CN106288940A - 一种制冷机冷凝器在线清洗控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制冷机冷凝器在线清洗控制方法及系统，其方法包括以下步骤：采集制冷机冷凝器的温度；根据所采集的制冷机冷凝器的温度，计算所述制冷机冷凝器的对数平均温度差；将所述对数平均温度差与预设值进行比较运算，以获得运算结果，并根据所述运算结果控制在线清洗装置开启或关闭；每隔N分钟重复一次上述步骤，其中，N为大于0的整数。本发明通过对制冷机冷凝器的温度进行实时监测，以实现对在线清洗装置的实时控制，及时清理冷凝器中的水垢，提高了冷凝器的换热效率，减少空调压缩机的电机负荷量，降低电能消耗，实现了空调制冷机节能的目的。

Description

一种制冷机冷凝器在线清洗控制方法及系统

技术领域

本发明涉及建筑大型中央空调技术领域，更具体地说，涉及一种制冷机冷凝器在线清洗控制方法及系统。

背景技术

在我国，2014年建筑能耗总量超过12.5亿吨标准煤，占社会总能耗30％。中央空调能耗占建筑总能耗65％，其中空调机房能耗占空调系统能耗70％左右。而制冷机组又占用空调机房大部分能耗。为了维持制冷机组COP(Coefficient of Performance，性能参数)维持在一个高效的运行区间，其主要的2个换热器(蒸发器、冷凝器)的换热效率特别值得我们关注。特别是冷凝器的换热效率，在一般中央空调系统中，由于冷却水系统是开放式的，生锈、水垢、腐蚀、泄漏等问题接踵而来，这些会导致中央空调系统的主机高压运行，从而引发效率低甚至停机。据相关数据显示，及时的对这些水垢进行清洗，可有效的为用户降低运行成本，提高使用效率。因为中央空调系统中每存在1mm的水垢就会使得暖通空调工程机组的制冷效率大幅下降，与此同时，机组的冷凝器压力会迅速上升，从而加大压缩机的电机负荷量，使得电能的消耗增大。经过水清洗处理后，机组生锈，水垢的问题会得到有效的抑制与改善。传统的在线清洗方法只是设定定时清洗周期，未能如实的反应是现场运行工况和实际需求，不能对冷凝器进行及时清洗，增加压缩机负荷，能源浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述只采用设定定时清洗周期导致未能如实的反应是现场运行工况和实际需求，不能对冷凝器进行及时清洗，增加压缩机负荷，能源浪费的缺陷，提供一种制冷机冷凝器在线清洗控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种制冷机冷凝器在线清洗控制方法，该方法包括以下步骤：

采集制冷机冷凝器的温度；

根据所采集的制冷机冷凝器的温度，计算所述制冷机冷凝器的对数平均温度差；

将所述对数平均温度差与预设值进行比较运算，以获得运算结果，并根据所述运算结果控制在线清洗装置开启或关闭；

每隔N分钟重复一次上述步骤，其中，N为大于0的整数。

优选地，在所述采集制冷机冷凝器的温度的步骤之前还包括：

设定所述预设值，其中，所述预设值为所述制冷机冷凝器的对数平均温度差的预设值，所述对数平均温度差的预设值由所述制冷机决定。

优选地，所述采集制冷机冷凝器的温度的步骤包括：

采集流经所述制冷机冷凝器的冷却水的供水温度和回水温度；

采集所述制冷机冷凝器中制冷剂的入口温度和出口温度。

优选地，所述采集流经所述制冷机冷凝器的冷却水供水温度和回水温度的步骤和所述采集所述制冷机冷凝器中制冷剂的入口温度和出口温度的步骤同时进行。

优选地，所述对数平均温度差的计算公式为：

${\mathrm{\ΔT}}_m=\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1-{\mathrm{\ΔT}}_2}{ln\left(\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{{\mathrm{\ΔT}}_2}\right)}$

ΔT₁＝T_cd.in-T_ct.rtn

ΔT₂＝T_cd.out-T_ct.sup

其中，

T_cd.in：表示冷凝器中制冷剂的入口温度；

T_cd.out：表示冷凝器中制冷剂的出口温度；

T_ct.sup：表示流经冷凝器的冷却水的供水温度；

T_ct.rtn：表示流经冷凝器的冷却水的回水温度；

ΔT_m：表示对数平均温度差。

优选地，所述将所述对数平均温度差与预设值进行比较运算，以获得运算结果，并根据所述运算结果控制在线清洗装置开启或关闭的步骤按照如下公式进行比较运算：

$Sign=\left\{\begin{array}{cc}On,& {\mathrm{\ΔT}}_m\≤{\mathrm{\ΔT}}_{design}\\ Off,& {\mathrm{\ΔT}}_m>{\mathrm{\ΔT}}_{design}\end{array}\right\}$

