CN102331103B - 深冷混合工质节流制冷系统能力、工况调节及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种深冷混合工质节流制冷机能力、工况调节和控制的方法，该制冷机包括压缩机单元、可控通路稳定罐单元、冷凝冷却器、回热换热器单元、节流单元和蒸发器单元组成；还包括一个控制单元，其输入参数为制冷系统压缩机吸气压力、和/或排气压力值、和/或蒸发器出口或入口或节流单元入口温度值，输出参数为控制执行单元发生相应动作的指令。对应于深冷混合工质节流制冷系统不同运行工况和能力调节要求，该能力、工况调节和控制的方法根据预先设定值与输入参数的比较，通过可控通路阀组开闭组合，实现对实际参予制冷循环的工质量的调节，使制冷机在不同工况均可以实现稳定、可靠、高效运行和制冷能力调节。

Description

深冷混合工质节流制冷系统能力、工况调节及控制方法

发明领域

本发明属于制冷与低温工程学科领域，涉及一种深冷混合工质节流制冷系统能力、工况调节及控制方法，特别是一种带可控通路稳定罐的深冷混合工质节流制冷系统能力、工况调节及控制方法。

背景技术

传统技术中，单级蒸汽压缩制冷循环最低有效制冷温度一般在-40°C左右，要实现更低的制冷温度，往往需要采用多级压缩及多级外部复叠循环，但是这种措施显然使制冷系统变得十分复杂，可靠性降低。目前较多采用的是采用两级压缩实现-60°C左右的制冷温度，采用两级复叠循环实现-80°C左右的制冷温度，当制冷温度再低时已很少再使用上述方法。

近些年来，通过科学家们的不断努力，多元混合工质节流制冷技术取得巨大进展，并已得到较大批量的应用。从理论基础和实现循环的流程结构上讲，多元混合工质节流制冷技术可分为二大类：1）从普冷领域复叠循环衍生而来的“混合工质内复叠循环”，其制冷单元内部采用并行的多次分离、多次节流（多级内复叠），所需级数通常根据工质特性和所需制冷温度确定。由于流程的复杂性，目前该技术主要用于天然气液化等大系统；2）从低温领域实现高效回热发展而来的“回热式多元混合工质节流制冷循环”。采用回热方式的多元混合工质制冷机可以有效降低运行压力，并且可以利用普冷领域广泛应用的单级油润滑压缩机驱动，与复叠和内复不同的是：不仅其流程结构更加简单，而且其可以在制冷系统硬件不做大的改动情况下通过充配不同混合物工质实现从液氮温度（80K）到230K（传统单级蒸汽压缩制冷循环的有效制冷温度下限）制冷温度范围。随着生物工程、医药医学、能源、通讯以及军工等高科技领域的迅速发展，对制冷温度处在上述温区的需求越来越多，发展多元混合工质节流制冷技术具有重要的现实意义。

但是由于制冷系统中多元混合工质与普冷制冷工质在物性上具有很大的区别，在采用普冷领域油润滑压缩机时，会导致压缩机在运行过程中运行参数与采用普冷工质有很大变化。多元混合工质深冷制冷系统，由于强非共沸工质的采用，整个过程中工质在冷凝器内基本为气相放热（可能会出现少量液体工质），运行高压已基本不受环境温度控制，而由工质充注量和系统结构参数决定。在制冷机启动过程初期，整个系统基本均处于较高温度，系统内工质绝大部分为气相，随着制冷温度的降低，制冷系统中在除冷凝器外的其它部件内工质的液相含量则会逐步增加，当制冷温度达到极限值时，整个制冷系统内的工质液相含量达到最高。一方面气、液相比容相差很大，另一方面，对于固定通道面积的节流元件（如常用的毛细管），其气相工质的通过能力显然没有液相工质大，因此对于一个容积固定的制冷系统，在一定工质充注量的情况下，必然会导致压力（高压、低压和压比）变化很大。对固定的系统会出现这样的情况：一种是以满足在较低温度正常运行工况需要量充注工质，此时通常会导致压缩机在启动运行工况（制冷系统降温过程）运行压比过大，高压过高，低压很低，会使压缩机排气温度很高，此时很容易导致压缩机过载，排气压力和排气温度过高均会导致压缩机无法正常运行，甚至引起损坏。另一种是以满足启动过程运行工况要求进行工质充注，则往往达不到正常使用工况对工质循环量的需求，此时随制冷温度降低，运行压力会显著下降，以致无法提供足够的制冷量，对于内复叠还可能造成系统不能正常工作。另外，当制冷机设计运行温区较宽时也会存在同样的问题，即制冷机在不同工况运行存在矛盾，传统混合工质制冷系统无法兼顾高效和可靠性。具体如高低温度实验设备，其运行温度通常在-110°C至120°C之间，在这样大的温区变化范围，需要合理控制制冷系统，才能确保系统正常运行，并确保在正常制冷温区内高效运行。

中国发明专利ZL03121465.7报道了一种深冷混合工质制冷系统变工况运行的控制方法，其核心内容是由一个整合系统压力、温度参数的控制系统通过控制节流阀组及其出口流向并结合一串在压缩机侧低压管路中的平衡罐，较好地解决以上问题。但这一方法存在不足：在对系统进行能力调节时，不能同时实现较大幅度的节能，另外还需采用在低温下能工作的阀门。

中国发明专利ZL200510042730.9报道了一种具有可切换气库的混合工质低温节流制冷机，其核心内容之一是通过一由二个电磁阀分别与系统高、低压管路相连的气库来调节参予系统循环的工质量达到控制系统工况目的。但这一方法存在一个明显的不足：会造成系统中参予实际循环的多元混合工质组成发生不可控的变化，而严重影响系统制冷性能。

另外，美国专利US2002/0017106A1报道了一种深冷混合工质制冷系统的除霜方法，该专利描述的过程比较复杂，有多达几十个可控阀门来实现除霜过程，其不具有对制冷系统能力和工况进行调节和控制的功能。另外，采用压缩机出口高温排气不经过冷凝器直接进入蒸发器放热实现除霜的方式，已经是普冷领域成熟的技术，称为热气除霜（川平睦义，封闭式制冷机，北京：轻工业出版社，1987，pp.387-411）。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够使深冷混合工质节流制冷系统更加高效可靠地实现能力、工况调节和控制的方法。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的深冷混合工质节流制冷系统能力、工况调节及控制方法，该深冷混合工质节流制冷系统包括：依次相连并形成回路的带润滑油分离装置的压缩机单元1、冷凝冷却器3、回热换热器单元4、节流单元5和蒸发器单元6，其特征在于，还包括：一可控通路稳定罐单元2和一控制单元7；

所述的可控通路稳定罐单元2包括：可控低压旁路阀V1、可控低压进罐阀V2、进罐单向阀V6、可控低压主出罐阀V3、可控高压进罐阀V4、可控低压出罐阀V5和储存罐S组成，其间由管路进行连接，其连接方式为：可控低压旁路阀V1进口端连接一个三通管件A的第一出口，该三通管件A的第二个出口连接可控低压进罐阀V2进口端，所述可控低压进罐阀V2出口端通过所述进罐单向阀V6与所述储存罐S的高压进口相连通；可控低压旁路阀V1出口端连接一个四通管件的第一出口，该四通管件的第二出口和第三出口分别连接可控低压主出罐阀V3出口端和可控低压出罐阀V5出口端；可控低压出罐阀V5进口端连接一个三通管件B的第一出口，该三通管件B的第二出口和第三出口分别连接所述储存罐S低压出口和可控高压进罐阀V4出口端；可控低压主出罐阀V3进口端连接所述储存罐S低压出口；

所述三通管件A的第三个出口与所述回热换热器单元4低压出口相连，所述回热换热器单元4低压进口与所述蒸发器单元6出口端相连；所述回热换热器单元4高压进口端与冷凝冷却器3出口端相连；所述四通管件的第四个出口与所述压缩机单元1低压出口相连；

所述控制单元7接收所述压缩机单元1吸气压力值、压缩机单元1排气压力值、压缩机单元1排气压力与吸气压力之差、压缩机单元1排气压力与吸气压力之比、蒸发器单元6入口温度值、蒸发器单元6出口温度值、节流单元5入口温度值或上述参数的任意混合；控制单元7输出控制参数以指令可控通路稳定罐单元2的各个阀门部件的开启/关闭：

