CN104345743A - 满液式空调系统的冷媒液位控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种满液式空调系统的冷媒液位控制方法，包括步骤：测量满液式空调系统中的压缩机排气侧的排气温度和排气压力；根据测得的排气温度和排气压力计算得到排气过热度；检测满液式空调系统的冷凝器的冷媒液位，并输出表示液位变化的信号；依据所计算得到的排气过热度和所述输出信号，控制满液式空调系统中的电子膨胀阀的开度，以控制冷凝器的冷媒液位。

Description

满液式空调系统的冷媒液位控制方法

技术领域

本发明涉及空调或制冷技术领域，尤其涉及满液式空调系统的冷媒液位控制方法。

背景技术

在满液式蒸发器中，机组能效比可获得较大提高，但须建立在优良的设计制造及合适的运行控制策略基础上。其中很重要的一点就是要对冷媒液位进行准确的检测和控制。否则，不仅不能发挥满液式机组的优良性能，而且机组的安全运行也会成问题。

在现有技术中，存在采用设置在满液式蒸发器中的液位传感器控制冷媒液位的方法，即使用精确的液位传感器AKS4100，EKC347液位控制器、ETS电子膨胀阀及驱动器。这样的技术方案可以实现液位的精确控制，在冷冻行业广泛应用，但是价格相对较高。

中国专利申请201010576943.0介绍了一种满液式蒸发器冷媒液位控制方法，该方法通过测量蒸发器的进水温度、出水温度与蒸发压力、冷凝器的冷凝压力与排气温度，从而计算出排气过热度和蒸发器的算术平均值，控制器通过排气过热度和算术平均值调节电子膨胀阀的开度，以达到最佳的冷媒流量与液位控制。

对于现有技术中的各种液位控制方法，都或多或少地存在以下不足或缺陷。

对于采用液位传感器的方法，冷媒液位可以得到精确的控制，但是设备价格相对较高。对于采用检测排气过热度的方法，不同的蒸发器设计、不同的压缩机，加上工况的复杂多变，要定量地准确计算合适的作为控制用输入参数的排气过热度是很困难的，至少需要通过大量实验工作，而且外界因素也会造成误判。如外界的热气进入蒸发器中，造成蒸发温度与排气温度过高的假象，从而增加控制的难度。通过检测进出水温度和蒸发温度之间的温差以及排气过热度来控制液位的方法随着涉及到的监控点的增多，控制失效的可能性也随着增加，而且也容易受到外界的干扰。

有鉴于此，确有必要提供一种成本低、可行的、监控目标少的新的用于满液式空调系统中的冷媒液位控制方法。

发明内容

本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。

根据本发明的一个方面，提供了一种满液式空调系统的冷媒液位控制方法，该冷媒液位控制方法包括：

测量满液式空调系统中的压缩机排气侧的排气温度和排气压力；

根据测得的排气温度和排气压力计算得到排气过热度；

检测满液式空调系统的冷凝器的冷媒液位，并输出表示液位变化的信号；

依据所计算得到的排气过热度和输出信号(即输出表示液位变化的信号的简称)，控制满液式空调系统中的电子膨胀阀的开度，以控制冷凝器的冷媒液位。

具体地，使用温度传感器和压力传感器分别测量压缩机排气侧的排气温度和排气压力。

进一步地，通过由排气温度减去排气压力所对应的饱和温度得到排气过热度。

在实施例中，采用液位开关来检测冷凝器的冷媒液位。

优选地，液位开关为电子机械式的浮球液位开关，其能够根据冷媒液位的变化发出开关信号。

在一个实施例中，浮球液位开关在其中的浮球达到特定的开关点时，其中的磁场将激活在浮球液位开关盒内的微电子开关。

在实施例中，在启动压缩机之后，冷媒液位控制方法为：

将电子膨胀阀打开到预设的开度；

当浮球液位开关有输出信号且排气过热度高于设定值时，根据排气过热度调节电子膨胀阀的开度；

随着排气过热度降低，当浮球液位开关没有输出信号时，记录此时的排气过热度I；

调高排气过热度设定值，并以此作为目标进行调节；

通过不断调高排气过热度设定值，当浮球液位开关重新输出信号时，记录此时的排气过热度II；

将排气过热度目标值设定为排气过热度I和排气过热度II的平均值，并保持浮球液位开关一直有输出信号，从而将冷媒的液位控制在期望的范围内。

在本发明中，通过液位开关将冷凝器的液位控制一定的范围，同时通过监测排气压力和排气温度来监控排气过热度，从而确保压缩机运行在稳定可靠的范围。相比采用液位传感器监控液位的系统，这个方法会更加便宜，但是控制效果也是可行的。而相对采用排气过热度来控制液位的系统，这个方法会使机组的液位更加稳定可靠。