其中，

Sign：表示在线清洗装置控制信号；

On：表示在线清洗装置开启；

Off：表示在线清洗装置关闭；

ΔT_design：表示在线清洗装置的对数平均温度差的预设值。

优选地，所述计算所述制冷机冷凝器的对数平均温度差的步骤由可编程逻辑器件执行。

本发明还提供一种制冷机冷凝器在线清洗控制系统，该系统包括：

采集单元，用于采集制冷机冷凝器的温度；

计算单元，用于根据所采集的制冷机冷凝器的温度，计算所述制冷机冷凝器的对数平均温度差；

比较控制单元，用于将所述对数平均温度差与预设值进行比较运算，以获得运算结果，并根据所述运算结果控制在线清洗装置开启或关闭；

重复执行单元，用于每隔N分钟重复一次所述采集单元、所述计算单元以及所述比较控制单元执行的步骤，其中，N为大于0的整数。

实施本发明的制冷机冷凝器在线清洗控制方法及系统，具有以下有益效果：本发明通过对制冷机冷凝器的温度进行实时监测，即先采集制冷机冷凝器的温度，计算制冷机冷凝器的对数平均温度差，并将对数平均温度差与预先设定的预设值进行比较，根据比较结果控制在线清洗装置开启或关闭，进而对控制在线清洗装置对冷凝器清洗或不清洗，从而实现对在线清洗装置的实时控制，及时清理冷凝器中的水垢，提高了冷凝器的换热效率，从而减少空调压缩机的电机负荷量，降低电能消耗，实现了空调制冷机节能的目的。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明制冷机冷凝器在线清洗装置控制方法的流程示意图；

图2是本发明制冷机冷凝空对空在线清洗装置控制系统一较佳实施例的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。

本发明的制冷机冷凝器在线清洗装置控制方法及系统适用于中央空调节能领域，通过对制冷机冷凝器的在线清洗装置进行实时控制，使得冷凝器内的水垢可以得到及时的清洗，减少了空调电机负荷，降低能耗。

如图1所示，为本发明制冷机冷凝器在线清洗装置控制方法的流程示意图，该方法包括以下步骤：

S1：采集制冷机冷凝器的温度；

S2：根据所采集的制冷机冷凝器的温度，计算所述制冷机冷凝器的对数平均温度差；

S3：将所述对数平均温度差与预设值进行比较运算，以获得运算结果，并根据所述运算结果控制在线清洗装置开启或关闭；

S4：每隔N分钟重复一次上述步骤，其中，N为大于0的整数。

进一步地，在步骤S1之前还可包括如下步骤：

设定预设值，其中，预设值为制冷机冷凝器的对数平均温度差的预设值。可以理解地，对数平均温度差是指两种流体在热交换器中传热过程温差的积分的平均值。对数平均温度差在制冷机将信将疑器前需提前进行设定，且对数平均温度差的预设值随不同品牌的制冷机而变化，其大小及型号由制冷机决定，通常可依据制冷机组厂家的技术说明书确定制冷机对数平均温度差的预设值。本发明对此不作限定，可根据实用选用进行确定。在本发明的实施例中，对数平均温度差的预设值可为25℃。

优选地，在步骤S1中采集制冷机冷凝器的温度的步骤包括如下步骤：

S11：采集流经制冷机冷凝器的冷却水的供水温度和回水温度；

S12：采集制冷机冷凝器中制冷剂的入口温度和出口温度。

进一步地，在步骤S1中的步骤S11和S12两个步骤同时进行。可以理解地，在本发明的实施例中，步骤S11和步骤S12可采用温度传感器对供水温度、回水温度、制冷剂的入口温度以及制冷剂的出口温度进行采集，并上传供水温度、回水温度、制冷剂的入口温度以及制冷剂的出口温度对应的数据。

