控制模块34假定这个其他故障(5)导致了检测到的压力平衡。如果没有检测到其他故障，则控制模块34假定上述故障(1)至(4)中的一个导致了压力平衡，并进入步骤c。
66.在步骤c中，控制模块34检查是否在每个压缩机关闭期期间检测到压力平衡。如果不是，则控制模块34非常肯定地假设是故障(4a)(即压缩机止回阀泄漏)导致了压力平衡。然而，如果在每个压缩机关闭期期间都出现压力平衡，则控制模块34很有可能假设膨胀阀32要么在错误的方向上转动(故障(1))，要么根本不动(故障(2))，要么压缩机止回阀坏了(故障(4b))，并进入步骤d。
67.在步骤d中，控制模块34检查在压缩机操作期间过热控制是否正常工作。例如，在压缩机操作开始时，膨胀阀32的启动开度可以设定为35％，并且在整个压缩机开启期过程中，正常操作的膨胀阀32的最大阀门开度应始终高于20％。需要注意的是，具体数值可能会根据系统的大小和/或配置而变化。
68.另外，还检查实际过热和过热设定值之间的差异。如果发现过热控制在压缩机操作期间正常工作，控制模块34就会非常肯定地假设压力平衡是由有故障的压缩机止回阀引起的。如果在压缩机操作期间发现过热控制非正常工作，控制模块34就假设压力平衡是由故障(1)和(2)(即膨胀阀32在错误的方向上转动或根本没有移动)中的任一个引起的。在较
低的概率下，压力平衡也可能是由有故障的压缩机止回阀引起的(故障(4b))。然后控制模块34进入步骤e。
69.在步骤e中，控制模块34查看压缩机开启期期间的阀门开度。在膨胀阀32在错误的方向上转动的情况下，膨胀阀32在压缩机28开始操作时将100％打开，并且因此控制模块34试图关闭膨胀阀32以增加压缩机操作期间的过热。如果控制模块34确定在压缩机开启期期间膨胀阀32的中位开度低于某个阈值，例如低于10％，控制模块就将大概率地假设压力平衡是由故障(1)引起的，并以相当低的概率假设压力平衡是由故障(2)或(4b)引起的。否则，控制模块34大概率地假设压力平衡是由故障(2)引起的，并且小概率地假设压力平衡是由故障(1)或(4b)引起的。
70.取决于决策树的结果，控制模块34可以发出相应的警告，以使得可以对确认的故障进行补救。
71.图6中示出安装在展示柜14中的制冷设备26的替代实施方式。该制冷设备26包括多个制冷回路，在本例中是三个制冷回路。多个制冷回路的概念是为了减少每个回路的制冷剂的数量。
72.每个制冷回路包括各自的压缩机28，各自的冷凝器30和各自的膨胀阀32。所有的制冷回路共享共同的蒸发器18。
73.蒸发器28的制冷量可以通过分别操作多个压缩机28中的一个或多个，关闭多个压缩机28中的一个或多个来控制。控制模块34(图6中未示出)启动或停止压缩机28，以控制展示柜14的内部空间16的温度。
74.通过启动压缩机28，蒸发器18的制冷量将增加。伴随取决于系统惯性的一定的延迟，由出气口温度传感器52(图1)测量的出气口温度将下降，并在附加的时间段后，将大致恒定。因此，在压缩机启动前和压缩机启动后测量的出气口温度的导数或斜率随时间的变化表明压缩机28的成功启动。如果在第一压缩机28启动后不久就启动第二压缩机28，两者就都会对出气口温度产生影响。如果两个压缩机启动之间的时间足够长，可以通过比较每个压缩机启动前后的温度导数来单独检测两个压缩机的启动情况。
75.由于可能出现从出气口温度传感器52输出的信号的噪音或短期干扰，温度导数最好是由过滤的传感器信号确定。展示柜14中的外部干扰的时间常数，诸如变化的环境条件，可能比与压缩机启动有关的时间常数长，并且因此可能不会影响基于压缩机启动前后测量的出气口温度的导数的比较的压缩机启动检测。
76.然而，可能存在影响出气口温度的其他干扰，所述其他干扰具有与压缩机启动相似的时间常数，并且因此可能会偶然干扰压缩机启动检测。因此，只观察压缩机启动前后出气口温度的导数可能不足以正确检测成功的压缩机启动。如果监测附加的制冷参数(诸如展示柜14的内部空间16的温度、蒸发器翅片温度、冷却蒸发器18的水的出口温度和与冷凝器30进行热交换的液压流体的出口温度中的至少一个)的导数，则可以得到更可靠的压缩机启动检测。
