CN106705519B - 多级冷冻装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多级冷冻装置及其控制方法，所述多级冷冻装置包括依次级联的n级压缩机，n个压缩功效检测单元，n+1个压力检测单元，以及控制单元，n≥2；每个压缩功效检测单元与一级压缩机对应，用于检测该压缩机每次压缩过程中有效做功的比例；n+1个压力检测单元分别设置在n级压缩机的前端、后端，以及每两级压缩机之间，用于检测每级压缩机的进气压力和排气压力；控制单元根据n个压缩功效检测单元和n+1个压力检测单元的检测结果调节n级压缩机的负荷。上述多级冷冻装置可以调节n级压缩机的负荷，使每级压缩机的负荷处于合适的范围之内，避免压缩机的负荷过高，造成压缩机的损坏，以及避免压缩机的负荷过低，造成电能的浪费。

Description

多级冷冻装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，具体地，涉及一种多级冷冻装置及其控制方法。

背景技术

双级冷冻装置具有两级压缩机，因而其可靠性高、适应性强，能够适应不同工况的需求，因而在化工生产过程中大量应用。

公开号为CN 102435018A公开了一种冷冻装置，如图1所示，冷冻装置1包括级联的第一级压缩机2和第二级压缩机3，冷凝器4、膨胀阀5和蒸发器6，以及将上述各部件串联在一起的冷媒循环流路7；冷媒循环流路7中的冷媒在第一级压缩机2和第二级压缩机3中被压缩，进入到冷凝器4中冷凝，之后又分别进入到膨胀阀5和蒸发器6中，最终变为低温低压气体，再次进入到第一级压缩机2中，从而形成一个完整的制冷循环过程。

上述冷冻装置1中，第一级压缩机2前端设置有吸入压力检测器12，用于检测吸入压力Ps(第一级压缩机2的吸入压力)；在第一级压缩机2和第二级压缩机3之间设置有中间压力检测器13，用于检测中间压力Pm(即第一级压缩机2的吐出压力、第二级压缩机3的吸入压力)；在第二级压缩机3后端设置有吐出压力检测器14，用于检测吐出压力Pd(第二级压缩机3的吐出压力)。在蒸发器6中设置有用于检测冷媒的蒸发温度Te的蒸发温度检测器15。第一级控制装置16根据蒸发温度检测器15检测到的蒸发温度Te，控制第一级压缩机2的转速。第二级控制装置17基于检测得到的吸入压力Ps和吐出压力Pd计算出中间压力的目标值Pms，而后，通过PID控制等方式控制第二级压缩机3的转速，使中间压力Pm与目标值Pms一致。

但在上述冷冻装置1中，第一级控制装置16调节第一级压缩机2的转速，第二级控制装置17调节第二级压缩机3的转速，均未考虑第一级压缩机2、第二级压缩机3本身的负荷，在实际中，当压缩机的负荷过大时，会导致压缩机做功过度，驱动压缩机运转的电机过载而损坏，当压缩机的负荷过小时，会导致压缩机做功不足，驱动压缩机运转的电机做功效率低，浪费电能。另外，由于双级冷冻装置的干扰变量多、非线性强、回路间存在负荷的耦合性特点，第二级控制装置17通过的PID控制方式的滞后性大，无法达到较好的控制精度。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种多级冷冻装置及其控制方法，其可以使多级压缩机的负荷处于合适的范围之内，既避免压缩机做功过度，又避免做功不足，使驱动压缩机运转的电机既保持较高的效率，又不会因过载而损坏。

为实现本发明的目的而提供一种多级冷冻装置，其包括依次级联的n级压缩机，所述n≥2，所述多级冷冻装置还包括n个压缩功效检测单元，n+1个压力检测单元，以及控制单元；每个压缩功效检测单元与一级压缩机对应，用于检测该压缩机每次压缩过程中有效做功的比例；所述n+1个压力检测单元分别设置在所述n级压缩机的前端、后端，以及每两级压缩机之间，用于检测每级压缩机的进气压力和排气压力；所述控制单元根据n个压缩功效检测单元和n+1个压力检测单元的检测结果调节n级压缩机的负荷。

