CN103743063B

CN103743063B - 一种空调制冷时电子膨胀阀的控制方法

Info

Publication number: CN103743063B
Application number: CN201410019914.2A
Authority: CN
Inventors: 张伟
Original assignee: HAYDEN THERMAL TECHNOLOGY (SUZHOU) CO LTD
Current assignee: Suzhou black shield environmental Limited by Share Ltd
Priority date: 2014-01-17
Filing date: 2014-01-17
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2034-01-17
Also published as: CN103743063A

Abstract

本发明公开了一种空调制冷时电子膨胀阀的控制方法，包括：电子膨胀阀开度初始化完成，并保持t时间后，检测冷凝器中部温度Tc；当Tc＜T1，电子膨胀阀设为最小开度；当Tc＞Th，电子膨胀阀设为最大开度；当T1≤Tc≤Th，检测所述蒸发器中部温度Tm、蒸发器出口温度Tg，并得到蒸发器出口过热度△T＝Tg-Tm；根据检测到的冷凝器中部温度Tc来设定蒸发器出口目标过热度Tsh，Tsh＝[a-（Tc-45）*b]*Tsh0；当△T-Tsh>1℃，增大电子膨胀阀开度；当-1℃<△T-Tsh≤1℃，保持电子膨胀阀现有开度；当△T-Tsh≤-1℃，减小电子膨胀阀开度；其优点在于操作方法简便、成本低且安全可靠。

Description

一种空调制冷时电子膨胀阀的控制方法

技术领域

本发明涉及一种空调制冷技术领域，具体涉及一种空调制冷时电子膨胀阀的控制方法。

背景技术

电子膨胀阀由于可精确控制制冷系统中冷媒的流量而被广泛应用于空调技术领域。在现有技术中，对电子膨胀阀的开度控制主要有如下两种控制方式：第一种：通过监测压缩机排气温度对电子膨胀阀的开度进行闭环反馈控制，该方法需要检测用户设定温度、室内回风温度、蒸发器中部温度、冷凝器中部温度、排气温度、室外环境温度及室内外风机的设定风量，通过这些检测到的参数来计算出目标排气温度Td0，再与检测的排气温度T进行比较，根据比较结果对电子膨胀阀的开度进行PID算法控制；第二种：通过监测压缩机的吸气压力和吸气温度得到吸气过热度从而对电子膨胀阀的开度进行闭环反馈控制，该方法需要用压力传感器检测压缩机的吸气压力，通过内置的程序换算出对应的饱和温度，与吸气温度比较得出吸气过热度△T。再通过检测系统中的相关温度和风量参数计算出最佳的目标吸气过热度Tr，将实际过热度△T与目标吸气过热度Tr进行比较，根据比较结果对电子膨胀阀的开度进行PID算法控制。

上述第一种控制方式有如下缺点：(1)为了计算目标排气温度Td0需要采集众多参数，因此需要设置较多的温度传感器导致控制系统复杂，成本较高；(2)目标排气温度Td0计算复杂，产品开发期间需要进行大量的模拟试验来获得较佳的计算公式和参数。

上述第二种控制方式有如下缺点：(1)需要设置压力传感器来检测压力，成本较高；(2)当系统较复杂如在多联机系统中有多台室内机，每个室内机都用电子膨胀阀控制时，压缩机吸气过热度无法真实反映每台室内机的冷媒供应情况，从而导致系统失调。

发明内容

本发明目的是：提供一种操作方法简便、成本低且安全可靠的空调制冷时电子膨胀阀的控制方法。

本发明的技术方案是：一种空调制冷时电子膨胀阀的控制方法，用于控制空调系统中的电子膨胀阀的开度，该空调系统包括压缩机、蒸发器、冷凝器、电子膨胀阀和控制系统，其特征在于，在所述蒸发器中部、所述蒸发器出口以及所述冷凝器中部分别设有温度传感器，各温度传感器均与所述控制系统连接，且所述电子膨胀阀在控制系统的控制下调节开度，其开度控制方法包括：

所述电子膨胀阀开度初始化完成，并保持t时间后，检测所述冷凝器中部温度Tc；

(1)为了保证空调系统运行可靠，通常情况下要求冷凝压力不能低于压缩机稳定运行允许的最小排气压力，因此当冷凝器热负荷较小导致冷凝压力很低时，可以将电子膨胀阀的开度减小使得部分制冷剂停留在冷凝器中从而提高冷凝压力，因此当Tc＜T1，电子膨胀阀设为最小开度；

(2)为了保证空调系统运行可靠，通常情况下要求冷凝压力不能超过压缩机稳定运行允许的最大排气压力，因此当发生某些特殊情况如冷凝器脏堵严重换热效率非常低，这时冷凝压力会上升加大，可以通过增大电子膨胀阀的开度将沉积在冷凝器中的制冷剂快速排走从而降低冷凝压力，因此当Tc＞Th，电子膨胀阀设为最大开度；