（1）对于启动工况或受控降温过程：可控低压旁路阀V1处于开启状态，可控低压进罐阀V2和可控低压主出罐阀V3均处于关闭状态，可控高压进罐阀V4和可控低压出罐阀V5开启/关闭状态由控制单元7根据上述输入参数中任一种或全部决定，具体为：

a）输入参数是压缩机排气压力值一个参数或压缩机排气压力值和吸气压力值二个参数，根据预先设定值决定可控高压进罐阀V4和可控低压出罐阀V5的启/闭；在压缩机排气压力值达到排气压力设定值或该排气压力设定值加上压缩机排气压力值控制回差，则可控高压进罐阀V4开启，与之对应直至压缩机排气压力值降至该排气压力设定值或该排气压力设定值减去压缩机排气压力值控制回差，则可控高压进罐阀V4关闭；

在压缩机排气压力值与吸气压力值之差达到高低压压差设定值或该高低压压差设定值加上压缩机高低压压差控制回差，则可控高压进罐阀V4开启，与之对应直至压缩机高低压压差降至该高低压压差设定值或该高低压压差设定值减去压缩机高低压压差控制回差，则可控高压进罐阀V4关闭；

在压缩机排气压力值与吸气压力值之比达到高低压压比设定值或该高低压压比设定值加上压缩机高低压压比控制回差，则可控高压进罐阀V4开启，与之对应直至压缩机高低压压比降至该高低压压比设定值或该高低压压比设定值减去压缩机高低压压比控制回差，则可控高压进罐阀V4关闭；

在压缩机高低压压比降至高低压压比设定值或该高低压压比设定值减去压缩机高低压压比控制回差，则可控低压出罐阀V5开启，与之对应直至压缩机高低压压比升至该高低压压比设定值或该高低压压比设定值加上压缩机高低压压比控制回差，则可控高压进罐阀V5关闭；

在压缩机排气压力值降至排气压力设定值或该排气压力设定值减去压缩机排气压力值控制回差，则可控低压出罐阀V5开启，与之对应直至压缩机排气压力值升至该排气压力设定值或该排气压力设定值加上压缩机排气压力值控制回差，则可控高压进罐阀V5关闭；

在压缩机吸气压力值降至吸气压力设定值或该吸气压力设定值减去压缩机吸气压力值控制回差，则可控低压出罐阀V5开启，与之对应直至压缩机吸气压力值升至该吸气压力设定值或该吸气压力设定值加上压缩机吸气压力值控制回差，则可控高压进罐阀V5关闭；

b）输入参数为蒸发器出口温度值，根据预先设定值决定可控高压进罐阀V4和可控低压出罐阀V5的启/闭；当蒸发器出口温度高于出口温度设定值，则可控高压进罐阀V4开启，直至蒸发器出口温度降至该出口温度设定值，则可控高压进罐阀V4关闭；

c）将上述压缩机排气压力设定值；排气压力设定值和吸气压力设定值；压缩机排气压力值与吸气压力值之差设定值；压缩机排气压力值与吸气压力值的压比设定值四种设定值，以及蒸发器进口温度值、出口温度值和节流单元5入口温度值一起或它们的任意组合作为控制单元7的输入参数，共同确定可控高压进罐阀V4和可控低压出罐阀V5的启/闭；

将上述压缩机排气压力设定值；排气压力设定值和吸气压力设定值；压缩机排气压力值与吸气压力值之差设定值；压缩机排气压力值与吸气压力值的压比设定值四种设定值，以及蒸发器进口温度值、蒸发器出口温度值和节流单元5入口温度值一起或它们的任意组合作为控制单元7的输入参数，共同确定可控阀组中各个阀的启/闭，并判断转向正常制冷过程；

（2）对于制冷系统正常制冷过程：可控低压旁路阀V1处于关闭状态，可控低压进罐阀V2和可控低压主出罐阀V3均处于开启状态，可控高压进罐阀V4处于关闭状态，可控低压出罐阀V5处于关闭或开启状态；

（3）对应制冷机处于受控升温或恒温的待机过程时，可控低压旁路阀V1处于开启状态，可控低压进罐阀V2和可控低压主出罐阀V3均处于关闭状态，可控高压进罐阀V4和可控低压出罐阀V5开启/关闭状态则由所需制冷能力来确其开启/关闭：

压缩机排气压力值高于排气压力设定值、高于该排气压力设定值加上压缩机排气压力值控制回差、等于排气压力设定值或等于该排气压力设定值加上压缩机排气压力值控制回差，则开启可控高压进罐阀V4，与之对应直至排气压力值降至该排气压力设定值或该排气压力设定值减去压缩机排气压力值控制回差，则可控高压进罐阀V4关闭；

压缩机排气压力值低于排气压力设定值、低于该排气压力设定值减去压缩机排气压力值控制回差、等于排气压力设定值或等于该排气压力设定值减去压缩机排气压力值控制回差，则开启可控低压出罐阀V5，与之对应直至排气压力值升至该排气压力设定值或该排气压力设定值加上压缩机排气压力值控制回差，则可控低压出罐阀V5关闭；

（4）对应制冷机处于非受控升温的待机过程时，可控低压旁路阀V1和可控高压进罐阀V4均处于开启状态，可控低压进罐阀V2、可控低压主出罐阀V3和可控低压出罐阀V5均处于关闭状态。

所述控制单元7还含有一个加热装置以提供系统控温所需的热量，并接收所述压缩机单元1吸气压力值、压缩机单元1排气压力值、压缩机单元1排气压力与吸气压力之差、压缩机单元1排气压力与吸气压力之比、蒸发器单元6入口温度值、蒸发器单元6出口温度值、节流单元5入口温度值或上述参数的任意混合；控制单元7输出控制参数以指令可控通路稳定罐单元2的各个阀门部件的开启/关闭；对应制冷机处于受控升温或恒温的待机过程时，可控低压旁路阀V1处于开启状态，可控低压进罐阀V2和可控低压主出罐阀V3均处于关闭状态，可控高压进罐阀V4和可控低压出罐阀V5开启/关闭状态则由所需制冷能力来确其开启/关闭：

所述控制单元7的加热装置为系统提供的控温供热量大于控温供热设定值、大于控温供热设定值加上控温供热量控制回差、等于控温供热设定值或等于控温供热设定值加上控温供热量控制回差，则开启可控高压进罐阀V4，与之对应直至控温供热量降至该控温供热设定值或控温供热设定值减去控温供热量控制回差，则可控高压进罐阀V4关闭；

所述控制单元7的加热装置为系统提供的控温供热量小于控温供热设定值、小于控温供热设定值减去控温供热量控制回差、等于控温供热设定值或等于控温供热设定值减去控温供热量控制回差，则开启可控低压出罐阀V5，与之对应直至控温供热量升至该控温供热设定值或控温供热设定值加上控温供热量控制回差，则可控低压出罐阀V5关闭。

本发明提供的的深冷混合工质节流制冷系统能力、工况调节及控制方法，所述可控通路稳定罐单元2还可包括：依次连接于所述可控高压进罐阀V4进口端与所述四通阀的第一出口之间管路上的高压进罐单向阀V8、辅助旁通控制阀V7和旁通节流单元C；所述高压进罐单向阀V8、辅助旁通控制阀V7之间管路上与所述冷凝冷却器3进口端相连；

所述控制单元7输出控制参数以指令可控通路稳定罐单元2的各个阀门部件的开启/关闭动作：

（1）对于启动工况或受控降温过程：辅助旁通控制阀V7处于关闭状态，可控低压旁路阀V1处于开启状态，可控低压进罐阀V2和可控低压主出罐阀V3均处于关闭状态，可控高压进罐阀V4和可控低压出罐阀V5开启/关闭状态由控制单元7根据制冷系统的输入参数中任一种或全部决定，具体为：

a）输入参数是压缩机排气压力值一个参数或压缩机排气压力值和吸气压力值二个参数，根据预先设定值决定可控高压进罐阀V4和可控低压出罐阀V5的启/闭；在压缩机排气压力值达到排气压力设定值或该排气压力设定值加上压缩机排气压力值控制回差，则可控高压进罐阀V4开启，与之对应直至压缩机排气压力值降至该排气压力设定值或该排气压力设定值减去压缩机排气压力值控制回差，则可控高压进罐阀V4关闭；

在压缩机排气压力值与吸气压力值之差达到高低压压差设定值或该高低压压差设定值加上压缩机高低压压差控制回差，则可控高压进罐阀V4开启，与之对应直至压缩机高低压压差降至该高低压压差设定值或该高低压压差设定值减去压缩机高低压压差控制回差，则可控高压进罐阀V4关闭；

