CN105928268B - 一种制冷系统中两相射流泵供液的控制方法和控制系统 - Google Patents

一种制冷系统中两相射流泵供液的控制方法和控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及制冷系统中两相射流泵供液的控制方法，包括通过液位传感器检测供液桶中的液位高度；将检测到的液位高度与设定值做比较；根据比较结果，通过控制器综合调整对应的调节阀直至液位的高度符合设定范围；通过压力传感器检测射流泵出口、吸入口和喷嘴入口的制冷剂压力值；对检测到的压力值进行压差比值计算；将计算结果与设定的压差比值做比较；根据比较结果通过控制器综合调整对应的调节阀直至射流泵出口、吸入口和喷嘴入口的制冷剂压力的压差比值符合设定的压差比值范围。本发明还提供了两相射流泵供液的控制系统。本发明适用于各种形式的空调、制冷和低温系统，提高带有两相射流泵制冷系统运行的稳定性、可靠性和效率，延长设备使用寿命。

Description

一种制冷系统中两相射流泵供液的控制方法和控制系统
【技术领域】
本发明涉及一种制冷系统的控制方法和控制系统，具体地说，是可用于空调、制冷和低温等技术领域的一种制冷系统中两相射流泵供液的控制方法和控制系统。
【背景技术】
两相射流泵代替制冷系统中的膨胀阀，将制冷剂的膨胀功回收利用，能够达到制冷系统的节能目的。射流泵(又称喷射器)的设计通常针对某一额定工况，如果实际工况偏离额定工况，射流泵的性能急剧下降，甚至不能工作，继而影响整个制冷系统的稳定运行。目前采取的主要技术措施是，改变射流泵的喷嘴流通截面积，调节喷嘴轴向与混合室入口的距离；中国专利CN104075509A公开了一种喷嘴可调式蒸汽喷射器，通过调节喷嘴中的调节锥位置，从而改变工作流体喷嘴的流通面积，提高喷射器的工作效率，中国专利CN2856530Y公开了一种同时调节喷嘴流通面积和喷嘴轴向位置的射流泵装置，使射流泵能够保持较高的工作效率，上述这些做法用于两相射流泵制冷系统中，将存在调节范围窄，制冷剂容易泄露，运行维护复杂的不足。
中国专利CN102878715B公开了一种射流泵节流供液制冷系统，其优点是，在避免蒸发器两相流供液的同时，实现蒸发器的倍量供液，提高了制冷系统的运行效率，但是，该专利并未涉及制冷系统的稳定运行问题。
综上所述，亟需一种提高带有两相射流泵制冷系统运行的稳定性、可靠性和效率，适用于各种形式的空调、制冷和低温系统中的两相射流泵供液的控制方法和控制系统，但是目前关于此类技术还未见报道。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种制冷系统中两相射流泵供液的控制方法。
本发明的再一的目的是，提供一种制冷系统中两相射流泵供液的控制系统。
为实现上述第一个目的，本发明采取的技术方案是：
所述的控制方法，包括如下步骤：步骤一：通过供液桶中的液位传感器，实时监测供液桶中制冷剂液位高度h；步骤二：将h与设定值h1和h2进行比较，其中h1＞h2，若h＞h1，或者h＜h2，则控制器向第一调节阀、第二调节阀和第三调节阀输出信号，综合调整第一调节阀、第二调节阀和第三调节阀的开度；步骤三：在h2≤h≤h1条件下，实时监测射流泵的进出口制冷剂压力PP，PH，PC，并计算压差比ξ，其中：ξ＝(PC-PH)/(PP-PH)，PP为第三压力传感器，即射流泵的喷嘴入口处制冷剂压力，PH为第二压力传感器，即射流泵的吸入口处制冷剂压力，PC为第一压力传感器，即射流泵的扩散器出口处制冷剂压力；步骤四：将ξ与设定值ξ1和ξ2进行比较，其中ξ1＞ξ2，若ξ＞ξ1，或者ξ＜ξ2，则控制器向第一调节阀、第二调节阀和第三调节阀输出信号，综合调整第一调节阀、第二调节阀和第三调节阀的开度；步骤五：在ξ2≤ξ≤ξ1条件下，维持第一调节阀、第二调节阀和第三调节阀的开度不变，返回步骤一。
所述的控制器优先对供液桶中的液位高度进行调整，调整后的液位高度满足设定的液位高度范围要求后，控制器再对射流泵的进出口的压差比值进行调整，调整后的压差比值满足设定的压差比值范围要求。
为实现上述第二个目的，本发明采取的技术方案是：
