CN104792072B - 空调机组及其冷媒流量控制方法 - Google Patents

空调机组及其冷媒流量控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种空调机组及其冷媒流量控制方法，空调机组包括冷凝器、蒸发器、闪发器、第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀；空调机组还包括用于控制第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀的开度的控制器、设置于冷凝器的液位感应器、设置于闪发器的第一压力感应器，液位感应器和第一压力感应器均与控制器可通信地相连接；控制器设有用于存储目标液位和目标压力的存储器，以及将液位感应器采集得到的实际液位与目标液位进行比较、和将第一压力感应器采集得到的实际压力与目标压力进行比较的比较器。如此设置，本发明提供的空调机组，其能够有效提高电子膨胀阀的控制精度，进而可保证空调机组能够高效运行。

Description

空调机组及其冷媒流量控制方法
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种空调机组及其冷媒流量控制方法。
背景技术
空调系统中，冷媒流量的控制是影响空调机组制冷量和能效比的主要因素。目前，空调机组多数采用节流孔板和电子膨胀阀联合调节的方式来实现冷媒流量的控制，其中节流孔板为不可调节元件，无法对机组性能进行优化调节，因此如何实现对电子膨胀阀的精确控制对机组性能提升就显得尤为重要。
针对电子膨胀阀的控制，各个厂家也研发了各种不同的方式，基本上围绕在通过控制吸气过热度、排气过热度等方式来实现，但这些控制参数目标值的计算方式较为复杂，往往造成计算值偏差较大，最终导致电子膨胀阀的实际开度与理想值不一致，机组无法达到最高效的运行状态。
现有技术中，还存在一种液位控制法，通过液位计检测蒸发器或冷凝器的实时冷媒液位，并将冷媒液位信息发送给控制器，控制器控制电子膨胀阀的开度。
然而，对于带有闪发器的空调机组，由于闪发器内的冷媒和蒸发器内的冷媒处于沸腾状态，液位波动比较大，因此，液位计不能精确地采集蒸发器和闪发器内的冷媒液位信息，进而控制器不能精确地控制电子膨胀阀的开度，最终导致电子膨胀阀的实际开度与理想值不一致，机组无法达到最高效的运行状态。
因此，如何能够精确地控制电子膨胀阀的开度，以保证机组能够高效运行，成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。
发明内容
本发明提供了一种空调机组，其能够有效提高电子膨胀阀的控制精度，进而可保证空调机组能够高效运行。本发明还提供了一种冷媒流量控制方法。
本发明提供的一种空调机组，包括冷凝器、蒸发器和闪发器，所述冷凝器与所述闪发器之间连接有第一冷媒管，所述闪发器与所述蒸发器之间连接有第二冷媒管，所述第一冷媒管上设有用于调节冷媒流量的第一电子膨胀阀，所述第二冷媒管上设有用于调节冷媒流量的第二电子膨胀阀；所述空调机组还包括用于控制所述第一电子膨胀阀和所述第二电子膨胀阀的开度的控制器、设置于所述冷凝器的液位感应器、设置于所述闪发器的第一压力感应器，所述液位感应器和所述第一压力感应器均与所述控制器可通信地相连接；所述控制器设有用于存储目标液位和目标压力的存储器，以及将所述液位感应器检测得到的实际液位与所述目标液位进行比较、和将所述第一压力感应器采集得到的实际压力与所述目标压力进行比较的比较器。
优选地，所述空调机组还包括设置于所述冷凝器的第二压力感应器和设置于所述蒸发器的第三压力感应器，所述控制器设有与所述第二压力感应器和第三压力感应器可通信地相连接的计算器；当空调机组处于最佳性能时，所述计算器采集所述第二压力感应器感应到的冷凝器压力、和所述第三压力感应器感应到的蒸发器压力，并将所述冷凝器压力和所述蒸发器压力换算为所述目标压力。
优选地，包括多级压缩机，由所述蒸发器流出的冷媒经过所述多级压缩机的压缩作用后进入所述冷凝器。
优选地，所述多级压缩机为二级压缩机。
优选地，所述多级压缩机为多个相串联的压缩机。
优选地，所述多级压缩机为能够对冷媒进行多级压缩的一个压缩机。
优选地，所述空调机组为离心式冷水机组。
本发明还提供了一种冷媒流量控制方法，包括：
采集冷凝器内的实际液位和闪发器内的冷媒的实际压力；
