Система и способ управления системой охлаждения воздушного судна
Изобретение относится к области оборудования летательных аппаратов. Система управления (10) системой охлаждения (100) потребителей холодильной энергии на борту воздушного судна содержит блок (30) сбора и предварительной обработки информации о режиме работы, который выполнен с возможностью обработки сигналов о режиме работы, характеризующих режим работы системы охлаждения (100) и/или режим работы множества потребителей холодильной энергии (16a-d, 18a-d, 20a-d). Система управления (10) содержит базу данных (38), в которой сохраняются данные о приоритете в зависимости от режима работы для множества потребителей холодильной энергии (16a-d, 18a-d, 20a-d), при этом указанные данные характеризуют приоритет потребителей холодильной энергии (16a-d, 18a-d, 20a-d) в различных режимах эксплуатации системы охлаждения (100) и/или потребителей холодильной энергии (16a-d, 18a-d, 20a-d). Генератор управляющих сигналов (40) системы управления (10) выполнен с возможностью генерирования сигналов, управляющих подводом холодильной энергии к потребителям холодильной энергии (16a-d, 18a-d, 20a-d), в зависимости от сигналов о режиме работы, обработанных блоком (30) сбора и предварительной обработки информации о режиме работы, и данных о приоритете, сохраненных в базе данных (38). Повышается надежность работы системы охлаждения и оптимизируется использование холодильной энергии. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к системе и способу управления системой охлаждения, предусмотренной, в частности, для применения на борту воздушного судна. Кроме того, изобретение относится к системе охлаждения воздушного судна.
Уровень техники
Современные воздушные суда, в частности, воздушные суда гражданской авиации, содержат множество компонентов и систем, которые в зависимости от их конструкции, их функции и их режима работы требуют охлаждения, в определенных случаях - с учетом условий окружающей среды. На применяемых в настоящее время воздушных судах бортовые устройства, требующие охлаждения, снабжаются энергией охлаждения при помощи индивидуальных систем охлаждения и/или нагрева, выделенных для соответствующих охлаждаемых устройств воздушного судна. Конструкция и режимы эксплуатации индивидуальных систем охлаждения и/или нагрева, как правило, специально адаптируются к установленным требованиям охлаждения устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению. Для того чтобы во всех рабочих состояниях воздушного судна надежно обеспечивать надлежащее функционирование устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению, индивидуальные системы охлаждения, выделенные для устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению, должны иметь такие размеры и конструкции, которые даже во время пиковых нагрузок, т.е., во время максимальной потребности в охлаждении устройств воздушного судна, подлежащих охлаждению, позволят в достаточной степени снабжать эти устройства энергией охлаждения. Поэтому индивидуальные системы охлаждения имеют относительно высокий вес, а также требуют относительно большого пространства для монтажа. Кроме того, при работе индивидуальных систем охлаждения, в особенности во время пиковых нагрузок, потребляется очень большое количество энергии.
Известно также, что воздушные суда оснащают центральными системами охлаждения, которые содержат центральный холодильный агрегат. Холодильная энергия, которую вырабатывает холодильный агрегат, подводится многочисленным потребителям холодильной энергии, например, при помощи охлаждающего контура, в котором циркулирует соответствующий хладагент. При этом подвод холодильной энергии отдельным потребителям должен быть согласован с потребностью потребителей в холодильной энергии в зависимости от конструкции и функции этих потребителей. Кроме того, при определенных обстоятельствах требуется согласование обеспечения потребителей холодильной энергией в зависимости от режима работы потребителей и/или от условий окружающей среды. Поэтому алгоритмы и логика централизованного управления центральной системой охлаждения воздушного судна являются относительно сложными. Вследствие этого изменения или расширения системы связаны с большими расходами и, кроме того, повышают подверженность системы к сбоям.
Задачей изобретения является обеспечение упрощенной системы и способа управления системой охлаждения, предусмотренной, в частности, для применения на борту воздушного судна. Кроме того, задачей изобретения является система охлаждения воздушного судна, которая оснащена упрощенной системой управления.
Раскрытие изобретения
Указанная задача решена при помощи системы управления системой охлаждения, предусмотренной, в частности, для применения на борту воздушного судна, с признаками пункта 1, способа управления системой охлаждения предусмотренной, в частности, для применения на борту воздушного судна, с признаками пункта 6, а также системы охлаждения с признаками пункта 11 формулы изобретения.
Система управления системой охлаждения, предусмотренной, в частности, для применения на борту воздушного судна, согласно изобретению содержит блок сбора и предварительной обработки информации о режиме работы, который предназначен для того, чтобы обрабатывать сигналы о режиме работы, которые характеризуют режим работы системы охлаждения и/или режим работы множества потребителей холодильной энергии, которые система охлаждения снабжает холодильной энергией. Потребители холодильной энергии, которые система охлаждения снабжает холодильной энергией, могут представлять собой любые компоненты или системы, имеющиеся на борту воздушного судна, например, электрические или электронные устройства, а также детали пассажирского салона или грузового отсека воздушного судна. В блок сбора и предварительной обработки информации о режиме работы могут поступать сигналы от датчиков, связанных, например, с системой охлаждения или с потребителями холодильной энергии. Эти датчики могут представлять собой датчики температуры или датчики, которые измеряют параметры, характеризующие режим работы системы охлаждения или потребителей холодильной энергии. Кроме того, в блок сбора и предварительной обработки информации о режиме работы могут поступать сигналы, которые характеризуют условия окружающей среды, например, температуру и влажность окружающей среды и т.п.
Кроме того, система управления согласно изобретению содержит базу данных, в которой сохраняются данные о приоритете в зависимости от режима работы для множества потребителей холодильной энергии, которые система охлаждения снабжает холодильной энергией, при этом указанные данные характеризуют приоритет потребителей холодильной энергии, определенный для снабжения холодильной энергией в различных режимах эксплуатации системы охлаждения и/или потребителей холодильной энергии. Иными словами, база данных содержит данные, которые показывают, в каких режимах эксплуатации системы охлаждения и/или потребителей холодильной энергии для отдельных потребителей холодильной энергии определен более высокий или более низкий приоритет для обеспечения холодильной энергией по отношению к другим потребителям холодильной энергии.