在步骤S11、S12中，每隔N分钟采集一次流经制冷机冷凝器的冷却水的供水温度和回水温度、制冷剂的入口温度和出口温度，其中，N为大于0的整数，即N可以为1分钟、2分钟、5分钟、10分钟等，具体可根据实际生产情况进行确定。在本发明的实施例中可将时间间隔设置为1分钟，即每隔1分钟采集一次流经制冷机冷凝器的冷却水的供水温度和回水温度、制冷剂的入口温度和出口温度。

优选地，在步骤S2中，可根据对数平均温度差的计算公式计算制冷机冷凝器的对数平均温度差，即依据步骤S1中采集的温度数据(供水温度数据、回水温度数据、入口温度数据和出口温度数据)利用对数平均温度差的计算公式计算制冷机冷凝器的对数平均温度差。具体地，对数平均温度差的计算公式为：

${\mathrm{\ΔT}}_m=\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1-{\mathrm{\ΔT}}_2}{ln\left(\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{{\mathrm{\ΔT}}_2}\right)}$

ΔT₁＝T_cd.in-T_ct.rtn

ΔT₂＝T_cd.out-T_ct.sup

其中，

T_cd.in：表示冷凝器中制冷剂的入口温度；

T_cd.out：表示冷凝器中制冷剂的出口温度；

T_ct.sup：表示流经冷凝器的冷却水的供水温度；

T_ct.rtn：表示流经冷凝器的冷却水的回水温度；

ΔT_m：表示对数平均温度差。

优选地，在步骤S3中，将在步骤S2中计算所得的对数平均温度差与预设值进行比较运算，获得运算结果，其中，具体的比较运算可按照相应的比较运算公式进行，该公式为：

$Sign=\left\{\begin{array}{cc}On,& {\mathrm{\ΔT}}_m\≤{\mathrm{\ΔT}}_{design}\\ Off,& {\mathrm{\ΔT}}_m>{\mathrm{\ΔT}}_{design}\end{array}\right\}$

其中，

Sign：表示在线清洗装置控制信号；

On：表示在线清洗装置开启；

Off：表示在线清洗装置关闭；

ΔT_design：表示在线清洗装置的对数平均温度差的预设值。

例如：冷却水的供水温度T_ct.sup＝32℃，冷却水的回水温度T_ct.rtn＝37℃，制冷剂选用R22，其入口温度T_cd.in＝120℃，出口温度T_cd.out＝38℃。根据对数平均温度差计算公式可得

ΔT1＝120-37＝83；

ΔT2＝38-32＝6；

ΔTm＝(83-6)/ln(83/6)＝29.31；

此时ΔTm＝29.31＞ΔTdesign＝25，根据比较运算公式可知，此时Sign＝Off，表明不需要开启在线清洗装置，即不需清洗冷凝器。

再如，当冷却水的供水温度T_ct.sup＝32℃，冷却水的回水温度T_ct.rtn＝33℃，制冷剂选用R22，其入口温度T_cd.in＝120℃，出口温度T_cd.out＝34℃。根据对数平均温度差计算公式可得

ΔT1＝120-33＝87；

ΔT2＝34-32＝2；

ΔTm＝(87-2)/ln(87/2)＝22.53

此时ΔTm＝22.53＜ΔTdesign＝25，根据比较运算公式可知，此时Sign＝On，表明需要开启在线清洗装置，即需要清洗冷凝器，及时清理冷凝器中的水垢，提高了冷凝器的换热效率，从而减少空调压缩机的电机负荷量，降低电能消耗，节省中央空调的能耗。

优选地，在步骤S4中，每隔N分钟重复一次步骤S1、步骤S2、步骤S3，进而实现对制冷机冷凝器中的水垢进行实时监测，及时清理水垢，提高冷凝器的换热效率，降低能耗。其中N为大于0的整数，在本发明的实施例中，N可设置为1分钟，即每隔1分钟重复一次，实时监测冷凝器。

可以理解地，本发明的制冷机冷凝器在线清洗控制方法适用于中央空调等空调系统。

优选地，步骤S2可以在可编程逻辑器件中执行，通过可编程逻辑器件对冷凝器的对数平均温度差进行计算可提高运算效率。在本发明的实施例中还可通过可编程逻辑器件对在线清洗装置进行实时控制，提高冷凝器的换热效率。