其中，所述控制单元在每级压缩机的负荷超出高限设定值，且其与高限设定值之间的差值大于预设阈值范围时，控制所述压缩机的负荷减小。

其中，所述控制单元在每级压缩机的负荷小于低限设定值，且其与低限设定值之间的差值大于预设阈值范围时，控制所述压缩机的负荷增大。

其中，所述每级压缩机包括第一电磁阀，所述控制单元通过控制第一电磁阀通电，使所述压缩机的负荷减小。

其中，所述每级压缩机包括第二电磁阀；所述控制单元通过控制第二电磁阀通电，使所述压缩机的负荷增大。

其中，所述n＝2。

其中，每级压缩机对应的所述压缩功效检测单元为设置在该压缩机上的能量滑块位移传感器。

其中，所述压力检测单元为压力传感器。

其中，所述多级压缩机的前端设置有温度检测单元，所述温度检测单元用于检测进入第一级压缩机的气体的温度。

其中，所述多级冷冻装置还包括n+1个温度检测单元，所述n+1个温度检测单元分别设置在所述n级压缩机的前端、后端，以及每两级压缩机之间，用于检测每级压缩机的进气温度和排气温度。

其中，所述温度检测单元为温度传感器。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种多级冷冻装置的控制方法，其用于调节上述多级冷冻装置中的多级压缩机的负荷，所述多级冷冻装置的控制方法包括：

分别检测n级压缩机压缩过程中有效做功的比例的步骤；

分别检测n级压缩机的进气压力和排气压力的步骤；

根据每级压缩机压缩过程中有效做功的比例，以及其进气压力和排气压力，增加或减小其负荷。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的多级冷冻装置，其根据与n级压缩机分别对应的n个压缩功效检测单元检测n级压缩机每次压缩过程中有效做功的比例，并参照n+1个压力检测单元所检测到的每级压缩机的进气压力和排气压力，调节n级压缩机的负荷，使每级压缩机的负荷处于合适的范围之内，避免压缩机做工过度，导致驱动压缩机运转的电机因过载而损坏，以及避免压缩机的负荷过低，造成驱动压缩机运转的电机做功效率低，导致浪费电能。

本发明提供的多级冷冻装置的控制方法，其根据检测得到的n级压缩机每次压缩过程中有效做功的比例，并参照检测到的每级压缩机的进气压力和排气压力，调节n级压缩机的负荷，使每级压缩机的负荷处于合适的范围之内，避免压缩机做工过度，导致驱动压缩机运转的电机因过载而损坏，以及避免压缩机的负荷过低，造成驱动压缩机运转的电机做功效率低，导致浪费电能。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为一种现有冷冻装置的结构示意图；

图2为本发明提供的多级冷冻装置在其实施方式中的示意图。

1：冷冻装置；2：第一级压缩机；3：第二级压缩机；4：冷凝器；5：膨胀阀；6：蒸发器；7：冷媒循环流路；12：吸入压力检测器；13：中间压力检测器；14：吐出压力检测器；15：蒸发温度检测器；16：第一级控制装置；17：第二级控制装置；

8：控制单元；9、10：能量滑块位移传感器；11：储液器；18：油泵；19：油分离器；20、30：电机；21、22、23：压力传感器；24：温度检测单元。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供一种多级冷冻装置。图2为本发明提供的多级冷冻装置在其实施方式中的示意图。如图2所示，在本实施方式中，所述多级冷冻装置1为两级冷冻装置，其包括依次级联的两级压缩机，分别为第一级压缩机2和第二级压缩机3，第一级压缩机2由电机20驱动，第二级压缩机3由电机30驱动。除第一级压缩机2和第二级压缩机3外，所述两级冷冻装置还包括冷凝器4、储液器11、蒸发器6，以及将上述各部件与第一级压缩机2和第二级压缩机3串联在一起的冷媒循环流路7。在实际中，冷媒循环流路7中的冷媒在第一级压缩机2和第二级压缩机3中被压缩，进入到冷凝器4中冷凝，之后又分别进入到储液器11和蒸发器6中，最终变为低温低压气体，再次进入到第一级压缩机2中，从而形成一个完整的制冷循环过程。此外，所述两级冷冻装置还包括润滑油循环流路，其包括与第一级压缩机2和第二级压缩机3连接的油泵18，以及位于冷媒循环流路7上的油分离器19。具体地，在冷媒进入到第一级压缩机2、第二级压缩机3时，油泵18向第一级压缩机2、第二级压缩机3中喷射润滑油；而在冷媒从第一级压缩机2、第二级压缩机3中流出后，冷媒以及润滑油进入到油分离器19中；在油分离器19中，润滑油与冷媒分离，润滑油重新流入油泵18，而冷媒则进入到冷媒循环流路7中循环。