在压缩机排气压力值与吸气压力值之比达到高低压压比设定值或该高低压压比设定值加上压缩机高低压压比控制回差，则可控高压进罐阀V4开启，与之对应直至压缩机高低压压比降至该高低压压比设定值或该高低压压比设定值减去压缩机高低压压比控制回差，则可控高压进罐阀V4关闭；

在压缩机高低压压比降至高低压压比设定值或该高低压压比设定值减去压缩机高低压压比控制回差，则可控低压出罐阀V5开启，与之对应直至压缩机高低压压比升至该高低压压比设定值或该高低压压比设定值加上压缩机高低压压比控制回差，则可控高压进罐阀V5关闭；

在压缩机排气压力值降至排气压力设定值或该排气压力设定值减去压缩机排气压力值控制回差，则可控低压出罐阀V5开启，与之对应直至压缩机排气压力值升至该排气压力设定值或该排气压力设定值加上压缩机排气压力值控制回差，则可控高压进罐阀V5关闭；

在压缩机吸气压力值降至吸气压力设定值或该吸气压力设定值减去压缩机吸气压力值控制回差，则可控低压出罐阀V5开启，与之对应直至压缩机吸气压力值升至该吸气压力设定值或该吸气压力设定值加上压缩机吸气压力值控制回差，则可控高压进罐阀V5关闭；

b）输入参数为蒸发器出口温度值，根据预先设定值决定可控高压进罐阀V4和可控低压出罐阀V5的启/闭；当蒸发器出口温度高于出口温度设定值，则可控高压进罐阀V4开启，直至蒸发器出口温度降至该出口温度设定值，则可控高压进罐阀V4关闭；

c）将上述压缩机排气压力设定值；排气压力设定值和吸气压力设定值；压缩机排气压力值与吸气压力值之差设定值；压缩机排气压力值与吸气压力值的压比设定值四种设定值，以及蒸发器进口温度值、出口温度值和节流单元5入口温度值一起或它们的任意组合作为控制单元7的输入参数，共同确定可控高压进罐阀V4和可控低压出罐阀V5的启/闭；

将上述压缩机排气压力设定值；排气压力设定值和吸气压力设定值；压缩机排气压力值与吸气压力值之差设定值；压缩机排气压力值与吸气压力值的压比设定值四种设定值，以及蒸发器进口温度值、蒸发器出口温度值和节流单元5入口温度值一起或它们的任意组合作为控制单元7的输入参数，共同确定可控阀组中各个阀的启/闭，并判断转向正常制冷过程；

（2）对于制冷系统正常制冷过程：辅助旁通控制阀V7处于关闭状态，可控低压旁路阀V1处于关闭状态，可控低压进罐阀V2和可控低压主出罐阀V3均处于开启状态，可控高压进罐阀V4处于关闭状态，可控低压出罐阀V5可处于关闭或开启；

（3）对应制冷机处于受控升温或恒温的待机过程时，辅助旁通控制阀V7处于关闭状态，可控低压旁路阀V1处于开启状态，可控低压进罐阀V2和可控低压主出罐阀V3均处于关闭状态，可控高压进罐阀V4和可控低压出罐阀V5开启/关闭状态则由所需制冷能力来确开启/关闭：

压缩机排气压力值高于排气压力设定值、高于该排气压力设定值加上压缩机排气压力值控制回差、等于排气压力设定值或等于该排气压力设定值加上压缩机排气压力值控制回差，则开启可控高压进罐阀V4，与之对应直至排气压力值降至该排气压力设定值或该排气压力设定值减去压缩机排气压力值控制回差，则可控高压进罐阀V4关闭；

压缩机排气压力值低于排气压力设定值、低于该排气压力设定值减去压缩机排气压力值控制回差、等于排气压力设定值或等于该排气压力设定值减去压缩机排气压力值控制回差，则开启可控低压出罐阀V5，与之对应直至排气压力值升至该排气压力设定值或该排气压力设定值加上压缩机排气压力值控制回差，则可控低压出罐阀V5关闭；

（4）对应制冷机处于非受控升温的待机过程时：

辅助旁通控制阀V7处于关闭状态，可控低压旁路阀V1处于开启状态，可控低压进罐阀V2和可控低压主出罐阀V3均处于关阀状态，可控高压进罐阀V4处于开启状态，可控低压出罐阀V5处于关闭状态；或

可控低压旁路阀V1和可控高压进罐阀V4处于开启状态，可控低压进罐阀V2、可控低压主出罐阀V3和可控低压出罐阀V5均处于关闭状态，至排气压力值降到排气压力设定值时，可控低压旁路阀V1、可控低压进罐阀V2、可控低压主出罐阀V3、可控高压进罐阀V4和可控低压出罐阀V5均关闭，同时开启辅助旁通控制阀V7。

所述控制单元7还含有一个加热装置以提供系统控温所需的热量，并接收所述压缩机单元1吸气压力值、压缩机单元1排气压力值、压缩机单元1排气压力与吸气压力之差、压缩机单元1排气压力与吸气压力之比、蒸发器单元6入口温度值、蒸发器单元6出口温度值、节流单元5入口温度值或上述参数的任意混合；控制单元7输出控制参数以指令可控通路稳定罐单元2的各个阀门部件的开启/关闭；对应制冷机处于受控升温或恒温的待机过程时，辅助旁通控制阀V7处于关闭状态，可控低压旁路阀V1处于开启状态，可控低压进罐阀V2和可控低压主出罐阀V3均处于关闭状态，可控高压进罐阀V4和可控低压出罐阀V5开启/关闭状态则由所需制冷能力来确其开启/关闭：

所述控制单元7的加热装置为系统提供的控温供热量大于控温供热设定值、大于控温供热设定值加上控温供热量控制回差、等于控温供热设定值或等于控温供热设定值加上控温供热量控制回差，则开启可控高压进罐阀V4，与之对应直至控温供热量降至该控温供热设定值或控温供热设定值减去控温供热量控制回差，则可控高压进罐阀V4关闭；

所述控制单元7的加热装置为系统提供的控温供热量小于控温供热设定值、小于控温供热设定值减去控温供热量控制回差、等于控温供热设定值或等于控温供热设定值减去控温供热量控制回差，则开启可控低压出罐阀V5，与之对应直至控温供热量升至该控温供热设定值或控温供热设定值加上控温供热量控制回差，则可控低压出罐阀V5关闭。

所述的可控通路稳定罐单元2中的储存罐S低压出口位于储存罐S罐体的最低处。

所述控制单元7接收参数为蒸发器6出口温度值、蒸发器6入口温度值和节流单元5入口温度值，所述控制单元7输出控制参数为对可控低压旁路阀V1的控制信号，可控低压进罐阀V2的控制信号、可控低压主出罐阀V3的控制信号、可控高压进罐阀V4的控制信号和可控低压出罐阀V5的控制信号。

所述控制单元7接收参数为蒸发器6出口温度值、蒸发器6入口温度值和节流单元5入口温度值，所述控制单元7输出控制参数为对可控低压旁路阀V1的控制信号，可控低压进罐阀V2的控制信号、可控低压主出罐阀V3的控制信号、可控高压进罐阀V4的控制信号、可控低压出罐阀V5的控制信号和辅助旁通控制阀V7的控制信号。

所述控制单元7接收参数为压缩机吸气压力、压缩机排气压力、压缩机吸气压力与排气压力的差值或压缩机吸气压力与排气压力的压比，所述控制单元7输出控制参数为对可控低压旁路阀V1的控制信号，可控低压进罐阀V2的控制信号、进罐单向阀V6的控制信号、可控低压主出罐阀V3的控制信号、可控高压进罐阀V4的控制信号和可控低压出罐阀V5的控制信号。

所述控制单元7接收参数为压缩机吸气压力、压缩机排气压力、压缩机吸气压力与排气压力的差值或压缩机吸气压力与排气压力的压比，所述控制单元7输出控制参数为对可控低压旁路阀V1的控制信号，可控低压进罐阀V2的控制信号、进罐单向阀V6的控制信号、可控低压主出罐阀V3的控制信号、可控高压进罐阀V4的控制信号、可控低压出罐阀V5的控制信号和辅助旁通控制阀V7的控制信号。

