CN107421177A - 三过热度调节电子膨胀阀的空调及其控制方法 - Google Patents

三过热度调节电子膨胀阀的空调及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三过热度调节电子膨胀阀的控制方法，是利用第三过热度实现对电子膨胀阀的控制，所述第三过热度为压缩机的进气口温度与蒸发器出口的差值。本发明还公开了一种三过热度调节电子膨胀阀的空调，包括压缩机、蒸发器、冷凝器、电子膨胀阀及设置在室内机上的室内温度传感器，还包括中央处理单元和两个过热度值的设定装置，还包括一个第三过热度值，用于更为精确调整电子膨胀阀的开度。本发明中，采用了三过热度的控制方法，来解决现有技术中的适合控制冷媒流量的技术问题。尤其是第三过热度的采用，可以精确地控制电子膨胀阀的开度，从而能够获得控温精度更高、更节能的三过热度调节电子膨胀阀的空调。

Description

三过热度调节电子膨胀阀的空调及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种空调控制方法，具体涉及一种三过热度调节电子膨胀阀的空调及其控制方法，属于空调控制技术领域。
背景技术
空调作为制冷或制热设备，已经成为了人们生活的一部分，实实在在地提高人们生活的舒适性。
在空调设备中，通常采用控制压缩机吸气过热度的方法调节空调设备内部电子膨胀阀的打开或关闭，从而使设备可以正常运行。
一般在实际吸气过热度大于目标吸气过热度时，电子膨胀阀的开度增加；实际吸气过热度小于目标吸气过热度时，电子膨胀阀的开度减小；实际吸气过热度等于目标吸气过热度时，电子膨胀阀的开度不变。
为了更好地实现控制，空调需要检测温度，通过温度这个变量来实现空调的功能。如专利号为CN200910203600.7所提供的技术方案就是配备用于检测过热度及过冷度的传感器和能够调节所喷射的制冷剂量的喷射用膨胀阀，由此制冷运行时控制冷凝器出口侧的过冷度，而制热运行时控制所喷射的制冷剂的过热度，以使在制冷运行及制热运行时喷射最合适的制冷剂量，从而在任何制冷制热运行条件下均能确保系统的可靠性。
如，专利号为CN200710112061.7所提供的技术方案是一种电子膨胀阀的方法，监控电子膨胀阀的开启度，同时通过改变电子膨胀阀的开启度调节过热度；当电子膨胀阀的开启度被异常改变时，修改确定开启度大小的开启度计算公式；和根据修改的开启度计算公式，调节电子膨胀阀的开启度。
又如，专利号为CN200510015731.4所提供的技术方案是一种压缩机排气温度的控制方法，通过感知压缩机排气口温度并根据感知结果进行判断和控制的阶段。感知压缩机排气口温度并根据感知结果进行判断的阶段，有判断压缩机排气口温度是否大于设定温度的阶段，当大于时，增加线性膨胀阀的开度的阶段。该技术方案是在现有的只对室内机出口制冷剂管温度进行控制的基础上，增加了对压缩机排气口温度的控制。即，当在排气口温度过高的情况下，优先进行降低排气口温度的线性膨胀阀控制逻辑。避免了“过热度满足，但总体开度过小”的不合理现象，使空调整个系统运行更加合理化。
可见，温度的精确与否，直接影响到空调的正常运行。但上述的技术方案，基本上采用了过冷度或过热度的技术方案来控制空调的正常运转，采用的是普通的温度传感器，检测的精度为1度。
过去，出现了一种双过热度控制电子膨胀阀的开度，来提高空调的舒适度和节能的目的。但是空调的室外机和室内机的连接管容易受到外部环境温度的影响，如果不考虑该影响，将会出现很好调节制冷剂流量的效果。过去采用的方法，是采用增加一层绝热层来减少外界的影响。但是随时时间的推移，绝热层的效果会逐步降低。如何减少连接管路长短受到外界的影响和采用相对合适的流量成为了制冷设备冷媒流量，急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种控温精度高、更节能的三过热度调节电子膨胀阀的空调及其控制方法。
本发明是这样实现的：
一种三过热度调节电子膨胀阀的控制方法，是利用第三过热度实现对电子膨胀阀的控制，
所述第三过热度为压缩机的进气口温度与蒸发器出口(即室内机出气口温度)的差值。
具体控制方法如下：
步骤一、设定较小差值的目标过热度或过冷度为不高于2℃或者1℃，中央处理单元根据设置在蒸发器的所述的较小差值的过热度值，是蒸发器后部的温度传感器与蒸发器出口的温度差值，设置的2个温度传感器的温度差值，计算出过热度或过冷度；