(3)当T1≤Tc≤Th，检测所述蒸发器中部温度Tm、蒸发器出口温度Tg，并得到蒸发器出口过热度△T＝Tg-Tm；根据检测到的冷凝器中部温度Tc来设定蒸发器出口目标过热度Tsh，Tsh＝[a-(Tc-45)*b]*Tsh0；当△T-Tsh>1℃，增大电子膨胀阀开度；当-1℃<△T-Tsh≤1℃，保持电子膨胀阀现有开度；当△T-Tsh≤-1℃，减小电子膨胀阀开度；

其中T1为所述压缩机允许的最小排气压力对应的饱和温度，Th为所述压缩机允许的最大排气压力对应的饱和温度；a和b均为修正参数，且该修正参数a和b通过测定多种运行工况下，所述蒸发器中部温度Tm、蒸发器出口温度Tg和冷凝器中部温度Tc在确保制冷系统处于最佳运行状态下进行拟合得到；Tsh0为制冷标准测试工况下调节电子膨胀阀开度使制冷系统处于最佳运行状态下得到的蒸发器出口过热度基础参数。

优选地，所述电子膨胀阀的开度由步进电机驱动调节，其开度大小由输入的脉冲数步数表示，且其最大开度ψmax为480步，最小开度为70步。

优选地，所述增大或减小电子膨胀阀开度的幅度为h，且h＝10步/次。

优选地，所述电子膨胀阀初始开度为ψs，且该电子膨胀阀初始开度根据不同的空调系统进行设定，并与冷凝器中部温度Tc进行关联，当Tc>45℃，ψs为电子膨胀阀最大开度ψmax的50％～60％；当25℃<Tc≤45℃，ψs为电子膨胀阀最大开度ψmax的40％～50％；当Tc≤25℃，ψs为电子膨胀阀最大开度ψmax的20％～30％；t＝6min。

优选地，Tsh0＝5～10℃，且a＝1，b＝0.04。

更优选地，为了实时监测空调制冷系统的运行状态，所述电子膨胀阀开度控制的检测周期为m时间，m＝1～2min。

本发明的优点是：只需设置三个温度传感器检测温度即可对电子膨胀阀的开度进行精确控制，通过调节蒸发器出口过热度确保蒸发器在不同工况下高效换热，且通过冷凝器中部温度监测制冷系统运行状态，引入修正参数以确保系统始终处于最佳效率的运行状态，且通过检测冷凝器中部温度可以调节电子膨胀阀的开度使压缩机处于可靠运行范围，本发明硬件成本低廉，软件实施简洁，主要通过控制电子膨胀阀的开度来满足对应的室内机的冷媒量需要，这种分布式控制方法可同时满足简易和复杂制冷系统对电子膨胀阀的控制，且控制上设有最大开度和最小开度控制，保证整个制冷系统运行压力始终在压缩机可靠运行范围内，确保制冷系统安全可靠稳定运行。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的空调系统原理图；

图2为本发明的空调系统的电子膨胀阀控制方法的流程图；

其中：1压缩机，2蒸发器，3冷凝器，4电子膨胀阀。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：参照图1、2所示，一种空调制冷时电子膨胀阀的控制方法，用于控制空调系统中的电子膨胀阀4的开度，该空调系统包括压缩机1、蒸发器2、冷凝器3、电子膨胀阀4和控制系统，在蒸发器2中部、蒸发器2出口以及冷凝器3中部分别设有温度传感器，各温度传感器均与控制系统连接，且电子膨胀阀4在控制系统的控制下调节开度，其开度控制方法包括：

空调制冷系统开启，电子膨胀阀4开度初始化完成，并保持t时间后，检测所述冷凝器3中部温度Tc；

(1)为了保证空调系统运行可靠，通常情况下要求冷凝压力不能低于压缩机1稳定运行允许的最小排气压力，因此当冷凝器热负荷较小导致冷凝压力很低时，可以将电子膨胀阀4的开度减小使得部分制冷剂停留在冷凝器3中从而提高冷凝压力，因此当Tc＜T1，电子膨胀阀4设为最小开度；

(2)为了保证空调系统运行可靠，通常情况下要求冷凝压力不能超过压缩机1稳定运行允许的最大排气压力，因此当发生某些特殊情况如冷凝器3脏堵严重换热效率非常低，这时冷凝压力会上升加大，但是可以通过增大电子膨胀阀4的开度将沉积在冷凝器3中的制冷剂快速排走从而降低冷凝压力，因此当Tc＞Th，电子膨胀阀4设为最大开度；

(3)当T1≤Tc≤Th，检测所述蒸发器2中部温度Tm、蒸发器2出口温度Tg，并得到蒸发器2出口过热度△T＝Tg-Tm；根据检测到的冷凝器3中部温度Tc来设定蒸发器2出口目标过热度Tsh，Tsh＝[a-(Tc-45)*b]*Tsh0；当△T-Tsh>1℃，增大电子膨胀阀4开度；当-1℃<△T-Tsh≤1℃，保持电子膨胀阀4现有开度；当△T-Tsh≤-1℃，减小电子膨胀阀4开度；该电子膨胀阀4的开度由步进电机驱动调节，其开度大小由输入的脉冲数步数表示，且其最大开度ψmax为480步，最小开度为70步，所述增大或减小电子膨胀阀4开度的幅度为h，且h＝10步/次。