所述控制单元7接收参数为压缩机1吸气压力、压缩机1排气压力、压缩机1吸气压力与压缩机1排气压力的压差、压缩机1吸气压力与压缩机1排气压力的压比和蒸发器出口温度，所述控制单元7控制输出参数为对可控低压旁路阀V1的控制信号，可控低压进罐阀V2的控制信号、进罐单向阀V6的控制信号、可控低压主出罐阀V3的控制信号、可控高压进罐阀V4的控制信号、可控低压出罐阀V5的控制信号和辅助旁通控制阀V7的控制信号。

所述控制单元7接收参数为压缩机1吸气压力、压缩机1排气压力、压缩机1吸气压力与压缩机1排气压力的压差、压缩机1吸气压力与压缩机1排气压力的压比和蒸发器出口温度；所述控制单元7控制输出参数为对可控低压旁路阀V1的控制信号，可控低压进罐阀V2的控制信号、进罐单向阀V6的控制信号、可控低压主出罐阀V3的控制信号、可控高压进罐阀V4的控制信号和可控低压出罐阀V5的控制信号。

可控低压旁路阀V1、可控低压进罐阀V2、可控高压进罐阀V4和可控低压出罐阀V5为三通阀。

可控低压旁路阀V1、可控低压进罐阀V2、可控低压主出罐阀V3、可控高压进罐阀V4、可控低压出罐阀V5和辅助旁通控制阀V7为电磁阀。

对于一个深冷混合工质节流制冷系统，有四种主要的运行工况：启动过程（或受控降温过程）、正常制冷过程（在设计制冷温度区间提供最大制冷量）、待机过程1（受控升温过程或恒温控制状态）、待机过程2（快速升温过程1）和待机过程3（快速升温过程2）。所述启动过程通常是指制冷机从环境温度或以上降低到所需制冷温度的过程，一般希望这个过程要短，或者希望制冷机以某个降温速度实现最低制冷温度；所述正常制冷过程是指制冷机在达到设计制冷温区并在该温区内为被冷却对象提供冷量；所述待机过程1（受控升温过程或恒温控制状态）是指制冷机蒸发器仅需要较少量制冷量，如制冷机蒸发器受控加热升高到另一温度（有可能高于环境温度，如在高低温实验设备中的程序升温）；所述待机过程2和3（快速升温过程1和2）是指制冷机蒸发器不需要制冷量或要求制冷量尽量小，如制冷机蒸发器快速加热升高到另一温度（有可能高于环境温度，如在高低温实验设备中的快速升温，又如除霜）。为了满足控温需求，针对压缩机不能频繁启/停，通常要用到待机过程（1，2和3），此时通过可控通路稳定罐单元可按需要有效降低制冷系统的压力工况和参予循环的工质量从而实现对制冷能力的大范围调节。

本发明的深冷混合工质节流制冷系统能力、工况调节及控制方法，在深冷混合工质节流制冷系统中可以采用普冷领域单级商用油润滑压缩机驱动，使制冷系统可以大大降低成本，易于实现规模化生产，对推动如生物工程等领域的迅速发展具有重要意义；但是，为了使制冷系统更加可靠，必须采取合理的工况调节和控制方式，确保压缩机正常工作。本发明的意义就在于采用较为简单的方式能够实现利用普冷单级商用油润滑压缩机驱动深冷制冷系统在全温区内可靠运行并对制冷能力有效调节和控制。

附图说明

图1是不带辅助旁通控制的可控通路稳定罐单元示意图；

图2是带辅助旁通控制的可控通路稳定罐单元示意图；

图3是实施例1中一种深冷混合工质节流制冷系统和控制系统示意图；

图4是实施例2中一种深冷混合工质节流制冷系统和控制系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例进一步描述本发明。

对于深冷混合工质节流制冷系统，在制冷机刚启动时，由于制冷系统内绝大部分部件温度较高，混合工质基本为气相，另一方面，对于固定通道面积的节流元件（如常用的毛细管），其气相工质的通过能力显然没有液相工质大，而且其自身的自调节能力有限，因此对于一个容积固定的制冷系统，在一定工质充注量的情况下，往往会造成压比过大，即高压过高，低压很低，同时产生很高的运行压比，可能造成压缩机排气温度很高，此时很容易导致压缩机1过载和过热，排气压力和排气温度过高均会导致压缩机1无法正常运行，甚至引起损坏；但是在采用本发明提出的能力、工况调节和控制的方法时，情况会得到根本改善，其详述如下：

以图4所示制冷系统为例，制冷系统中的混合工质经过压缩机1压缩成为高温高压工质，然后进入冷却器3温度降低到接近环境温度，然后进入回热换热器单元4，被返流低压低温气体进一步冷却后进入节流单元5，然后经蒸发单元6后返回回热换热器单元4，低压返流经回热后再经可控通路稳定罐单元2回到压缩机单元1，最终完成一个完整的制冷循环；其中可控通路稳定罐单元2（如图2所示）有三个通路与制冷系统相连：低压进气、低压排气和高压进气，低压进气连接回热换热器单元4的低压出口，低压排气连接压缩机单元1的低压吸气口，高压进气并接到压缩机单元1与冷却器单元3的连管段中任何位置；对不同运行工况，可控通路稳定罐单元中的各个可控阀的启闭并不相同：

1.在启动工况（或受控降温过程），辅助旁通控制阀V7处于关闭状态，可控低压旁路阀V1处于开启状态，可控低压进罐阀V2和可控低压主出罐阀V3均处于关闭状态。可控高压进罐阀V4和可控低压出罐阀V5的开启/关闭状态由控制单元根据制冷系统的两种输入参数中任一种或全部决定，由此通过控制储存罐中的工质量实现对制冷系统能力、工况的调节和控制，此时制冷系统内仅部分工质参予循环；

2.之后温度直至降低到正常运行工况温度范围或当输入参数（压力或温度或它们的函数）满足设定条件后，可控低压旁路阀V1关闭，可控低压进罐阀V2和可控低压主出罐阀V3均开启，可控高压进罐阀V4处于关闭状态，可控低压出罐阀V5可以处于关闭或开启状态，辅助旁通控制阀V7处于关闭状态，此时制冷系统内全部工质参予循环，制冷系统进入正常运行状态（在设计制冷温度区间提供最大制冷量）；

3.当制冷系统处于待机工况1（制冷机受控升温过程或恒温控制状态），辅助旁通控制阀V7处于关闭状态，可控低压旁路阀V1处于开启状态，可控低压进罐阀V2和可控低压主出罐阀V3均处于关闭状态，可控高压进罐阀V4和可控低压出罐阀V5开启/关闭状态则由所需制冷能力（主要对应于制冷系统高、低压，表现为控温所需供热量大小）来确开启/关闭，如：高压高于要求或控温供热量大于某一值则开启可控高压进罐阀V4直至高压降至所需值或控温供热量降至某一值后关闭，高压低于要求或控温供热量小于某一值则开启可控低压出罐阀V5直至高压升至所需值或控温供热量达到某一值后关闭，由此通过控制储存罐中的工质量实现制冷系统能力、工况调节，此时制冷系统内仅部分工质参予循环；

4.对应制冷机处于待机过程2（快速升温过程1），可控低压旁路阀V1处于开启状态，可控低压进罐阀V2和可控低压主出罐阀V3均处于关闭状态，可控高压进罐阀V4开启，可控低压出罐阀V5关闭，由此将尽量多的工质存入储存罐中使制冷系统送至蒸发器单元的制冷量尽量小，此时辅助旁通控制阀V7处于关闭状态，制冷系统内仅部分工质参予循环；

5.对应制冷机处于待机过程3（快速升温过程2）：首先，可控低压旁路阀V1处于开启状态，可控低压进罐阀V2和可控低压主出罐阀V3均处于关闭状态，可控高压进罐阀V4处于开启状态，可控低压出罐阀V5处于关闭状态，当系统高压降至某一值后V1、V2、V3、V4和V5均关闭且同时开启辅助旁通控制阀V7，由此将尽量多的工质存入储存罐中后，使制冷系统内剩余的部分工质全部直接通过辅助旁通控制阀V7和旁通节流单元C后回到压缩机单元1的低压入口而完全不进入后续单元，此时系统供给蒸发器单元6的制冷量为最小；

6.对应于不同运行工况，控制单元根据输入参数与参数的设定值比较并发出相应的指令，使可控通路稳定罐中的不同可控阀发生相应启闭动作实现按需要对制冷系统压力和参予制冷循环的制冷剂量的控制，以实现相应工况及能力要求，不仅确保压缩机、制冷系统正常工作，而且实现制冷机在全温区内的制冷能力的宽范围、高效调节。

