CN107270601B - 一种冷水机组控制方法 - Google Patents

一种冷水机组控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种冷水机组控制方法，通过获取实际进水温度、目标进水温度、环境温度；计算压缩机负荷、压缩机频率修正值、压缩机目标频率，根据计算出的目标频率控制压缩机运行；本发明的控制方法综合考虑了实际进水温度、目标进水温度、环境温度、制冷制热工况来控制压缩机频率，实现了对压缩机频率的精准控制，实现机组的高效运转。

Description

一种冷水机组控制方法
技术领域
本发明属于空调技术领域，具体地说，是涉及一种冷水机组控制方法。
背景技术
目前，变频模块冷水式机组压缩机的控制方法一般采用回水温度加回差方式控制压缩机的加载或减载，这种压缩机加减载的控制单纯依靠回水温度作为判断依据，控制方法过于简单且容易产生偏差。实际运行工况下，机组在不同的环境温度下，即使同一转速压缩机的输出能力也并不相同。比如，环境温度比较低时（比如零上10摄氏度），传统压缩机控制方法会通过判断水温高而使压缩机仍然处于加载状态；环境温度比较高时（比如零上40摄氏度），传统压缩机控制方法会通过判断水温低而使压缩机仍然处于减载状态；这种控制方法，容易造成压缩机控制不精确。
发明内容
本发明提供了一种冷水机组控制方法，实现了对压缩机频率的精准控制。
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案予以实现：
一种冷水机组控制方法，所述冷水机组包括依次连接的压缩机、冷凝器、蒸发器，所述蒸发器的进水口与进水管连接，所述蒸发器的出水口与出水管连接；
所述控制方法包括：
（1）获取实际进水温度Tewi、目标进水温度Tewid、环境温度Ta；
（2）计算中间变量Twol：
若Tewi≥Tewid+Td，则Twol=Tewi+K1;
若Tewi≤Tewid-Td，则Twol=Tewi-K1;
若Tewid-Td＜Tewi＜Tewid+Td，则Twol=Tewid;
其中，Td为回差温度，K1＞0；
（3）计算压缩机负荷Load：
制冷工况时，Load=（Twol-Tewid）/Tewid;
制热工况时，Load= K2*（Tewid -Twol）/Tewid;
其中，K2＞0；
（4）计算压缩机频率修正值f1=Load*f0；计算压缩机目标频率ft=f0+f1；
其中，f0为基准频率，
制冷工况时，f0=（Ta-Tewid + K3）* K4；
制热工况时，f0=（Tewid -Ta）* K5；
其中，K3＞0，K4＞0，K5＞0；
（5）根据目标频率控制控制压缩机运行。
进一步的，在所述步骤（5）之前，所述控制方法还包括：
获取压缩机当前运行电流值；
判断该电流值是否小于第一设定电流值；
若是，则执行步骤（5）；若否，则控制压缩机降频或停机。
又进一步的，在所述步骤（5）之前，所述控制方法还包括：
获取压缩比；
判断压缩比是否小于第一设定压缩比；
若是，则执行步骤（5）；若否，则控制压缩机降频或停机。
更进一步的，在所述步骤（5）之前，所述控制方法还包括：
获取压缩机排气温度；
判断排气温度是否小于第一设定排气温度；
若是，则执行步骤（5）；若否，则控制压缩机降频或停机。
再进一步的，在所述步骤（5）之前，所述控制方法还包括：
获取压缩机吸气压力；
判断吸气压力是否大于第一设定吸气压力；
若是，则执行步骤（5）；若否，则控制压缩机降频或停机。
优选的，在所述步骤（5）之前，所述控制方法还包括：
获取压缩机当前运行电流值，判断该电流值是否小于第一设定电流值；
若否，则控制压缩机降频或停机；
若是，则获取压缩比，判断压缩比是否小于第一设定压缩比；
若否，则控制压缩机降频或停机；
若是，则获取压缩机排气温度；判断排气温度是否小于第一设定排气温度；
若否，则控制压缩机降频或停机；
若是，则获取压缩机吸气压力；判断吸气压力是否大于第一设定吸气压力；
若否，则控制压缩机降频或停机；
若是，则执行步骤（5）。
进一步的，当电流值不小于第一设定电流值时：
若第一设定电流值≤电流值＜第二设定电流值，则控制压缩机以第一设定速度降频，且持续设定时间；