附图说明

本发明的这些和/或其他方面和优点从下面结合附图对优选实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是应用本发明的满液式空调系统的冷媒液位控制方法的冷水机组的示意图；

图2是本发明的满液式蒸发器空调系统的冷媒液位控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图1-2，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

参见图1，示出了根据本发明的满液式空调系统中的冷水机组的示意图。如本领域已知的，该满液式空调系统利用冷媒与液体热交换，以提升或降低液体的温度，或者降低或提升冷媒的温度，进而达到空调或冷冻的目的。

具体地，该满液式空调系统包括以下主要部件：满液式蒸发器11、压缩机12、冷凝器13、电子膨胀阀14、油分离器15和浮球液位开关16。如图所示，满液式蒸发器11的出口通过压缩机吸气管121连通至压缩机12的入口，压缩机12的出口经由压缩机排气管122连通至油分离器15且之后连通至冷凝器13的入口，该冷凝器13的出口经由管线连接至电子膨胀阀14，该电子膨胀阀14经由管线连通至满液式蒸发器11。

可知，满液式蒸发器11中的冷媒最佳液面为其刚好覆盖位于满液式蒸发器11中的最上排的铜管，以使冷媒与流动于铜管中的液体(由满液式蒸发11右侧的两个相反方向的箭头示出)进行热交换，该液体可以为水、油等。同理，由冷凝器13中左侧的两个箭头示出了其中的进行热交换的流体的流动。

该满液式空调系统还包括温度传感器120和压力传感器130，它们分别测量压缩机排气侧的排气温度SHDT和排气压力RSCP。并将测量得到的排气温度SHDT和排气压力RSCP传送给控制器10。如之后详细描述的，该控制器10能够依据由测得的排气温度和排气压力计算得到的排气过热度、和浮球液位开关给出的信号，来控制电子膨胀阀14的开度，从而控制冷凝器13的冷媒液位在稳定可靠的范围内。

通常，满液式蒸发器11的饱和冷媒气体通过压缩机12压缩成高温高压的气体，随后经过油分离器15后进入冷凝器13。冷凝器13上安装了液位开关16用于监测液位，高压高温的气体在冷凝器13里面冷凝成过冷的液体，经过干燥过滤器17后、通过电子膨胀阀14节流、进入蒸发器11，完成一个循环。在上述循环中，控制器10不断采集排气温度和排气压力以及液位开关16的信号，并输出信号控制电子膨胀阀14以保证冷凝器13中的冷媒的液位稳定。

另外，如图1所示，油分离器15还通过管线以及管线上的阀等装置(未标识)将油返回至压缩机12。满液式蒸发器11里面的油通过引射经换热器18输送至压缩机12。

以下将对检测冷凝器13的冷媒液位的液位开关16进行详细说明。

具体地，在本实施例中液位开关被选择为电子机械式的浮球液位开关，其能够根据冷媒液位的变化发出开关信号。在此需要说明的是，本发明的液位开关只要是能够实现高低液位的报警即可，可以任意选择液位开关的类型，例如现有技术中的浮球液位开关AKS38。为了避免混淆本发明的关键方面，在此不再逐一详细描述浮球液位开关的具体结构。

浮球液位开关18中的浮球直接浸在冷凝器13中的冷媒中，故浮球随着冷媒液位的波动而上下移动。由此，当浮球达到浮球上部的开关点(即上触点)时，浮球液位开关16中的磁场将激活其开关盒内的微电子开关，从而传送给控制器10一个信号，表明液位达到了一个较高的位置。相反地，当液位降到浮球下部的开关点(即下触点)时，浮球液位开关16会传送给控制器10另一信号。浮球液位开关16能够实现液位控制回差的调整。液位调节的范围在12.56mm～50mm之间，调节步长为12.5mm。需要说明的是，在安装前需要设置好所需液位调节的范围，例如设置成50mm。

