CN104296435B - 制冷系统及控制该制冷系统的方法 - Google Patents

制冷系统及控制该制冷系统的方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种制冷系统，该制冷系统包括：压缩机，该压缩机具有吸气通路、排气通路和压缩机构，该压缩机用于压缩和排出制冷剂，该压缩机构具有流体压缩腔；冷凝器，该冷凝器设置在该排气通路的下游；电子膨胀阀，该电子膨胀阀设置在该冷凝器的下游与该流体压缩腔之间的通路中，用于对进入压缩机的制冷剂的量进行控制；控制装置，该控制装置接收压缩机的信号以及向电子膨胀阀输出控制信号，该控制装置用于根据控制装置是否为首次通电来控制电子膨胀阀的初始步数。

Description

制冷系统及控制该制冷系统的方法
技术领域
本发明涉及制冷系统及控制该制冷系统的方法。
背景技术
本部分的内容仅提供了与本发明相关的背景信息，其可能并不构成现有技术。
在需要喷液或喷气来控制排气温度的制冷系统中，喷射量过低会导致压缩机的排气温度过高，造成压缩机的部件损坏；喷液量过多会导致压缩机的排气温度过低，润滑油稀释，从而影响压缩机的性能及可靠性。
为了消除这些影响，通常会在制冷系统中加装电子膨胀阀以调节喷射到压缩机中的制冷剂的量，从而控制压缩机的排气温度，使得在排气温度处于安全的条件下使性能最优化。
控制电子膨胀阀的以前控制逻辑通常分为以下两个部分：在制冷系统每次开启时，控制器会将电子膨胀阀驱动到一个固定的初始步数；在初始步数设定完成后，控制器会根据PID算法来调节电子膨胀阀的步数（开度）。
然而，在制冷系统每次刚开启的时候，由于喷射到压缩机的制冷剂可能不是液体状态，排气温度会急剧上升，从而会使电子膨胀阀开度过大，而一旦喷射的制冷剂变成了全液状态，排气温度会急剧下降，这导致电子膨胀阀需要较长的一段时间才能调节到合适的步数，在调节的这段时间内会有大量的液体喷射到压缩机，从而影响压缩机及油分离器的正常工作，进而使得系统稳定所需的时间更长。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种制冷系统，该制冷系统包括：压缩机，该压缩机具有吸气通路、排气通路和压缩机构，该压缩机用于压缩和排出制冷剂，该压缩机构具有流体压缩腔；冷凝器，该冷凝器设置在该排气通路的下游；电子膨胀阀，该电子膨胀阀设置在该冷凝器的下游与该流体压缩腔之间的通路中，用于对进入压缩机的制冷剂的量进行控制；控制装置，该控制装置接收压缩机的信号以及向电子膨胀阀输出控制信号，该控制装置用于根据控制装置是否为首次通电来控制电子膨胀阀的初始步数。
根据本发明的另一方面，提供了一种控制前述方面的制冷系统的方法，该方法包括如下步骤：在检测到压缩机的开机信号时，判断控制装置是否为首次通电，如果所述控制装置为首次通电，则将电子膨胀阀的初始步数调整到固定步数；如果控制装置为非首次通电，则将电子膨胀阀的初始步数调整到与电子膨胀阀在压缩机前次停机时的步数相关的步数。
通过本文提供的说明，其他的应用领域将变得明显。应该理解，本部分中描述的特定示例和实施方式仅出于说明目的而不是试图限制本发明的范围。
附图说明
这里所描述的附图仅是出于说明目的而并非意图以任何方式限制本发明的范围。在附图中：
图1是根据本发明的实施方式的制冷系统的示意图。
图2是根据本发明的实施方式的控制制冷系统的方法的流程图。
具体实施方式
下文的描述本质上仅是示例性的而并非意图限制本发明、应用及用途。应当理解，在所有这些附图中，相应的附图标记指示相似的或相应的零件及特征。
下面将参照图1描述根据本发明的实施方式的制冷系统的基本构成。