Данные о приоритете могут быть сохранены в базе данных, например, в виде поисковой таблицы. Дополнительно или альтернативно этому данные о приоритете могут быть сохранены в базе данных также в параметрической форме. Так, например, данные о приоритете могут быть представлены в базе данных в виде уравнений, в которых содержатся соответствующие параметры режимов работы системы охлаждения и/или потребителей холодильной энергии. В этом случае система управления предпочтительно содержит процессор, который на основании данных о режиме работы системы охлаждения и/или потребителей холодильной энергии, которые определяются блоком сбора и предварительной обработки информации о режиме работы, а также на основании уравнений, сохраненных в базе данных, вычисляет необходимые данные о приоритете в режиме управления системы управления.
И, наконец, система управления согласно изобретению оснащена генератором управляющих сигналов, который генерирует управляющие сигналы подвода холодильной энергии потребителям холодильной энергии, которые система охлаждения снабжает холодильной энергией, в зависимости от сигналов о режиме работы, полученных блоком сбора и предварительной обработки информации о режиме работы, и данных о приоритете, сохраненных в базе данных. Управляющие сигналы генератора управляющих сигналов могут поступать, например, к клапанам, которые установлены в контуре хладагента системы охлаждения и управляют подводом холодильной энергии к потребителям холодильной энергии, которые система охлаждения снабжает холодильной энергией. Дополнительно или альтернативно этому генератор управляющих сигналов может также обеспечивать генерирование управляющих сигналов, которые служат для управления приемом холодильной энергии потребителями холодильной энергии. Так, например, генератор управляющих сигналов может подавать управляющие сигналы, которые при помощи изменения температуры хладагента регулируют подачу холодильной энергии потребителю холодильной энергии. Управляющие сигналы генератора управляющих сигналов можно подводить непосредственно к компонентам системы охлаждения, например, к клапанам, управляющим подводом холодильной энергии к потребителям холодильной энергии, и/или непосредственно к потребителям холодильной энергии. Альтернативно этому управляющие сигналы генератора управляющих сигналов можно также подводить для локального управления к компонентам системы охлаждения, управляющим подводом холодильной энергии к потребителям холодильной энергии, и/или к потребителям холодильной энергии.
Система управления согласно изобретению может служить только для того, чтобы обеспечивать управление подводом холодильной энергии к потребителям холодильной энергии, которые система охлаждения снабжает холодильной энергией. Однако, кроме этого, система управления может быть выполнена таким образом, чтобы она оказывала влияние на работу потребителей холодильной энергии. Так, например, при помощи соответствующих управляющих сигналов генератора управляющих сигналов системы управления можно обеспечивать уменьшение мощности потребителя холодильной энергии, для которого система управления согласно изобретению в определенном режиме работы системы охлаждения и/или потребителя холодильной энергии уменьшает или прекращает подвод холодильной энергии. Следует также понимать, что в случае необходимости возможно отключение потребителя холодильной энергии. Управляющие сигналы генератора управляющих сигналов системы управления могут оказывать непосредственное влияние на работу потребителей холодильной энергии, при этом управляющие сигналы могут поступать непосредственно потребителям холодильной энергии или локальным устройствам управления, связанным с потребителями холодильной энергии. Однако альтернативно этому управляющие сигналы генератора управляющих сигналов могут оказывать также косвенное влияние на работу потребителей холодильной энергии. Так, например, работа потребителей холодильной энергии может быть адаптирована к определенному подводу холодильной энергии со стороны локальных управляющих устройств, связанных с потребителями холодильной энергии, или к изменению температуры потребителей холодильной энергии при определенном подводе холодильной энергии указанным потребителям холодильной энергии.
Система управления согласно изобретению может применяться в системе охлаждения, которая содержит несколько отдельных или связанных с несколькими потребителями холодильной энергии холодильных агрегатов. Однако особенно предпочтительно использовать систему управления согласно изобретению в системе охлаждения с центральным холодильным агрегатом, который обеспечивает холодильной энергией множество потребителей холодильной энергии.
Система управления согласно изобретению при снабжении холодильной энергией позволяет устанавливать приоритет потребителей холодильной энергии в зависимости от режима работы и вследствие этого обеспечивает оптимизированное распределение холодильной энергии, вырабатываемой системой охлаждения, между потребителями холодильной энергии. Благодаря этому, больше не требуется, чтобы система охлаждения имела такие размеры, которые во всех режимах эксплуатации системы охлаждения и/или потребителей холодильной энергии обеспечивают покрытие максимальной потребности в холодильной энергии всех потребителей холодильной энергии. Скорее, система охлаждения во всех режимах эксплуатации системы охлаждения и/или потребителей холодильной энергии должна вырабатывать определенное количество холодильной энергии с учетом приоритета отдельных потребителей холодильной энергии. Таким образом, можно уменьшить максимальную холодильную энергию, вырабатываемую системой охлаждения и, следовательно, использовать систему с меньшей охлаждающей мощностью. В результате можно уменьшить вес системы, а также потребление энергии и охлаждающего воздуха, что в случае системы охлаждения воздушного судна, в которую охлаждающий воздух обычно поступает через воздухозаборники, имеющие соответствующие размеры, приводит к уменьшению аэродинамического сопротивления воздушного судна при выполнении полета и, следовательно, к уменьшению потребления топлива воздушным судном.