其中T1为所述压缩机1允许的最小排气压力对应的饱和温度，Th为所述压缩机1允许的最大排气压力对应的饱和温度，本实施例中设定Th＝65℃，Tl＝35℃；a和b均为修正参数，且该修正参数a和b通过测定多种运行工况下，所述蒸发器2中部温度Tm、蒸发器2出口温度Tg和冷凝器3中部温度Tc在确保制冷系统处于最佳运行状态下进行拟合得到，测试空调系统在不同的环境工况下调节电子膨胀阀4的开度，使制冷系统运行效率最高，记录此时的冷凝器3中部温度Tc和蒸发器2出口过热度△T，对这些数据进行拟合得到参数a和b值，如下表：

通过对数据拟合得到a＝1，b＝0.04。

Tsh0为制冷标准测试工况下调节电子膨胀阀4开度使制冷系统处于最佳运行状态下得到的蒸发器2出口过热度基础参数，本实施例测试空调系统在标准制冷工况下调节电子膨胀阀4的开度，使得制冷系统处于最佳运行效率，得到此时蒸发器2出口过热度Tsh0＝8℃，并作为基础参数。

电子膨胀阀4初始开度为ψs，且该电子膨胀阀4初始开度根据不同的空调系统进行设定，并与冷凝器3中部温度Tc进行关联，当Tc>45℃，ψs为电子膨胀阀4最大开度ψmax的50％～60％；当25<Tc≤45℃，ψs为电子膨胀阀4最大开度ψmax的40％～50％；当Tc≤25℃，ψs为电子膨胀阀4最大开度ψmax的20％～30％；t＝6min。

为了实时监测空调制冷系统的运行状态，所述电子膨胀阀4开度控制的检测周期为m时间，m＝2min。

本发明的优点是：只需设置三个温度传感器检测温度即可对电子膨胀阀4的开度进行精确控制，通过调节蒸发器2出口过热度确保蒸发器2在不同工况下高效换热，且通过冷凝器3中部温度监测制冷系统运行状态，引入修正参数以确保系统始终处于最佳效率的运行状态，且通过检测冷凝器3中部温度可以调节电子膨胀阀4的开度使压缩机1处于可靠运行范围，本发明硬件成本低廉，软件实施简洁，可同时满足简易和复杂制冷系统对电子膨胀阀4的控制，且控制上设有最大开度和最小开度控制，保证系统运行压力始终在压缩机1可靠运行范围内，确保制冷系统可靠稳定运行。

以上所述，仅为发明的具体实施方式。本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims

1.一种空调制冷时电子膨胀阀的控制方法，用于控制空调系统中的电子膨胀阀的开度，该空调系统包括压缩机、蒸发器、冷凝器、电子膨胀阀和控制系统，其特征在于，在所述蒸发器中部、所述蒸发器出口以及所述冷凝器中部分别设有温度传感器，各温度传感器均与所述控制系统连接，且所述电子膨胀阀在控制系统的控制下调节开度，其开度控制方法包括：

(1)当Tc＜T1，电子膨胀阀设为最小开度；

(2)当Tc＞Th，电子膨胀阀设为最大开度；

其中T1为所述压缩机允许的最小排气压力对应的饱和温度，Th为所述压缩机允许的最大排气压力对应的饱和温度；a和b均为修正参数，通过曲线拟合得到；Tsh0为制冷标准测试工况下调节电子膨胀阀开度使制冷系统处于最佳运行状态下得到的蒸发器出口过热度基础参数。

2.根据权利要求1所述的空调制冷时电子膨胀阀的控制方法，其特征在于，所述电子膨胀阀的开度由步进电机驱动调节，其开度大小由输入的脉冲数步数表示，且其最大开度ψmax为480步，最小开度ψmin为70步。

3.根据权利要求2所述的空调制冷时电子膨胀阀的控制方法，其特征在于，所述增大或减小电子膨胀阀开度的幅度为h，且h＝10步/次。

4.根据权利要求1所述的空调制冷时电子膨胀阀的控制方法，其特征在于，所述电子膨胀阀初始开度为ψs，当Tc>45℃，ψs为电子膨胀阀最大开度ψmax的50％～60％；当25℃<Tc≤45℃，ψs为电子膨胀阀最大开度ψmax的40％～50％；当Tc≤25℃，ψs为电子膨胀阀最大开度ψmax的20％～30％；t＝6min。

5.根据权利要求1所述的空调制冷时电子膨胀阀的控制方法，其特征在于，Tsh0＝5～10℃，a＝1，b＝0.04。

6.根据权利要求1至5任一项所述的空调制冷时电子膨胀阀的控制方法，其特征在于，所述电子膨胀阀开度控制的检测周期为m时间，m＝1～2min。