将所述实际液位和预设的目标液位范围进行比较，并且将所述实际压力与预设的目标压力范围进行比较；
若所述实际液位高于或等于所述目标液位范围的上限值，则控制设置于所述冷凝器和所述闪发器之间的第一电子膨胀阀的开度增加；若所述实际液位低于或等于所述目标液位范围的下限值，则控制所述第一电子膨胀阀的开度减小；
若所述实际压力大于或等于所述目标压力范围的上限值，则控制设置于所述闪发器和所述蒸发器之间的第二电子膨胀阀的开度增加；若所述实际压力小于或等于所述目标压力范围的下限值，则控制所述第二电子膨胀阀的开度减小。
优选地，所述目标液位范围为Hc±1%Hc,其中，Hc为空调机组处于最优能效时的冷凝器内的压力；
所述目标压力范围为P闪发±40KPa,其中P闪发为空调机组处于最优能效时，闪发器内的压力。
优选地，所述目标压力其中，Pe为空调机组处于最优能效时，蒸发器内的压力，Pc为空调机组处于最优能效时，冷凝器内的压力。本发明提供的空调机组，液位感应器可以采集冷凝器内的实际液位，第一压力感应器能够采集闪发器内的冷媒的实际压力，液位感应器和第一压力感应器将采集的实际液位信息和实际压力信息输送至控制器，控制器的存储器内存储有目标液位和目标压力，控制器的比较器将实际液位与目标液位进行比较、并且将所述第一压力感应器采集到的实际压力与目标压力进行比较。若实际液位高于目标液位，控制器则控制设置于冷凝器和闪发器之间的第一电子膨胀阀的开度增加；若实际液位低于目标液位，控制器则控制第一电子膨胀阀的开度减小；若实际压力大于目标压力，控制器则控制设置于闪发器和蒸发器之间的第二电子膨胀阀的开度增加；若实际压力小于目标压力，控制器则控制第二电子膨胀阀的开度减小。
需要说明的是，上述目标液位和目标压力，均是在空调处于最优能效时，冷凝器内的冷媒液位和闪发器内的压力。由于第二电子膨胀阀是通过根据闪发器内的压力信息进行开度调节，避免了因闪发器内冷媒波动较大，而影响电子膨胀阀控制精度的问题。而且，本发明提供的空调机组，利用冷凝器液位和闪发器压力分别控制从冷凝器进闪发器的第一电子膨胀阀开度和从闪发器进蒸发器的第二电子膨胀阀开度，通过第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀联合调节机组性能，提高了机组的可调节性，降低了现有调节方式的不精确性，调节更加直观容易控制，结构简单可靠性强。
因此，本发明提供了的空调机组，其能够有效提高电子膨胀阀的控制精度，进而可保证空调机组能够高效运行。
本发明还提供了一种冷媒流量控制方法，包括：
采集冷凝器内的实际液位和闪发器内的冷媒的实际压力；
将所述实际液位和预设的目标液位范围进行比较，并且将所述实际压力与预设的目标压力范围进行比较；
若所述实际液位高于或等于所述目标液位范围的上限值，则控制设置于所述冷凝器和所述闪发器之间的第一电子膨胀阀的开度增加；若所述实际液位低于或等于所述目标液位范围的下限值，则控制所述第一电子膨胀阀的开度减小；
若所述实际压力大于或等于所述目标压力范围的上限值，则控制设置于所述闪发器和所述蒸发器之间的第二电子膨胀阀的开度增加；若所述实际压力小于或等于所述目标压力范围的下限值，则控制所述第二电子膨胀阀的开度减小。
如此，本发明提供的冷媒流量控制方法，冷媒流量能够冷凝器液位信息和闪发器内的压力信息联合调节，而且调节精度不会受冷媒波动的影响，能够精确控制冷媒流量，进而使空调机组能够高效运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施方式中空调机组模块示意图；
图1中：
冷凝器—11、蒸发器—12、闪发器—13、第一冷媒管—14、第一电子膨胀阀—15、第二电子膨胀阀—16、液位感应器—17、第一压力感应器—18、第二压力感应器—19、第三压力感应器—20、压缩机—21、第二冷媒管—22。
具体实施方式
本具体实施方式提供了一种空调机组，其能够有效提高电子膨胀阀的控制精度，进而可保证空调机组能够高效运行。本具体实施方式还提供了一种冷媒流量控制方法。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，本具体实施方式提供的一种空调机组，包括冷凝器11、蒸发器12和闪发器13，冷凝器11与闪发器13之间连接有第一冷媒管14，闪发器13与蒸发器12之间连接有第二冷媒管22，第一冷媒管14上设有用于调节冷媒流量的第一电子膨胀阀15，第二冷媒管22上设有用于调节冷媒流量的第二电子膨胀阀16。