Управление подводом холодильной энергии к потребителям холодильной энергии на основании данных о приоритете, сохраненных в базе данных, позволяет, в частности, в системе охлаждения, которая снабжает холодильной энергией множество потребителей холодильной энергии, значительно упростить центральную систему управления. Особенно существенно можно упростить логические компоненты, используемые в программном обеспечении центральной системы управления. Это позволяет также упростить пополнение системы управления новыми потребителями холодильной энергии, поскольку принципиальная конструкция и принципиальная функциональность программного обеспечения центральной системы управления не требуют внесения изменений. Кроме того, для внедрения системы управления согласно изобретению не требуется каких-либо модификаций общей архитектуры системы охлаждения. Более того, могут быть использованы уже имеющиеся компоненты системы охлаждения, например, локальные устройства управления, связанные с отдельными потребителями холодильной энергии, или клапаны, установленные в потребителях холодильной энергии и функционирующие под действием управляющих сигналов, которые поступают от генератора управляющих сигналов системы управления согласно изобретению.
И, наконец, система управления согласно изобретению при применении, в частности, в системе охлаждения воздушного судна повышает безопасность, поскольку в результате определения приоритета потребителей холодильной энергии в зависимости от режима работы при снабжении холодильной энергией в определенных режимах эксплуатации системы охлаждения и/или потребителей холодильной энергии можно постоянно обеспечивать потребителей холодильной энергии, связанных с безопасностью, достаточным количеством холодильной энергии. Благодаря этому, улучшается общая эксплуатационная готовность важных потребителей холодильной энергии. И, наконец, определение приоритета в зависимости от режима работы отдельных потребителей холодильной энергии при снабжении холодильной энергией позволяет обеспечить оптимальное использование всего количества холодильной энергии, вырабатываемой системой охлаждения. Таким образом, можно в целом повысить охлаждающую мощность системы охлаждения.
Блок сбора и предварительной обработки информации о режиме работы системы управления согласно изобретению предпочтительно выполнен с возможностью обрабатывать сигналы о режиме работы, которые характеризуют степень загрузки системы охлаждения, потребность в холоде по меньшей мере одного из потребителей холодильной энергии, которые система охлаждения снабжает холодильной энергией, и/или условия окружающей среды. Степень загрузки системы охлаждения можно определить, например, при помощи измерения числа оборотов компрессоров, применяемых в системе охлаждения, и/или определения общего количества холодильной энергии, вырабатываемой системой охлаждения. Для определения общего количества холодильной энергии, вырабатываемой системой охлаждения, можно, например, измерять температуру на различных участках системы охлаждения. Потребность в холоде потребителя холодильной энергии можно определить, например, при помощи соответствующих эксплуатационных параметров потребителя холодильной энергии и/или на основании измерений температуры. Важными параметрами, которые характеризуют условия окружающей среды, являются, например, температура и/или влажность воздуха окружающей среды.
Блок сбора и предварительной обработки информации о режиме работы на основании обработанных сигналов о режиме работы предпочтительно может определять, находится ли система охлаждения в нормальном режиме работы, в неисправном состоянии или в фазе запуска. Блок сбора и предварительной обработки информации о режиме работы может, например, классифицировать режим работы системы охлаждения как нормальный режим работы, если предварительно определенные важные компоненты системы охлаждения работают нормально. В отличие от этого блок сбора и предварительной обработки информации о режиме работы может классифицировать режим работы системы охлаждения как неисправное состояние, если предварительно определенные важные компоненты системы охлаждения выходят из строя или не работают с предварительно установленными параметрами. В качестве фазы запуска может быть определен, например, некоторый промежуток времени от начала запуска системы охлаждения или режима работы системы охлаждения, во время которого предварительно определенные важные компоненты системы охлаждения еще находятся в режиме запуска.
Дополнительно или альтернативно этому блок сбора и предварительной обработки информации о режиме работы на основании обработанных сигналов о режиме работы может определять, находится ли потребитель холодильной энергии в нормальном режиме работы или в критическом режиме работы. Режим работы потребителя холодильной энергии может быть классифицирован блоком сбора и предварительной обработки информации о режиме работы как нормальный режим работы, если потребитель холодильной энергии работает нормально и/или если уменьшение мощности и связанного с ней потребления холодильной энергии потребителем холодильной энергии или даже отключение потребителя холодильной энергии не является критическим для системы более высокого уровня, например, для воздушного судна, оснащенного указанным потребителем холодильной энергии. Критический режим работы потребителя холодильной энергии, напротив, может представлять собой режим работы, в котором, например, вследствие недостаточного охлаждения существует угроза повреждения указанного потребителя холодильной энергии. Кроме того, в качестве критического режима работы потребителя холодильной энергии можно рассматривать режим работы, в котором вынужден работать потребитель холодильной энергии для того, чтобы предотвратить наступление критического режима работы в системе более высокого уровня, например, в воздушном судне, оснащенном указанным потребителем холодильной энергии. Блок сбора и предварительной обработки информации о режиме работы может распознавать критический режим работы потребителя холодильной энергии, например, в том случае, если температура потребителя холодильной энергии превышает определенную заданную величину.
В базе данных системы управления согласно изобретению для множества потребителей холодильной энергии, которые система охлаждения снабжает холодильной энергией, могут быть сохранены данные о приоритете в зависимости от режима работы, которые являются характерными для присвоения приоритета потребителям холодильной энергии при снабжении холодильной энергией в нормальном режиме работы системы охлаждения, в неисправном состоянии и/или в фазе запуска системы охлаждения. Иными словами, база данных содержит данные, которые позволяют присваивать различный приоритет потребителям холодильной энергии, которые система охлаждения обеспечивает холодильной энергией, в нормальном режиме работы системы охлаждения, в неисправном состоянии и/или в фазе запуска системы охлаждения при их снабжении холодильной энергией.
