CN104634026A - 一种空调系统中电子膨胀阀的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种空调系统中电子膨胀阀的控制方法，首先启动并初始化电子膨胀阀，然后实时检测压缩机的吸气温度和电子膨胀阀阀后温度，并将两者进行差值计算得出电子膨胀阀的实际过热度；根据蒸发器进水温度值及该温度的变化趋势设定电子膨胀阀的目标过热度；实际过热度与目标过热度相对比，并经过闭环控制系统确定电子膨胀阀的最优开度值域。本发明的有益效果是：利用本发明的方案，系统会计算实际过热度，并与设定的目标过热度进行比对，确定最优开度值域，本发明简化了控制方法，降低了设备成本，可以实现对制冷剂流量和节流程度的自动控制，保护设备系统的可靠和安全运行。

Description

一种空调系统中电子膨胀阀的控制方法

技术领域

本发明属于空调技术领域，特别涉及一种空调系统中电子膨胀阀的控制方法。

背景技术

空调设备一般根据换热介质来区分，水水换热循环系统为其中常见的一大类。目前，水水换热空调设备普通采用毛细管或热力膨胀阀进行节流，以达到能量交换效率最优化的目的。然而，采用毛细管制冷剂流量和节流程度均无法自动调控，往往只能适应某些工况的使用要求，对于水水换热空调宽领域的使用范围是极其不合理的，其结果容易导致系统在恶劣工况下运行效果极差，系统的可靠性与安全性均无法得到保证，并大大降低了系统使用寿命。同时对于热力膨胀阀由于是根据系统吸气端的过热度来自动调整，虽然相对毛细管有所改善，但调节过程明显滞后，无法有效地保证系统运行在最适应的状态，特别是水水换热循环系统运行状态处于实时变化时，调节过程的滞后往往导致系统性能上的降低，无法快速自适应各种工况的变化。

同样，现有空调系统的制冷剂流量及节流程度也很难做到适应各种工况的自动调控，无法有效地保证系统运行在最适应的状态。故采用电子膨胀阀来控制空调系统的制冷剂流量及节流程序是最具优势的方案。目前，通常采用控制压缩机吸气过热度的方法调节电子膨胀阀的打开或关闭，从而使设备可以正常运行；而电子膨胀阀吸气过热度控制需要检测吸气温度和吸气压力两个变量。在空调行业内，检测压力变量的压力变送器成本相对于大型空调设备可以忽略不计，但相对于小型空调设备来说就可能相当可观。基于价值方式，对于小型水水换热系统来说，需要找到一种吸气过热度的替代方案来控制电子膨胀阀打开或关闭，已达到在成本基础上换热效率最优的效果，从而有效地保证系统运行在最适应的状态。

发明内容

为解决以上技术上的不足，本发明提供了一种空调系统中电子膨胀阀的控制方法，能够保证水水换热的空调设备的制冷剂流量及节流程度能够根据工况自动调控，保护系统运行在最适应的状态。

本发明是通过以下措施实现的：

本发明的一种空调系统中电子膨胀阀的控制方法，包括以下步骤：

步骤1，启动并初始化设置在空调系统冷媒循环回路中的电子膨胀阀，

将电子膨胀阀的开度设置在预定的初始范围；

   步骤2，在电子膨胀阀启动预定的时间后， 实时检测压缩机的吸气温度和电子膨胀阀阀后温度，并将两者进行差值计算得出电子膨胀阀的实际过热度；

步骤3，在电子膨胀阀启动预定的时间后，根据蒸发器进水温度值及该温度的变化趋势设定电子膨胀阀的目标过热度；

步骤4，将步骤2中计算得出的实际过热度与步骤3中设定的目标过热度相对比，并经过闭环控制系统确定电子膨胀阀的最优开度值域，空调控制系统将电子膨胀阀的开度调整至该最优开度值域。

在步骤3中，蒸发器进水温度值≥20℃时，电子膨胀阀的目标过热度设定为5℃；

20℃≤蒸发器进水温度值＜15℃时，电子膨胀阀的目标过热度设定为4 ℃；

15℃≤蒸发器进水温度值＜10℃时，电子膨胀阀的目标过热度设定为3℃；

蒸发器进水温度值＜10℃时，电子膨胀阀的目标过热度设定为2℃。

本发明的有益效果是：利用本发明的方案，系统会计算实际过热度，并与设定的目标过热度进行比对，确定最优开度值域，本发明简化了控制方法，降低了设备成本，可以实现对制冷剂流量和节流程度的自动控制，保护设备系统的可靠和安全运行。

附图说明

图1 为本发明水水换热空调系统的结构示意图。

其中：1压缩机，2换向阀，3电子膨胀阀，4冷凝器，5蒸发器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的描述：

