CN103712389A - 用于制冷/制热装置的膨胀阀控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种用于制冷/制热装置的膨胀阀控制系统，包括蒸发器、压缩机、翅片盘管、膨胀阀、膨胀阀驱动器。蒸发器、压缩机、翅片盘管和膨胀阀依次连接形成一个回路，膨胀阀驱动器包括控制端和检测端，控制端与膨胀阀连接，检测端连接至蒸发器和压缩机之间，位于压缩机的进口附近。采用了本发明的技术方案，能使压缩机和蒸发器的温度和压力更加稳定，避免温度和压力的剧烈波动，从而避免保护系统停止运行。

Description

用于制冷/制热装置的膨胀阀控制系统

技术领域

本发明涉及一种智能风冷机组，更具体地说，涉及一种用于制冷/制热装置的膨胀阀控制系统。

背景技术

在常见的风冷机组中，根据环境温度和风力，用户系统负荷值是变化的，冷凝器控制系统必须调节冷凝容量，通过改变运行的风机数量以及它们的转速。运行期间，如果冷凝温度不稳定，系统有同样的缺点。特别是当冷凝容量突然增加，冷凝温度与压差Pc降低，膨胀阀可用的压差减少，同时减少的还有制冷剂流量，蒸发/吸气压力Pc。另外，接着容量增加后，冷凝压力减少但是进入阀门的液体温度不会改变，因为在冷凝器外部，它有更高的温度快速冷凝，在进入阀门之前开始闪蒸/沸腾。由于其密度降低，阀门能力减少甚至更多地流量和吸气压力，导致更高的蒸发器过热并降低系统效率。

当冷凝容量突然减少，会出现相反的现象。膨胀阀的可用压力增加，同样增加的还有制冷剂流量，蒸发温度。因此吸气过热减少，并且部分液体会进入压缩机影响系统效率和压缩机的可靠性。

现有的风机控制解决方法通常有以下几个：

1.开/关控制风机。这是最便宜的控制但也是效果最差的，最关键的是冷凝温度会大幅度变化。如果风机数量不止一个，控制会分级，从而减少对冷凝温度的影响，但是吸气过热依旧不稳定。

2.自耦变压器变速控制以及分级控制。此方法花费较高但是效果也会更好。但是吸气过热依旧不稳定特别是当较低的环境温度或系统负荷时。

3.使用控制器持续变速，类似后沿相控或变频器：这是最贵的但是也是效果最好的。只有当负荷或环境温度非常低并且控制运行在最小速度级的开/关模式时。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种用于制冷/制热装置的膨胀阀控制系统，来解决现有技术中由于运行过程中的压力和温度造成的对压缩机效率和可靠性的影响。

根据本发明，提供一种用于制冷/制热装置的膨胀阀控制系统，包括蒸发器、压缩机、翅片盘管、膨胀阀、膨胀阀驱动器。蒸发器、压缩机、翅片盘管和膨胀阀依次连接形成一个回路，膨胀阀驱动器包括控制端和检测端，控制端与膨胀阀连接，检测端连接至蒸发器和压缩机之间，位于压缩机的进口附近。

根据本发明的一实施例，还包括第一风机和第二风机，第一风机和第二风机沿翅片盘管的热交换的方向安装。

根据本发明的一实施例，还包括风机控制器，风机控制器分别与第一风机和第二风机相连接。

根据本发明的一实施例，风机控制器还包括第一压力传感器，第一压力传感器设置于翅片盘管和膨胀阀之间，靠近翅片盘管的出口附近。

根据本发明的一实施例，膨胀阀驱动器还包括用以接收电信号的信号接口，信号接口与风机控制器电连接。

根据本发明的一实施例，膨胀阀驱动器的检测端设置第二压力传感器和温度传感器。

根据本发明的一实施例，蒸发器包括一个液体入口和一个液体出口。

采用了本发明的技术方案，能使压缩机和蒸发器的温度和压力更加稳定，避免温度和压力的剧烈波动，从而避免保护系统停止运行。

附图说明

在本发明中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1是本发明用于制冷/制热装置的膨胀阀控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

参照图1，本发明公开一种用于制冷/制热装置的膨胀阀5控制系统，包括蒸发器1、压缩机4、翅片盘管7、膨胀阀5、膨胀阀驱动器6、第一风机8、第二风机9和风机控制器10。本发明适用于用来调节空气、制冷或技术应用的蒸汽压缩式风冷机组，比如制冷机，逆循环热泵或能量提升机等。

如图1所示，蒸发器1、压缩机4、翅片盘管7和膨胀阀5依次连接形成一个回路，蒸发器1可以有任意尺寸，无论多少个风机，无论是单个或多个翅片盘管7设计。蒸发器1可以是空气—水，空气—空气，或是空气与任意一种流体换热。作为本发明的一种实施方式，蒸发器1是循环内部的制冷剂与用户侧使用的流体的换热器。蒸发器1可以是壳管式，板式或其他形式的换热器。

压缩机4用提升循环内部的制冷剂并且产生压差/温差使得系统在换热器中有冷凝/加热效果。压缩机4可以是螺杆式、涡旋式、活塞式、离心式或其他任何形式。制冷剂可以是R134a、R22、R407C、R404a、R410A、R32，但并不局限于这些。