Так, например, отдельные потребители холодильной энергии, в частности, потребители холодильной энергии, которые выполняют на борту воздушного судна функции, связанные с безопасностью, на основании данных о приоритете, сохраненных в базе данных, могут во всех фазах эксплуатации системы охлаждения получать наивысший приоритет. Первые потребители холодильной энергии, например, в нормальном режиме работы и/или в неисправном состоянии системы охлаждения могут иметь более высокий приоритет по отношению к вторым потребителям холодильной энергии при снабжении холодильной энергией, в то время как в фазе запуска системы охлаждения, напротив, первые потребители холодильной энергии могут иметь меньший приоритет при снабжении холодильной энергией. Такое установление приоритетов требуется, например, для потребителей холодильной энергии, которые в нормальном режиме работы и/или в неисправном состоянии системы охлаждения выполняют важные функции, однако, их недостаточное охлаждение в фазе запуска системы охлаждения не имеет последствий или имеет лишь незначительные отрицательные последствия.
Дополнительно или альтернативно этому в базе данных могут быть сохранены данные о приоритете в зависимости от режима работы, которые характеризуют приоритет, определенный для потребителей холодильной энергии в нормальном режиме работы и/или в критическом режиме работы потребителей холодильной энергии при снабжении холодильной энергией. Иными словами, данные о приоритете в зависимости от режима работы, сохраненные в базе данных, могут дополнительно или альтернативно режиму работы системы охлаждения учитывать режим работы потребителей холодильной энергии, при этом предпочтительно различается, находятся ли потребители холодильной энергии в нормальном режиме работы и/или в критическом режиме работы.
Кроме того, в базе данных системы управления согласно изобретению для множества потребителей холодильной энергии, которые система охлаждения снабжает холодильной энергией, может быть сохранена заданная температура хладагента, подводимого потребителям холодильной энергии. Указанная заданная температура, сохраняемая в базе данных, предпочтительно представляет собой требуемую минимальную заданную температуру хладагента, подводимого к потребителям холодильной энергии. Кроме того, система управления обеспечивает управление работой холодильного агрегата системы охлаждения таким образом, чтобы указанный холодильный агрегат охлаждал хладагент, подводимый потребителям холодильной энергии, до температуры, соответствующей самому низкому значению заданной температуры, сохраненному в базе данных, с учетом данных о приоритете, сохраненных в базе данных, в зависимости от режима работы в определенном режиме работы системы охлаждения и/или потребителей холодильной энергии, снабжаемых холодильной энергией.
Иными словами, система управления, прежде всего на основании данных, сохраненных в базе данных, о приоритете в зависимости от режима работы определяет, какие потребители холодильной энергии должны обеспечиваться холодильной энергией в конкретном режиме работы системы охлаждения и/или потребителей холодильной энергии, определенном при помощи блока сбора и предварительной обработки информации о режиме работы. Затем система управления проверяет сохраненные в базе данных заданные значения температуры хладагента, подводимого к этим потребителям холодильной энергии, и определяет самые низкие сохраненные заданные значения температуры. И, наконец, работа холодильного агрегата согласуется с этими самыми низкими сохраненными заданными значениями температуры, т.е., управление работой холодильного агрегата осуществляется таким образом, чтобы хладагент, подводимый потребителям холодильной энергии, охлаждался до температуры, которая предпочтительно соответствует самой низкой заданной температуре. Благодаря такой конструкции системы управления, с одной, стороны, исключается возможность подвода какому-либо из потребителей холодильной энергии, которые система охлаждения обеспечивает холодильной энергией, хладагента, имеющего слишком низкую температуру. Однако одновременно с этим обеспечивается также оптимизированное использование мощности холодильного агрегата.
Данные о приоритете в зависимости от режима работы сохраняются в базе данных системы управления согласно изобретению предпочтительно для предварительно определенных групп потребителей холодильной энергии, которые система охлаждения снабжает холодильной энергией. Иными словами, потребители холодильной энергии, которые система охлаждения снабжает холодильной энергией, предпочтительно разделены на группы, при этом разделение на группы предпочтительно учитывает приоритеты потребителей холодильной энергии в определенных режимах эксплуатации системы охлаждения и/или потребителей холодильной энергии. Так, например, потребители холодильной энергии, которые связаны с безопасностью и которые при снабжении холодильной энергией постоянно получают самый высокий приоритет, могут быть объединены в первую группу. Вторая группа потребителей холодильной энергии может содержать, например, потребителей холодильной энергии, которые в нормальном режиме эксплуатации системы охлаждения должны иметь более высокий приоритет по отношению к другим потребителям холодильной энергии при снабжении холодильной энергией, однако, при запуске системы охлаждения они не обязательно подлежат быстрому охлаждению. Таким образом, разделение потребителей холодильной энергии на группы осуществляется предпочтительно в зависимости от их функциональности и, вследствие этого, независимо от физического расположения потребителей холодильной энергии на воздушном судне. Поэтому в одну группу могут быть объединены также, например, потребители холодильной энергии, которые расположены частично в передней, а частично - в задней части воздушного судна.
В способе управления системой охлаждения, предусмотренной, в частности, для применения на борту воздушного судна, согласно изобретению обрабатываются сигналы о режиме работы, характеризующие режим работы системы охлаждения и/или режим работы множества потребителей холодильной энергии, которые система охлаждения снабжает холодильной энергией. Кроме того, для множества потребителей холодильной энергии, которые система охлаждения снабжает холодильной энергией, сохраняются данные о приоритете в зависимости от режима работы, которые характеризуют приоритет, определенный для потребителей холодильной энергии в различных режимах эксплуатации системы охлаждения и/или потребителей холодильной энергии при снабжении холодильной энергией. И, наконец, генерируются сигналы, управляющие подводом холодильной энергии потребителям холодильной энергии, которые система охлаждения снабжает холодильной энергией, в зависимости от обработанных сигналов о режиме работы и сохраненных данных о приоритете.
На основании обработанных сигналов о режиме работы предпочтительно определяется, находится ли система охлаждения в нормальном режиме работы, в неисправном состоянии или в фазе запуска. Дополнительно или альтернативно этому на основании обработанных сигналов о режиме работы можно определить, находится ли потребитель холодильной энергии в нормальном или в критическом режиме работы.
