CN101799233A - 控制低温制冷系统中压缩机吸气温度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制低温制冷系统中压缩机吸气温度的方法，该方法是在现有低温制冷系统中增加双电子膨胀阀和板式换热器，该双电子膨胀阀包括第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀，通过控制模块对双电子膨胀阀进行双向无间隙调节，调节板式换热器的换热量，进而控制压缩机的吸气温度和排气压力。本发明的方法可以灵活调节低温制冷系统中压缩机的吸气温度，使其具有更宽广的吸气温度调节范围，同时采用该方法可以使低温制冷系统具有更高的可靠性和更高的能效比。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制低温制冷系统中压缩机吸气温度的方法，具体涉及一种可以灵活调节压缩机吸气温度，使其具有更宽广的吸气温度调节范围，同时使低温制冷系统具有更高可靠性、更高能效比的控制低温制冷系统中压缩机吸气温度的方法。
背景技术
目前，随着低温制冷设备的广泛应用，使此类设备在运行中具有高的可靠性显得尤为重要，而压缩机的吸气温度直接影响整个低温制冷系统的运行可靠性：压缩机吸气温度过低会导致压缩机湿行程运行、系统润滑油回油难等问题；反之，压缩机吸气温度过高会导致压缩机消耗功率增大、制冷量减少、排气温度升高、润滑油炭化等问题。因此，对低温制冷系统中压缩机吸气温度的有效控制具有重要的实际意义。
现在，越来越多的人开始关注怎样解决有效控制低温制冷系统中压缩机吸气温度的问题。
一种风冷式空调器(专利号：01280137.2)，主要是通过感知压缩机吸气口温度和蒸发器出口温度控制压缩机吸气温度：在压缩机吸气口温度小于设定温度值时，向电子膨胀阀发出减小膨胀阀开度的控制指令；在压缩机吸气口温度大于或等于设定温度值时，感知蒸发器出口温度，在蒸发器出口过热度偏差大时，则从增大膨胀阀开度起控制电子膨胀阀的开度变化，以达到空调器制冷运行状态稳定。
一种空调器压缩机吸气口温度紧急状态控制方法(申请号：200610014826)中指出：在冷凝器出口加“电子膨胀阀(或毛细管)+超低温换热器”主要是利用两种蒸发温度制冷剂的比例混合实现对压缩机吸气温度的控制。
但是，目前为止，现有技术对压缩机吸气温度的控制在调节范围和节能环节存在很大的局限性，不能满足人们的使用需要。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可以灵活调节压缩机吸气温度，使其具有更宽广的吸气温度调节范围，同时使低温制冷系统具有更高可靠性、更高能效比的控制低温制冷系统中压缩机吸气温度的方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明的一种控制低温制冷系统中压缩机吸气温度的方法，该方法在低温制冷系统中增加双电子膨胀阀和板式换热器，所述双电子膨胀阀包括第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀，通过控制模块对双电子膨胀阀进行双向无间隙调节，调节板式换热器的换热量，进而控制压缩机的吸气温度和排气压力，步骤如下：
1)开始定时控制时，第一电子膨胀阀完全开启，第二电子膨胀阀完全关闭；
2)随着系统运行，控制模块控制第一电子膨胀阀开启程度逐渐减小、第二电子膨胀阀开启程度逐渐增大，直至压缩机吸气温度达到特定温度t吸；
3)通过对第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀开启程度的调节，实现板式换热器换热量从0到100％的调节，进而实现对压缩机吸气温度的宽范围控制。
当设定温度t吸为-40～-60℃时，第一电子膨胀阀的开度是40～60％，第二电子膨胀阀的开度是50～90％。
当第一电子膨胀阀的开度是40～60％，调节第二电子膨胀阀的开度从0到100％，板式换热器的换热量为零到最大换热量Qmax，压缩机吸气温度的调节范围为-80～-40℃。
本发明的控制低温制冷系统中压缩机吸气温度的方法，是在现有的低温制冷系统(即：“蒸发→压缩→冷凝→节流”)中增加“双电子膨胀阀+板式换热器”元件，通过对两个电子膨胀阀的双向无间隙调节，调节压缩机的吸气温度和排气压力，同时充分利用这部分冷量初步冷却压缩机的排气，使低温制冷系统的可靠性和制冷性能大大提高。