图3中：1压缩机单元，2可控通路稳定罐单元、3冷凝冷却器，4回热换热器单元（根据不同制冷循环，可以分为带汽液分离器和不带分离器两类，而带分离器又可以根据不同分离器数目有所不同，但是本发明提出的工况调节和控制方法对这些循环方式没有差别，完全适用），5节流单元，6蒸发器单元，7控制单元（接受输入参数，输出控制指令），601、602为压力传感器，603为温度传感器；S表示储存罐，V1、V2、V3、V4和V5表示可控阀元件，V6表示单向阀元件。

图4中：1压缩机单元，2可控通路稳定罐单元、3冷凝冷却器，4回热换热器单元（根据不同制冷循环，可以分为带汽液分离器和不带分离器两类，而带分离器又可以根据不同分离器数目有所不同，但是本发明提出的工况调节和控制方法对这些循环方式没有差别，完全适用），5节流单元，6蒸发器单元，7控制单元（接受输入参数，输出控制指令），601、602为压力传感器，603为温度传感器；S表示储存罐，C表示旁通节流单元，V1、V2、V3、V4、V5和V7表示可控阀元件，V6和V8表示单向阀元件。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明的思想进行进一步阐述。

实施例1：将发明用于某固定温区制冷系统。采用图3所示制冷流程及控制系统，系统包括一个混合工质节流制冷流程和运行控制系统，其中在制冷流程中包括一台单级油润滑商用压缩机单元1，一个不带辅助旁通控制的可控通路稳定罐单元2，一个与压缩机配套的冷凝冷却器2，一个回热换热器单元4，节流单元5，蒸发器单元6，以及部分连接管道组成。

运行控制系统中包括控制单元7，以及压缩机进气压力传感器601，和/或排气压力传感器602，和/或蒸发器出口/蒸发器入口/节流元件入口温度温度传感器603。在上述可控通路稳定罐单元2中包括储存罐S、可控低压旁路阀V1，可控低压进罐阀V2、可控低压主出罐阀V3、可控高压进罐阀V4、可控低压出罐阀V5和进罐单向阀V6。

此时，深冷混合工质节流制冷系统仅需要以最快速度从高温降至所需温度，上述深冷混合工质节流制冷系统能力、工况调节和控制的方法是根据制冷机不同运行状态采取相应控制措施，使制冷机实现优化运行模式。

根据本发明提出的控制方法，如图3所示，上述系统工况调节和控制是这样实现的：控制器预先设定目标温度值（参数设定值与具体循环工质和系统结构有关系），首先进入启动工况。此时，可控低压旁路阀V1处于开启状态，可控低压进罐阀V2和可控低压主出罐阀V3均处于关闭状态。可控高压进罐阀V4和可控低压出罐阀V5开启/关闭状态由控制单元根据制冷系统的两种输入参数（601和602给出的制冷系统高和低压及603给出的蒸发器出口/蒸发器入口/节流元件入口温度）中任一种或全部决定，由此通过控制储存罐中的工质量实现对制冷系统启动工况的调节和控制，如：仅以601给出的制冷系统高压为控制参数，当此测量压力高于某设定值上限则开启可控高压进罐阀V4直至此测量压力低于该设定值下限时关闭可控高压进罐阀V4；当此测量压力低于某设定值下限则开启可控低压出罐阀V5直至此测量压力高于该设定值上限时关闭可控低压出罐阀V5。此时按需要将制冷系统内的部分工质存入储存罐中仅使另一部分工质参予循环。此过程中，当设置的目标温度高于制冷机正常工作温区上限，维持上述状态和控制方式。当设置的目标温度低于制冷机正常工作温区上限或当输入参数（压力或温度或它们的函数）满足设定条件后，可控低压旁路阀V1关闭，可控低压进罐阀V2和可控低压主出罐阀V3均开启，可控高压进罐阀V4和可控低压出罐阀V5均关闭，此时制冷系统内全部工质参予循环，制冷系统进入正常运行状态，并在设计制冷温度区间提供最大制冷量。

实施例2：将发明用于程序可控变温系统。采用图4所示制冷流程及控制系统，系统包括一个混合工质节流制冷流程和运行控制系统，其中在制冷流程中包括一台单级油润滑商用压缩机1，一个帯辅助旁通控制的可控通路稳定罐单元2，一个与压缩机配套的冷凝器3，一个回热换热器单元4，节流单元5，蒸发器6，以及部分连接管道组成。

运行控制系统中包括控制单元7，以及压缩机1进气压力传感器601，和/或排气压力传感器602，和/或蒸发器6出口传感器或蒸发器6入口传感器或节流元件入口温度传感器603。在上述可控通路稳定罐单元中包括储存罐S、可控低压旁路阀V1，可控低压进罐阀V2、可控低压主出罐阀V3、可控高压进罐阀V4、可控低压出罐阀V5、进罐单向阀V6、高压进罐单向阀V8、辅助旁通控制阀V7和旁通节流单元C。

此时，深冷混合工质节流制冷系统需要以不同模式（包括：以最快速度从高温降至所需温度、受控升/降温过程或恒温控制、快速升温过程1和2）工作在一个相当宽的温区，上述深冷混合工质节流制冷系统能力、工况调节和控制的方法是根据制冷机不同运行状态采取相应控制措施，使制冷机实现优化运行模式。

系统要以最快的速度从高温降低至所需温度，根据本发明提出的控制方法，如图4所示，上述系统工况调节和控制是这样实现的：在启动过程中，控制器预先设定温度值目标温度（参数设定值与具体循环工质和系统结构有关系），可控低压旁路阀V1处于开启状态，可控低压进罐阀V2和可控低压主出罐阀V3均处于关闭状态，辅助旁通控制阀V7处于关闭状态。可控高压进罐阀V4和可控低压出罐阀V5开启/关闭状态由控制单元根据制冷系统的两种输入参数（601和602给出的制冷系统高和低压及603给出的蒸发器出口/蒸发器入口/节流元件入口温度）中任一种或全部决定，由此通过控制储存罐中的工质量实现对制冷系统能力、工况调节和控制，如：仅以601给出的制冷系统高压为控制参数和上、下限回差控制方式，当此测量压力高于某设定值上限则开启可控高压进罐阀V4直至此测量压力低于该设定值下限时关闭可控高压进罐阀V4；当此测量压力低于某设定值下限则开启可控低压出罐阀V5直至此测量压力高于该设定值上限时关闭可控低压出罐阀V5。此时将制冷系统内的部分工质存入储存罐中仅使另一部分工质参予循环。此过程中，当设置的目标温度高于制冷机正常工作温区上限，维持上述状态和控制方式。当设置的目标温度低于制冷机正常工作温区上限或当输入参数（压力或温度或它们的函数）满足设定条件后，可控低压旁路阀V1关闭，可控低压进罐阀V2和可控低压主出罐阀V3均开启，可控高压进罐阀V4和可控低压出罐阀V5均关闭，此时制冷系统内全部工质参予循环，制冷系统进入正常运行状态，并在设计制冷温度区间提供最大制冷量。

当制冷系统处于受控升/降温过程或恒温控制状态，当目标温度和实测温度高于制冷机正常工作温区上限，可控低压旁路阀V1处于开启状态，可控低压进罐阀V2和可控低压主出罐阀V3均处于关闭状态，辅助旁通控制阀V7处于关闭状态，可控高压进罐阀V4和可控低压出罐阀V5开启/关闭状态则由所需制冷能力（主要对应于制冷系统高压，表现为控温所需供热量大小）来确开启/关闭。如：高压高于要求或控温供热量大于某一值则开启可控高压进罐阀V4直至高压降至所需值或控温供热量降至某一值后关闭，高压低于要求或控温供热量小于某一值则开启可控低压出罐阀V5直至高压升至所需值或控温供热量达到某一值后关闭。此过程中将制冷系统内的部分工质存入储存罐中仅使仅另一部分工质参予循环。

对应制冷机处于快速升温过程1，可控低压旁路阀V1处于开启状态，可控低压进罐阀V2和可控低压主出罐阀V3均处于关阀状态，可控高压进罐阀V4开启，可控低压出罐阀V5关闭，此时辅助旁通控制阀V7处于关闭状态，此过程中将制冷系统内的最大可能量的部分工质存入储存罐中，使参予循环的工质尽量少。