Данные о приоритете в зависимости от режима работы, сохраненные в базе данных, могут представлять собой данные, которые характеризуют приоритет потребителей холодильной энергии при снабжении холодильной энергией в нормальном режиме работы, в неисправном состоянии и/или в фазе запуска системы охлаждения. Дополнительно или альтернативно этому в базе данных могут быть сохранены данные, которые характеризуют приоритет потребителей холодильной энергии в зависимости от режима работы при снабжении холодильной энергией в нормальном режиме работы и/или в критическом режиме работы.
Кроме того, для множества потребителей холодильной энергии, которые система охлаждения снабжает холодильной энергией, в базе данных может быть сохранено значение заданной температуры хладагента, подводимого потребителям холодильной энергии. Заданная температура предпочтительно представляет собой требуемую минимальную заданную температуру хладагента, подводимого потребителям холодильной энергии. При этом управление работой холодильного агрегата системы охлаждения можно осуществлять таким образом, чтобы холодильный агрегат охлаждал хладагент, подводимый потребителям холодильной энергии, до температуры, которая соответствует самой низкой сохраненной заданной температуре, с учетом сохраненных данных о приоритете в зависимости от режима работы в определенном режиме работы системы охлаждения и/или потребителей холодильной энергии.
Данные о приоритете в зависимости от режима работы предпочтительно сохраняются для предварительно определенных групп потребителей холодильной энергии, которые система охлаждения снабжает холодильной энергией. Разделение потребителей холодильной энергии на группы может происходить независимо от физического расположения потребителей холодильной энергии в воздушном судне, что позволяет дополнительно упростить логические устройства системы управления и облегчает, в частности, встраивание новых потребителей холодильной энергии в систему управления.
Система охлаждения согласно изобретению, которая предусмотрена, в частности, для применения на борту воздушного судна, содержит вышеописанную систему управления.
Краткое описание чертежа
Ниже приведено более подробное описание предпочтительного примера осуществления изобретения со ссылками на прилагаемый схематический чертеж, на котором показана блок-схема системы охлаждения воздушного судна, а также системы управления, предназначенной для управления системой охлаждения воздушного судна.
Осуществление изобретения
Система 100 охлаждения воздушного судна, показанная на чертеже, оснащена системой 10 управления работой системы 100 охлаждения воздушного судна. Система 100 охлаждения воздушного судна содержит холодильный агрегат 12, который при помощи контура 14 циркуляции хладагента соединяется с множеством потребителей 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии. В контуре 14 циркуляции хладагента циркулирует соответствующий хладагент, который подводит потребителям 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии холодильную энергию, вырабатываемую холодильным агрегатом 12. В примере осуществления системы 100 охлаждения воздушного судна согласно изобретению система 100 охлаждения воздушного судна содержит только один центральный холодильный агрегат 12. Однако система 100 охлаждения воздушного судна может быть также оснащена несколькими холодильными агрегатами 12.
Система 10 управления системой 100 охлаждения воздушного судна содержит блок 30 сбора и предварительной обработки информации о режиме работы. Блок 30 сбора и предварительной обработки информации о режиме работы обрабатывает сигналы о режиме работы, которые характеризуют режим работы системы 100 охлаждения воздушного судна и, в частности, холодильного агрегата 12. Для этой цели в блок 30 сбора и предварительной обработки информации о режиме работы по информационной шине 32 от соответствующих датчиков поступают сигналы, показывающие режим работы системы 100 охлаждения воздушного судна и, в частности, холодильного агрегата 12. Так, например, в блок 30 сбора и предварительной обработки информации о режиме работы по информационной шине 32 могут поступать сигналы, которые показывают число оборотов компрессоров, установленных в холодильном агрегате 12. Дополнительно или альтернативно этому в блок 30 сбора и предварительной обработки информации о режиме работы могут поступать сигналы, которые характеризуют температуру, измеренную предпочтительно в различных местах системы 100 охлаждения воздушного судна. На основании принятых сигналов блок 30 сбора и предварительной обработки информации о режиме работы определяет режим работы системы охлаждения воздушного судна и, в частности, степень загрузки холодильного агрегата 12.
Кроме того, в блок 30 сбора и предварительной обработки информации о режиме работы по информационной шине 34 поступают сигналы, которые характеризуют режим работы потребителей 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии. Для подачи сигнала используются соответствующие датчики, которые связаны с отдельными потребителями 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии. На основании данных, получаемых по информационной шине 34, блок 30 сбора и предварительной обработки информации о режиме работы может определять, например, уровень нагрузки и, следовательно, потребность в холодильной энергии потребителей 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии.
И, наконец, в блок 30 сбора и предварительной обработки информации о режиме работы по информационной шине 36 поступают сигналы, которые характеризуют условия окружающей среды системы 100 охлаждения воздушного судна. Так, например, в блок 30 сбора и предварительной обработки информации о режиме работы по информационной шине 36 могут поступать сигналы от датчика температуры окружающей среды, от датчика влажности воздуха или т.п. и, следовательно, характеризующие температуру и влажность воздуха окружающей среды системы 100 охлаждения воздушного судна.
На основании поступающих сигналов блок 30 сбора и предварительной обработки информации о режиме работы может определять режим работы системы 100 охлаждения воздушного судна, а также режим работы потребителей 16a-d, 18а-d, 20a-d холодильной энергии. Для этого блок 30 сбора и предварительной обработки информации о режиме работы может распознавать, в частности, работает ли система 100 охлаждения воздушного судна в нормальном режиме эксплуатации или имеет место состояние неисправности. Далее блок 30 сбора и предварительной обработки информации о режиме работы может определять, находится ли система 100 охлаждения воздушного судна в фазе запуска или работа системы охлаждения воздушного судна 10 заканчивается, т.е., система 100 охлаждения воздушного судна останавливается.