步骤二、中央处理单元根据计算出的过热度或过冷度，判断是否大于目标过热度或过冷度；
步骤三、当计算出的过热度或过冷度大于目标过热度或过冷度时，计算出电子膨胀阀的目标开启度；
步骤四、根据计算出的目标开启度，中央处理单元发出控制指令对电子膨胀阀的开启度进行提前调节控制；
步骤五、在空调运行10min后，进行第三过热度的反馈控制,根据第三过热度的数值，控制指令以驱动电子膨胀阀控制开度。如果第三过热度数值大于0，则控制指令调大电子膨胀阀的开度。如果第三过热度数值等于0，则电子膨胀阀的开度不变。
为了实现利用第三过热度对电子膨胀阀的精确控制，用于检测第三过热度大小的温度传感器采用高精度温度传感器，测量精度达到0.1℃～1℃。
作为本发明的另一个目的，本发明还提供了一种三过热度调节电子膨胀阀的空调。
一种三过热度调节电子膨胀阀的空调，包括压缩机、蒸发器、冷凝器、电子膨胀阀及设置在室内机上的室内温度传感器，另外，还包括中央处理单元和两个过热度值的设定装置，
其中，较大差值的过热度值，用于快速的制冷或制热，较小的过热度值，用于对电子膨胀阀精确调节；
较大差值的过热度值，是蒸发器出口与入口的温度差值，较小差值的过热度值，是蒸发器后部的温度传感器与蒸发器出口的温度差值；
本发明的核心在于提供了一个第三过热度值，用于更为精确调整电子膨胀阀的开度。
更进一步的方案是：
所述第三过热度值包括第三过热度控制单元、中央处理单元、设置在蒸发器出口和中部位置设置的2个温度传感器，或者在冷凝器的入口和中部位置的2个温度传感器。所述的温度传感器的温度采样周期为0.1～10秒，中央处理单元根据蒸发器或冷凝器上2个温度传感器的温度差值，计算出过热度或过冷度以及温度变化速率和方向，当室内温度传感器检测的温度接近设定温度时，中央处理单元根据计算结果对电子膨胀阀的开启度进行提前调节控制，控制过热度或过冷度为0～2℃；第三过热度为压缩机的进气口温度与蒸发器出口(制冷时)的差值，该第三过热度在空调运行一段时间后，进行调节电子膨胀阀的开度。
更进一步的方案是：第三过热度在空调，运行10min后，进行调节电子膨胀阀的开度。
更进一步的方案是：温度传感器采用高精度温度传感器，测量精度为0.1℃～1℃。
更进一步的方案是：在空调停机时，压缩机延迟停机。
本发明在对电子膨胀阀进行开度控制时，采用步进电动机驱动，其中电子膨胀阀的控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口、驱动电路和显示单元；控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器；显示单元用来显示运行的过冷度。
更进一步的方案是：所述中央处理单元包括控制单元、传感器单元、存储单元、执行单元、AD转换单元、输入输出单元、驱动电路单元以及显示单元。控制器单元的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器单元，AD转换单元，通过输入接口送到控制单元，该控制单元控制电子膨胀阀的开度；显示单元用来显示运行的过冷度。
当然，本发明前面公开的利用三个过热度来控制电子膨胀阀开度的装置和方法，也完全适用于过冷度的方法来控制电子膨胀阀的开度。只需要将温度传感器设置在冷凝器相应的位置，然后利用其出入口温度的差值，就可采用同样的技术方案控制电子膨胀阀的开度。
本发明中，采用了三过热度的控制方法，来解决现有技术中的适合控制冷媒流量的技术问题。尤其是第三过热度的采用，可以精确地控制电子膨胀阀的开度，从而能够获得控温精度更高、更节能的三过热度调节电子膨胀阀的空调。
附图说明
图1为本发明三过热度调节电子膨胀阀的空调示意图；
图2为三过热度控制的空调的中央处理单元示意图；
图3为三过热度调节电子膨胀阀的控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明。
如附图1所示，一种三过热度调节电子膨胀阀的空调，包括压缩机、蒸发器、冷凝器、电子膨胀阀及设置在室内机上的室内温度传感器，另外，还包括中央处理单元和两个过热度值的设定装置，其中，较大差值的过热度值，用于快速的制冷或制热，较小的过热度值，用于对电子膨胀阀精确调节；较大差值的过热度值，是蒸发器出口与入口的温度差值，较小差值的过热度值，是蒸发器后部的温度传感器与蒸发器出口的温度差值；本发明的核心在于提供了一个第三过热度值，用于更为精确调整电子膨胀阀的开度。