如图2所示，本发明还提供一种制冷机冷凝器在线清洗控制系统，该系统包括：

采集单元100，用于采集制冷机冷凝器的温度。

计算单元200，用于根据所采集的制冷机冷凝器的温度，计算所述制冷机冷凝器的对数平均温度差。

比较控制单元300，用于将所述对数平均温度差与预设值进行比较运算，以获得运算结果，并根据所述运算结果控制在线清洗装置开启或关闭。

重复执行单元400，用于每隔N分钟重复一次所述采集单元、所述计算单元以及所述比较控制单元执行的步骤，其中，N为大于0的整数。

在本发明的实施例中，还可包括设定单元，其中，设定单元用于设定预设值。优选地，预设值为制冷机冷凝器的对数平均温度差的预设值。可以理解地，对数平均温度差是指两种流体在热交换器中传热过程温差的积分的平均值。对数平均温度差在制冷机将信将疑器前需提前进行设定，且对数平均温度差的预设值随不同品牌的制冷机而变化，其大小及型号由制冷机决定，通常可依据制冷机组厂家的技术说明书确定制冷机对数平均温度差的预设值。本发明对此不作限定，可根据实用选用进行确定。在本发明的实施例中，对数平均温度差的预设值可为25℃。

具体地，采集单元100所采集的制冷机冷凝器的温度包括：采集流经制冷机冷凝器的冷却水的供水温度和回水温度；采集制冷机冷凝器中制冷剂的入口温度和出口温度。可以理解地，采集单元100可包括温度传感器，所述温度传感器用于采集流经制冷机冷凝器的冷却水的供水温度和回水温度、采集制冷机冷凝器中制冷剂的入口温度和出口温度。采集单元100中的温度传感器每隔N分钟采集一次，其中N为大于0的整数，即N可以为1分钟、2分钟、5分钟、10分钟等，具体可根据实际生产情况进行确定。在本发明的实施例中可将时间间隔设置为1分钟，即每隔1分钟采集单元100采集一次流经制冷机冷凝器的冷却水的供水温度和回水温度、制冷剂的入口温度和出口温度。

具体地，计算单元200接收采集单元100采集的温度数据，采用对数平均温度差的计算公式计算制冷机冷凝器的对数平均温度差。具体地，对数平均温度差计算公式为：

${\mathrm{\ΔT}}_m=\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1-{\mathrm{\ΔT}}_2}{ln\left(\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{{\mathrm{\ΔT}}_2}\right)}$

ΔT₁＝T_cd.in-T_ct.rtn

ΔT₂＝T_cd.out-T_ct.sup

其中，

T_cd.in：表示冷凝器中制冷剂的入口温度；

T_cd.out：表示冷凝器中制冷剂的出口温度；

T_ct.sup：表示流经冷凝器的冷却水的供水温度；

T_ct.rtn：表示流经冷凝器的冷却水的回水温度；

ΔT_m：表示对数平均温度差。

具体地，比较控制单元300根据计算单元200的计算结果，并将该计算结果，即对数平均温度差与对数平均温度差的预设值进行比较运算，获得运算结果，依据该运算结果控制在线清洗装置开启或关闭。其中，比较运算公式为：

$Sign=\left\{\begin{array}{cc}On,& {\mathrm{\ΔT}}_m\≤{\mathrm{\ΔT}}_{design}\\ Off,& {\mathrm{\ΔT}}_m>{\mathrm{\ΔT}}_{design}\end{array}\right\}$

其中，

Sign：表示在线清洗装置控制信号；

On：表示在线清洗装置开启；

Off：表示在线清洗装置关闭；

ΔT_design：表示在线清洗装置的对数平均温度差的预设值。

例如：冷却水的供水温度T_ct.sup＝32℃，冷却水的回水温度T_ct.rtn＝37℃，制冷剂选用R22，其入口温度T_cd.in＝120℃，出口温度T_cd.out＝38℃。根据对数平均温度差计算公式可得

ΔT1＝120-37＝83；

ΔT2＝38-32＝6；

ΔTm＝(83-6)/ln(83/6)＝29.31；

此时ΔTm＝29.31＞ΔTdesign＝25，根据比较运算公式可知，此时Sign＝Off，表明不需要开启在线清洗装置，即不需清洗冷凝器。

再如，当冷却水的供水温度T_ct.sup＝32℃，冷却水的回水温度T_ct.rtn＝33℃，制冷剂选用R22，其入口温度T_cd.in＝120℃，出口温度T_cd.out＝34℃。根据对数平均温度差计算公式可得