在本实施方式中，所述多级冷冻装置还包括2个压缩功效检测单元，3个压力检测单元，以及控制单元8。每级压缩功效检测单元与一级压缩机对应，用于检测该压缩机每次压缩过程中有效做功的比例。所述压缩功效检测单元可以为能量滑块位移传感器。具体地，与第一级压缩机2对应的为能量滑块位移传感器9，与第二级压缩机3对应的为能量滑块位移传感器10。所述能量滑块位移传感器9设置在第一级压缩机2上，可以在第一级压缩机2压缩做功时，通过滑块的位移确定该次压缩过程中有效做功的比例；所述能量滑块位移传感器10设置在第二级压缩机3上，可以在第二级压缩机3压缩做功时，通过滑块的位移确定该次压缩过程中有效做功的比例。所述3个压力检测单元分别设置在所述两级压缩机的前端、后端，以及两级压缩机之间，用于检测每级压缩机的进气压力和排气压力。所述压力检测单元可以为压力传感器。具体地，设置在第一级压缩机2前端的为压力传感器21，其用于检测第一级压缩机2的进气压力；设置在第一级压缩机2和第二级压缩机3之间的为压力传感器22，其用于检测中间压力，即第一级压缩机2的排气压力、第二级压缩机3的进气压力；设置在第二级压缩机3后端的为压力传感器23，其用于检测第二级压缩机的排气压力。

所述控制单元根据能量滑块位移传感器9、能量滑块位移传感器10，以及压力传感器21、压力传感器22和压力传感器23的检测结果确定第一级压缩机2和第二级压缩机3的负荷大小，在第一级压缩机2、第二级压缩机3的负荷过大时，减小其负荷；在第一级压缩机2和第二级压缩机3的负荷过小时，增大其负荷。

每级压缩机包括第一电磁阀和第二电磁阀(图中未示出)；其中，第一电磁阀为减载电磁阀，在控制单元控制第一电磁阀通电时，可以使电机的转速降低，使所述压缩机的负荷减小；第二电磁阀为增载电磁阀，在控制单元控制第二电磁阀通电时，可以使电机的转速提高，使所述压缩机的负荷增大。与现有技术中的PID控制方式相比，这样可以实现更快的调节速度，和更好的控制精度。

具体地，在本实施方式中，第一级压缩机2和第二级压缩机3每次压缩做功时，设置有高限设定值和低限设定值；在有效做功的比例高于高限设定值时，意味着压缩机的负荷较大，这时压缩机做功过度，驱动压缩机运转的电机容易因过载而损坏；在有效做功的比例低于低限设定值时，意味着压缩机的负荷过小，这时驱动压缩机运转的电机做功效率低，浪费电能较大。一般地，高限设定值为压缩机满负荷运转，低限设定值可以根据需要相应设置。

优选地，所述控制单元在每级压缩机的负荷超出高限设定值，且其与高限设定值之间的差值大于预设阈值范围时，控制所述压缩机的负荷减小；在每级压缩机的负荷小于低限设定值，且其与低限设定值之间的差值大于预设阈值范围时，控制所述压缩机的负荷增大。这样可以避免对压缩机的负荷进行频繁的增载和减载操作，提高可靠性。

下面结合双级冷冻装置的具体运行工况，对控制单元调节第一级压缩机2和第二级压缩机3的负荷的过程进行详细说明。

例如，在能量滑块位移传感器9检测到第一级压缩机2在压缩过程中有效做功的比例高于高限设定值时，意味着第一级压缩机2超负荷运转，这时控制单元控制第一级压缩机2的减载电磁阀通电(具体可以得电一个脉冲)，使电机20的转速降低，以降低第一级压缩机2的负荷。

在能量滑块位移传感器10检测到第二级压缩机3在压缩过程中有效做功的比例高于高限设定值时，意味着第二级压缩机3的负荷高，这时控制单元控制第二级压缩机3的减载电磁阀通电(具体可以得电一个脉冲)，使电机30的转速降低，以降低第二级压缩机3的负荷。

在能量滑块位移传感器9检测到第一级压缩机2在压缩过程中有效做功的比例低于低限设定值时，意味着第一级压缩机2以较低负荷运转，这时控制单元控制第一级压缩机2的增载电磁阀通电(具体可以得电一个脉冲)，使电机20的转速提高，以增加第一级压缩机2的负荷。