若电流值≥第二设定电流值，则控制压缩机停机。
又进一步的，当压缩比不小于第一设定压缩比时：
若第一设定压缩比≤压缩比＜第二设定压缩比，则控制压缩机以第二设定速度降频，且持续设定时间；
若压缩比≥第二设定压缩比，则控制压缩机停机。
更进一步的，当压缩机排气温度不小于第一设定排气温度时：
若第一设定排气温度≤排气温度＜第二设定排气温度，则控制压缩机以第三设定速度降频，且持续设定时间；
若排气温度≥第二设定排气温度，则控制压缩机停机；
当压缩机吸气压力不大于第一设定吸气压力时：
若第二设定吸气压力＜吸气压力≤第一设定吸气压力，则控制压缩机以第四设定速度降频，且持续设定时间；
若吸气压力≤第二设定吸气压力，则控制压缩机停机。
再进一步的，Td=1.5，K1=1，K2=2，K4=2，K5=2。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的冷水机组控制方法，通过获取实际进水温度、目标进水温度、环境温度；计算压缩机负荷、压缩机频率修正值、压缩机目标频率，根据计算出的目标频率控制压缩机运行；本发明的控制方法综合考虑了实际进水温度、目标进水温度、环境温度、制冷制热工况来控制压缩机频率，实现了对压缩机频率的精准控制，实现机组的高效运转。
结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是本发明所提出的冷水机组控制方法的一个实施例的流程图；
图2是本发明所提出的冷水机组控制方法的又一个实施例的流程图。
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，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。
本实施例提出了一种冷水机组控制方法，冷水机组包括依次连接的压缩机、冷凝器、蒸发器，压缩机、冷凝器、蒸发器形成冷媒的循环管路；蒸发器的进水口与进水管连接，蒸发器的出水口与出水管连接；进水管、出水管与用户端连接。水从蒸发器出水口流出后，经出水管和一段管路到达用户端，然后经进水管、蒸发器的进水口流回蒸发器。
本实施例的冷水机组控制方法，具体包括下述步骤，参见图1所示。
每隔设定周期（如10s）执行下述步骤：
步骤S1：获取实际进水温度Tewi、目标进水温度Tewid、环境温度Ta。
实际进水温度Tewi为蒸发器进水口的水温。
目标进水温度Tewid为设定的蒸发器进水口的目标水温。
环境温度Ta为采集的机组环境温度，机组可在-25℃～60℃的环境温度下运行。
步骤S2：计算中间变量Twol：
若Tewi≥Tewid+ Td，则Twol=Tewi+ K1;制冷工况下，代表加载情况；制热工况下，代表减载情况。
若Tewi≤Tewid- Td，则Twol=Tewi- K1;制冷工况下，代表减载情况；制热工况下，代表加载情况。
若Tewid- Td＜Tewi＜Tewid+ Td，则Twol=Tewid;在制冷和制热工况下，均代表维持当前频率情况。
其中，Td为回差温度，用于补偿从蒸发器出水口至用户端之间这段管路中的温度损耗。Td的取值范围根据实际情况进行选取，一般的取值范围为1～3。Td的值可以根据实际情况按照0.5的精度在1～3的范围内进行调整。在本实施例中，Td的取值优选为1.5，以准确划分压缩机的加载、减载、状态保持情况。
K1＞0，代表进水温度修正值，K1的具体取值范围可根据经验进行选择，一般的取值范围为1～3。在本实施例中，K1的取值优选为1，以准确修正进水温度。
步骤S3：计算压缩机负荷Load：
制冷工况时，Load=（Twol-Tewid）/Tewid;
制热工况时，Load= K2*（Tewid -Twol）/Tewid。
Load为压缩机负荷，允许负值，最大值不超过100%。
其中，K2＞0，代表压缩机加载或减载的速率，K2的取值范围可根据实际需求调整，一般的取值范围为1～3。在本实施例中，K2的取值优选为2，以合理调整制热工况下压缩机的加减载速率。
步骤S4：计算压缩机目标频率ft：
首先计算压缩机频率修正值f1=Load*f0；然后计算目标频率ft=f0+f1，即利用频率修正值f1对基准频率f0进行修正，获得目标频率ft。