对应制冷机处于快速升温过程2，首先，可控低压旁路阀V1处于开启状态，可控低压进罐阀V2和可控低压主出罐阀V3均处于关闭状态，可控高压进罐阀V4处于开启状态，可控低压出罐阀V5处于关闭状态，当系统高压降至某一值后V1、V2、V3、V4和V5均关闭且同时开启辅助旁通控制阀V7，由此将尽量多的工质存入储存罐中后，使制冷系统内剩余的部分工质全部直接通过辅助旁通控制阀V7和旁通节流单元C后回到压缩机单元1的低压入口而完全不进入后续单元，此时系统供给蒸发器单元6的制冷量为最小。

前述内容中并未对有些情况详细说明：深冷混合工质节流制冷系统回热换热器单元有多种不同的具体流程结构形式，如：带平衡闪蒸分离的传统内复叠、带分凝分离的内复叠、回热式一次节流等以及它们的不同形式的组合；采用的可控阀可以是电磁阀，或其他可以实现通路控制的元件；采用的可控阀组可以由单个独立的元件组成，或部分由根据控制逻辑确定的三通或多通代替、或仅包含一个多通组合阀；随应用场合不同可能仅需要用到前述工况、能力和控制模式中的部分模式。本专业领域的技术人员会理解并且承认，采用不同具体形式的回热换热器单元、不同形式的可控阀元件/组、节流元件和控制方式，均是在本发明基本思想范围内的，并不会影响本发明的精神和权利要求范围。

Claims (13)

1.一种深冷混合工质节流制冷系统能力、工况调节及控制方法，该深冷混合工质节流制冷系统包括：依次相连并形成回路的带润滑油分离装置的压缩机单元（1）、冷凝冷却器（3）、回热换热器单元（4）、节流单元（5）和蒸发器单元（6），其特征在于，还包括：一可控通路稳定罐单元（2）和一控制单元（7）；

所述的可控通路稳定罐单元（2）包括：可控低压旁路阀（V1）、可控低压进罐阀（V2）、进罐单向阀（V6）、可控低压主出罐阀（V3）、可控高压进罐阀（V4）、可控低压出罐阀（V5）和储存罐（S）组成，其间由管路进行连接，其连接方式为：可控低压旁路阀（V1）进口端连接一个三通管件A的第一出口，该三通管件（A）的第二个出口连接可控低压进罐阀（V2）进口端，所述可控低压进罐阀（V2）出口端通过所述进罐单向阀（V6）与所述储存罐（S）的高压进口相连通；可控低压旁路阀（V1）出口端连接一个四通管件的第一出口，该四通管件的第二出口和第三出口分别连接可控低压主出罐阀（V3）出口端和可控低压出罐阀（V5）出口端；可控低压出罐阀（V5）进口端连接一个三通管件B的第一出口，该三通管件B的第二出口和第三出口分别连接所述储存罐（S）低压出口和可控高压进罐阀（V4）出口端；可控低压主出罐阀（V3）进口端连接所述储存罐（S）低压出口；

所述三通管件A的第三个出口与所述回热换热器单元（4）低压出口相连，所述回热换热器单元（4）低压进口与所述蒸发器单元（6）出口端相连；所述回热换热器单元（4）高压进口端与冷凝冷却器（3）出口端相连；所述四通管件的第四个出口与所述压缩机单元（1）低压入口相连；

所述控制单元（7）接收所述压缩机单元（1）吸气压力值、压缩机单元（1）排气压力值、压缩机单元（1）排气压力与吸气压力之差、压缩机单元（1）排气压力与吸气压力之比、蒸发器单元（6）进口温度值、蒸发器单元（6）出口温度值、节流单元（5）入口温度值或上述参数的任意混合；控制单元（7）输出控制参数以指令可控通路稳定罐单元（2）的各个阀门部件的开启/关闭：

（1）对于启动工况或受控降温过程：可控低压旁路阀（V1）处于开启状态，可控低压进罐阀（V2）和可控低压主出罐阀（V3）均处于关闭状态，可控高压进罐阀（V4）和可控低压出罐阀（V5）开启/关闭状态由控制单元（7）根据下述输入参数中任一种或全部决定，具体为：

a）输入参数是压缩机单元（1）排气压力值一个参数或压缩机单元（1）排气压力值和吸气压力值二个参数，根据预先设定值决定可控高压进罐阀（V4）和可控低压出罐阀（V5）的启/闭；在压缩机单元（1）排气压力值达到排气压力设定值或该排气压力设定值加上压缩机单元（1）排气压力值控制回差，则可控高压进罐阀（V4）开启，与之对应直至压缩机单元（1）排气压力值降至该排气压力设定值或该排气压力设定值减去压缩机单元（1）排气压力值控制回差，则可控高压进罐阀（V4）关闭；

在压缩机单元（1）排气压力值与吸气压力值之差达到高低压压差设定值或该高低压压差设定值加上压缩机单元（1）高低压压差控制回差，则可控高压进罐阀（V4）开启，与之对应直至压缩机单元（1）高低压压差降至该高低压压差设定值或该高低压压差设定值减去压缩机单元（1）高低压压差控制回差，则可控高压进罐阀（V4）关闭；

在压缩机单元（1）排气压力值与吸气压力值之比达到高低压压比设定值或该高低压压比设定值加上压缩机单元（1）高低压压比控制回差，则可控高压进罐阀（V4）开启，与之对应直至压缩机单元（1）高低压压比降至该高低压压比设定值或该高低压压比设定值减去压缩机单元（1）高低压压比控制回差，则可控高压进罐阀（V4）关闭；

在压缩机单元（1）高低压压比降至高低压压比设定值或该高低压压比设定值减去压缩机单元（1）高低压压比控制回差，则可控低压出罐阀（V5）开启，与之对应直至压缩机单元（1）高低压压比升至该高低压压比设定值或该高低压压比设定值加上压缩机单元（1）高低压压比控制回差，则可控高压进罐阀（V5）关闭；

在压缩机单元（1）排气压力值降至排气压力设定值或该排气压力设定值减去压缩机单元（1）排气压力值控制回差，则可控低压出罐阀（V5）开启，与之对应直至压缩机单元（1）排气压力值升至该排气压力设定值或该排气压力设定值加上压缩机单元（1）排气压力值控制回差，则可控高压进罐阀（V5）关闭；

在压缩机单元（1）吸气压力值降至吸气压力设定值或该吸气压力设定值减去压缩机单元（1）吸气压力值控制回差，则可控低压出罐阀（V5）开启，与之对应直至压缩机单元（1）吸气压力值升至该吸气压力设定值或该吸气压力设定值加上压缩机单元（1）吸气压力值控制回差，则可控高压进罐阀（V5）关闭；

b）输入参数为蒸发器单元（6）出口温度值，根据预先设定值决定可控高压进罐阀V4和可控低压出罐阀（V5）的启/闭；当蒸发器单元（6）出口温度高于出口温度设定值，则可控高压进罐阀（V4）开启，直至蒸发器单元（6）出口温度降至该出口温度设定值，则可控高压进罐阀（V4）关闭；

c）将上述压缩机单元（1）排气压力设定值；吸气压力设定值；排气压力值与吸气压力值之差设定值；排气压力值与吸气压力值的压比设定值四种设定值，以及蒸发器单元（6）进口温度值、出口温度值和节流单元（5）入口温度值一起或它们的任意组合作为控制单元（7）的输入参数，共同确定可控高压进罐阀（V4）和可控低压出罐阀（V5）的启/闭；

将上述压缩机单元（1）排气压力设定值；吸气压力设定值；排气压力值与吸气压力值之差设定值；排气压力值与吸气压力值的压比设定值四种设定值，以及蒸发器单元（6）进口温度值、蒸发器单元（6）出口温度值和节流单元（5）入口温度值一起或它们的任意组合作为控制单元（7）的输入参数，共同确定可控阀组中各个阀的启/闭，并判断转向正常制冷过程；

（2）对于制冷系统正常制冷过程：可控低压旁路阀（V1）处于关闭状态，可控低压进罐阀（V2）和可控低压主出罐阀（V3）均处于开启状态，可控高压进罐阀（V4）处于关闭状态，可控低压出罐阀（V5）处于关闭或开启状态；

（3）对应制冷机处于受控升温或恒温的待机过程时，可控低压旁路阀（V1）处于开启状态，可控低压进罐阀（V2）和可控低压主出罐阀（V3）均处于关闭状态，可控高压进罐阀（V4）和可控低压出罐阀（V5）开启/关闭状态则由所需制冷能力来确其开启/关闭：