膨胀阀驱动器6包括控制端、检测端和用以接收电信号的信号接口。如图1所示，控制端与膨胀阀5连接，检测端连接至蒸发器1和压缩机4之间，位于压缩机4的进口附近，检测端设置第二压力传感器和温度传感器，而信号接口与风机控制器10电连接。

液态制冷剂流过电子膨胀阀5，通过膨胀阀5的可调喷口降压。膨胀阀5的开度由膨胀阀驱动器6根据过热度来控制，使用吸气口压力和温度Ps、Ts可计算出制冷剂在蒸发器1出口和压缩机4进口的过热度。

翅片盘管7是循环内部的制冷剂与流经翅片表面的流体（通常是空气）的换热器。翅片盘管7可以是任何材料的翅片和管子，比如铝，铜，钢等。流体由第一风机8和第二风机9带动，第一风机8和第二风机9沿翅片盘管7的热交换的方向安装，通风系统产生的压差超过换热器中的压降然后强迫流体通过。

继续参照图1，第一风机8和第二风机9通常是开启的，根据压力Pc，通过手动或电动的风机控制器10进行控制，第一风机8和第二风机9分别与风机控制器10相连接。风机控制器10还包括第一压力传感器，第一压力传感器设置于翅片盘管7和膨胀阀5之间，靠近翅片盘管7的出口附近。

作为本发明的一种实施方式，第一风机8和第二风机9可以是轴向，离心，径向或者其他形式。冷水机组中，高温高压的制冷剂进入翅片盘管7，将热量释放到空气中，降温，冷凝，达到过冷相。在正常和稳定的工况下，出口处的制冷剂是液体状态的。

蒸发器1包括一个液体入口2和一个液体出口3，进入蒸发器1内的制冷剂流量能满足交换用户侧液体的热量，特别是最大量时可以完全蒸发从而提供最大的制冷效果。另一个基础是蒸发器1出口仅为饱和或过热蒸汽，避免液态制冷剂进入压缩机4造成可靠性风险以及减少制冷效果。

通过如图1所示的结构连接，风机控制器10可以将风机状态的信息传递到膨胀阀驱动器6，这里传递的信息可以基于模拟信号、数字信号或带协议标准或自定义的其他信号类型。膨胀阀驱动器6接收有用信号来提前调整膨胀阀5位置，阻止蒸发压力和过热变化。

例如，如果风机是开/关两级控制，机组在中温环境下运行，第一风机8开启，第二风机9关闭，直到压力Pc接近设定值开启第二风机9。如果负荷或环境温度增加，压力Pc也会增加并超过设定值。风机控制器10开启第二风机9-提供一个减压，但是同时发送信息到膨胀阀驱动器6迫使膨胀阀5更快开启，并因此阻止蒸发压力Ps的变化。如果压力Pc减少，将会出现相反的现象，风机控制器10关闭第二风机9并且发送信息到膨胀阀驱动器6，迫使膨胀阀5更快关闭并且阻止Ps减少。这样，可以限制或阻止在第一风机8、第二风机9在开/关期间过热有大变化，并且因此可以增加系统能效和压缩机4的可靠性。

本发明另外的一个好处是保持蒸发温度更加稳定，制冷量保持更小的波动，出水温度更加稳定。在极限条件下——最小负荷和环境温度，可以避免压力Ps减少过大，以至于压力Ps比压缩机4可承受的最小值还要低，因此避免保护系统停止运行。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的说明书仅是本发明众多实施例中的一种或几种实施方式，而并非用对本发明的限定。任何对于以上所述实施例的均等变化、变型以及等同替代等技术方案，只要符合本发明的实质精神范围，都将落在本发明的权利要求书所保护的范围内。

Claims (7)

1.一种用于制冷/制热装置的膨胀阀控制系统，其特征在于，包括：

蒸发器、压缩机、翅片盘管、膨胀阀、膨胀阀驱动器；

所述蒸发器、压缩机、翅片盘管和所述膨胀阀依次连接形成一个回路；

所述膨胀阀驱动器包括控制端和检测端，所述控制端与所述膨胀阀连接，所述检测端连接至所述蒸发器和所述压缩机之间，位于所述压缩机的进口附近。

2.如权利要求1所述的用于制冷/制热装置的膨胀阀控制系统，其特征在于，还包括第一风机和第二风机，所述第一风机和所述第二风机沿所述翅片盘管的热交换的方向安装。

3.如权利要求2所述的用于制冷/制热装置的膨胀阀控制系统，其特征在于，还包括风机控制器，所述风机控制器分别与所述第一风机和所述第二风机相连接。

4.如权利要求3所述的用于制冷/制热装置的膨胀阀控制系统，其特征在于，所述风机控制器还包括第一压力传感器，所述第一压力传感器设置于所述翅片盘管和所述膨胀阀之间，靠近所述翅片盘管的出口附近。

5.如权利要求3所述的用于制冷/制热装置的膨胀阀控制系统，其特征在于，所述膨胀阀驱动器还包括用以接收电信号的信号接口，所述信号接口与所述风机控制器电连接。

6.如权利要求1所述的用于制冷/制热装置的膨胀阀控制系统，其特征在于，所述膨胀阀驱动器的检测端设置第二压力传感器和温度传感器。

7.如权利要求1所述的用于制冷/制热装置的膨胀阀控制系统，其特征在于，所述蒸发器包括一个液体入口和一个液体出口。

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