其中，f0为基准频率，大于等于5rps。
制冷工况时，f0=（Ta-Tewid + K3）* K4；
制热工况时，f0=（Tewid -Ta）* K5。
K3＞0，代表压缩机运行加载的最大基准频率分界点，与压缩机的最大运行频率正相关。例如，最大运行频率为120rps的压缩机，K3的取值为10。
K4＞0，K5＞0，K4和K5分别根据压缩机运行范围而定，是基准频率和负荷需求的调整系数。一般的取值范围为1～3。在本实施例中，K4优选为2，K5优选为2，以合理调整制冷工况、制热工况时的基准频率。
步骤S5：根据目标频率控制控制压缩机运行。
根据目标频率ft，控制压缩机升频、降频或者频率保持。
本实施例的冷水机组控制方法，通过获取实际进水温度Tewi、目标进水温度Tewid、环境温度Ta；计算压缩机负荷Load、压缩机频率修正值f1、压缩机目标频率ft，根据计算出的目标频率控制压缩机运行；本实施例的控制方法综合考虑了实际进水温度、目标进水温度、环境温度、制冷制热工况来控制压缩机频率，实现了对压缩机频率的精准控制，实现机组的高效运转。
为了保证压缩机稳定安全地运行，在执行步骤S5之前，所述控制方法还包括下述限频措施。在本实施例中，可选取下述四种限频措施中的一种。
限频措施一：压缩机运行电流限频。
（11）获取压缩机当前运行电流值，判断该电流值是否小于第一设定电流值。
（12）若是，说明电流值在正常范围内，则执行步骤S5；若否，则控制压缩机降频或停机。
控制压缩机降频或停机具体包括：当电流值不小于第一设定电流值时：
若第一设定电流值≤电流值＜第二设定电流值，说明运行电流值较大，则控制压缩机以第一设定速度降频，且持续设定时间，以降低压缩机运行电流，避免影响压缩机的正常运行；若电流值≥第二设定电流值，说明运行电流值非常大，则控制压缩机停机，避免压缩机损毁，保证压缩机的安全。
在本实施例中，第一设定速度为5rps，设定时间为3s，以保证合适的降频速度和降频时间，既降低了压缩机运行电流，又避免压缩机运行电流降低过大影响正常运转。
通过对压缩机运行电流值的判断，当电流值不小于第一设定电流值时，控制压缩机降频或停机，以避免因电流值过大影响压缩机的运行安全，提高压缩机运行的稳定性和安全性。
限频措施二：压缩比限频。
（21）获取压缩比，判断压缩比是否小于第一设定压缩比。
在本实施例中，压缩比=排气压力/吸气压力。
（22）若是，说明压缩比在正常范围内，则执行步骤S5；若否，则控制压缩机降频或停机。
控制压缩机降频或停机具体包括：当压缩比不小于第一设定压缩比时：
若第一设定压缩比≤压缩比＜第二设定压缩比，说明压缩比较大，则控制压缩机以第二设定速度降频，且持续设定时间，以降低压缩比，避免影响压缩机的正常运行；若压缩比≥第二设定压缩比，说明压缩比非常大，则控制压缩机停机，避免压缩机损毁，保证压缩机的安全。
在本实施例中，第二设定速度为4rps，设定时间为3s，以保证合适的降频速度和降频时间，既降低了压缩比，又避免压缩比降低过大影响正常运转。
通过对压缩比的判断，当压缩比不小于第一设定压缩比时，控制压缩机降频或停机，以避免因压缩比过大影响压缩机的运行安全，提高压缩机运行的稳定性和安全性。
限频措施三：排气温度限频。
（31）获取压缩机排气温度，判断排气温度是否小于第一设定排气温度。
（32）若是，说明排气温度在正常范围内，则执行步骤S5；若否，则控制压缩机降频或停机。
控制压缩机降频或停机具体包括：当压缩机排气温度不小于第一设定排气温度时：
若第一设定排气温度≤排气温度＜第二设定排气温度，说明排气温度较大，则控制压缩机以第三设定速度降频，且持续设定时间，以降低排气温度，避免影响压缩机的正常运行；若排气温度≥第二设定排气温度，说明排气温度非常大，则控制压缩机停机，避免压缩机损毁，保证压缩机的安全。
在本实施例中，第三设定速度为3rps，设定时间为3s，以保证合适的降频速度和降频时间，既降低了压缩机排气温度，又避免压缩机排气温度降低过大影响正常运转。
通过对压缩机排气温度的判断，当排气温度不小于第一设定排气温度时，控制压缩机降频或停机，以避免因排气温度过大影响压缩机的运行安全，提高压缩机运行的稳定性和安全性。