本具体实施方式提供的空调机组还包括用于控制第一电子膨胀阀15和第二电子膨胀阀16的开度的控制器（图中未示出）、设置于冷凝器11的液位感应器17、设置于闪发器13的第一压力感应器18，液位感应器17和第一压力感应器18均与控制器可通信地相连接。
控制器设有用于存储目标液位和目标压力的存储器，以及将液位感应器17检测得到的实际液位与目标液位进行比较、和将第一压力感应器18采集得到的实际压力与目标压力进行比较的比较器。
如上所述，本具体实施方式提供的空调机组，液位感应器17可以采集冷凝器11内的实际液位，第一压力感应器18能够采集闪发器13内的冷媒的实际压力，液位感应器17和第一压力感应器18将采集的实际液位信息和实际压力信息输送至控制器，控制器的存储器内存储有目标液位和目标压力，控制器的比较器将实际液位与目标液位进行比较、并且将第一压力感应器18采集到的实际压力与目标压力进行比较。若实际液位高于目标液位，控制器则控制设置于冷凝器11和闪发器13之间的第一电子膨胀阀15的开度增加；若实际液位低于目标液位，控制器则控制第一电子膨胀阀15的开度减小；若实际压力大于目标压力，控制器则控制设置于闪发器13和蒸发器12之间的第二电子膨胀阀16的开度增加；若实际压力小于目标压力，控制器则控制第二电子膨胀阀16的开度减小。
需要说明的是，上述目标液位和目标压力，均是在空调处于最优能效时，冷凝器11内的冷媒液位和闪发器13内的压力。由于第二电子膨胀阀16是通过根据闪发器13内的压力信息进行开度调节，避免了因闪发器13内冷媒波动较大，而影响电子膨胀阀控制精度的问题。而且，本具体实施方式提供的空调机组，利用冷凝器11液位和闪发器13的压力分别第一电子膨胀阀15的开度和第二电子膨胀阀16的开度，通过第一电子膨胀阀15和第二电子膨胀阀16联合调节机组性能，提高了机组的可调节性，降低了现有调节方式的不精确性，调节更加直观容易控制，结构简单可靠性强。
因此，本具体实施方式提供的空调机组，其能够有效提高电子膨胀阀的控制精度，进而可保证空调机组能够高效运行。
本具体实施方式的优选方案中，空调机组还包括设置于冷凝器11的第二压力感应器19和设置于蒸发器12的第三压力感应器20，控制器设有与第二压力感应器19和第三压力感应器20可通信地相连接的计算器；当空调机组处于最佳性能时，计算器采集第二压力感应器19感应到的冷凝器11压力、和第三压力感应器20感应到的蒸发器12压力，并将冷凝器11压力和蒸发器12压力换算为目标压力。
需要说明的是，闪发器13内的压力其中，Pe为空调机组处于最优能效时，蒸发器12内的压力，Pc为空调机组处于最优能效时，冷凝器11内的压力。
通过空调各个运行阶段的对比，可得到空调处于最优能效的时间，在该段时间内冷凝器11内的压力和蒸发器12内的压力即为空调机组处于最佳性能时的冷凝器11压力和蒸发器12压力。如此设置，可通过第二压力传感器和第三压力传感器以及控制器的计算器计算出闪发器13的目标压力。
需要说明的是，本具体实施方式提供的空调机组，可以为离心式冷水机组，其可以包括多级压缩机21，由蒸发器12流出的冷媒经过多级压缩机21的压缩作用后进入冷凝器11。
需要说明的是，上述多级压缩机21可以为多级串联在冷媒管路上的压缩机，也可以为一个具有多级压缩功能的压缩机。
比如，本具体实施方式提供的空调机组，可以为二级压缩机，该二级压缩机可以为两个串联在冷媒管路上的单独的压缩机，也可为具有两级压缩功能的一个压缩机。
本具体实施方式还提供了一种冷媒流量控制方法，包括：
采集冷凝器内的实际液位和闪发器内的冷媒的实际压力；
将实际液位和预设的目标液位进行比较，并且将实际压力与预设的目标压力进行比较；
若实际液位高于目标液位，则控制设置于冷凝器和闪发器之间的第一电子膨胀阀的开度增加；若实际液位低于目标液位，则控制第一电子膨胀阀的开度减小；
若实际压力大于目标压力，则控制设置于闪发器和蒸发器之间的第二电子膨胀阀的开度增加；若实际压力小于目标压力，则控制第二电子膨胀阀的开度减小。
如此，本具体实施方式提供的冷媒流量控制方法，冷媒流量能够冷凝器液位信息和闪发器内的压力信息联合调节，而且调节精度不会受冷媒波动的影响，能够精确控制冷媒流量，进而使空调机组能够高效运行。该有益效果的推导过程与上述空调机组所带来的有益效果的推导过程大体类似，本文不再赘述。