所述第三过热度值包括第三过热度控制单元、中央处理单元、设置在蒸发器出口和中部位置设置的2个温度传感器，或者在冷凝器的入口和中部位置的2个温度传感器。所述的温度传感器的温度采样周期为0.1～10秒，中央处理单元根据蒸发器或冷凝器上2个温度传感器的温度差值，计算出过热度或过冷度以及温度变化速率和方向，当室内温度传感器检测的温度接近设定温度时，中央处理单元根据计算结果对电子膨胀阀的开启度进行提前调节控制，控制过热度或过冷度为0～2℃；第三过热度为压缩机的进气口温度与蒸发器出口(制冷时)的差值，该第三过热度在空调运行一段时间后，进行调节电子膨胀阀的开度。
第三过热度在空调，运行10min后，进行调节电子膨胀阀的开度。
温度传感器采用高精度温度传感器，测量精度为0.1℃～1℃。
在空调停机时，压缩机延迟停机。
本发明在对电子膨胀阀进行开度控制时，采用步进电动机驱动，其中电子膨胀阀的控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口、驱动电路和显示单元；控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器；显示单元用来显示运行的过冷度。
如附图2所示，所述中央处理单元包括控制单元、传感器单元、存储单元、执行单元、AD转换单元、输入输出单元、驱动电路单元以及显示单元。控制器单元的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器单元，AD转换单元，通过输入接口送到控制单元，该控制单元控制电子膨胀阀的开度；显示单元用来显示运行的过冷度。
如附图3所示，一种三过热度调节电子膨胀阀的控制方法，是利用第三过热度实现对电子膨胀阀的控制，
所述第三过热度为压缩机的进气口温度与蒸发器出口(即室内机出气口温度)的差值。
具体控制方法如下：
步骤一、设定较小差值的目标过热度或过冷度为不高于2℃或者1℃，中央处理单元根据设置在蒸发器的所述的较小差值的过热度值，是蒸发器后部的温度传感器与蒸发器出口的温度差值，设置的2个温度传感器的温度差值，计算出过热度或过冷度；
步骤二、中央处理单元根据计算出的过热度或过冷度，判断是否大于目标过热度或过冷度；
步骤三、当计算出的过热度或过冷度大于目标过热度或过冷度时，计算出电子膨胀阀的目标开启度；
步骤四、根据计算出的目标开启度，中央处理单元发出控制指令对电子膨胀阀的开启度进行提前调节控制；
步骤五、在空调运行10min后，进行第三过热度的反馈控制,根据第三过热度的数值，控制指令以驱动电子膨胀阀控制开度。如果第三过热度数值大于0，则控制指令调大电子膨胀阀的开度。如果第三过热度数值等于0，则电子膨胀阀的开度不变。
为了实现利用第三过热度对电子膨胀阀的精确控制，用于检测第三过热度大小的温度传感器采用高精度温度传感器，测量精度达到0.1℃～1℃。
更具体的，作为本发明的一个实施例，在原来的双过热度控制的基础上，通过第三个过热度作为一个反馈来控制或调解电子膨胀阀的开度。电子膨胀阀可以采用步进电动机进行驱动，通过一定的脉冲信号，如三相六拍或四相八拍的驱动方式，控制步进电动机正转或反转，从而完成对其开度的控制，进而控制了冷媒的流量。电子膨胀阀的控制系统依据蒸发器进出口、中部的温度传感器收集的信息来控制阀门的开度，配合压缩机随时调节制冷剂的流量。利用压缩机进气口和蒸发器出口(制冷时)的过热度作为一个反馈，进一步调整微调电子膨胀阀的开度，达到更为精确控制的温度控制和精确的冷媒流量调节。
步进电机电动式电子膨胀阀部件主要包括阀体、步进电机、控制单元等。为了实现精确的温度检测，本发明采用的技术方案是通过缩小目前温度传感器的取样周期，如将其缩小到10秒以内；为了精确控制冷媒的流量，就需要提高温度传感器的精度，如将其提高的0.1度的精度。如果温度传感器的精度不够，可以通过一定的技术措施，如通过温度——电阻关联表的一一对应关系，将其精度提高到0.1度的精度。