如图1所示，根据本发明的实施方式的制冷系统1基本上包括压缩机10、冷凝器20、电子膨胀阀30以及控制装置40，压缩机10具有吸气通路、排气通路和压缩机构（图中未示出），压缩机10用于压缩和排出制冷剂，压缩机构具有流体压缩腔，冷凝器20设置在该排气通路的下游，电子膨胀阀30设置在冷凝器20的下游与该流体压缩腔之间的通路中，用于对进入压缩机10的制冷剂的量进行控制，控制装置40接收压缩机10的信号以及向电子膨胀阀30输出控制信号，用于根据控制装置40是否为首次通电来控制电子膨胀阀30的初始步数。控制装置40的首次通电是指控制装置40首次连接于电源时的状态，在控制装置40首次通电和控制装置40与电源断开连接之间的状态均为控制装置40的非首次通电。
进一步地，该流体压缩腔吸气压力腔、中间压力腔和排气压力腔，电子膨胀阀30设置在冷凝器20的下游与该中间压力腔之间的通路中。
优选地，制冷系统1还可以包括温度传感器50，用于检测压缩机10的排气通路中的温度，温度传感器50连接于控制装置40，用于向控制装置40提供温度信号。
优选地，系统1还可以包括蒸发器70，用于蒸发位于冷凝器20下游侧处的制冷剂。
优选地，制冷系统1还可以包括节流装置，例如节流阀60，用于调节冷凝器20下游侧处的制冷剂的压力。
优选地，制冷系统1还可以包括过滤器80，用于滤除冷凝器20下游侧处的制冷剂中的异物。
下面将参照图1和图2描述根据本发明的实施方式的制冷系统的控制装置40的构成。
如图2所示，控制装置40构造成：在检测到压缩机10的开机信号时，判断控制装置40是否为首次通电，如果控制装置40为首次通电，则将电子膨胀阀30的初始步数调整到固定步数；如果控制装置40为非首次通电，则将电子膨胀阀30的初始步数调整到与电子膨胀阀30在压缩机10前次停机时的步数相关的步数。
上述固定步数介于电子膨胀阀30的总步数的约50%至约70%的步数范围内，优选地，上述固定步数为电子膨胀阀30的总步数的60%，例如，固定步数为300步，在本实施方式中，电子膨胀阀30的总步数为500步，但是电子膨胀阀30也可以具有其它的总步数。
将电子膨胀阀30的初始步数调整到与电子膨胀阀30在压缩机10前次停机时的步数相关的步数包括：判断压缩机10前次运行的时长t是否小于设定时长以及压缩机10前次停机前的排气温度是否小于等于排气温度设定值，如果压缩机10前次运行的时长t小于设定时长且压缩机10前次停机前的排气温度小于等于排气温度设定值，则将电子膨胀阀30在压缩机10当次开机时的步数调整到从电子膨胀阀30在压缩机10前次停机时的步数减去步数X；否则，将电子膨胀阀30在压缩机10当次开机时的步数调整到电子膨胀阀30在压缩机10前次停机时的步数加上步数X。
上述设定时长小于180秒，优选为20秒。
上述排气温度设定值小于110℃，优选为80℃。
上述步数X介于电子膨胀阀30的总步数的约3%至约10%之间的步数范围内，优选为电子膨胀阀30的总步数的4%，例如，步数X为20步。
控制装置40构造成：在初始步数设定完成后，判断所检测到的或估算出的排气通路中的排气温度是否小于排气温度安全值以及所述排气温度是否处于上升趋势，如果所检测到的或估算出的排气通路中的排气温度小于排气温度安全值且所述排气温度处于上升趋势，则保持电子膨胀阀30的当前步数；否则，利用预定算法计算电子膨胀阀30的步数，该预定算法例如为PID算法，但该预定算法不限于PID算法。
上述排气温度安全值介于约85℃至约105℃的温度范围内，优选为95℃。
将参照图1和图2描述控制根据本发明的实施方式的制冷系统的方法。
该方法包括如下步骤：在检测到压缩机10的开机信号时（步骤S10），判断控制装置40是否为首次通电（步骤S20），如果控制装置40为首次通电，则将电子膨胀阀30的初始步数调整到固定步数（步骤S30）；如果控制装置40为非首次通电，则将电子膨胀阀30的初始步数调整到与电子膨胀阀30在压缩机10前次停机时的步数相关的步数。
将电子膨胀阀30的初始步数调整到与电子膨胀阀30在压缩机10前次停机时的步数相关的步数包括：判断压缩机10前次运行的时长t是否小于设定时长以及压缩机10前次停机前的排气温度是否小于等于排气温度设定值（步骤S40），如果压缩机10前次运行的时长t小于设定时长且压缩机10前次停机前的排气温度小于等于排气温度设定值，则将电子膨胀阀30在压缩机10当次开机时的步数调整到从电子膨胀阀30在压缩机10前次停机时的步数减去步数X（步骤S50）；否则，将电子膨胀阀30在压缩机10当次开机时的步数调整到电子膨胀阀30在压缩机10前次停机时的步数加上步数X（步骤S60）。