ΔT1＝120-33＝87；

ΔT2＝34-32＝2；

ΔTm＝(87-2)/ln(87/2)＝22.53

此时ΔTm＝22.53＜ΔTdesign＝25，根据比较运算公式可知，此时Sign＝On，表明需要开启在线清洗装置，即需要清洗冷凝器，及时清理冷凝器中的水垢，提高了冷凝器的换热效率，从而减少空调压缩机的电机负荷量，降低电能消耗，节省中央空调的能耗。

具体地，重复执行单元400每隔N分钟执行一次，进而实现对制冷机冷凝器中的水垢进行实时监测，及时清理水垢，提高冷凝器的换热效率，降低能耗。其中N为大于0的整数，在本发明的实施例中，N可设置为1分钟，即每隔1分钟重复一次，实时监测冷凝器。

以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种制冷机冷凝器在线清洗控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

采集制冷机冷凝器的温度；

根据所采集的制冷机冷凝器的温度，计算所述制冷机冷凝器的对数平均温度差；

将所述对数平均温度差与预设值进行比较运算，以获得运算结果，并根据所述运算结果控制在线清洗装置开启或关闭；

每隔N分钟重复一次上述步骤，其中，N为大于0的整数。

2.根据权利要求1所述的制冷机冷凝器在线清洗控制方法，其特征在于，在所述采集制冷机冷凝器的温度的步骤之前还包括：

设定所述预设值，其中，所述预设值为所述制冷机冷凝器的对数平均温度差的预设值，所述对数平均温度差的预设值由所述制冷机决定。

3.根据权利要求1所述的制冷机冷凝器在线清洗控制方法，其特征在于，所述采集制冷机冷凝器的温度的步骤包括：

采集流经所述制冷机冷凝器的冷却水的供水温度和回水温度；

采集所述制冷机冷凝器中制冷剂的入口温度和出口温度。

4.根据权利要求3所述的制冷机冷凝器在线清洗控制方法，其特征在于，所述采集流经所述制冷机冷凝器的冷却水供水温度和回水温度的步骤和所述采集所述制冷机冷凝器中制冷剂的入口温度和出口温度的步骤同时进行。

5.根据权利要求4所述的制冷机冷凝器在线清洗控制方法，其特征在于，所述对数平均温度差的计算公式为：

${\mathrm{\ΔT}}_m=\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1-{\mathrm{\ΔT}}_2}{ln\left(\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{{\mathrm{\ΔT}}_2}\right)}$

ΔT₁＝T_cd.in-T_ct.rtn

ΔT₂＝T_cd.out-T_ct.sup

其中，

T_cd.in：表示冷凝器中制冷剂的入口温度；

T_cd.out：表示冷凝器中制冷剂的出口温度；

T_ct.sup：表示流经冷凝器的冷却水的供水温度；

T_ct.rtn：表示流经冷凝器的冷却水的回水温度；

ΔT_m：表示对数平均温度差。

6.根据权利要求5所述的制冷机冷凝器在线清洗控制方法，其特征在于，所述将所述对数平均温度差与预设值进行比较运算，以获得运算结果，并根据所述运算结果控制在线清洗装置开启或关闭的步骤按照如下公式进行比较运算：

$Sign=\left\{\begin{array}{cc}On,& {\mathrm{\ΔT}}_m\≤{\mathrm{\ΔT}}_{design}\\ Off,& {\mathrm{\ΔT}}_m>{\mathrm{\ΔT}}_{design}\end{array}\right\}$

其中，

Sign：表示在线清洗装置控制信号；

On：表示在线清洗装置开启；

Off：表示在线清洗装置关闭；

ΔT_design：表示在线清洗装置的对数平均温度差的预设值。

7.根据权利要求1所述的制冷机冷凝器在线清洗控制方法，其特征在于，所述计算所述制冷机冷凝器的对数平均温度差的步骤由可编程逻辑器件执行。

8.一种制冷机冷凝器在线清洗控制系统，其特征在于，包括：

采集单元，用于采集制冷机冷凝器的温度；

计算单元，用于根据所采集的制冷机冷凝器的温度，计算所述制冷机冷凝器的对数平均温度差；

比较控制单元，用于将所述对数平均温度差与预设值进行比较运算，以获得运算结果，并根据所述运算结果控制在线清洗装置开启或关闭；

重复执行单元，用于每隔N分钟重复一次所述采集单元、所述计算单元以及所述比较控制单元执行的步骤，其中，N为大于0的整数。