在能量滑块位移传感器10检测到第二级压缩机3在压缩过程中有效做功的比例低于低限设定值时，意味着第二级压缩机3以较低负荷运转，这时控制单元控制第二级压缩机3的增载电磁阀通电(具体可以得电一个脉冲)，使电机30的转速提高，以增加第二级压缩机3的负荷。

在能量滑块位移传感器9检测到第一级压缩机2在压缩过程中有效做功的比例位于低限设定值和高限设定值之间，能量滑块位移传感器10检测到第二级压缩机3在压缩过程中有效做功的比例也位于低限设定值和高限设定值之间时：

1)若压力传感器21检测到第一级压缩机2的进气压力低于预设的低限设定值，压力传感器22检测到中间压力位于预设的低限设定值和高限设定值之间，压力传感器23检测到第二级压缩机3的排气压力低于预设的低限设定值，则说明第一级压缩机2的负荷相对较高，而第二级压缩机3的负荷相对较小，在此情况下，控制单元控制第一级压缩机2的减载电磁阀通电，第二级压缩机3的增载电磁阀通电，使第一级压缩机2的负荷减小，第二级压缩机3的负荷增大；

2)若压力传感器21检测到第一级压缩机2的进气压力低于预设的低限设定值，压力传感器22检测到中间压力位于预设的低限设定值和高限设定值之间，压力传感器23检测到第二级压缩机3的排气压力位于预设的低限设定值和高限设定值之间，则说明第一级压缩机2的负荷相对较高，在此情况下，控制单元控制第一级压缩机2的减载电磁阀通电，使第一级压缩机2的负荷减小，而第二级压缩机3的增载电磁阀和减载电磁阀均不通电，其负荷维持不变；

3)若压力传感器21检测到第一级压缩机2的进气压力高于预设的高限设定值，压力传感器22检测到中间压力位于预设的低限设定值和高限设定值之间，压力传感器23检测到第二级压缩机3的排气压力位于预设的低限设定值和高限设定值之间，则说明第一级压缩机2的负荷相对较小，在此情况下，控制单元控制第一级压缩机2的增载电磁阀通电，使第一级压缩机2的负荷增大，而第二级压缩机3的增载电磁阀和减载电磁阀均不得电，其负荷维持不变；

4)若压力传感器21检测到第一级压缩机2的进气压力高于预设的高限设定值，压力传感器22检测到中间压力位于预设的低限设定值和高限设定值之间，压力传感器23检测到第二级压缩机3的排气压力高于预设的高限设定值，则说明第一级压缩机2的负荷相对较小，第二级压缩机3的负荷相对较大，在此情况下，控制单元控制第一级压缩机2的增载电磁阀通电，第二级压缩机3的减载电磁阀通电，使第一级压缩机2的负荷增大，而第二级压缩机3的负荷减小；

5)若压力传感器21检测到第一级压缩机2的进气压力位于预设的低限设定值和高限设定值之间，压力传感器22检测到中间压力位于预设的低限设定值和高限设定值之间，压力传感器23检测到第二级压缩机3的排气压力高于预设的高限设定值，则说明第二级压缩机3的负荷相对较大，在此情况下，控制单元控制第二级压缩机3的减载电磁阀通电，使第二级压缩机3的负荷减小；

6)若压力传感器21检测到第一级压缩机2的进气压力位于预设的低限设定值和高限设定值之间，压力传感器22检测到中间压力位于预设的低限设定值和高限设定值之间，压力传感器23检测到第二级压缩机3的排气压力低于预设的低限设定值，则说明第二级压缩机3的负荷相对较小，在此情况下，控制单元控制第二级压缩机3的增载电磁阀通电，使第二级压缩机3的负荷增大；

7)若压力传感器21检测到第一级压缩机2的进气压力低于预设的低限设定值，压力传感器22检测到中间压力低于预设的低限设定值，压力传感器23检测到第二级压缩机3的排气压力低于预设的低限设定值，则说明第一级压缩机2和第二级压缩机3未实现预定的压缩量，在此情况下，控制单元控制第一级压缩机2和第二级压缩机3的增载电磁阀通电，使第一级压缩机2和第二级压缩机3的负荷均增大；