本发明的一种空调系统中电子膨胀阀3的控制方法，能够保证水水换热的空调设备的制冷剂流量及节流程度能够根据工况自动调控，保护系统运行在最适应的状态。如图1所示，根据系统的运行原理，随着水温的不断升高，系统吸气温度，压力以及制冷剂流量均是不断变化的，由于这种动态的变化导致系统不得不进行实时的自适应运行控制，其中电子膨胀阀3控制起到了关键作用。在相关位置安装温度传感器，包括有压缩机1吸气温度传感器、电子膨胀阀3阀后温度传感器和蒸发器5进水温度传感器。压缩机1低压进口端中的换热工质为气态，通过压缩机1加压，气态的换热工质(冷媒)通过四通换向阀2在冷凝器4中转化为液态的换热工质而释放热量，将水加热，冷凝器4中的换热工质经电子膨胀阀3节流后流入蒸发器5，换热工质由于压力的降低而在蒸发器5内蒸发变为气态，并吸收热量，气态的换热工质进入压缩机1，经压缩机1加压后又在冷凝器4中冷凝而变为液态，如此往复循环，水换热介质经与冷凝器4和蒸发器5换热而达到空调制冷和制热的目的。

本发明的控制方法包括以下步骤：

步骤1，启动并初始化设置在空调系统冷媒循环回路中的电子膨胀阀3，

将电子膨胀阀3的开度设置在预定的初始范围；

   步骤2，在电子膨胀阀3启动预定的时间后， 实时检测压缩机1的吸气温度和电子膨胀阀3阀后温度，并将两者进行差值计算得出电子膨胀阀3的实际过热度；

步骤3，在电子膨胀阀3启动预定的时间后，根据蒸发器进水温度值及该温度的变化趋势设定电子膨胀阀3的目标过热度；

步骤4，将步骤2中计算得出的实际过热度与步骤3中设定的目标过热度相对比，并经过闭环控制系统确定电子膨胀阀3的最优开度值域，空调控制系统将电子膨胀阀3的开度调整至该最优开度值域。

其中蒸发器5进水温度为与蒸发器5进行换热的水路的铜管温度测得，压缩机1吸气口测得的温度为吸气温度，电子膨胀阀3阀后温度为电子膨胀阀3节流后铜管温度测得。温度测试采用感温包或温度传感器。根据这些参数输入后，采用过热度算法确定电子膨胀阀3当前位置，其主要的计算方法如下：

实际过热度＝吸气温度-电子膨胀阀3发后温度。

目标过热度根据蒸发器5进水温度来给定，经过反复试验，为了达到最好的效果，它与温度的关系可以设定如下：

如果进水温度≥20℃，电子膨胀阀3目标过热度为5℃；

如果20℃≤进水温度＜15℃时，电子膨胀阀3目标过热度为4 ℃；

如果15℃≤进水温度＜10℃时，电子膨胀阀3目标过热度为3℃；

如果进水温度＜10℃时，电子膨胀阀3目标过热度为2℃；

水水换热空调器制冷运行从启动开始，通过闭环控制系统自动搜寻最佳电子膨胀阀3开度，在最接近最优开度后，停止搜索，系统认为此时的开度即为最佳的电子膨胀阀3开度，后续仅在此基础上进行过热度调节。过热度算法不限于上述给出的方法，包括PI控制， PID控制以及模糊控制等。

系统启动后，电子膨胀阀3开始进行复位动作，电子膨胀阀3开度由未知开度复位为0步。在初始最优开度偏差值A和参考(假定) 最优开度B。最优开度偏差值A根据要求搜索最优开度精度要求来 给定。最优开度B根据电子膨胀阀3开度范围给定假定值，一般在电子膨胀阀3全部开度范围内中间段选取。电子膨胀阀3动作到B脉冲步数时，为了避免开机初期调节的不 稳定性，开机运行三分钟内保持给定开度B不变，之后开始进入本次运行的最优化开度搜索算法。

在运行范围内，电子膨胀阀3开度具有上下限，当脉冲步数达到该设定值后，过热度算法计算出的调整步数超出限定范围的部分不再接受开度指令，而强制将该开度限制于该上下限上，而向范围内的调整允许动作电子膨胀阀3。

以上所述仅是本专利的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本专利的保护范围。

Claims (2)

1.一种空调系统中电子膨胀阀的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，启动并初始化设置在空调系统冷媒循环回路中的电子膨胀阀，

将电子膨胀阀的开度设置在预定的初始范围；

   步骤2，在电子膨胀阀启动预定的时间后， 实时检测压缩机的吸气温度和电子膨胀阀阀后温度，并将两者进行差值计算得出电子膨胀阀的实际过热度；

步骤3，在电子膨胀阀启动预定的时间后，根据蒸发器进水温度值及该温度的变化趋势设定电子膨胀阀的目标过热度；

步骤4，将步骤2中计算得出的实际过热度与步骤3中设定的目标过热度相对比，并经过闭环控制系统确定电子膨胀阀的最优开度值域，空调控制系统将电子膨胀阀的开度调整至该最优开度值域。

2.根据权利要求1所述空调系统中电子膨胀阀的控制方法，其特征在于：

在步骤3中，

蒸发器进水温度值≥20℃时，电子膨胀阀的目标过热度设定为5℃；

20℃≤蒸发器进水温度值＜15℃时，电子膨胀阀的目标过热度设定为4 ℃；

15℃≤蒸发器进水温度值＜10℃时，电子膨胀阀的目标过热度设定为3℃；

蒸发器进水温度值＜10℃时，电子膨胀阀的目标过热度设定为2℃。