所述的控制系统，包括压缩机、冷凝器、射流泵、蒸发器、分离桶和供液桶，还包括控制器、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、液位传感器和第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀；所述压缩机出口与冷凝器入口相连，冷凝器出口与第三调节阀相连，第三调节阀与射流泵的喷嘴入口相连，射流泵的喷嘴入口处安装第三压力传感器，射流泵的吸入口与第二调节阀连接，射流泵的吸入口处安装第二压力传感器，第二调节阀与分离桶的排液口连接，射流泵的扩散器出口与供液桶入口相连，射流泵的扩散器出口处安装第一压力传感器，供液桶的排气口与第一调节阀相连，第一调节阀与压缩机吸入口相连，供液桶中装有液位传感器，供液桶的排液口与蒸发器入口相连，蒸发器的出口与分离桶的入口相连，分离桶的排气口与压缩机吸入口相连；所述控制器分别与第一调节阀、第二调节阀和第三调节阀相连，与第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器相连，与液位传感器相连。
所述的控制系统，其工作原理：将来自供液桶分离出的制冷剂蒸汽经第一调节阀降压处理，与来自分离桶分离出的低温低压制冷剂气体混合，由压缩机吸入并压缩成高温高压的过热蒸汽，进入冷凝器冷凝，高压冷凝液再经第三调节阀的流量调节后，在射流泵的喷嘴中膨胀加速并伴随着降压，在喷嘴出口形成的低压，将来自分离桶并经第二调节阀流量调节后的液体制冷剂吸入，该吸入液体制冷剂与喷嘴出口的高速气液两相流混合，混合流体在射流泵的扩压段升压，动能转化为压力能，气液两相流进入供液桶并进行气液分离，经气液分离的制冷剂蒸汽经过第一调节阀降压处理，经气液分离的液体进入蒸发器部分蒸发，蒸发器出来的气液两相流进入分离桶并进行气液分离，经气液分离的液体通过第二调节阀的流量调节后被吸入射流泵，经气液分离的气体与经过第一调节阀的制冷剂蒸汽混合后进入压缩机吸入口。
本发明优点在于：
本发明适用于各种形式的空调、制冷和低温系统，不仅有效提高带有两相射流泵制冷系统运行的稳定性、可靠性和效率。而且能节约能源，延长设备使用寿命。
【附图说明】
附图1是一种制冷系统中两相射流泵供液的控制系统原理图。
附图2是一种制冷系统中两相射流泵供液的控制方法流程图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明提供的具体实施方式作详细说明。
附图中涉及的附图标记和组成部分如下所示：
1.压缩机 2.控制器
3.分离桶 4.蒸发器
5.第一调节阀 6.液位传感器
7.供液桶 8.第一压力传感器
9.第二调节阀 10.第二压力传感器
11.射流泵 12.第三压力传感器
13.第三调节阀 14.冷凝器
实施例1
请参看图1，图1是一种制冷系统中两相射流泵供液的控制系统原理图。所述的一种两相射流泵供液的制冷及其控制系统，包括压缩机1、冷凝器14、射流泵11、蒸发器4、分离桶3和供液桶7，还包括控制器2、第一压力传感器8、第二压力传感器10、第三压力传感器12、液位传感器6和第一调节阀5、第二调节阀9、第三调节阀13；所述压缩机1出口与冷凝器14入口相连，冷凝器14出口与第三调节阀13相连，第三调节阀13与射流泵11的喷嘴入口相连，射流泵11的喷嘴入口处安装第三压力传感器12，射流泵11的吸入口与第二调节阀9连接，射流泵11的吸入口处安装第二压力传感器10，第二调节阀9与分离桶3的排液口连接，射流泵11的扩散器出口与供液桶7入口相连，射流泵11的扩散器出口处安装第一压力传感器8，供液桶7的排气口与第一调节阀5相连，第一调节阀5与压缩机1吸入口相连，供液桶7中装有液位传感器6，供液桶7的排液口与蒸发器4入口相连，蒸发器4的出口与分离桶3的入口相连，分离桶3的排气口与压缩机1吸入口相连。所述控制器2分别与第一调节阀5、第二调节阀9和第三调节阀13相连，与第一压力传感器8、第二压力传感器10、第三压力传感器12相连，与液位传感器6相连。
所述的一种制冷系统中两相射流泵供液的控制系统原理为：