И, наконец, блок 30 сбора и предварительной обработки информации о режиме работы может определять, функционируют ли потребители 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии в нормальном режиме или в критическом режиме работы. Режим работы потребителя 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии классифицируется блоком 30 сбора и предварительной обработки информации о режиме работы как нормальный режим работы, если потребитель 16a-d, 18a-d, 20а-d холодильной энергии работает нормально, и если в определенном режиме работы системы 100 охлаждения воздушного судна требуемое уменьшение приема холодильной энергии потребителем 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии является некритическим для работы воздушного судна. Критический режим работы потребителя 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии, напротив, распознается в том случае, если из-за недостаточного охлаждения потребителя 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии возникает опасность повреждения потребителя 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии, однако, уменьшение мощности потребителя 16a-d, 18а-d, 20a-d холодильной энергии или его отключение невозможно без нарушения правил безопасной эксплуатации воздушного судна. При определении режима работы потребителей 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии блок 30 сбора и предварительной обработки информации о режиме работы может также учитывать данные, отражающие условия окружающей среды.
Как показано на чертеже, потребители 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии в представленной системе 100 охлаждения воздушного судна разделены на три группы. Разделение потребителей 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии на группы может происходить независимо от физического расположения потребителей 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии на воздушном судне. К первой группе потребителей 16a-d холодильной энергии отнесены компоненты, которые выполняют функции, связанные с безопасностью воздушного судна, оснащенного системой 100 охлаждения воздушного судна. К этой первой группе потребителей холодильной энергии 16a-d принадлежит, например, система бортового электронного оборудования и другие электронные компоненты, которые являются особо важными для работы воздушного судна. Поэтому во время эксплуатации воздушного судна чрезвычайно важно, чтобы система 100 охлаждения воздушного судна постоянно обеспечивала потребителей 16a-d холодильной энергии, объединенных в первую группу, холодильной энергией в достаточном количестве.
Во вторую группу объединены потребители 18a-d холодильной энергии, которые в нормальном режиме эксплуатации системы 100 охлаждения воздушного судна, а также в случае неисправности работы системы 100 охлаждения воздушного судна, не настолько обязательно должны снабжаться холодильной энергией, как потребители 16a-d холодильной энергии первой группы, однако, их нельзя не принимать в расчет. Во время фазы запуска системы 100 охлаждения воздушного судна не является важным, по возможности, быстрое обеспечение холодильной энергией потребителей 18a-d холодильной энергии второй группы. Вполне достаточным будет, если потребители 18a-d холодильной энергии второй группы получат холодильную энергию только во время более поздней фазы работы системы 100 охлаждения воздушного судна.
И, наконец, в третью группу объединены потребители 20a-d холодильной энергии, которые выполняют менее важные функции для работы воздушного судна. Потребители 20а - 20d холодильной энергии третьей группы могут представлять собой, например, компоненты бытовой электронной аппаратуры или компоненты, которые служат только для комфорта пассажиров на борту воздушного судна. Однако во время фазы запуска системы 100 охлаждения воздушного судна эти компоненты следует, по возможности, быстро обеспечить холодильной энергией для того, чтобы предотвратить их повреждение вследствие перегрева.
Система 10 управления содержит также базу 38 данных. В базе 38 данных для различных групп потребителей 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии сохранены данные о приоритете в зависимости от режима работы, которые характеризуют приоритет, присваиваемый потребителям 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии в различных режимах эксплуатации системы 100 охлаждения воздушного судна и/или потребителей 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии при снабжении холодильной энергией. Иными словами, в базе 38 данных сохранены данные о приоритете для первой группы потребителей 16a-d холодильной энергии, из которых следует, что потребителям холодильной энергии 16a-d во всех режимах эксплуатации системы 100 охлаждения воздушного судна должен постоянно присваиваться самый высокий приоритет, т.е., приоритет 1.
Для второй группы потребителей 18a-d холодильной энергии база 38 данных, напротив, содержит данные, из которых следует, что потребители 18a-d холодильной энергии в нормальном режиме эксплуатации системы 100 охлаждения воздушного судна, а также при возникновении неисправности в системе 100 охлаждения воздушного судна получают средний приоритет, т.е., приоритет 2. Вследствие этого потребители холодильной энергии 18а - 18d в указанном режиме эксплуатации системы 100 охлаждения воздушного судна имеют более высокий приоритет при снабжении холодильной энергией, чем потребители холодильной энергии 20a-d третьей группы. Вместе с тем при запуске системы 100 охлаждения воздушного судна потребители 18a-d холодильной энергии второй группы не требуют незамедлительного охлаждения. Поэтому база 38 данных содержит соответствующие данные, которые показывают, что потребителям 18a-d холодильной энергии при запуске системы 100 охлаждения воздушного судна следует присваивать только низкий приоритет, т.е., приоритет 3.
Для потребителей 20a-d холодильной энергии третьей группы база 38 данных содержит данные для нормальный режима работы, а также для неисправного состояния системы 100 охлаждения воздушного судна, которые показывают самый низкий приоритет (приоритет 3) потребителей 20a-d холодильной энергии при снабжении холодильной энергией. При запуске системы 100 охлаждения воздушного судна при снабжении холодильной энергией потребители 20a-d холодильной энергии третьей группы, напротив, имеют более высокий приоритет (приоритет 2), по сравнению с потребителями 18a-d холодильной энергии второй группы.
Кроме того, база 38 данных содержит данные, которые характеризуют приоритет, присваиваемый потребителям 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии в нормальном режиме работы, а также в критическом режиме работы потребителей 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии при снабжении холодильной энергией. Иными словами, данные о приоритете в зависимости от режима работы, сохраненные в базе 38 данных, кроме режима работы системы 100 охлаждения учитывают режим работы потребителей 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии.