为了进一步提高空调机组的运行性能，本具体实施方式的优选方案中，若实际液位高于或等于目标液位的1.01倍，则控制设置于冷凝器和闪发器之间的第一电子膨胀阀的开度增加；若实际液位低于或等于目标液位的0.99倍，则控制第一电子膨胀阀的开度减小；
若实际压力减去40KPa的差值大于或等于目标压力，则控制设置于闪发器和蒸发器之间的第二电子膨胀阀的开度增加；若实际压力加上40KPa之和小于或等于目标压力，则控制第二电子膨胀阀的开度减小。
如此，对于第一电子膨胀阀，通过冷凝器的液位传感器调节其开度，当机组运行时，把冷凝器的液位控制在目标液位±1%范围内，该范围内空调机组的性能最优。对于第二电子膨胀阀，通过对比闪发器内的实际压力与目标压力控制其开度，将实测的闪发器实际压力控制在最优的闪发器目标压力±40KPa范围内，此范围内机组的性能最优。
因此，本具体实施方式提供的优选方案，能够使空调机组在性能最优的范围内稳定运行。
另外，需要说明的是，闪发器的目标压力，可通过如下方法确定：目标压力其中，Pe为空调机组处于最优能效时，蒸发器内的压力，Pc为空调机组处于最优能效时，冷凝器内的压力。
由于在机组在最优能效运行时，有最优的冷凝器压力和蒸发器压力对应闪发器内的压力，因此，通过该方式确定的目标压力，能够使空调机组在最优的范围内运行。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种空调机组，包括冷凝器、蒸发器和闪发器，所述冷凝器与所述闪发器之间连接有第一冷媒管，所述闪发器与所述蒸发器之间连接有第二冷媒管，其特征在于，所述第一冷媒管上设有用于调节冷媒流量的第一电子膨胀阀，所述第二冷媒管上设有用于调节冷媒流量的第二电子膨胀阀；所述空调机组还包括用于控制所述第一电子膨胀阀和所述第二电子膨胀阀的开度的控制器、设置于所述冷凝器的液位感应器、设置于所述闪发器的第一压力感应器，所述液位感应器和所述第一压力感应器均与所述控制器可通信地相连接；所述控制器设有用于存储目标液位和目标压力的存储器，以及将所述液位感应器采集得到的实际液位与所述目标液位进行比较、和将所述第一压力感应器采集得到的实际压力与所述目标压力进行比较的比较器。
2.如权利要求1所述的空调机组，其特征在于，所述空调机组还包括设置于所述冷凝器的第二压力感应器和设置于所述蒸发器的第三压力感应器，所述控制器设有与所述第二压力感应器和第三压力感应器可通信地相连接的计算器；当空调机组处于最佳性能时，所述计算器采集所述第二压力感应器感应到的冷凝器压力、和所述第三压力感应器感应到的蒸发器压力，并将所述冷凝器压力和所述蒸发器压力换算为所述目标压力。
3.如权利要求1或2所述的空调机组，其特征在于，包括多级压缩机，由所述蒸发器流出的冷媒经过所述多级压缩机的压缩作用后进入所述冷凝器。
4.如权利要求3所述的空调机组，其特征在于，所述多级压缩机为二级压缩机。
5.如权利要求3所述的空调机组，其特征在于，所述多级压缩机为多个相串联的压缩机。
6.如权利要求3所述的空调机组，其特征在于，所述多级压缩机为能够对冷媒进行多级压缩的一个压缩机。
7.如权利要求3所述的空调机组，其特征在于，所述空调机组为离心式冷水机组。
8.一种冷媒流量控制方法，其特征在于，基于如权利要求1-7任一项所述的空调机组，包括：
采集冷凝器内的实际液位和闪发器内的冷媒的实际压力；
将所述实际液位和预设的目标液位范围进行比较，并且将所述实际压力与预设的目标压力范围进行比较；
若所述实际液位高于或等于所述目标液位范围的上限值，则控制设置于所述冷凝器和所述闪发器之间的第一电子膨胀阀的开度增加；若所述实际液位低于或等于所述目标液位范围的下限值，则控制所述第一电子膨胀阀的开度减小；
若所述实际压力大于或等于所述目标压力范围的上限值，则控制设置于所述闪发器和所述蒸发器之间的第二电子膨胀阀的开度增加；若所述实际压力小于或等于所述目标压力范围的下限值，则控制所述第二电子膨胀阀的开度减小。
9.如权利要求8所述的冷媒流量控制方法，其特征在于，所述目标液位范围为Hc±1％Hc,其中Hc为空调机组处于最优能效时的冷凝器内的压力；
所述目标压力范围为P闪发±40KPa,其中P闪发为空调机组处于最优能效时，闪发器内的压力。
10.如权利要求9所述的冷媒流量控制方法，其特征在于，所述目标压力其中，Pe为空调机组处于最优能效时，蒸发器内的压力，Pc为空调机组处于最优能效时，冷凝器内的压力。
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