77.为了防止错误地检测到不成功的压缩机启动，可以用于使不成功的压缩机启动检测更加稳健的附加措施是在较长的时间内，例如在一天的时间内，计算检测到的成功和不成功的压缩机启动的次数，并且只有在检测到压缩机28的不成功的启动次数与检测到的成功启动次数的比率超过预定的阈值时，才将压缩机28确认为有故障。
78.以上描述的故障检测概念依赖于其中使用的各种传感器正常工作的假设。然而，可能会出现以下传感器故障：传感器可能没有连接或至少没有正确连接；传感器可能连接到错误的端口，例如两个传感器可能被调换；传感器可能损坏并且可能显示完全错误的值，即不在预期范围内的值，稍微错误的值，即在预期范围内但仍然错误的值，或者错误的动态行为。
79.为了检测上述类型的传感器故障，控制模块34可以被配置为执行以下至少一项：电连接检查，即检查是否从传感器接收到信号；传感器值范围检查，即检查从传感器输出的值是否在预期范围内；直接传感器值比较，即比较从两个传感器输出的值，例如比较出气口温度和蒸发器翅片温度；比较测量的传感器值和计算或建模的值，例如比较测量的排放温度和计算的排放温度。
80.另外，控制模块34可以被配置为根据对传感器值在某一操作事件中以某种方式表现的认识，进行传感器值的斜率检查。例如，制冷剂吸入压力在压缩机28启动后下降；制冷剂吸入压力在压缩机28关闭后上升；制冷剂排放压力在压缩机28启动后上升；制冷剂排放压力在压缩机28关闭后下降。如果从吸入管线压力传感器42和排放管线压力传感器48输出的传感器值因此在压缩机28启动或关闭时没有显示出预期的行为，控制模块34就可以发出相应的警告，例如表明吸入管线压力传感器42和排放管线压力传感器48已经被调换。
81.展示柜14可以包括夜窗或夜帘56，当不需要进入展示柜14的内部空间16时，例如出于节约能源和成本的原因，可以关闭所述夜帘。在夜帘56的打开状态下，如图7b所示，展示柜14的内部空间16对环境开放，并且从上到下的气流58可以与环境空气相互作用，即冷空气可以离开内部空间16，并且较热的环境空气可以进入内部空间16并与展示柜14内的较冷空气混合。在夜帘56的关闭状态下，如图7a所示，从上到下的气流58沿着封闭的夜帘56的内表面流动，以使得展示柜14内的冷空气和较暖的环境空气之间的相互作用最小化。
82.只要夜帘56关闭，展示柜14内的气流58至少不会受到较热环境空气的实质性影响。然而，一旦夜帘56打开，气流58就与较暖的环境空气混合。因此，如图8a所示，与夜帘56关闭时相比，当夜帘56打开时，进气口温度传感器50测量到增加的进气口温度。
83.因此，夜帘56打开事件可归因于由进气口温度传感器50测量的进气口温度的正峰值，而夜帘56关闭事件可归因于测量的进气口温度的负峰值，如图8b中所示。
84.应该理解的是，只有当测量的进气口温度的导数超过预定的阈值时，才可以检测到夜帘56的打开事件。同样地，只有当测量的进气口温度的导数低于预定的阈值时，才能检测到夜帘56的关闭事件。
85.可替代地或附加地，只有当测量的进气口温度的导数在预定的时间跨度内增加一定量时，才可能检测到夜帘56的打开事件。同样地，只有当测量的进气口温度的导数在预定的时间跨度内减少一定量时，才可能检测到夜帘56的关闭事件。
86.在任何情况下，对夜帘56打开和关闭事件的检测可以只在至少一个风扇20的操作期间，优选地在至少一个风扇20工作了一定时间后进行或有效。
87.此外，对夜帘56打开和关闭事件的检测可以只在已知夜帘56应该被关闭的时候进行。因此，在展示柜14的操作状态期间(此时夜帘56的打开和关闭检测可能不太可靠)，例如在蒸发器18的除霜期间，可以避免夜帘56的打开和关闭检测。
88.由于夜帘56的打开和关闭是对由进气口温度传感器50测量的进气口温度有相对
较强影响的事件，因此进气口温度的导数中产生的峰值通常可以与其他事件(诸如压缩机启动)产生的峰值区分开来。尽管如此，为了实现对夜帘56打开和关闭事件的更可靠的检测，可以使用附加的检测概念，诸如上面结合图6描述的压缩机启动检测，以验证测量到的进气口温度的升高确实是由夜帘56的打开而不是由压缩机的启动引起。
89.控制模块34可以被配置为在预期时间(例如在杂货店或超市的营业结束时)未检测到夜帘56的关闭的情况下和/或在非预期时间(例如在夜间、节假日或杂货店或超市定期关闭的其他时间)检测到夜帘56的打开的情况下发出警告。