该方法还包括如下步骤：在初始步数设定完成后，判断所检测到的或估算出的排气通路中的排气温度是否小于排气温度安全值以及所述排气温度是否处于上升趋势（步骤S70），如果所检测到的或估算出的排气通路中的排气温度小于排气温度安全值且所述排气温度处于上升趋势，则保持电子膨胀阀30的当前步数（步骤S80）；否则，利用预定算法计算电子膨胀阀30的步数（步骤S90），该预定算法例如为PID算法，但该预定算法不限于PID算法。
如上所述，在根据本发明的实施方式的制冷系统中，一方面，在压缩机每次开机时，电子膨胀阀的初始步数并不是始终为固定的步数，而是根据控制装置是否为首次通电来控制电子膨胀阀的步数，从而避免在电子膨胀阀在调整到合适的步数之前制冷剂喷射过多造成的影响。
尽管上文描述了本发明的多种实施方式和多个方面，但是本领域技术人员应该理解，可以对本发明的一些方面做出进一步的变型和/或改型。
例如，在一些方面中，流体压缩腔具有吸气压力腔、中间压力腔和排气压力腔，电子膨胀阀设置在冷凝器的下游与该中间压力腔之间的通路中。
例如，在一些方面中，控制装置构造成：在检测到压缩机的开机信号时，判断控制装置是否为首次通电，如果控制装置为首次通电，则将电子膨胀阀的初始步数调整到固定步数；如果控制装置为非首次通电，则将电子膨胀阀的初始步数调整到与电子膨胀阀在压缩机前次停机时的步数相关的步数。因此，控制装置能够结合压缩机前次运行时的状态，动态地调整制冷剂到压缩机的喷射量，从而使制冷系统更快达到稳定状态，减小电子膨胀阀的调节对制冷系统的影响。
例如，在一些方面中，控制装置构造成：在初始步数设定完成后，判断所检测到的或估算出的排气通路中的排气温度是否小于排气温度安全值以及所述排气温度是否处于上升趋势，如果所检测到的或估算出的排气通路中的排气温度小于排气温度安全值且排气温度处于上升趋势，则保持电子膨胀阀的当前步数；否则，利用预定算法计算电子膨胀阀的步数。从而，可以在保证压缩机排气温度安全的情况下，避免电子膨胀阀的频繁调节，使系统运行状态更加稳定。另外，根据本发明的实施方式的制冷系统无需额外的硬件支持，即无成本增加。
例如，在一些方面中，控制装置构造成：将电子膨胀阀的初始步数调整到与电子膨胀阀在压缩机前次停机时的步数相关的步数包括：判断压缩机前次运行的时长是否小于设定时长以及压缩机前次停机前的排气温度是否小于等于排气温度设定值，如果压缩机前次运行的时长小于设定时长且压缩机前次停机前的排气温度小于等于排气温度设定值，则将电子膨胀阀在压缩机当次开机时的步数调整到从电子膨胀阀在压缩机前次停机时的步数减去步数X；否则，将电子膨胀阀在压缩机当次开机时的步数调整到电子膨胀阀在压缩机前次停机时的步数加上步数X。从而，可以使系统更快达到稳定状态，减小电子膨胀阀的调节对系统的影响。
例如，在一些方面中，上述固定步数为电子膨胀阀30的总步数的约50%至约70%的步数范围内，优选为电子膨胀阀的总步数的60%，例如，固定步数为300步。
例如，在一些方面中，上述设定时长小于180秒，优选为20秒。
例如，在一些方面中，上述排气温度设定值小于110℃，优选为80℃。
例如，在一些方面中，上述步数X介于电子膨胀阀30的总步数的约3%至约10%之间的步数范围内，优选为电子膨胀阀的总步数的4%，例如，步数X为20步。
例如，在一些方面中，控制前述方面中的制冷系统的方法包括如下步骤：判断控制装置是否为首次通电，如果控制装置为首次通电，则将电子膨胀阀的初始步数调整到固定步数；如果控制装置为非首次通电，则将电子膨胀阀的初始步数调整到与电子膨胀阀在压缩机前次停机时的步数相关的步数。因此，控制装置能够结合压缩机前次运行时的状态，动态地调整制冷剂到压缩机的喷射量，从而使制冷系统更快达到稳定状态，减小电子膨胀阀的调节对制冷系统的影响。