为了满足精度和精确性的要求，本发明的空调需要设置有中央处理器，用于运算和控制；设置有信号检测部，用于检测信号；温度传感器，用于获取温度信号，如可在压缩机的吸气管的前部设置一个温度传感器，用于检测压缩机吸气温度；也可在制冷时，在蒸发器的出口设置一个高精度温度传感器。同理，在制热时，在蒸发器出口，设置一个或两个高精度温度传感器。同时也在蒸发器的中部设置高精度的温度传感器，该蒸发器出口设置的高精度温度传感器与设置在蒸发器中部的高精度温度传感器的差值，为过热度，利用该精确的过热度控制电子膨胀阀的开度，从而达到节能和空调运行舒适性的温度。
为了满足更高精度和精确性的要求，本发明的空调需要设置有中央处理器，用于运算和控制；设置有信号检测部，用于检测信号；温度传感器，用于获取温度信号，如可在压缩机的吸气管的前部设置一个温度传感器，用于检测压缩机吸气温度；也可在制冷时，在蒸发器的最后一根蒸发管设置一个或两个高精度温度传感器，该高精度温度传感器可以分别设置在该蒸发管的左右两端，或者一个在中间，一个在末端。同理，在制热时，在蒸发器后部，如蒸发器后部的最后一根蒸发管设置一个或两个高精度温度传感器，该高精度温度传感器可以分别设置在该蒸发管的左右两端，或者一个在中间，一个在末端。该蒸发器出口设置的高精度温度传感器与设置在蒸发器中部的高精度温度传感器的差值，为过热度，利用该精确的过热度控制电子膨胀阀的开度，从而达到节能和空调运行舒适性的温度。
为了防止液击，使用第三过热度控制空调冷媒的流量，该第三过热度的最小值不小于0，最优值在1～3度，其不能小于0度。采用本发明的技术方案，可将过热度值进一步的降低，低于2度，甚至到零度，可以为0.8度，0.6度，0.5度，或者是1度。
采用上述技术方案的空调，采用了三个过热度值，即一个较大的过热度值，用于快速的制冷和制热，同时使用了一个较小的过热度值，满足了对电子膨胀阀精确调节的目的；同时，采用第三个过热度较小的过热度，其转换的输出脉冲可以对电子膨胀阀的开度进行微调，即对冷媒流量进行微调或精调。
电子膨胀阀启动，其就可以控制冷媒流量，当其开度较小时，通过蒸发器的制冷剂流量也很小。这时，流量较少的制冷剂很容易在蒸发器内变成热气体，在蒸发器出口处有一定的过热度。随着电子膨胀阀开度不断增大，制冷剂流量也在不断增加，蒸发器的换热量也随冷媒流量的增加而逐渐增加。当膨胀阀开度再继续增大，当制冷剂流量增大到一定程度以后，换热条件已经不能使制冷剂出口有过热度，出口已经处于两相区，这时过热度已经接近于零，使用过去的控制方法，很容易发生液击现象，即原来的控制方法，过热度不能进一步的减小，即过热度在2度到4度之间的值，是其极限小值。采用了第三过热度控制，就考虑到了管路长度的影响，并可以微调电子膨胀阀的开度，达到更为精确控温的目的。
目前，空调装置长时间停机时,由于膨胀阀和截止阀不可能完全关死,制冷剂会在冷凝压力、蒸发压力两者的压差作用下向蒸发器迁移,并凝结成液体。当蒸发器在系统中低于冷凝器时，液态制冷剂就会在重力作用下集聚在蒸发器内,冷凝器中则是气态制冷剂。为了不造成在空调启动时出现液击现象，可在空调停机时，采用压缩机延迟停机一定的时间，如延迟30秒，或者将电子膨胀阀过度关闭一定的步数，如1步，7步，也可大于7步，或者5步。这样做的目的，在空调停机时，用于彻底关死电子膨胀阀或是抽走蒸发器中的冷媒。
本发明采用了三个过热度，当空调的室温接近设定温度时，为实现节能，或者保持室温恒定，通过对电子膨胀阀的精确控制，实现冷媒流量的精确控制，使冷媒在蒸发器中完全蒸发掉；完成了对空调的精准控制，达到了节能和舒适的目的。当然，该较小的过热度的输出信号，可以通过变换来控制压缩机的转速，使压缩机以合适的频率运转，从而达到节能的目的。
该发明还包括一个电子膨胀阀的控制系统，该控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口、驱动电路和显示单元。控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器。显示单元用来显示运行的过冷度。
电子膨胀阀的驱动方式是控制器通过对传感器采集得到的参数进行计算，向驱动电路发出调节指令，由驱动板向电子膨胀阀输出电信号，驱动电子膨胀阀的动作。
如果空调系统需要改变过热度，仅仅需要改变一下控制程序中的源代码或者将过热度设置为一定范围内的一个变量，就可改变过热度的设定值。