90.附加地或可替代地，控制模块34可以被配置为例如，通过调整柜子空气温度的设定值中的至少一个，打开或关闭灯，调整至少一个风扇20的速度和调整压缩机28的速度来使展示柜14的一般控制适应检测到的夜帘56的关闭或打开状态。
91.展示柜14可以设置有至少一个门以代替夜帘56，并且控制模块34可以被配置为基于对上述进气口温度的监测来检测开门。具体地，控制模块34可以被配置为区分可能发生在展示柜14的正常使用期间(例如当用户打开门从展示柜14中取回食物时)的短暂的开门，以及例如由于用户在使用后没有正确关门造成的异常长时间的开门。
92.为此，当测量的进气口温度的导数dt
air
/dτ超过第一阈值c1时，可以在时间τ
open
检测到开门事件。如果在接下来的预定的时间跨度τ
open
+δτ1期间，检测到温度导数dt
air
/dτ低于第二阈值c2，则假设门在适当的时间内已经关闭，并且检测到的开门被定义为短暂的开门(图9a)。
93.然而，如果在接下来的预定的时间跨度τ
open
+δτ1期间，温度导数dt
air
/dτ没有下降到第二阈值c2以下，则开门被定义为异常长时间的开门并发出警告(图9b)。
94.为了进一步提高检测异常长时间开门的确定性，可以另外考虑其他测量的温度值。例如，如果在第二预定的时间跨度内，柜子空气温度上升到第三阈值以上，这可以是异常长时间开门的进一步指标。
95.如图10所示，展示柜14可以是制冷系统的一部分，制冷系统包括多个上述类型的展示柜14。展示柜14的冷凝器30并联到共同的散热器，在本例中并联到共同的液压回路60，液压流体在所述液压回路中循环并与干式冷却器62交换热量。例如，液压流体可以是水或水基盐水，在这种情况下，液压回路60也可以被称为水回路系统。制冷系统包括中央监测器64，其与展示柜14的各个控制模块34进行通信。
96.在每个展示柜14中，通过冷凝器30的制冷剂与液压流体交换热量，从而使通过冷凝器30的液压流体被加热。液压回路60可以是平衡的，即，通过冷凝器30的液压流体的质量流量被调整为使得在制冷系统的正常操作期间，冷凝器30的出口处的液压流体出口温度对于所有冷凝器30是大致相等的。
97.通过在冷凝器30的入口和出口处提供额外的液压流体温度传感器，并直接测量各自的液压流体入口和出口温度，将有可能直接检测液压系统和各自的制冷剂回路中的故障，所述故障可能导致系统故障和/或制冷系统的低效操作。这些故障可能包括：流经冷凝器30的液压流体的堵塞；液压回路60的平衡有问题，即流经冷凝器30的液压流体质量不合适；各自的制冷剂回路过充，即在制冷剂回路中循环的制冷剂太多；以及冷凝器30的效率低，可能是由于冷凝器30的尺寸错误引起的。当然，检测这些故障所需的液压流体温度传感器使制冷系统更加复杂，并且因此也更加昂贵。
98.本文所披露的制冷系统使检测液压回路60和各个展示柜14的制冷剂回路中的上述故障成为可能，而无需在冷凝器30的入口和出口处提供任何附加的液压流体温度传感器。相反，本文公开的制冷系统建立在液压回路60是液压平衡的假设之上，并且中央监测器64监测展示柜14的制冷设备中的冷凝温度，所述温度是根据制冷设备中提供的排放管线压力传感器48的输出计算出来的。
99.计算出的可能有故障的制冷设备的冷凝温度与制冷系统中相同或类似的其他制冷设备的冷凝温度的平均值的偏差可以表明液压回路60或各自的制冷剂回路中的上述故障中的一个。另外，可能有故障的制冷设备的膨胀阀32的开启可以用来区分制冷回路过充的故障，即制冷回路中循环的制冷剂太多，而不是其他可能的故障，这一点将在下文中详细描述。
100.为了提供更可靠的故障检测，在计算相关的冷凝温度之前，制冷设备中的排放管线压力传感器48的输出被过滤。图11示出在被压缩机关闭期(例如，由于蒸发器18的除霜)所隔开的三个压缩机开启期期间的压缩机速度的发展情况。从图11中可以看出，在压缩机28的启动阶段，压缩机速度的变化通常较高，而在压缩机开启期将要结束时，压缩机速度会趋于平稳。虽然在整个预定的时间段内，例如在一天内，收集了排放管线压力传感器48的输出，但只有在压缩机速度最低的平稳期测量的排放管线压力被用于计算各个制冷设备的中位冷凝温度。
