CN104567154A - 离心式冷水机组节流控制方法 - Google Patents

离心式冷水机组节流控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种离心式冷水机组节流控制方法，用于控制离心式冷水机组的辅节流回路的节流电子膨胀阀，方法包括：步骤S1：计算实时工况下的节流电子膨胀阀的目标流通能力率；步骤S2：根据目标流通能力率计算节流电子膨胀阀的目标开度值；步骤S3：控制节流电子膨胀阀开度达到目标开度值。本发明直接以节流电子膨胀阀的开度值为控制目标，更加精准、稳定、可靠，有效降低了信号传递过程中飘移的风险。另外，相比现有液位控制和排气过热度控制，省去液位传感器或温度传感器，降低成本，提高可靠性。

Description

离心式冷水机组节流控制方法
技术领域
本发明涉及离心式冷水机组控制领域，具体而言，涉及一种离心式冷水机组节流控制方法。
背景技术
离心式冷水机组以其冷量大能效高著称，部分负荷下对系统流量的调节与节流方案至关重要。目前现有的节流技术中，大多采用主辅并用的节流方案，即孔板并联节流电子膨胀阀调节。孔板流量给定，故对节流电子膨胀阀的控制技术是关键。目前所用到的控制技术，多采用将液位或排气过热度作为控制目标，给定理想状态下的目标值，使机组运行时自动调节节流电子膨胀阀开度至目标值。但通过大量的实验与售后运行情况显示，以上方案均存在较严重的弊端：
1.以蒸发器液位为控制目标：在机组实际运行时壳管内为沸腾状态，液位传感器对实时液位的判断存在很大的偏差，导致液位显示值有很大的波动，故节流电子膨胀阀在大范围内进行增大减小动作，导致机组运行极不稳定。
2.以排气过热度作为控制目标：由于离心式冷水机组的系统特性，排气过热度较低(无水冷螺杆等明显)，导致节流电子膨胀阀在较大范围内调节时排气温度并无明显变化，即带来了控制的盲区。
发明内容
本发明旨在提供一种能够提高可靠性的离心式冷水机组节流控制方法。
本发明提供了一种离心式冷水机组节流控制方法，用于控制离心式冷水机组的辅节流回路的节流电子膨胀阀，方法包括：步骤S1：计算实时工况下的节流电子膨胀阀的目标流通能力率；步骤S2：根据目标流通能力率计算节流电子膨胀阀的目标开度值；步骤S3：控制节流电子膨胀阀开度达到目标开度值。
进一步地，步骤S1包括：以基准工况下的基准参数与实时工况下的实时参数的对应关系，计算实时工况下的节流电子膨胀阀的目标流通能力率。
进一步地，基准参数包括基准功率和基准压比，实时参数包括实时功率和实时压比；步骤S1包括：步骤S11：获取实时工况下的实时压比和实时功率；步骤S12：以基准功率与实时功率的对应关系和基准压比与实时压比的对应关系，计算实时压比和实时功率下的节流电子膨胀阀的目标流通能力率。
进一步地，步骤S12包括：步骤S121：计算实时压比与基准工况下的基准压比的压比比值X1；以及实时功率与基准工况下的基准功率的功率比值X2；步骤S122：根据压比比值X1和功率比值X2计算节流电子膨胀阀的目标流通能力率与基准工况下的基准流通能力率的流通能力率比值Y；步骤S123：根据流通能力率比值Y计算目标流通能力率。
进一步地，按照公式:
Y＝a0+a1×X1+a2×X2+a3×X1 2+a4×X1×X2+a5×X2 2，计算流通能力率比值Y，其中a0+a1+a2+a3+a4+a5＝1。
根据本发明的离心式冷水机组节流控制方法，通过计算实时工况下的节流电子膨胀阀的目标流通能力率，并根据目标流通能力率计算电子膨胀阀的目标开度值，然后根据动作步幅与动作周期控制节流电子膨胀阀开度达到目标开度值。本发明直接以节流电子膨胀阀的开度值为控制目标，更加精准、稳定、可靠，有效降低了信号传递过程中飘移的风险。另外，相比现有液位控制和排气过热度控制，省去液位传感器或温度传感器，降低成本，提高可靠性。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是离心式冷水机组的系统示意图；
图2是节流电子膨胀阀的开度值与流通能力率的关系示意图；
图3是根据本发明的离心式冷水机组节流控制方法流程示意图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，离心式冷水机组的主节流回路为一级孔板1与二级孔板2节流，辅节流回路为节流电子膨胀阀3。
在节流控制设计时，对节流元器件(一级孔板1、二级孔板2和电子膨胀阀3)的计算一般以名义满负荷作为基准，而一级孔板1和二级孔板2在部分负荷下的流通制冷剂流量并无明显变化，故从冷凝器至蒸发器的辅节流回路上的节流电子膨胀阀3在部分负荷的调节至关重要。