在实际应用中，“双电子膨胀阀+板式换热器”对压缩机的吸气口温度的调节主要是通过调节板式换热器的换热量来实现：开始定时控制时，压缩机吸、排气温度都比较高，第一电子膨胀阀完全开启，第二电子膨胀阀完全关闭，随着系统的运行，蒸发温度逐渐降低，吸、排气温度也逐渐降低。此过程中，双电子膨胀阀是以控制模块实现制冷循环系统的制冷剂变流量控制：第一电子膨胀阀开启度逐渐减小，第二电子膨胀阀则逐渐增大开度，直至压缩机吸气温度达到设定值t吸，进而使低温制冷设备处于最佳运行状态。
主要工作原理如下：
制冷原理：从压缩机排出的高温高压气态制冷剂进入板式换热器进行预冷却，然后进入冷凝器中进行冷凝放热，变成中温高压的液态制冷剂，经膨胀节流装置降温降压变成低温低压的液态制冷剂，再进入蒸发器蒸发吸热变成低温低压的气态制冷剂，然后，制冷剂流经板式换热器进行换热升温，之后返回压缩机被压缩成高温高压状态再继续进入下一轮制冷循环，即：“蒸发→回热→压缩→预冷→冷凝→节流”。
压缩机吸气温度控制原理：机组开始定时控制时，压缩机吸排气温度都比较高，第一电子膨胀阀完全开启，第二电子膨胀阀完全关闭，随着系统的运行，蒸发温度逐渐降低，吸、排气温度也逐渐下降，此过程中：第一电子膨胀阀开启度逐渐减小，第二电子膨胀阀则逐渐增大开度，直至压缩机吸气温度达到设定值t吸，进而确保低温制冷设备可靠高效运行。
电子膨胀阀工作原理：电子膨胀阀是以控制模块实现制冷循环系统内的制冷剂变流量控制，控制模块根据设定吸气温度值与压力值进行比例和积分运算，以控制阀的开度，直接改变进入板式换热器中的制冷剂流量，进而实现对板式换热器换热量的调节。
有益效果：本发明的控制低温制冷系统中压缩机吸气温度的方法与现有技术相比，具有如下优点：
1)采用本发明的方法可以使低温制冷系统具有更高的可靠性，系统通过对板式换热器换热量的调节实现对压缩机吸气温度的有效控制，进而实现低温制冷系统的可靠运行，减少开停机频率，延长机组使用寿命；
2)采用本发明的方法可以使低温制冷系统具有更高的能效比，提高低温系统压缩机吸气温度的同时，有效利用系统非蒸发冷量对排气进行初冷却，可以增加制冷剂的过冷度，提高系统制冷量，制冷性能大大提高；
3)采用本发明的方法可以使低温制冷系统具有更宽广的吸气温度调节范围，通过对板式换热器和电子膨胀阀的合理选取，实现对低温制冷系统中吸气温度更宽范围的有效控制。
附图说明
图1为使用本发明的方法的系统结构示意图；
图2为双电子膨胀阀开启程度对板式换热器换热量的调节曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，现有的低温制冷系统包括压缩机4、冷凝器5、膨胀节流装置6和蒸发器7，本发明的控制低温制冷系统中压缩机吸气温度的方法，是在现有的低温制冷系统(即：“蒸发→压缩→冷凝→节流”)中增加“双电子膨胀阀+板式换热器”元件，双电子膨胀阀包括第一电子膨胀阀1和第二电子膨胀阀2，板式换热器3的分流道分别安装于压缩机4的吸气和排气管路上，第二电子膨胀阀2安装于压缩机4排气口与板式换热器3入口之间，第一电子膨胀阀1安装于压缩机4排气管的旁通管路上，即第二电子膨胀阀2与板式换热器3串联，第一电子膨胀阀1与板式换热器3并联，通过控制模块对双电子膨胀阀进行双向无间隙调节，调节板式换热器3的换热量，进而控制压缩机4的吸气温度和排气压力，步骤如下：1)开始定时控制时，第一电子膨胀阀1完全开启，第二电子膨胀阀2完全关闭；2)随着系统运行，制模块控制第一电子膨胀阀1开启程度逐渐减小、第二电子膨胀阀2开启程度逐渐增大，直至压缩机4吸气温度达到特定温度t吸；3)通过对第一电子膨胀阀1和第二电子膨胀阀2开启程度的调节，实现板式换热器3换热量从0到最大换热量Qmax的调节，进而实现对压缩机4吸气温度的宽范围控制。
本发明通过对两个电子膨胀阀的双向无间隙调节，调节压缩机4的吸气温度和排气压力，同时充分利用这部分冷量初步冷却压缩机的排气，使低温制冷系统的可靠性和制冷性能大大提高。在实际应用中，“双电子膨胀阀+板式换热器”对压缩机4的吸气口温度的调节主要是通过调节板式换热器3的换热量来实现：开始定时控制时，压缩机4吸、排气温度都比较高，第一电子膨胀阀1完全开启，第二电子膨胀阀2完全关闭，随着系统的运行，蒸发温度逐渐降低，吸、排气温度也逐渐降低。此过程中，双电子膨胀阀是以控制模块实现制冷循环系统的制冷剂变流量控制：第一电子膨胀阀1开启度逐渐减小，第二电子膨胀阀2则逐渐增大开度，直至压缩机4吸气温度达到设定值t吸，进而使低温制冷设备处于最佳运行状态。