101.如图12所示，计算出的可能有故障的制冷设备的中位冷凝温度与连接到同一液压回路60的相同或类似的其他制冷设备的冷凝温度比较。如果计算出的中位冷凝温度不超过连接到同一液压回路60的所有相同或类似的展示柜14的最低平稳冷凝温度大于预定的温差δt，则检测不到故障。然而，如果计算出的可能有故障的制冷设备的中位冷凝温度确实超过了连接到液压回路60的其他展示柜14的最低平稳冷凝温度大于预定的温差δt，那么可能发生了以下潜在故障中的一个：流经可能有故障制冷设备的冷凝器30的液压流体可能被堵塞或没有正确平衡；冷凝器30可能太小或冷凝器30的效率可能太低；制冷剂回路可能被过充，即可能有太多的制冷剂流经制冷剂回路。
102.附图标记
103.14 展示柜
104.16 内部空间
105.18 蒸发器
106.20 风扇
107.21 背部通道
108.22 孔
109.23 架子
110.24 后壁
111.25a 顶部网格
112.25b 底部网格
113.26 制冷设备
114.28 压缩机
115.30 冷凝器
116.32 膨胀阀
117.34 控制模块
118.36 变速变频驱动器
119.38 吸入管线温度传感器
120.40 吸入管线
121.42 吸入管线压力传感器
122.44 排放管线温度传感器
123.46 排放管线
124.48 排放管线压力传感器
125.50 进气口温度传感器
126.52 出气口温度传感器
127.54 柜子空气温度传感器
128.56 夜帘
129.58 空气流
130.60 液压回路
131.62 干式冷却器
132.64 中央监测器。

技术特征：
1.一种制冷系统，其包括至少一个展示柜(14)，所述展示柜配备有制冷设备(26)，所述制冷设备限定至少一个制冷回路，并包括：至少一个压缩机(28)、冷凝器(30)、膨胀阀(32)、蒸发器(18)、在其中循环的制冷剂、测量所述制冷回路中不同位置的所述制冷剂的压力和温度的多个传感器(38、42、44、48)，以及被配置为基于来自所述传感器(38、42、44、48)中的至少一者的输出至少控制所述压缩机(28)的操作的控制模块(34)；其特征在于所述控制模块(34)进一步被配置为基于来自所述传感器(38、42、44、48)中的至少一者的输出，检测所述压缩机(28)、所述膨胀阀(32)和传感器中的至少一个的任何故障或非最佳运行。2.根据权利要求1所述的制冷系统，其中如果传感器的输出在预定的操作事件中没有显示出预期的行为，则所述控制模块(34)确定所述传感器故障或非最佳运行。3.根据权利要求1或2所述的制冷系统，其中止回阀布置在所述压缩机(28)中或所述压缩机(28)的下游，并被控制以在所述压缩机(28)被暂时关闭时关闭所述压缩机(28)下游的排放管线(46)；其中所述膨胀阀(32)被控制以在所述压缩机(28)被暂时关闭时关闭；其中所述制冷设备(26)包括监测所述压缩机(28)上游的吸入管线(40)中的制冷剂吸入压力的吸入管线压力传感器(42)和监测所述压缩机(28)下游的所述排放管线(46)中的制冷剂排放压力的排放管线压力传感器(48)；其中所述控制模块(34)被配置为基于在压缩机(28)暂时关闭期间所述吸入压力和排放压力的平衡情况来检测所述膨胀阀(32)的故障或非最佳运行。4.根据权利要求3所述的制冷系统，其中所述控制模块(34)被配置为基于多个压缩机(28)暂时关闭过程中的压力平衡的频率来检测所述膨胀阀(32)的故障或非最佳运行。5.根据前述权利要求中任一项所述的制冷系统，其中所述展示柜(14)中的至少一个还包括：帘或门(56)，其被配置为关闭所述展示柜(14)的内部空间(16)；至少一个风扇(20)，其被配置为将空气推送通过所述蒸发器(18)或推送通过所述蒸发器(18)上方；以及进气口温度传感器(50)，其被布置为测量被推送通过所述蒸发器(18)或通过所述蒸发器(18)上方的空气的进气口温度，其中所述控制模块(34)被配置为基于所测量的进气口温度检测所述帘或门(56)的打开和关闭。6.根据权利要求5所述的制冷系统，其中所述控制模块(34)被配置为仅在所述风扇(20)操作期间，特别是如果所述风扇(20)已经操作了预定的时间，基于所测量的进气口温度检测所述帘或门(56)的打开和关闭。