结合图3所示，本发明提供了一种离心式冷水机组节流控制方法，用于控制离心式冷水机组的辅节流回路的节流电子膨胀阀3，该方法包括：步骤S1：计算实时工况下的节流电子膨胀阀的目标流通能力率；步骤S2：根据目标流通能力率计算节流电子膨胀阀的目标开度值；步骤S3：控制节流电子膨胀阀开度达到目标开度值。即本发明以节流电子膨胀阀的开度值为控制目标，更加精准、稳定、可靠，有效降低了信号传递过程中飘移的风险。另外，相比现有液位控制和排气过热度控制，省去液位传感器或温度传感器，降低成本，提高可靠性。
具体地，由于节流电子膨胀阀的通流能力率与其开度值具有如图2所示的对应关系，因而，在节流控制设计过程中，只需要确定在不同负荷工况下节流电子膨胀阀对应的理论最佳流通能力率(即目标流通能力率)。
更进一步地，大量理论与实践数据表明，节流元器件孔口质量流量与孔口直径、孔口上下游压差、孔口上游质量密度等有关：鉴于此理论基础，将压差、密度、孔口直径与质量流量作为变量，来探索其中的关系。
为确定不同工况和不同负荷下的目标流通能力率，现将实时工况下的压比与功率作为参考量(均为相对于基准工况下的比例系数)，即为自变量(工况由压比值限定，负荷由功率值限定，鉴于不同工况下节流前密度无明显变化，故不作为参考)，将实时工况下的节流电子膨胀阀的目标流通能力率作为目标变量，即因变量(由于质量流量在实验中无可测性，故将电子膨胀阀通流的目标流通能力率作为目标变量)。
基于大量手动匹配电子膨胀阀的实验数据并围绕压比-负荷-流量的基本理论关系：压比越大，通流质量流量越小；负荷越大，通流质量流量越大展开公式拟合，得出基于基准点下的通流能力率与功率比、压比百分比之间的关系式：
将基准工况(如名义制冷工况、名义制热工况等)下的数据值(基准压比值、基准功率)设定为基准值，计算实时压比与基准工况下的基准压比的压比比值X1；以及实时功率与基准工况下的基准功率的功率比值X2；将X1和X2作为参与计算的自变量，实时工况下的流通能力率比值Y(目标流通能力率与基准工况下的基准流通能力率的比值)作为因变量，拟合出如下计算公式：Y＝a0+a1×X1+a2×X2+a3×X1 2+a4×X1×X2+a5×X2 2，其中，其中a0+a1+a2+a3+a4+a5＝1，得出在实时工况下的电子膨胀阀流通能力率比值Y，换算得出相应的目标流通能力率。然后结合图2，算出实时工况下电子膨胀阀的目标开度值，进而控制节流电子膨胀发动作至目标开度值。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
根据本发明的离心式冷水机组节流控制方法，通过计算实时工况下的节流电子膨胀阀的目标流通能力率，并根据目标流通能力率计算电子膨胀阀的目标开度值，然后根据动作步幅与动作周期控制节流电子膨胀阀开度达到目标开度值。本发明直接以节流电子膨胀阀的开度值为控制目标，更加精准、稳定、可靠，有效降低了信号传递过程中飘移的风险。另外，相比现有液位控制和排气过热度控制，省去液位传感器或温度传感器，降低成本，提高可靠性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种离心式冷水机组节流控制方法，用于控制离心式冷水机组的辅节流回路的节流电子膨胀阀，其特征在于，所述方法包括：
步骤S1：计算实时工况下的节流电子膨胀阀的目标流通能力率；
步骤S2：根据所述目标流通能力率计算所述节流电子膨胀阀的目标开度值；
步骤S3：控制所述节流电子膨胀阀开度达到所述目标开度值。
2.根据权利要求1所述的离心式冷水机组节流控制方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
以基准工况下的基准参数与实时工况下的实时参数的对应关系，计算实时工况下的节流电子膨胀阀的目标流通能力率。
3.根据权利要求2所述的离心式冷水机组节流控制方法，其特征在于，
所述基准参数包括基准功率和基准压比，所述实时参数包括实时功率和实时压比；
所述步骤S1包括：
步骤S11：获取实时工况下的实时压比和实时功率；
步骤S12：以基准功率与实时功率的对应关系和基准压比与实时压比的对应关系，计算所述实时压比和所述实时功率下的节流电子膨胀阀的目标流通能力率。
4.根据权利要求3所述的离心式冷水机组节流控制方法，其特征在于，所述步骤S12包括：
步骤S121：计算所述实时压比与基准工况下的基准压比的压比比值X1；以及所述实时功率与基准工况下的基准功率的功率比值X2；
步骤S122：根据所述压比比值X1和所述功率比值X2计算所述节流电子膨胀阀的目标流通能力率与基准工况下的基准流通能力率的流通能力率比值Y；
步骤S123：根据所述流通能力率比值Y计算所述目标流通能力率。
5.根据权利要求4所述的离心式冷水机组节流控制方法，其特征在于，按照公式Y＝a0+a1×X1+a2×X2+a3×X1 2+a4×X1×X2+a5×X2 2，计算流通能力率比值Y，其中a0+a1+a2+a3+a4+a5＝1。
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