来自供液桶7分离出的制冷剂蒸汽经第一调节阀5降压处理，与来自分离桶3分离出的低温低压制冷剂气体混合，由压缩机1吸入并压缩成高温高压的过热蒸汽，进入冷凝器14冷凝，高压冷凝液再经第三调节阀13的流量调节后，在射流泵11的喷嘴中膨胀加速并伴随着降压，在喷嘴出口形成的低压，将来自分离桶3并经第二调节阀9流量调节后的液体制冷剂吸入，该吸入液体与喷嘴出口的高速气液两相流混合，混合流体在射流泵11的扩压段升压，动能转化为压力能，气液两相流进入供液桶7并进行气液分离，经气液分离的制冷剂蒸汽经过第一调节阀5降压处理，经气液分离的液体进入蒸发器4部分蒸发，蒸发器4出来的气液两相流进入分离桶3并进行气液分离，经气液分离的液体通过第二调节阀9的流量调节后被吸入射流泵11，经气液分离的气体与经过第一调节阀5的制冷剂蒸汽混合后进入压缩机1吸入口。
请参看图2，图2是一种制冷系统中两相射流泵供液的控制方法流程图。一种制冷系统中两相射流泵供液的控制方法，包括如下步骤：
步骤一：通过供液桶7中的液位传感器6，实时监测供液桶7中制冷剂液位高度h；
步骤二：将h与设定值h1和h2进行比较，其中h1＞h2，若h＞h1，或者h＜h2，则控制器2向第一调节阀5、第二调节阀9和第三调节阀13输出信号，综合调整第一调节阀5、第二调节阀9和第三调节阀13的开度；
步骤三：在h2≤h≤h1条件下，实时监测射流泵11的进出口制冷剂压力PP，PH，PC，并计算压差比ξ，其中：ξ＝(PC-PH)/(PP-PH)，PP为第三压力传感器12，即射流泵11的喷嘴入口处制冷剂压力，PH为第二压力传感器10，即射流泵11的吸入口处制冷剂压力，PC为第一压力传感器8，即射流泵11的扩散器出口处制冷剂压力；
步骤四：将ξ与设定值ξ1和ξ2进行比较，其中ξ1＞ξ2，若ξ＞ξ1，或者ξ＜ξ2，则控制器向第一调节阀5、第二调节阀9和第三调节阀13输出信号，综合调整第一调节阀5、第二调节阀9和第三调节阀13的开度；
步骤五：在ξ2≤ξ≤ξ1条件下，维持第一调节阀、第二调节阀和第三调节阀的开度不变，返回步骤一。
例1：低温制冷系统如附图1所示，制冷剂采用R507A，设计工况：冷凝温度30℃，蒸发温度-40℃，压力比设定值ξ1＝0.05，ξ2＝0.02，供液桶液位h1＝0.8m,h2＝0.2m；
具体执行的控制方法如下：
步骤一：制冷系统开机运行；
步骤二：控制器2通过液位传感器6检测供液桶中的液位h；
步骤三：将h与设定值h1和h2进行比较，若h＞0.8m，或者h＜0.2m，则控制器2向第一调节阀5、第二调节阀9和第三调节阀13输出信号，综合调整第一调节阀5、第二调节阀9和第三调节阀13的开度；
步骤四：间隔2s,控制器2通过液位传感器6检测供液桶7中的液位h；
步骤五：将h与设定值h1和h2进行比较，若h＞0.8m，或者h＜0.2m，继续执行步骤三到步骤四，直至0.2m≤h≤0.8m；
步骤六：控制器2分别通过压力传感器8、10和12，分别检测射流泵出口、吸入口和喷嘴入口的制冷剂压力，控制器2计算压差比ξ；
步骤七：将ξ与设定值ξ1和ξ2进行比较，若ξ＞0.05，或者ξ＜0.02，则控制器2向第一调节阀5、第二调节阀9和第三调节阀13输出信号，综合调整第一调节阀5、第二调节阀9和第三调节阀13的开度；
步骤八：间隔2s,执行步骤六到步骤七，直至0.02≤ξ≤0.05，维持第一调节阀5、第二调节阀9和第三调节阀13的开度不变，返回步骤二。
实施例2
请参看图1和图2，图1是一种制冷系统中两相射流泵供液的控制系统原理图。图2是一种制冷系统中两相射流泵供液的控制方法流程图。所述的两相射流泵供液的控制系统以及所述的一种制冷系统中两相射流泵供液的控制方法,如实施例1所述一致，本实施例不再赘述。
例2：空调制冷系统如附图1所示，制冷剂采用R134a，设计工况：冷凝温度40℃，蒸发温度2℃，压力比设定值ξ1＝0.1，ξ2＝0.04，供液桶液位h1＝1.6m,h2＝0.3m；
具体执行的控制方法如下：
步骤一：制冷系统开机运行；
步骤二：控制器2通过液位传感器6检测供液桶中的液位h；
步骤三：将h与设定值h1和h2进行比较，若h＞1.6m，或者h＜0.3m，则控制器2向第一调节阀5、第二调节阀9和第三调节阀13输出信号，综合调整第一调节阀5、第二调节阀9和第三调节阀13的开度；
步骤四：间隔2s,控制器2通过液位传感器6检测供液桶7中的液位h；
步骤五：将h与设定值h1和h2进行比较，若h＞1.6m，或者h＜0.3m，继续执行步骤三到步骤四，直至0.3m≤h≤1.6m；