当然，上述用三个过热度来控制电子膨胀阀开度的装置和方法，完全适用于过冷度的方法来控制电子膨胀阀的开度。只需要将温度传感器设置在冷凝器相应的位置，然后利用其出入口温度的差值，就可采用同样的技术方案控制电子膨胀阀的开度。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (9)

1.一种三过热度调节电子膨胀阀的控制方法，其特征在于：是利用第三过热度实现对电子膨胀阀的控制，所述第三过热度为压缩机的进气口温度与蒸发器出口的差值；
具体控制方法如下：
步骤一、设定较小差值的目标过热度或过冷度为不高于2℃或者1℃，中央处理单元根据设置在蒸发器的所述的较小差值的过热度值，是蒸发器后部的温度传感器与蒸发器出口的温度差值，设置的2个温度传感器的温度差值，计算出过热度或过冷度；
步骤二、中央处理单元根据计算出的过热度或过冷度，判断是否大于目标过热度或过冷度；
步骤三、当计算出的过热度或过冷度大于目标过热度或过冷度时，计算出电子膨胀阀的目标开启度；
步骤四、根据计算出的目标开启度，中央处理单元发出控制指令对电子膨胀阀的开启度进行提前调节控制；
步骤五、在空调运行10min后，进行第三过热度的反馈控制,根据第三过热度的数值，控制指令以驱动电子膨胀阀控制开度；如果第三过热度数值大于0，则控制指令调大电子膨胀阀的开度；如果第三过热度数值等于0，则电子膨胀阀的开度不变。
2.根据权利要求1所述三过热度调节电子膨胀阀的控制方法，其特征在于：用于检测第三过热度大小的温度传感器采用高精度温度传感器，测量精度达到0.1℃～1℃。
3.一种三过热度调节电子膨胀阀的空调，包括压缩机、蒸发器、冷凝器、电子膨胀阀及设置在室内机上的室内温度传感器，还包括中央处理单元和两个过热度值的设定装置，其中，较大差值的过热度值，用于快速的制冷或制热，较小的过热度值，用于对电子膨胀阀精确调节；较大差值的过热度值，是蒸发器出口与入口的温度差值，较小差值的过热度值，是蒸发器后部的温度传感器与蒸发器出口的温度差值；
其特征在于：还包括一个第三过热度值，用于更为精确调整电子膨胀阀的开度。
4.根据权利要求3所述三过热度调节电子膨胀阀的空调，其特征在于：
所述第三过热度值包括第三过热度控制单元、中央处理单元、设置在蒸发器出口和中部位置设置的2个温度传感器，或者在冷凝器的入口和中部位置的2个温度传感器；所述的温度传感器的温度采样周期为0.1～10秒，中央处理单元根据蒸发器或冷凝器上2个温度传感器的温度差值，计算出过热度或过冷度以及温度变化速率和方向，当室内温度传感器检测的温度接近设定温度时，中央处理单元根据计算结果对电子膨胀阀的开启度进行提前调节控制，控制过热度或过冷度为0～2℃；第三过热度为制冷时压缩机的进气口温度与蒸发器出口的差值，该第三过热度在空调运行一段时间后，进行调节电子膨胀阀的开度。
5.根据权利要求3所述三过热度调节电子膨胀阀的空调，其特征在于：
第三过热度在空调，运行10min后，进行调节电子膨胀阀的开度。
6.根据权利要求3所述三过热度调节电子膨胀阀的空调，其特征在于：
温度传感器采用高精度温度传感器，测量精度为0.1℃～1℃。
7.根据权利要求3所述三过热度调节电子膨胀阀的空调，其特征在于：
在空调停机时，压缩机延迟停机。
8.根据权利要求3所述三过热度调节电子膨胀阀的空调，其特征在于：
对电子膨胀阀进行开度控制时，采用步进电动机驱动，其中电子膨胀阀的控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口、驱动电路和显示单元；控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器；显示单元用来显示运行的过冷度。
9.根据权利要求3所述三过热度调节电子膨胀阀的空调，其特征在于：
所述中央处理单元包括控制单元、传感器单元、存储单元、执行单元、AD转换单元、输入输出单元、驱动电路单元以及显示单元；控制器单元的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器单元，AD转换单元，通过输入接口送到控制单元，该控制单元控制电子膨胀阀的开度；显示单元用来显示运行的过冷度。
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