7.根据权利要求5或6所述的制冷系统，其中所述控制模块(34)被配置为基于所测量的进气口温度的导数的正峰值检测所述帘或门(56)的打开，并且基于所测量的进气口温度的导数的负峰值检测所述帘或门(56)的关闭。8.根据权利要求5至7中任一项所述的制冷系统，其中如果所测量的进气口温度的导数的正峰值超过第一阈值，则检测到所述帘或门(56)打开；和/或其中如果所测量的进气口温度的导数的负峰值超过第二阈值，则检测到所述帘或门(56)关闭。9.根据权利要求5至8中任一项所述的制冷系统，其中所述进气口温度传感器(50)布置在所述展示柜(14)的所述内部空间(16)内的空气流在所述帘或门(56)打开时直接受到环
境空气影响的位置。10.根据权利要求5至9中任一项所述的制冷系统，其中所述控制模块(34)被配置为控制所述展示柜(14)的操作，并且特别是基于检测到的所述帘或门(56)打开或关闭，控制所述展示柜(14)的所述压缩机(28)、所述膨胀阀(32)、所述风扇(20)和灯中的至少一个的操作，和/或其中所述控制模块(34)被配置为在检测到所述帘或门(56)打开的情况下或在检测到所述帘或门(56)打开后的预定时间内未检测到所述帘或门(56)关闭的情况下发出警告。11.根据前述权利要求中任一项所述的制冷系统，其中所述控制模块(34)被配置为基于向所述压缩机(28)输出启动指令之前的制冷参数的导数与向所述压缩机(28)输出启动指令之后的制冷参数的导数的比较来检测所述压缩机(28)的不成功启动，特别地，其中所述制冷参数是所述展示柜(14)的内部空间(16)内的空气温度、蒸发器翅片温度、冷却所述蒸发器(18)的水的出口温度、与所述冷凝器(30)进行热交换的液压流体的出口温度中的一个。12.根据前述权利要求中任一项所述的制冷系统，其中所述展示柜(14)配备有制冷设备(26)，所述制冷设备包括蒸发器(18)，所述蒸发器与多个制冷回路相关联，每个制冷回路包括各自的压缩机(28)、冷凝器(30)和膨胀阀(32)，所述制冷设备(26)还包括测量通过所述蒸发器(18)或通过所述蒸发器(18)上方的空气的出气口温度的出气口温度传感器(52)，以及控制模块(34)，所述控制模块被配置为基于所测量的出气口温度，并且特别是基于向所述压缩机(28)输出启动命令之前测量的所述出气口温度的导数与向所述压缩机(28)输出启动命令之后测量的出气口温度的导数的比较来检测压缩机(28)的不成功启动。13.根据前述权利要求中任一项所述的制冷系统，其包括多个制冷展示柜(14)，并且还包括公共散热器，诸如液压回路(60)，其中每个展示柜(14)的冷凝器(30)被配置为与所述公共散热器交换热量，并且其中所述多个制冷展示柜(14)的所述冷凝器(30)与所述公共散热器并联连接。14.根据权利要求13所述的制冷系统，其还包括中央监测器(64)，所述中央监测器被配置为基于所述多个展示柜(14)中的冷凝温度，特别是基于所述多个展示柜(14)中的一个展示柜中的冷凝温度与所述多个展示柜(14)中的平均冷凝温度的显著偏差，检测所述一个展示柜的过充的制冷电路。15.根据权利要求14所述的制冷系统，其中所述中央监测器(64)被配置为从监测所述展示柜(14)的压缩机(28)下游的排放管线(46)中的制冷剂排放压力的排放管线压力传感器(48)的输出来计算出展示柜(14)中的冷凝温度。

技术总结
本发明涉及一种制冷系统，其包括配备有制冷设备的至少一个展示柜，所述制冷设备限定至少一个制冷回路，并包括：至少一个压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、在其中循环的制冷剂、测量所述制冷回路中不同位置的所述制冷剂的压力和温度的多个传感器，以及被配置为基于来自所述传感器中的至少一者的输出至少控制所述压缩机的操作的控制模块，其中所述控制模块进一步被配置为基于来自所述传感器中的至少一者的输出，检测所述压缩机、所述膨胀阀和传感器中的至少一个的任何故障或非最佳运行。中的至少一个的任何故障或非最佳运行。中的至少一个的任何故障或非最佳运行。


技术研发人员：K
受保护的技术使用者：艾默生环境优化技术公司
技术研发日：2023.03.23
技术公布日：2023/9/26