8)若压力传感器21检测到第一级压缩机2的进气压力低于预设的低限设定值，压力传感器22检测到中间压力低于预设的低限设定值，压力传感器23检测到第二级压缩机3的排气压力位于预设的低限设定值和高限设定值之间，则说明第一级压缩机2的负荷相对较小，第二级压缩机3的负荷相对较大，在此情况下，控制单元控制第一级压缩机2的增载电磁阀通电，使第一级压缩机2的负荷增大，和/或，控制第二级压缩机3的减载电磁阀通电，是第二级压缩机3的负荷减小；

9)若压力传感器21检测到第一级压缩机2的进气压力高于预设的高限设定值，压力传感器22检测到中间压力低于预设的低限设定值，压力传感器23检测到第二级压缩机3的排气压力位于预设的低限设定值和高限设定值之间，则说明第一级压缩机2的负荷相对较小，第二级压缩机3的负荷相对较大，在此情况下，控制单元控制第一级压缩机2的增载电磁阀通电，第二级压缩机3的减载电磁阀通电，使第一级压缩机2的负荷增大，第二级压缩机3的负荷减小；

10)若压力传感器21检测到第一级压缩机2的进气压力高于预设的高限设定值，压力传感器22检测到中间压力低于预设的低限设定值，压力传感器23检测到第二级压缩机3的排气压力高于预设的高限设定值，则说明第一级压缩机2的负荷相对较小，第二级压缩机3的负荷相对较大，在此情况下，控制单元控制第一级压缩机2的增载电磁阀通电，第二级压缩机3的减载电磁阀通电，使第一级压缩机2的负荷增大，第二级压缩机3的负荷减小；

11)若压力传感器21检测到第一级压缩机2的进气压力位于预设的低限设定值和高限设定值之间，压力传感器22检测到中间压力低于预设的低限设定值，压力传感器23检测到第二级压缩机3的排气压力高于预设的高限设定值，则说明第一级压缩机2的负荷相对较小，第二级压缩机3的负荷相对较大，在此情况下，控制单元控制第一级压缩机2的增载电磁阀通电，第二级压缩机3的减载电磁阀通电，使第一级压缩机2的负荷增大，第二级压缩机3的负荷减小；

12)若压力传感器21检测到第一级压缩机2的进气压力位于预设的低限设定值和高限设定值之间，压力传感器22检测到中间压力低于预设的低限设定值，压力传感器23检测到第二级压缩机3的排气压力低于预设的低限设定值，则说明第一级压缩机2的负荷相对较小，在此情况下，控制单元控制第一级压缩机2的增载电磁阀通电，使第一级压缩机2的负荷增大；

13)若压力传感器21检测到第一级压缩机2的进气压力低于预设的低限设定值，压力传感器22检测到中间压力高于预设的高限设定值，压力传感器23检测到第二级压缩机3的排气压力低于预设的低限设定值，则说明第一级压缩机2的负荷相对较高，而第二级压缩机3的负荷相对较小，在此情况下，控制单元控制第一级压缩机2的减载电磁阀通电，第二级压缩机3的增载电磁阀通电，使第一级压缩机2的负荷减小，第二级压缩机3的负荷增大；

14)若压力传感器21检测到第一级压缩机2的进气压力低于预设的低限设定值，压力传感器22检测到中间压力高于预设的高限设定值，压力传感器23检测到第二级压缩机3的排气压力位于预设的低限设定值和高限设定值之间，则说明第一级压缩机2的负荷相对较高，第二级压缩机3的负荷相对较低，在此情况下，控制单元控制第一级压缩机2的减载电磁阀通电，第二级压缩机3的增载电磁阀通电，使第一级压缩机2的负荷减小，第二级压缩机3的负荷增大；

15)若压力传感器21检测到第一级压缩机2的进气压力高于预设的高限设定值，压力传感器22检测到中间压力高于预设的高限设定值，压力传感器23检测到第二级压缩机3的排气压力位于预设的低限设定值和高限设定值之间，则说明第一级压缩机2的负荷相对较大，在此情况下，控制单元控制第一级压缩机2的减载电磁阀通电，使第一级压缩机2的负荷减小，而第二级压缩机3的增载电磁阀和减载电磁阀均不得电，其负荷维持不变；