限频措施四：吸气压力限频。
（41）获取压缩机吸气压力，判断判断吸气压力是否大于第一设定吸气压力。
（42）若是，说明吸气压力在正常范围内，则执行步骤S5；若否，则控制压缩机降频或停机。
控制压缩机降频或停机具体包括：当压缩机吸气压力不大于第一设定吸气压力时：
若第二设定吸气压力＜吸气压力≤第一设定吸气压力，说明吸气压力较小，则控制压缩机以第四设定速度降频，且持续设定时间，以提高吸气压力，避免影响压缩机的正常运行；若吸气压力≤第二设定吸气压力，说明吸气压力非常小，则控制压缩机停机，避免压缩机损毁，保证压缩机的安全。
在本实施例中，第四设定速度为2rps，设定时间为3s，以保证合适的降频速度和降频时间，既提高了吸气压力，又避免压缩机吸气压力提高过大影响正常运转。
通过对吸气压力的判断，当吸气压力不大于第一设定吸气压力时，控制压缩机降频或停机，以避免因吸气压力过小影响压缩机的运行安全，提高压缩机运行的稳定性和安全性。
当然，为了进一步保证压缩机的稳定安全运行，也可以同时采取一种以上的限频措施。当同时采取一种以上的限频措施时，按照优先级高低进行处理，优选级由高至低的顺序为：限频措施一、限频措施二、限频措施三、限频措施四。
下面，以同时采取四种限频措施为例，进行详细说明，具体步骤如下，参见图2所示。
步骤S51：获取压缩机当前运行电流值，判断该电流值是否小于第一设定电流值。
若否，则控制压缩机降频或停机。若第一设定电流值≤电流值＜第二设定电流值，则控制压缩机以第一设定速度降频，且持续设定时间；若电流值≥第二设定电流值，则控制压缩机停机。
若是，则执行步骤S52。
步骤S52：获取压缩比，判断压缩比是否小于第一设定压缩比。
若否，则控制压缩机降频或停机。若第一设定压缩比≤压缩比＜第二设定压缩比，则控制压缩机以第二设定速度降频，且持续设定时间；若压缩比≥第二设定压缩比，则控制压缩机停机。
若是，则执行步骤S53。
步骤S53：获取压缩机排气温度，判断排气温度是否小于第一设定排气温度。
若否，则控制压缩机降频或停机。若第一设定排气温度≤排气温度＜第二设定排气温度，则控制压缩机以第三设定速度降频，且持续设定时间；若排气温度≥第二设定排气温度，则控制压缩机停机。
若是，则执行步骤S54。
步骤S54：获取压缩机吸气压力，判断吸气压力是否大于第一设定吸气压力。
若否，则控制压缩机降频或停机。若第二设定吸气压力＜吸气压力≤第一设定吸气压力，则控制压缩机以第四设定速度降频，且持续设定时间；若吸气压力≤第二设定吸气压力，则控制压缩机停机。
若是，则执行步骤S5。
因此，本实施例的控制方法，计算出压缩机目标频率后，在压缩机运行电流值小于第一设定电流值、且压缩比小于第一设定压缩比、且排气温度小于第一设定排气温度、且吸气压力大于第一设定吸气压力时，执行步骤S5，避免因电流值过大、压缩比过大、排气温度过大、吸气压力过小影响压缩机的运行安全，从而进一步提高压缩机运行的稳定性和安全性。
本实施例的控制方法，将环境温度、实际进水温度、目标进水温度作为压缩机升频或降频（即加载或减载）的第一判断条件，将压缩机运行电流、压缩比、排气温度、吸气压力作为压缩机升频或降频的第二判断条件，形成控制变频压缩机升降频的控制方法和计算公式，能够使机组根据不同环境温度、不同工况精准控制压缩机频率，实现机组高效、稳定、安全地运转。
本实施例的控制方法，将环境温度、实际进水温度和目标进水温度融入变频压缩机的控制中，每隔设定周期，根据采集的环境温度、实际进水温度和目标进水温度，及时修正目标频率，实现压缩机的精准控制。本实施例的控制方法，能够在超高温和超低温工况下，根据环境温度、实际进水温度和目标进水温度等条件运用自身的控制逻辑及时调整修正压缩机目标频率，使压缩机在极端工况下安全、高效运行。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种冷水机组控制方法，其特征在于：所述冷水机组包括依次连接的压缩机、冷凝器、蒸发器，所述蒸发器的进水口与进水管连接，所述蒸发器的出水口与出水管连接；
所述控制方法包括：
（1）获取实际进水温度Tewi、目标进水温度Tewid、环境温度Ta；
（2）计算中间变量Twol：