И, наконец, в базе 38 данных для потребителей 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии сохраняется требуемая минимальная заданная температура хладагента, подводимого к потребителям 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии по контуру 14 циркуляции хладагента. Для первой группы потребителей холодильной энергии 16a-d эта заданная температура составляет 20°С, для второй группы 18a-d потребителей холодильной энергии -9°С, и для третьей группы потребителей 20a-d холодильной энергии 0°С. Значения заданной температуры, которые сохраняются в базе 38 данных для трех групп потребителей 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии, указывают температуру, которую в идеальном случае имел бы хладагент, циркулирующий в контуре 14 циркуляции хладагента для охлаждения отдельных групп потребителей 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии, если пришлось бы снабжать холодильной энергией только одну группу потребителей 16a-d, 18 a-d, 20a-d холодильной энергии. Таким образом, если холодильной энергией пришлось бы снабжать только первую группу потребителей 16a-d холодильной энергии, хладагент в идеальном случае имел бы температуру 20°С. Если холодильной энергией пришлось бы снабжать только вторую группу потребителей 18a-d холодильной энергии, напротив, оптимальной была бы температура хладагента -9°С. При исключительном снабжении третьей группы потребителей 20a-d холодильной энергии идеальная температура хладагента составляла бы 0°С.
И, наконец, система 10 управления содержит генератор 40 управляющих сигналов. Генератор 40 управляющих сигналов в зависимости от сигналов о режиме работы, поступающих от блока 30 сбора и предварительной обработки информации о режиме работы, генерирует управляющие сигналы, которые регулируют подвод холодильной энергии к различным группам потребителей 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии. Кроме данных о режиме работы системы 100 охлаждения воздушного судна учитываются также данные о приоритете в зависимости от режима работы, сохраненные в базе 38 данных. И, наконец, в случае необходимости генератор 40 управляющих сигналов при генерировании управляющих сигналов может учитывать сигналы, характеризующие режим работы отдельных потребителей 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии и/или условия окружающей среды. Так, например, благодаря этому, если какой-либо потребитель 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии в определенном режиме работы системы 100 охлаждения воздушного судна имеет лишь низкий приоритет при снабжении холодильной энергией, к нему все-таки может подводиться холодильная энергия, если установленная максимально допустимая температура потребителя 16a-d, 18а-d, 20a-d холодильной энергии превышается и возникает непосредственная угроза повреждения указанного потребителя 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии, и при этом уменьшение мощности потребителя 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии или выключение потребителя 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии не возможно без нарушения требований к безопасности эксплуатации воздушного судна.
Управляющие сигналы, которые генерирует генератор 40 управляющих сигналов, передаются по информационной шине 42 в холодильный агрегат 12 системы 100 охлаждения воздушного судна. По информационной шине 46 отдельные группы потребителей 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии могут получать управляющие сигналы от генератора 40 управляющих сигналов.
Управляющие сигналы, которые генерирует генератор 40 управляющих сигналов, используются для того, чтобы регулировать соответствующий прием холодильной энергии потребителями 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии. Так, например, при помощи системы 10 управления можно ограничить максимальную температуру хладагента после отдачи им холодильной энергии потребителям 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии.
Управляющие сигналы, которые генерирует генератор 40 управляющих сигналов, могут поступать непосредственно потребителям 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии. Однако альтернативно этому можно также подводить сигналы, которые генерирует генератор 40 управляющих сигналов, к локальным устройствам управления, связанным с отдельными потребителями 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии или с отдельными группами потребителей 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии. Кроме того, при помощи системы 10 управления можно обеспечивать управление только работой холодильного агрегата 12, а также распределением холодильной энергии, которую вырабатывает холодильный агрегат 12, между потребителями 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии. Однако дополнительно к этому можно также оказывать влияние на работу потребителей 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии, т.е. например, уменьшать мощность потребителя 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии, если этот потребитель 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии получает уменьшенное количество холодильной энергии.
Кроме того, система 10 управления обеспечивает управление работой холодильного агрегата 12 таким образом, чтобы холодильный агрегат 12 охлаждал хладагент, подводимый потребителям 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии, до температуры, соответствующей самой низкой заданной температуре, сохраненной в базе 38 данных для группы потребителей 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии, которая обеспечивается холодильной энергией, с учетом данных о приоритете, сохраненных в базе 38 данных, в зависимости от режима работы в определенном режиме работы системы 100 охлаждения воздушного судна и/или потребителей 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии. В частности, система 10 управления обеспечивает управление холодильным агрегатом 12 таким образом, чтобы температура хладагента соответствовала самой низкой заданной температуре хладагента для групп потребителей 16a-d, 18a-d, 20a-d холодильной энергии, фактически снабжаемых холодильной энергией.
1. Система (10) управления системой (100) охлаждения, предусмотренной, в частности, для применения на борту воздушного судна, содержащая:
- блок (30) сбора и предварительной обработки информации о режиме работы, который выполнен с возможностью обработки сигналов о режиме работы, характеризующих режим работы системы (100) охлаждения и/или режим работы множества потребителей (16a-d, 18a-d, 20a-d) холодильной энергии, которые система (100) охлаждения снабжает холодильной энергией,
- базу (38) данных, в которой сохраняются данные о приоритете в зависимости от режима работы для множества потребителей (16a-d, 18a-d, 20a-d) холодильной энергии, которые система (100) охлаждения снабжает холодильной энергией, при этом указанные данные характеризуют приоритет потребителей (16a-d, 18a-d, 20a-d) холодильной энергии в различных режимах эксплуатации системы (100) охлаждения, и/или потребителей (16a-d, 18a-d, 20a-d) холодильной энергии при снабжении холодильной энергией,
- генератор (40) управляющих сигналов, выполненный с возможностью генерирования сигналов, управляющих подводом холодильной энергии к потребителям (16a-d, 18a-d, 20a-d) холодильной энергии, которых система (100) охлаждения снабжает холодильной энергией, в зависимости от сигналов о режиме работы, обработанных блоком (30) сбора и предварительной обработки информации о режиме работы, и данных о приоритете, сохраненных в базе (38) данных.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок (30) сбора и предварительной обработки информации о режиме работы выполнен с возможностью определения на основании обработанных сигналов о режиме работы, находится ли система (100) охлаждения в нормальном режиме работы, в неисправном состоянии или в фазе запуска, и/или находится ли потребитель (16a-d, 18a-d, 20a-d) холодильной энергии в нормальном режиме работы или в критическом режиме работы.