16)若压力传感器21检测到第一级压缩机2的进气压力高于预设的高限设定值，压力传感器22检测到中间压力高于预设的高限设定值，压力传感器23检测到第二级压缩机3的排气压力高于预设的高限设定值，则说明第一级压缩机2和第二级压缩机3超出了预设的压缩量，在此情况下，控制单元控制第一级压缩机2和第二级压缩机3的减载电磁阀通电，使第一级压缩机2和第二级压缩机3的负荷减小；

17)若压力传感器21检测到第一级压缩机2的进气压力位于预设的低限设定值和高限设定值之间，压力传感器22检测到中间压力高于预设的高限设定值，压力传感器23检测到第二级压缩机3的排气压力高于预设的高限设定值，则说明第一级压缩机2的负荷相对较大，在此情况下，控制单元控制第一级压缩机2的减载电磁阀通电，使第一级压缩机2的负荷减小；

18)若压力传感器21检测到第一级压缩机2的进气压力位于预设的低限设定值和高限设定值之间，压力传感器22检测到中间压力高于预设的高限设定值，压力传感器23检测到第二级压缩机3的排气压力低于预设的低限设定值，则说明第一级压缩机2的负荷相对较大，第二级压缩机3的负荷相对较小，在此情况下，控制单元控制第一级压缩机2的减载电磁阀通电，第二级压缩机3的增载电磁阀通电，使第一级压缩机2的负荷减小，第二级压缩机3的负荷增大。

需要说明的是，第一级压缩机2的进气压力的低限设定值、高限设定值，与中间压力的低限设定值、高限设定值，以及第二级压缩机3的排气压力的低限设定值、高限设定值是彼此独立，而不相关的。

上面列举了实际中可能出现的多种工况，并对这些工况下，如何调节第一级压缩机2和第二级压缩机3的负荷进行了描述。需要说明的是，上述调节方式仅是示例性的，并不意味着在这些工况下，必须采用这样的调节方式，在可能的情况下，也可以采用其他的调节方式进行调节。此外，可以理解的是，在实际中，对第一级压缩机2和第二级压缩机3的负荷调节时，所需考虑的因素不仅限于能量滑块位移传感器9、10，压力传感器21、22、23所检测获得的参数，还需要考虑其他的温度等因素，因此，在实际中，需要综合考虑各种因素，进行相应的调节(这些调节可能不同于上述列举的调节方式)。

优选地，所述第一级压缩机2的前端设置有温度检测单元24，所述温度检测单元24用于检测进入第一级压缩机2的气体的温度；在实际中，该温度决定制冷负荷，在对第一级压缩机2和第二级压缩机3的负荷进行调节时，参考进入第一级压缩机2的气体的温度，可以更好地实现所需的制冷效果。进一步优选地，所述温度检测单元24的数量为3个，所述3个温度检测单元24分别设置在所述第一级压缩机2的前端，第一级压缩机2和第二级压缩机3之间，以及第二级压缩机3的后端，用于检测每级压缩机的进气温度和排气温度。具体地，所述温度检测单元24为温度传感器。

需要说明的是，在实施方式中，所述多级冷冻装置中压缩机的数量并不限于两级，其压缩机的数量还可以大于两级，该多级压缩机依次级联。在此情况下，以压缩机的数量为n，则压缩功效检测单元的数量为n，压力检测单元的数量为n+1，温度检测单元的数量也为n+1。

综上所述，本发明实施方式提供的多级冷冻装置，其根据与n级压缩机分别对应的n个压缩功效检测单元检测n级压缩机每次压缩过程中有效做功的比例，并参照n+1个压力检测单元所检测到的每级压缩机的进气压力和排气压力，调节n级压缩机的负荷，使每级压缩机的负荷处于合适的范围之内，避免压缩机做工过度，导致驱动压缩机运转的电机因过载而损坏，以及避免压缩机的负荷过低，造成驱动压缩机运转的电机做功效率低，导致浪费电能。

本发明还提供一种多级冷冻装置的控制方法的实施方式。所述多级冷冻装置的控制方法用于调节上述实施方式中的多级冷冻装置中的多级压缩机的负荷。在本实施方式中，所述多级冷冻装置的控制方法包括以下步骤S1～S3。