例如，在一些方面中，上述方法还包括如下步骤：在初始步数设定完成后，判断所检测到的或估算出的排气通路中的排气温度是否小于排气温度安全值以及所述排气温度是否处于上升趋势，如果所检测到的或估算出的排气通路中的排气温度小于排气温度安全值且排气温度处于上升趋势，则保持电子膨胀阀的当前步数；否则，利用预定算法计算电子膨胀阀的步数。从而，可以在保证压缩机排气温度安全的情况下，避免电子膨胀阀的频繁调节，使系统运行状态更加稳定。另外，根据本发明的实施方式的制冷系统无需额外的硬件支持，即无成本增加。
例如，在一些方面中，上述方法还包括如下步骤：将电子膨胀阀的初始步数调整到与电子膨胀阀在压缩机前次停机时的步数相关的步数包括：判断压缩机前次运行的时长是否小于设定时长以及压缩机前次停机前的排气温度是否小于等于排气温度设定值，如果压缩机前次运行的时长小于设定时长且压缩机前次停机前的排气温度小于等于排气温度设定值，则将电子膨胀阀在压缩机当次开机时的步数调整到从电子膨胀阀在压缩机前次停机时的步数减去步数X；否则，将电子膨胀阀在压缩机当次开机时的步数调整到电子膨胀阀在压缩机前次停机时的步数加上步数X。从而，可以使系统更快达到稳定状态，减小电子膨胀阀的调节对系统的影响。
尽管在此已详细描述了本发明的各种实施方式，但是应该理解，本发明并不局限于这里详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离本发明的实质精神和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和改型。所有这些变型和改型均落入本发明的范围内。

Claims (18)

1.一种制冷系统(1)，所述制冷系统(1)包括：
压缩机(10)，所述压缩机(10)具有吸气通路、排气通路和压缩机构，所述压缩机(10)用于压缩和排出制冷剂，所述压缩机构具有流体压缩腔；
冷凝器(20)，所述冷凝器(20)设置在所述排气通路的下游；
电子膨胀阀(30)，所述电子膨胀阀(30)设置在所述冷凝器(20)的下游与所述流体压缩腔之间的通路中，用于对进入所述压缩机(10)的制冷剂的量进行控制；以及
控制装置(40)，所述控制装置(40)接收所述压缩机(10)的信号以及向所述电子膨胀阀(30)输出控制信号，所述控制装置(40)用于根据所述控制装置(40)是否为首次通电来控制所述电子膨胀阀(30)的初始步数，其中，所述控制装置(40)构造成：
在检测到所述压缩机(10)的开机信号时，判断所述控制装置(40)是否为首次通电，
如果所述控制装置(40)为首次通电，则将所述电子膨胀阀(30)的初始步数调整到固定步数；
如果所述控制装置(40)为非首次通电，则将所述电子膨胀阀(30)的初始步数调整到与所述电子膨胀阀(30)在所述压缩机(10)前次停机时的步数相关的步数。
2.根据权利要求1所述的制冷系统，其中，所述流体压缩腔具有吸气压力腔、中间压力腔和排气压力腔，所述电子膨胀阀(30)设置在所述冷凝器(20)的下游与所述中间压力腔之间的通路中。
3.如权利要求1所述的制冷系统，其中，所述控制装置(40)构造成：
在所述初始步数设定完成后，判断所检测到的或估算出的所述排气通路中的排气温度是否小于排气温度安全值以及所述排气温度是否处于上升趋势，如果所检测到的或估算出的所述排气通路中的排气温度小于排气温度安全值且所述排气温度处于上升趋势，则保持所述电子膨胀阀(30)的当前步数；否则，利用预定算法计算所述电子膨胀阀(30)的步数。
4.如权利要求1所述的制冷系统，其中，将所述电子膨胀阀(30)的初始步数调整到与所述电子膨胀阀(30)在所述压缩机(10)前次停机时的步数相关的步数包括：判断所述压缩机(10)前次运行的时长是否小于设定时长以及所述压缩机(10)前次停机前的排气温度是否小于等于排气温度设定值，如果所述压缩机(10)前次运行的时长小于设定时长且所述压缩机(10)前次停机前的排气温度小于等于排气温度设定值，则将所述电子膨胀阀(30)在所述压缩机(10)当次开机时的步数调整到从所述电子膨胀阀(30)在所述压缩机(10)前次停机时的步数减去步数X；否则，将所述电子膨胀阀(30)在所述压缩机(10)当次开机时的步数调整到所述电子膨胀阀(30)在所述压缩机(10)前次停机时的步数加上所述步数X。