以下将结合图1和图2具体说明根据本发明实施例的冷媒控制方法的具体流程。

本发明的冷媒控制方法开始于步骤S101。

在步骤S102中，检测压力传感器130和温度传感器120的信号是否正常。如果检测到压力传感器130和/或温度传感器120的信号异常，则结束或终止所述控制步骤(S201)。如果检测到压力传感器130和/或温度传感器120的信号正常，则在步骤S103中检测压缩机12是否运转。如果检测到压缩机12没有启动信号，则在步骤S301中将电子膨胀阀14的开度调节成0％，并于随后的步骤S302终止所述控制步骤。

如果检测到压缩机12有启动信号，则将电子膨胀阀14的开度打开到一个预设的开度(通常是一个较小的开度)。在系统已经建立稳定的排气过热度之后，且液位开关16有输出信号(即浮球到达了其上部的开关点或上触点，表明冷媒液位处于一个较高的位置)且所计算得到的排气过热度高于预设值时，增大电子膨胀阀14的开度(步骤S105和S106)。实时检测所获得的排气过热度。当排气过热度开始下降时，表明冷媒的液位开始下降。当冷媒液位降到浮球下部的开关点或下触点时，液位开关会发送信号给控制器10，同时记录此时的排气过热度I(步骤S107)。调高排气过热度设定值，并以此作为目标值进行调节(S108)。通过不断地调高排气过热度设定值，当液位开关重新输出信号时，记录此时的排气过热度II(S109)。之后将排气过热度目标值设定为排气过热度I和II的平均值，并保持液位开关一直有输出信号。这样，就可以将冷媒的液位控制在一个稳定可靠的范围内，从而使得压缩机运行在稳定可靠的范围内。

通过上述讨论可知，通过比对排气过热度是否上升以及判断液位的位置，可以将冷凝器的液位控制在上触点和下触点之间。当满液式空调系统的负荷发生波动时，重复上述的过程以确保液位处于浮球开关的上触点和下触点之间。

本发明利用压力传感器和温度传感器对排气侧进行检测，得出排气压力和排气温度，排气温度减去排气压力对应的饱和温度即是排气过热度。

本发明利用排气压力和排气温度得出排气过热度，同时利用液位开关将冷凝器的液位控制在一定的范围，满足机组液位控制的需求，使压缩机运行在稳定可靠的范围之内。相比采用液位传感器的方案，本发明的方法成本低，而且也具有可行性；而与只采用排气过热度控制液位的方法相比，本发明的方法监控目标较少，因此更加可靠，而且不会出现液位大幅波动的情况。

虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims (7)

1.一种满液式空调系统的冷媒液位控制方法，其特征在于，所述冷媒液位控制方法包括：

测量满液式空调系统中的压缩机排气侧的排气温度和排气压力；

根据测得的排气温度和排气压力计算得到排气过热度；

检测满液式空调系统的冷凝器的冷媒液位，并输出表示液位变化的信号；

依据所计算得到的排气过热度和所述输出信号，控制满液式空调系统中的电子膨胀阀的开度，以控制冷凝器的冷媒液位。

2.根据权利要求1所述的冷媒液位控制方法，其特征在于，

使用温度传感器和压力传感器分别测量压缩机排气侧的排气温度和排气压力。

3.根据权利要求2所述的冷媒液位控制方法，其特征在于，

通过由所述排气温度减去排气压力所对应的饱和温度得到所述排气过热度。

4.根据权利要求1所述的冷媒液位控制方法，其特征在于，

采用液位开关来检测冷凝器的冷媒液位。

5.根据权利要求4所述的冷媒液位控制方法，其特征在于，

所述液位开关为电子机械式的浮球液位开关，其能够根据冷媒液位的变化发出开关信号。

6.根据权利要求5所述的冷媒液位控制方法，其特征在于，

所述浮球液位开关在其中的浮球达到特定的开关点时，其中的磁场将激活在所述浮球液位开关盒内的微电子开关。

7.根据权利要求6所述的冷媒液位控制方法，其特征在于，

在启动压缩机之后，所述冷媒液位控制方法为：

将电子膨胀阀打开到预设的开度；

当浮球液位开关有输出信号且排气过热度高于设定值时，根据排气过热度调节电子膨胀阀的开度；

随着排气过热度降低，当浮球液位开关没有输出信号时，记录此时的排气过热度I；

调高排气过热度设定值，并以此作为目标进行调节；

通过不断调高排气过热度设定值，当浮球液位开关重新输出信号时，记录此时的排气过热度II；

将排气过热度目标值设定为排气过热度I和排气过热度II的平均值，并保持浮球液位开关一直有输出信号，从而将冷媒的液位控制在期望的范围内。