S1，分别检测n级压缩机压缩过程中有效做功的比例。

具体地，在每级压缩机上设置能量滑块位移传感器，这样在压缩机每次压缩过程中，可以检测该过程中有效做功的比例。

S2，分别检测n级压缩机的进气压力和排气压力的步骤。

具体地，在每级压缩机的前端和后端设置压力传感器，这样在压缩机每次压缩过程中，就可以检测出进气压力和排气压力。

需要说明的是，虽然将上述两个步骤称之为步骤S1和S2，但这并不表示先进行步骤S1，后进行步骤S2，在实际中，所述步骤S1可以先于步骤S2进行，或者晚于步骤S2进行，或者上述两个步骤同时进行，这都是可以的。

S3，根据每级压缩机压缩过程中有效做功的比例，以及其进气压力和排气压力，增加或减小其负荷。

在步骤S3中，根据步骤S1和S2中所检测出的阐述，按照上述多级冷冻装置的实施方式中描述的调节过程对n级压缩机的负荷进行调节。具体地，可以将实际中可能出现的各种工况与每种工况下进行调节的方式对应，形成工况与调节方式一一对应的表格，进而，在实际中，就可以根据检测得到的参数确定所出现的工况，按照对应的调节方式进行调节。

对n级压缩机进行调节的原理和过程在上述实施方式中已有详细描述，在此就不再赘述。

本发明实施方式提供的多级冷冻装置的控制方法，其根据检测得到的n级压缩机每次压缩过程中有效做功的比例，并参照检测到的每级压缩机的进气压力和排气压力，调节n级压缩机的负荷，使每级压缩机的负荷处于合适的范围之内，避免压缩机做工过度，导致驱动压缩机运转的电机因过载而损坏，以及避免压缩机的负荷过低，造成驱动压缩机运转的电机做功效率低，导致浪费电能。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种多级冷冻装置，包括依次级联的n级压缩机，所述n≥2，其特征在于，所述多级冷冻装置还包括n个压缩功效检测单元，n+1个压力检测单元，以及控制单元；

每个压缩功效检测单元与一级压缩机对应，用于检测该压缩机每次压缩过程中有效做功的比例；

所述n+1个压力检测单元分别设置在所述n级压缩机的前端、后端，以及每两级压缩机之间，用于检测每级压缩机的进气压力和排气压力；

所述控制单元根据n个压缩功效检测单元和n+1个压力检测单元的检测结果调节n级压缩机的负荷；

所述控制单元在每级压缩机的负荷超出高限设定值，且其与高限设定值之间的差值大于预设阈值范围时，控制所述压缩机的负荷减小。

2.根据权利要求1所述的多级冷冻装置，其特征在于，所述控制单元在每级压缩机的负荷小于低限设定值，且其与低限设定值之间的差值大于预设阈值范围时，控制所述压缩机的负荷增大。

3.根据权利要求1所述的多级冷冻装置，其特征在于，所述每级压缩机包括第一电磁阀，所述控制单元通过控制第一电磁阀通电，使所述压缩机的负荷减小。

4.根据权利要求2所述的多级冷冻装置，其特征在于，所述每级压缩机包括第二电磁阀；所述控制单元通过控制第二电磁阀通电，使所述压缩机的负荷增大。

5.根据权利要求1所述的多级冷冻装置，其特征在于，所述n＝2。

6.根据权利要求1所述的多级冷冻装置，其特征在于，每级压缩机对应的所述压缩功效检测单元为设置在该压缩机上的能量滑块位移传感器。

7.根据权利要求1所述的多级冷冻装置，其特征在于，所述压力检测单元为压力传感器。

8.根据权利要求1所述的多级冷冻装置，其特征在于，所述n级压缩机的前端设置有温度检测单元，所述温度检测单元用于检测进入第一级压缩机的气体的温度。

9.根据权利要求1所述的多级冷冻装置，其特征在于，所述多级冷冻装置还包括n+1个温度检测单元，所述n+1个温度检测单元分别设置在所述n级压缩机的前端、后端，以及每两级压缩机之间，用于检测每级压缩机的进气温度和排气温度。

10.根据权利要求8或9所述的多级冷冻装置，其特征在于，所述温度检测单元为温度传感器。

11.一种多级冷冻装置的控制方法，用于调节权利要求1～10任意一项所述的多级冷冻装置中的n级压缩机的负荷，其特征在于，所述多级冷冻装置的控制方法包括：

分别检测n级压缩机压缩过程中有效做功的比例的步骤；

分别检测n级压缩机的进气压力和排气压力的步骤；

根据每级压缩机压缩过程中有效做功的比例，以及其进气压力和排气压力，增加或减小其负荷。