步骤六：控制器2分别通过压力传感器8、10和12，分别检测射流泵出口、吸入口和喷嘴入口的制冷剂压力，控制器2计算压差比ξ；
步骤七：将ξ与设定值ξ1和ξ2进行比较，若ξ＞0.1，或者ξ＜0.04，则控制器2向第一调节阀5、第二调节阀9和第三调节阀13输出信号，综合调整第一调节阀5、第二调节阀9和第三调节阀13的开度；
步骤八：间隔2s,执行步骤六到步骤七，直至0.04≤ξ≤0.1，维持第一调节阀5、第二调节阀9和第三调节阀13的开度不变，返回步骤二。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种制冷系统中两相射流泵供液的控制方法，其特征在于，所述的控制方法，包括如下步骤：步骤一：通过供液桶中的液位传感器，实时监测供液桶中制冷剂液位高度h；步骤二：将h与设定值h1和h2进行比较，其中h1＞h2，若h＞h1，或者h＜h2，则控制器向第一调节阀、第二调节阀和第三调节阀输出信号，综合调整第一调节阀、第二调节阀和第三调节阀的开度；步骤三：在h2≤h≤h1条件下，实时监测射流泵的进出口制冷剂压力PP，PH，PC，并计算压差比ξ，其中：ξ＝(PC-PH)/(PP-PH)，PP为第三压力传感器，即射流泵的喷嘴入口处制冷剂压力，PH为第二压力传感器，即射流泵的吸入口处制冷剂压力，PC为第一压力传感器，即射流泵的扩散器出口处制冷剂压力；步骤四：将ξ与设定值ξ1和ξ2进行比较，其中ξ1＞ξ2，若ξ＞ξ1，或者ξ＜ξ2，则控制器向第一调节阀、第二调节阀和第三调节阀输出信号，综合调整第一调节阀、第二调节阀和第三调节阀的开度；步骤五：在ξ2≤ξ≤ξ1条件下，维持第一调节阀、第二调节阀和第三调节阀的开度不变，返回步骤一。
2.根据权利要求1所述的一种制冷系统中两相射流泵供液的控制方法，其特征在于，所述的控制器优先对供液桶中的液位高度进行调整，调整后的液位高度满足设定的液位高度范围要求后，控制器再对射流泵的进出口的压差比值进行调整，调整后的压差比值满足设定的压差比值范围要求。
3.一种制冷系统中两相射流泵供液的控制系统，其特征在于，所述的控制系统，包括压缩机、冷凝器、射流泵、蒸发器、分离桶和供液桶，还包括控制器、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、液位传感器和第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀；所述压缩机出口与冷凝器入口相连，冷凝器出口与第三调节阀相连，第三调节阀与射流泵的喷嘴入口相连，射流泵的喷嘴入口处安装第三压力传感器，射流泵的吸入口与第二调节阀连接，射流泵的吸入口处安装第二压力传感器，第二调节阀与分离桶的排液口连接，射流泵的扩散器出口与供液桶入口相连，射流泵的扩散器出口处安装第一压力传感器，供液桶的排气口与第一调节阀相连，第一调节阀与压缩机吸入口相连，供液桶中装有液位传感器，供液桶的排液口与蒸发器入口相连，蒸发器的出口与分离桶的入口相连，分离桶的排气口与压缩机吸入口相连；所述控制器分别与第一调节阀、第二调节阀和第三调节阀相连，与第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器相连，与液位传感器相连。
4.根据权利要求3所述的一种制冷系统中两相射流泵供液的控制系统，其特征在于，所述的控制系统，其工作原理：将来自供液桶分离出的制冷剂蒸汽经第一调节阀降压处理，与来自分离桶分离出的低温低压制冷剂气体混合，由压缩机吸入并压缩成高温高压的过热蒸汽，进入冷凝器冷凝，高压冷凝液再经第三调节阀的流量调节后，在射流泵的喷嘴中膨胀加速并伴随着降压，在喷嘴出口形成的低压，将来自分离桶并经第二调节阀流量调节后的液体制冷剂吸入，该吸入液体制冷剂与喷嘴出口的高速气液两相流混合，混合流体在射流泵的扩压段升压，动能转化为压力能，气液两相流进入供液桶并进行气液分离，经气液分离的制冷剂蒸汽经过第一调节阀降压处理，经气液分离的液体进入蒸发器部分蒸发，蒸发器出来的气液两相流进入分离桶并进行气液分离，经气液分离的液体通过第二调节阀的流量调节后被吸入射流泵，经气液分离的气体与经过第一调节阀的制冷剂蒸汽混合后进入压缩机吸入口。
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