压缩机单元（1）排气压力值高于排气压力设定值、高于该排气压力设定值加上压缩机单元（1）排气压力值控制回差、等于排气压力设定值或等于该排气压力设定值加上压缩机单元（1）排气压力值控制回差，则开启可控高压进罐阀（V4），与之对应直至排气压力值降至该排气压力设定值或该排气压力设定值减去压缩机单元（1）排气压力值控制回差，则可控高压进罐阀（V4）关闭；

压缩机单元（1）排气压力值低于排气压力设定值、低于该排气压力设定值减去压缩机单元（1）排气压力值控制回差、等于排气压力设定值或等于该排气压力设定值减去压缩机单元（1）排气压力值控制回差，则开启可控低压出罐阀（V5），与之对应直至排气压力值升至该排气压力设定值或该排气压力设定值加上压缩机单元（1）排气压力值控制回差，则可控低压出罐阀（V5）关闭；

（4）对应制冷机处于非受控升温的待机过程时，可控低压旁路阀（V1）和可控高压进罐阀（V4）均处于开启状态，可控低压进罐阀（V2）、可控低压主出罐阀（V3）和可控低压出罐阀（V5）均处于关闭状态。

2.根据权利要求1所述的深冷混合工质节流制冷系统能力、工况调节及控制方法，其特征在于：所述可控通路稳定罐单元（2）还包括：依次连接于所述可控高压进罐阀（V4）进口端与所述四通管件的第一出口之间管路上的高压进罐单向阀（V8）、辅助旁通控制阀（V7）和旁通节流单元（C）；所述高压进罐单向阀（V8）、辅助旁通控制阀（V7）之间管路上与所述冷凝冷却器（3）进口端相连；

所述控制单元（7）输出控制参数以指令可控通路稳定罐单元（2）的各个阀门部件的开启/关闭动作：

（1）对于启动工况或受控降温过程：辅助旁通控制阀（V7）处于关闭状态，可控低压旁路阀（V1）处于开启状态，可控低压进罐阀（V2）和可控低压主出罐阀（V3）均处于关闭状态，可控高压进罐阀（V4）和可控低压出罐阀（V5）开启/关闭状态由控制单元（7）根据制冷系统的输入参数中任一种或全部决定，具体为：

a）输入参数是压缩机单元（1）排气压力值一个参数或压缩机单元（1）排气压力值和吸气压力值二个参数，根据预先设定值决定可控高压进罐阀（V4）和可控低压出罐阀（V5）的启/闭；在压缩机排气压力值达到排气压力设定值或该排气压力设定值加上压缩机单元（1）排气压力值控制回差，则可控高压进罐阀（V4）开启，与之对应直至压缩机单元（1）排气压力值降至该排气压力设定值或该排气压力设定值减去压缩机单元（1）排气压力值控制回差，则可控高压进罐阀（V4）关闭；

在压缩机单元（1）排气压力值与吸气压力值之差达到高低压压差设定值或该高低压压差设定值加上压缩机单元（1）高低压压差控制回差，则可控高压进罐阀（V4）开启，与之对应直至压缩机单元（1）高低压压差降至该高低压压差设定值或该高低压压差设定值减去压缩机单元（1）高低压压差控制回差，则可控高压进罐阀（V4）关闭；

在压缩机单元（1）排气压力值与吸气压力值之比达到高低压压比设定值或该高低压压比设定值加上压缩机单元（1）高低压压比控制回差，则可控高压进罐阀（V4）开启，与之对应直至压缩机单元（1）高低压压比降至该高低压压比设定值或该高低压压比设定值减去压缩机单元（1）高低压压比控制回差，则可控高压进罐阀（V4）关闭；

在压缩机单元（1）高低压压比降至高低压压比设定值或该高低压压比设定值减去压缩机单元（1）高低压压比控制回差，则可控低压出罐阀（V5）开启，与之对应直至压缩机单元（1）高低压压比升至该高低压压比设定值或该高低压压比设定值加上压缩机单元（1）高低压压比控制回差，则可控高压进罐阀（V5）关闭；

在压缩机单元（1）排气压力值降至排气压力设定值或该排气压力设定值减去压缩机单元（1）排气压力值控制回差，则可控低压出罐阀（V5）开启，与之对应直至压缩机单元（1）排气压力值升至该排气压力设定值或该排气压力设定值加上压缩机单元（1）排气压力值控制回差，则可控高压进罐阀（V5）关闭；

在压缩机单元（1）吸气压力值降至吸气压力设定值或该吸气压力设定值减去压缩机单元（1）吸气压力值控制回差，则可控低压出罐阀（V5）开启，与之对应直至压缩机单元（1）吸气压力值升至该吸气压力设定值或该吸气压力设定值加上压缩机单元（1）吸气压力值控制回差，则可控高压进罐阀（V5）关闭；

b）输入参数为蒸发器单元（6）出口温度值，根据预先设定值决定可控高压进罐阀（V4）和可控低压出罐阀（V5）的启/闭；当蒸发器单元（6）出口温度高于出口温度设定值，则可控高压进罐阀（V4）开启，直至蒸发器单元（6）出口温度降至该出口温度设定值，则可控高压进罐阀（V4）关闭；

c）将上述压缩机单元（1）排气压力设定值；吸气压力设定值；排气压力值与吸气压力值之差设定值；排气压力值与吸气压力值的压比设定值四种设定值，以及蒸发器单元（6）进口温度值、出口温度值和节流单元（5）入口温度值一起或它们的任意组合作为控制单元（7）的输入参数，共同确定可控高压进罐阀（V4）和可控低压出罐阀（V5）的启/闭；

将上述压缩机单元（1）排气压力设定值；吸气压力值设定值；排气压力值与吸气压力值之差设定值；排气压力值与吸气压力值的压比设定值四种设定值，以及蒸发器单元（6）进口温度值、蒸发器单元（6）出口温度值和节流单元（5）入口温度值一起或它们的任意组合作为控制单元（7）的输入参数，共同确定可控阀组中各个阀的启/闭，并判断转向正常制冷过程；

（2）对于制冷系统正常制冷过程：辅助旁通控制阀（V7）处于关闭状态，可控低压旁路阀（V1）处于关闭状态，可控低压进罐阀（V2）和可控低压主出罐阀（V3）均处于开启状态，可控高压进罐阀（V4）处于关闭状态，可控低压出罐阀（V5）可处于关闭或开启；

（3）对应制冷机处于受控升温或恒温的待机过程时，辅助旁通控制阀（V7）处于关闭状态，可控低压旁路阀（V1）处于开启状态，可控低压进罐阀（V2）和可控低压主出罐阀（V3）均处于关闭状态，可控高压进罐阀（V4）和可控低压出罐阀（V5）开启/关闭状态则由所需制冷能力来确开启/关闭：

压缩机单元（1）排气压力值高于排气压力设定值、高于该排气压力设定值加上压缩机单元（1）排气压力值控制回差、等于排气压力设定值或等于该排气压力设定值加上压缩机单元（1）排气压力值控制回差，则开启可控高压进罐阀（V4），与之对应直至排气压力值降至该排气压力设定值或该排气压力设定值减去压缩机单元（1）排气压力值控制回差，则可控高压进罐阀（V4）关闭；

压缩机单元（1）排气压力值低于排气压力设定值、低于该排气压力设定值减去压缩机单元（1）排气压力值控制回差、等于排气压力设定值或等于该排气压力设定值减去压缩机单元（1）排气压力值控制回差，则开启可控低压出罐阀（V5），与之对应直至排气压力值升至该排气压力设定值或该排气压力设定值加上压缩机单元（1）排气压力值控制回差，则可控低压出罐阀（V5）关闭；

（4）对应制冷机处于非受控升温的待机过程时：

辅助旁通控制阀（V7）处于关闭状态，可控低压旁路阀（V1）处于开启状态，可控低压进罐阀（V2）和可控低压主出罐阀（V3）均处于关阀状态，可控高压进罐阀（V4）处于开启状态，可控低压出罐阀（V5）处于关闭状态；或

可控低压旁路阀（V1）和可控高压进罐阀（V4）处于开启状态，可控低压进罐阀（V2）、可控低压主出罐阀（V3）和可控低压出罐阀（V5）均处于关闭状态，至排气压力值降到排气压力设定值时，可控低压旁路阀（V1）、可控低压进罐阀（V2）、可控低压主出罐阀（V3）、可控高压进罐阀（V4）和可控低压出罐阀（V5）均关闭，同时开启辅助旁通控制阀（V7）。