若Tewi≥Tewid+Td，则Twol=Tewi+K1;
若Tewi≤Tewid-Td，则Twol=Tewi-K1;
若Tewid-Td＜Tewi＜Tewid+Td，则Twol=Tewid;
其中，Td为回差温度，K1＞0；
（3）计算压缩机负荷Load：
制冷工况时，Load=（Twol-Tewid）/Tewid;
制热工况时，Load= K2*（Tewid -Twol）/Tewid;
其中，K2＞0；
（4）计算压缩机频率修正值f1=Load*f0；计算压缩机目标频率ft=f0+f1；
其中，f0为基准频率，
制冷工况时，f0=（Ta-Tewid + K3）* K4；
制热工况时，f0=（Tewid -Ta）* K5；
其中，K3＞0，K4＞0，K5＞0；
（5）根据压缩机目标频率ft控制压缩机运行。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：在所述步骤（5）之前，所述控制方法还包括：
获取压缩机当前运行电流值；
判断该电流值是否小于第一设定电流值；
若是，则执行步骤（5）；若否，则控制压缩机降频或停机。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：在所述步骤（5）之前，所述控制方法还包括：
获取压缩比；
判断压缩比是否小于第一设定压缩比；
若是，则执行步骤（5）；若否，则控制压缩机降频或停机。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：在所述步骤（5）之前，所述控制方法还包括：
获取压缩机排气温度；
判断排气温度是否小于第一设定排气温度；
若是，则执行步骤（5）；若否，则控制压缩机降频或停机。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：在所述步骤（5）之前，所述控制方法还包括：
获取压缩机吸气压力；
判断吸气压力是否大于第一设定吸气压力；
若是，则执行步骤（5）；若否，则控制压缩机降频或停机。
6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：在所述步骤（5）之前，所述控制方法还包括：
获取压缩机当前运行电流值，判断该电流值是否小于第一设定电流值；
若否，则控制压缩机降频或停机；
若是，则获取压缩比，判断压缩比是否小于第一设定压缩比；
若否，则控制压缩机降频或停机；
若是，则获取压缩机排气温度；判断排气温度是否小于第一设定排气温度；
若否，则控制压缩机降频或停机；
若是，则获取压缩机吸气压力；判断吸气压力是否大于第一设定吸气压力；
若否，则控制压缩机降频或停机；
若是，则执行步骤（5）。
7.根据权利要求2或6所述的控制方法，其特征在于：当电流值不小于第一设定电流值时：
若第一设定电流值≤电流值＜第二设定电流值，则控制压缩机以第一设定速度降频，且持续设定时间；
若电流值≥第二设定电流值，则控制压缩机停机。
8.根据权利要求3或6所述的控制方法，其特征在于：当压缩比不小于第一设定压缩比时：
若第一设定压缩比≤压缩比＜第二设定压缩比，则控制压缩机以第二设定速度降频，且持续设定时间；
若压缩比≥第二设定压缩比，则控制压缩机停机。
9.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：
当压缩机排气温度不小于第一设定排气温度时：
若第一设定排气温度≤排气温度＜第二设定排气温度，则控制压缩机以第三设定速度降频，且持续设定时间；
若排气温度≥第二设定排气温度，则控制压缩机停机；
当压缩机吸气压力不大于第一设定吸气压力时：
若第二设定吸气压力＜吸气压力≤第一设定吸气压力，则控制压缩机以第四设定速度降频，且持续设定时间；
若吸气压力≤第二设定吸气压力，则控制压缩机停机。
10.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：Td=1.5，K1=1，K2=2， K4=2，K5=2。
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