如图2所示，对板式换热器3换热量调节的过程中，第一电子膨胀阀1主要起到增加旁路阻力的作用，第二电子膨胀阀2则具有关断和调节换热量的双重作用，Qmax为板式换热器3的最大换热量。双电子阀的调节主要有如下三种情况(第二电子膨胀阀完全关闭，则板式换热器换热量为零)：
曲线①为第一电子膨胀阀完全开启时，第二电子膨胀阀的开度对板式换热器换热量的调节曲线；曲线②为第二电子膨胀阀完全开启时：第一电子膨胀阀的开度对板式换热器换热量的调节曲线；曲线③为第一电子膨胀阀一定开度(图中假定为50％)时，第二电子膨胀阀的开度对板式换热器换热量的调节曲线。
综合以上三条板式换热器换热量的调节曲线可以看出，通过对两个电子膨胀阀的合理调节，即可实现板式换热器3换热量零到最大换热量Qmax的调节，进而实现对压缩机4吸气温度的宽范围控制。实际应用中，通过对双电子膨胀阀和板式换热器3的合理选取，配合两个电子膨胀阀控制的合理设定，来实现对低温制冷系统中压缩机4吸气温度的有效控制，确保低温制冷系统可靠运行，同时提高了系统的能效比。
在实际运用中，制冷过程为：从压缩机4排出的高温高压气态制冷剂进入板式换热器3进行预冷却，然后进入冷凝器5中进行冷凝放热，变成中温高压的液态制冷剂，经膨胀节流装置6降温降压变成低温低压的液态制冷剂，再进入蒸发器7蒸发吸热变成低温低压的气态制冷剂，然后，制冷剂流经板式换热器3进行换热升温，之后返回压缩机4被压缩成高温高压状态再继续进入下一轮制冷循环，即：“蒸发→回热→压缩→预冷→冷凝→节流”；压缩机吸气温度控制过程：机组开始定时控制时，压缩机4吸排气温度都比较高，第一电子膨胀阀1完全开启，第二电子膨胀阀2完全关闭，随着系统运行，蒸发温度逐渐降低，吸、排气温度也逐渐下降，此过程中，第一电子膨胀阀1开启度逐渐减小，第二电子膨胀阀2则逐渐增大开度，直至压缩机4吸气温度达到设定值t吸，进而确保低温制冷设备可靠高效运行；电子膨胀阀工作过程：电子膨胀阀是以控制模块实现制冷循环系统内的制冷剂变流量控制，控制模块根据设定吸气温度值与压力值进行比例和积分运算，以控制阀的开度，直接改变进入板式换热器3中的制冷剂流量，进而实现对板式换热器3换热量的调节。
当设定温度t吸为-40℃时，第一电子膨胀阀的开度是48％，第二电子膨胀阀的开度是(90％)。
当设定温度t吸为-50℃时，第一电子膨胀阀的开度是51％，第二电子膨胀阀的开度是70％。
当设定温度t吸为-60℃时，第一电子膨胀阀的开度是55％，第二电子膨胀阀的开度是50％。
当第一电子膨胀阀的开度是40％时，调节第二电子膨胀阀的开度从0到100％，板式换热器的换热量为0～15kW，压缩机吸气温度的调节范围为-80～-40℃。
当第一电子膨胀阀的开度是50％时，调节第二电子膨胀阀的开度从0到100％，板式换热器的换热量为0～14.8kW，压缩机吸气温度的调节范围为-80～-41℃。
当第一电子膨胀阀的开度是60％时，调节第二电子膨胀阀的开度从0到100％，板式换热器的换热量为0～14.5kW，压缩机吸气温度的调节范围为-80～-42℃。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种控制低温制冷系统中压缩机吸气温度的方法，其特征在于：在低温制冷系统中增加双电子膨胀阀和板式换热器(3)，所述双电子膨胀阀包括第一电子膨胀阀(1)和第二电子膨胀阀(2)，通过控制模块对双电子膨胀阀进行双向无间隙调节，调节板式换热器(3)的换热量，进而控制压缩机(4)的吸气温度和排气压力，步骤如下：
1)开始定时控制时，第一电子膨胀阀(1)完全开启，第二电子膨胀阀(2)完全关闭；
2)随着系统运行，控制模块控制第一电子膨胀阀(1)开启程度逐渐减小、第二电子膨胀阀(2)开启程度逐渐增大，直至压缩机(4)吸气温度达到特定温度t吸；
3)通过对第一电子膨胀阀(1)和第二电子膨胀阀(2)开启程度的调节，实现板式换热器(3)换热量从0到100％的调节，进而实现对压缩机(4)吸气温度的宽范围控制。
2.根据权利要求1所述的控制低温制冷系统中压缩机吸气温度的方法，其特征在于：当设定温度t吸为-40～-60℃时，第一电子膨胀阀(1)的开度是40～60％，第二电子膨胀阀(2)的开度是50～90％。
3.根据权利要求1所述的控制低温制冷系统中压缩机吸气温度的方法，其特征在于：当第一电子膨胀阀(1)的开度是40～60％，调节第二电子膨胀阀(2)的开度从0到100％，板式换热器(3)的换热量为从零到最大换热量，压缩机(4)吸气温度的调节范围为-80～-40℃。
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