5.如权利要求3所述的制冷系统，其中，将所述电子膨胀阀(30)的初始步数调整到与所述电子膨胀阀(30)在所述压缩机(10)前次停机时的步数相关的步数包括：判断所述压缩机(10)前次运行的时长是否小于设定时长以及所述压缩机(10)前次停机前的排气温度是否小于等于排气温度设定值，如果所述压缩机(10)前次运行的时长小于设定时长且所述压缩机(10)前次停机前的排气温度小于等于排气温度设定值，则将所述电子膨胀阀(30)在所述压缩机(10)当次开机时的步数调整到从所述电子膨胀阀(30)在所述压缩机(10)前次停机时的步数减去步数X；否则，将所述电子膨胀阀(30)在所述压缩机(10)当次开机时的步数调整到所述电子膨胀阀(30)。
6.如权利要求1所述的制冷系统，其中，所述固定步数介于所述电子膨胀阀(30)的总步数的50％至70％的步数范围内。
7.如权利要求6所述的制冷系统，其中，所述固定步数为所述电子膨胀阀(30)的总步数的60％。
8.如权利要求3所述的制冷系统，其中，所述排气温度安全值介于85℃至105℃的温度范围内。
9.如权利要求8所述的制冷系统，其中，所述排气温度安全值为95℃。
10.如权利要求4所述的制冷系统，其中，所述设定时长小于180秒。
11.如权利要求10所述的制冷系统，其中，所述设定时长为20秒。
12.如权利要求4所述的制冷系统，其中，所述排气温度设定值小于110℃。
13.如权利要求12所述的制冷系统，其中，所述排气温度设定值为80℃。
14.如权利要求4所述的制冷系统，其中，所述步数X介于所述电子膨胀阀(30)的总步数的3％至10％之间的步数范围内。
15.如权利要求14所述的制冷系统，其中，所述步数X为所述电子膨胀阀(30)的总步数的4％。
16.一种控制如权利要求1-15中任一项所述的制冷系统的方法，所述方法包括如下步骤：
在检测到所述压缩机(10)的开机信号时，判断所述控制装置(40)是否为首次通电，
如果所述控制装置(40)为首次通电，则将所述电子膨胀阀(30)的初始步数调整到固定步数；
如果所述控制装置(40)为非首次通电，则将所述电子膨胀阀(30)的初始步数调整到与所述电子膨胀阀(30)在所述压缩机(10)前次停机时的步数相关的步数。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述方法还包括如下步骤：
在所述初始步数设定完成后，判断所检测到的或估算出的所述排气通路中的排气温度是否小于排气温度安全值以及所述排气温度是否处于上升趋势，如果所检测到的或估算出的所述排气通路中的排气温度小于排气温度安全值且所述排气温度处于上升趋势，则保持所述电子膨胀阀(30)的当前步数；否则，利用预定算法计算所述电子膨胀阀(30)的步数。
18.如权利要求16或17所述的方法，其中，将所述电子膨胀阀(30)的初始步数调整到与所述电子膨胀阀(30)在所述压缩机(10)前次停机时的步数相关的步数包括：判断所述压缩机(10)前次运行的时长是否小于设定时长以及所述压缩机(10)前次停机前的排气温度是否小于等于排气温度设定值，如果所述压缩机(10)前次运行的时长小于设定时长且所述压缩机(10)前次停机前的排气温度小于等于排气温度设定值，则将所述电子膨胀阀(30)在所述压缩机(10)当次开机时的步数调整到从所述电子膨胀阀(30)在所述压缩机(10)前次停机时的步数减去步数X；否则，将所述电子膨胀阀(30)在所述压缩机(10)当次开机时的步数调整到所述电子膨胀阀(30)在所述压缩机(10)前次停机时的步数加上所述步数X。
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