3.根据权利要求1所述的深冷混合工质节流制冷系统能力、工况调节及控制方法，其特征在于，所述控制单元（7）还含有一个加热装置以提供系统控温所需的热量，并接收所述压缩机单元（1）吸气压力值、压缩机单元（1）排气压力值、压缩机单元（1）排气压力与吸气压力之差、压缩机单元（1）排气压力与吸气压力之比、蒸发器单元（6）进口温度值、蒸发器单元（6）出口温度值、节流单元（5）入口温度值或上述参数的任意混合；控制单元（7）输出控制参数以指令可控通路稳定罐单元（2）的各个阀门部件的开启/关闭；对应制冷机处于受控升温或恒温的待机过程时，可控低压旁路阀（V1）处于开启状态，可控低压进罐阀（V2）和可控低压主出罐阀（V3）均处于关闭状态，可控高压进罐阀（V4）和可控低压出罐阀（V5）开启/关闭状态则由所需制冷能力来确其开启/关闭：

所述控制单元（7）的加热装置为系统提供的控温供热量大于控温供热设定值或大于控温供热设定值加上控温供热量控制回差，则开启可控高压进罐阀（V4），与之对应直至控温供热量降至该控温供热设定值或控温供热设定值减去控温供热量控制回差，则可控高压进罐阀（V4）关闭；

所述控制单元（7）的加热装置为系统提供的控温供热量小于控温供热设定值或小于控温供热设定值减去控温供热量控制回差，则开启可控低压出罐阀（V5），与之对应直至控温供热量升至该控温供热设定值或控温供热设定值加上控温供热量控制回差，则可控低压出罐阀（V5）关闭。

4.根据权利要求2所述的深冷混合工质节流制冷系统能力、工况调节及控制方法，其特征在于，所述控制单元（7）还含有一个加热装置以提供系统控温所需的热量，并接收所述压缩机单元（1）吸气压力值、压缩机单元（1）排气压力值、压缩机单元（1）排气压力与吸气压力之差、压缩机单元（1）排气压力与吸气压力之比、蒸发器单元（6）进口温度值、蒸发器单元（6）出口温度值、节流单元（5）入口温度值或上述参数的任意混合；控制单元（7）输出控制参数以指令可控通路稳定罐单元（2）的各个阀门部件的开启/关闭；对应制冷机处于受控升温或恒温的待机过程时，辅助旁通控制阀（V7）处于关闭状态，可控低压旁路阀（V1）处于开启状态，可控低压进罐阀（V2）和可控低压主出罐阀（V3）均处于关闭状态，可控高压进罐阀（V4）和可控低压出罐阀（V5）开启/关闭状态则由所需制冷能力来确其开启/关闭：

所述控制单元（7）的加热装置为系统提供的控温供热量大于控温供热设定值或大于控温供热设定值加上控温供热量控制回差，则开启可控高压进罐阀（V4），与之对应直至控温供热量降至该控温供热设定值或控温供热设定值减去控温供热量控制回差，则可控高压进罐阀（V4）关闭；

所述控制单元（7）的加热装置为系统提供的控温供热量小于控温供热设定值或小于控温供热设定值减去控温供热量控制回差，则开启可控低压出罐阀（V5），与之对应直至控温供热量升至该控温供热设定值或控温供热设定值加上控温供热量控制回差，则可控低压出罐阀（V5）关闭。

5.根据权利要求1或2所述的深冷混合工质节流制冷系统能力、工况调节及控制方法，其特征在于，所述的可控通路稳定罐单元（2）中的储存罐（S）低压出口位于储存罐（S）罐体的最低处。

6.根据权利要求1所述的深冷混合工质节流制冷系统能力、工况调节及控制方法，其特征在于，所述控制单元（7）的输入参数为蒸发器单元（6）出口温度值、蒸发器单元（6）进口温度值和节流单元（5）入口温度值，所述控制单元（7）输出控制参数为对可控低压旁路阀（V1）的控制信号，可控低压进罐阀（V2）的控制信号、可控低压主出罐阀（V3）的控制信号、可控高压进罐阀（V4）的控制信号和可控低压出罐阀（V5）的控制信号。

7.根据权利要求2所述的深冷混合工质节流制冷系统能力、工况调节及控制方法，其特征在于，所述控制单元（7）的输入参数为蒸发器单元（6）出口温度值、蒸发器单元（6）进口温度值和节流单元（5）入口温度值，所述控制单元（7）输出控制参数为对可控低压旁路阀（V1）的控制信号，可控低压进罐阀（V2）的控制信号、可控低压主出罐阀（V3）的控制信号、可控高压进罐阀(V4)的控制信号、可控低压出罐阀(V5)的控制信号和辅助旁通控制阀(V7)的控制信号。

8.根据权利要求1所述的深冷混合工质节流制冷系统能力、工况调节及控制方法，其特征在于，所述控制单元（7）的输入参数为压缩机单元（1）吸气压力、压缩机单元（1）排气压力、压缩机单元（1）吸气压力与排气压力的差值或压缩机单元（1）吸气压力与排气压力的压比，所述控制单元(7)输出控制参数为对可控低压旁路阀（V1）的控制信号，可控低压进罐阀（V2）的控制信号、进罐单向阀（V6）的控制信号、可控低压主出罐阀（V3）的控制信号、可控高压进罐阀（V4）的控制信号和可控低压出罐阀（V5）的控制信号。

9.根据权利要求2所述的深冷混合工质节流制冷系统能力、工况调节及控制方法，其特征在于，所述控制单元（7）的输入参数为压缩机单元（1）吸气压力、压缩机单元（1）排气压力、压缩机单元（1）吸气压力与排气压力的差值或压缩机单元（1）吸气压力与排气压力的压比，所述控制单元（7）输出控制参数为对可控低压旁路阀（V1）的控制信号，可控低压进罐阀（V2）的控制信号、进罐单向阀（V6）的控制信号、可控低压主出罐阀（V3）的控制信号、可控高压进罐阀（V4）的控制信号、可控低压出罐阀（V5）的控制信号和辅助旁通控制阀（V7）的控制信号。

10.根据权利要求2所述的深冷混合工质节流制冷系统能力、工况调节及控制方法，其特征在于，所述控制单元（7）的输入参数为压缩机单元（1）吸气压力、压缩机单元（1）排气压力、压缩机单元（1）吸气压力与压缩机单元（1）排气压力的压差、压缩机单元（1）吸气压力与压缩机单元（1）排气压力的压比和蒸发器单元（6）出口温度，所述控制单元（7）控制输出参数为对可控低压旁路阀（V1）的控制信号，可控低压进罐阀（V2）的控制信号、进罐单向阀（V6）的控制信号、可控低压主出罐阀（V3）的控制信号、可控高压进罐阀（V4）的控制信号、可控低压出罐阀（V5）的控制信号和辅助旁通控制阀（V7）的控制信号。

11.根据权利要求1或2所述的深冷混合工质节流制冷系统能力、工况调节及控制方法，其特征在于，所述控制单元（7）的输入参数为压缩机单元（1）吸气压力、压缩机单元（1）排气压力、压缩机单元（1）吸气压力与压缩机单元（1）排气压力的压差、压缩机单元（1）吸气压力与压缩机单元（1）排气压力的压比和蒸发器单元（6）出口温度；所述控制单元（7）控制输出参数为对可控低压旁路阀（V1）的控制信号，可控低压进罐阀（V2）的控制信号、进罐单向阀（V6）的控制信号、可控低压主出罐阀（V3）的控制信号、可控高压进罐阀（V4）的控制信号和可控低压出罐阀（V5）的控制信号。

12.根据权利要求1或2所述的深冷混合工质节流制冷系统能力、工况调节及控制方法，其特征在于，可控低压旁路阀（V1）、可控低压进罐阀（V2）、可控高压进罐阀（V4）和可控低压出罐阀（V5）为三通阀。

13.根据权利要求2所述的深冷混合工质节流制冷系统能力、工况调节及控制方法，其特征在于，可控低压旁路阀（V1）、可控低压进罐阀（V2）、可控低压主出罐阀（V3）、可控高压进罐阀（V4）、可控低压出罐阀（V5）和辅助旁通控制阀（V7）为电磁阀。

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