3. Система по п.1, отличающаяся тем, что данные о приоритете в зависимости от режима работы, сохраненные в базе (38) данных, представляют собой данные, которые характеризуют приоритет, присваиваемый потребителям (16a-d, 18a-d, 20a-d) холодильной энергии в нормальном режиме работы, в неисправном состоянии и/или в фазе запуска системы (100) охлаждения при снабжении холодильной энергией, и/или тем, что данные о приоритете в зависимости от режима работы, сохраненные в базе (38) данных, представляют собой данные, которые характеризуют приоритет, присваиваемый потребителям (16a-d, 18a-d, 20а-d) холодильной энергии в нормальном режиме работы и/или в критическом режиме работы, потребителей (16a-d, 18a-d, 20a-d) холодильной энергии при снабжении холодильной энергией.
4. Система по п.1, отличающаяся тем, что в базе (38) данных сохраняется заданная температура хладагента, подводимого к потребителям (16a-d, 18a-d, 20a-d) холодильной энергии, для множества потребителей (16a-d, 18a-d, 20a-d) холодильной энергии, которых система (100) охлаждения снабжает холодильной энергией, при этом система управления (10) выполнена с возможностью управления работой холодильного агрегата (12) системы (100) охлаждения таким образом, чтобы холодильный агрегат (12) охлаждал хладагент, подводимый к потребителям (16a-d, 18a-d, 20a-d) холодильной энергии, до температуры, которая соответствует самой низкой заданной температуре, сохраненной в базе (38) данных, с учетом сохраненных в базе (38) данных о приоритете в зависимости от режима работы, в определенном режиме работы системы (100) охлаждения, и/или потребителей (16a-d, 18a-d, 20a-d) холодильной энергии, снабжаемых холодильной энергией.
5. Система по п.1, отличающаяся тем, что в базе (38) данных сохраняются данные о приоритете в зависимости от режима работы для предварительно определенных групп потребителей (16a-d, 18a-d, 20a-d) холодильной энергии, которые система (100) охлаждения снабжает холодильной энергией.
6. Способ управления системой (100) охлаждения, предусмотренной, в частности, для применения на борту воздушного судна, включающий следующие операции:
- обработка сигналов о режиме работы, характеризующих режим работы системы (100) охлаждения и/или режим работы множества потребителей (16a-d, 18a-d, 20a-d) холодильной энергии, которых система (100) охлаждения снабжает холодильной энергией,
- сохранение данных о приоритете в зависимости от режима работы для множества потребителей (16a-d, 18a-d, 20a-d) холодильной энергии, которые система (100) охлаждения снабжает холодильной энергией, при этом указанные данные характеризуют приоритет, присваиваемый потребителям (16a-d, 18a-d, 20a-d) холодильной энергии в различных режимах эксплуатации системы (100) охлаждения, и/или потребителей (16a-d, 18a-d, 20a-d) холодильной энергии при снабжении холодильной энергией,
- генерирование сигналов, управляющих подводом холодильной энергии к потребителям (16a-d, 18a-d, 20a-d) холодильной энергии, которых система (100) охлаждения снабжает холодильной энергией, в зависимости от обработанных сигналов о режиме работы и сохраненных данных о приоритете.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что на основании обработанных сигналов о режиме работы определяют, находится ли система (100) охлаждения в нормальном режиме работы, в неисправном состоянии или в фазе запуска и/или находится ли потребитель (16a-d, 18a-d, 20a-d) холодильной энергии в нормальном режиме работы или в критическом режиме работы.
8. Способ по п.6, отличающийся тем, что сохраненные данные о приоритете в зависимости от режима работы представляют собой данные, которые характеризуют приоритет, присваиваемый потребителям (16a-d, 18a-d, 20a-d) холодильной энергии в нормальном режиме работы, в неисправном состоянии и/или в фазе запуска системы (100) охлаждения, и/или тем, что сохраненные данные о приоритете в зависимости от режима работы, представляют собой данные, которые характеризуют приоритет, присваиваемый потребителям (16a-d, 18a-d, 20a-d) холодильной энергии в нормальном режиме работы и/или в критическом режиме работы потребителей (16a-d, 18a-d, 20a-d) холодильной энергии при снабжении холодильной энергией.
9. Способ по п.6, отличающийся тем, что для множества потребителей (16a-d, 18a-d, 20a-d) холодильной энергии, которых система (100) охлаждения снабжает холодильной энергией, в базе данных сохраняют заданную температуру хладагента, подводимого к потребителям (16a-d, 18a-d, 20a-d) холодильной энергии, при этом обеспечивают управление работой холодильного агрегата (12) системы (100) охлаждения таким образом, чтобы холодильный агрегат (12) охлаждал хладагент, подводимый к потребителям (16a-d, 18a-d, 20a-d) холодильной энергии, до температуры, которая соответствует самой низкой сохраненной заданной температуре с учетом сохраненных данных о приоритете в зависимости от режима работы в определенном режиме работы системы (100) охлаждения, и/или потребителей (16a-d, 18a-d, 20a-d) холодильной энергии, снабжаемых холодильной энергией.
10. Способ по п.6, отличающийся тем, что в базе данных сохраняют данные о приоритете в зависимости от режима работы для предварительно определенных групп потребителей (16a-d, 18a-d, 20a-d) холодильной энергии, которых система (100) охлаждения снабжает холодильной энергией.
11. Система (100) охлаждения, предусмотренная, в частности, для применения на борту воздушного судна, отличающаяся тем, что содержит систему управления (10) по одному из пп.1-5.
