CN107436018B - 改善空调配管气柱共振的控制方法、装置及空调 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种改善空调配管气柱共振的控制方法、装置及空调。其中改善空调配管气柱共振的控制方法包括：获得空调配管气柱共振频率；根据所述获得的空调配管气柱共振频率和空调当前的运行频率调整空调运行频率，使所述空调配管气柱共振频率和所述空调运行频率的差值大于等于预设的频率差值阈值。本发明提供的技术方案使空调压缩机运行频率避开配管气柱共振区间，减弱配管受激振动幅度，提高配管使用可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种改善空调配管气柱共振的控制方法、装置及空调。
背景技术
空调运行过程中，压缩机旋转激振力频率靠近配管固有频率，或者与配管气柱频率十分接近，即引起配管共振。作为变频空调，配管固有频率可视为若干个固定数值，而配管气柱固有频率与冷媒工况有关，故很难通过配管方案优化完全避免气柱共振现象的发生。共振现象大大增加了配管受激振动幅度，降低了配管使用的可靠性。
发明内容
本发明的主要目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供了一种改善空调配管气柱共振的控制方法、装置及空调，以解决由于共振现象而导致的可靠性差的问题。
本发明一方面提供了一种改善空调配管气柱共振的控制方法，包括：获得空调配管气柱共振频率；根据所述获得的空调配管气柱共振频率和空调当前的运行频率调整空调运行频率，使所述空调配管气柱共振频率和所述空调运行频率的差值大于等于预设的频率差值阈值。
可选地，所述空调配管气柱共振频率包括吸气管气柱固有频率和排气管气柱固有频率；所述获得空调配管气柱共振频率包括：根据检测到的外环温度、内环温度，以及根据所述外环温度和内环温度而设定的运行频率和电子膨胀阀开度，按照预设的神经网络模型计算得到吸气压力和排气压力；根据所述得到的吸气压力和采集到的吸气温度，查询冷媒物性参数表得到冷媒声速；或者，根据所述得到的排气压力和采集到的排气温度，查询冷媒物性参数表得到冷媒声速；根据吸气管长度和所述得到的冷媒声速，使用气柱共振频率公式计算得到所述吸气管气柱固有频率；根据排气管长度和所述得到的冷媒声速，使用气柱共振频率公式计算得到所述排气管气柱固有频率。
可选地，所述根据所述获得的空调配管气柱共振频率和空调当前的运行频率调整空调运行频率，包括：判断所述空调配管气柱共振频率和空调当前的运行频率的差值是否大于等于预设的频率差值阈值，若否则调高空调运行频率，使所述空调配管气柱共振频率和所述空调运行频率的差值大于等于所述预设的频率差值阈值。
可选地，所述调高空调运行频率，还包括：按照预设的频率步长阈值调高空调运行频率，所述频率步长阈值是每次调节空调运行频率时所增加的频率值；在调高空调运行频率之后检测当前的空调配管气柱共振频率，若所述空调配管气柱共振频率和所述空调运行频率的差值小于所述预设的频率差值阈值，则再次按照所述预设的频率步长阈值调高空调运行频率。
可选地，还包括所述频率步长阈值的取值范围为1Hz-3Hz。
可选地，还包括所述频率差值阈值的取值范围为3Hz-5Hz。
本发明的另一方面又提供了一种改善空调配管气柱共振的控制装置，包括：共振频率获得单元，用于获得空调配管气柱共振频率；运行频率调整单元，用于根据所述获得的空调配管气柱共振频率和空调当前的运行频率调整空调运行频率，使所述空调配管气柱共振频率和所述空调运行频率的差值大于等于预设的频率差值阈值。
可选地，所述空调配管气柱共振频率包括吸气管气柱固有频率和排气管气柱固有频率；所述共振频率获得单元还包括：压力计算子单元，用于根据检测到的外环温度、内环温度，以及根据所述外环温度和内环温度而设定的运行频率和电子膨胀阀开度，按照预设的神经网络模型计算得到吸气压力和排气压力；声速查询子单元，用于根据所述得到的吸气压力和采集到的吸气温度，查询冷媒物性参数表得到冷媒声速；或者，根据所述得到的排气压力和采集到的排气温度，查询冷媒物性参数表得到冷媒声速；频率计算子单元，用于根据吸气管长度和所述得到的冷媒声速，使用气柱共振频率公式计算得到所述吸气管气柱固有频率；根据排气管长度和所述得到的冷媒声速，使用气柱共振频率公式计算得到所述排气管气柱固有频率。
可选地，所述运行频率调整单元还用于：判断所述空调配管气柱共振频率和空调当前的运行频率的差值是否大于等于预设的频率差值阈值，若否则调高空调运行频率，使所述空调配管气柱共振频率和所述空调运行频率的差值大于等于所述预设的频率差值阈值。
可选地，所述运行频率调整单元还用于：按照预设的频率步长阈值调高空调运行频率，所述频率步长阈值是每次调节空调运行频率时所增加的频率值；在调高空调运行频率之后检测当前的空调配管气柱共振频率，若所述空调配管气柱共振频率和所述空调运行频率的差值小于所述预设的频率差值阈值，则再次按照所述预设的频率步长阈值调高空调运行频率。
可选地，还包括所述频率步长阈值的取值范围为1Hz-3Hz。
可选地，还包括所述频率差值阈值的取值范围为3Hz-5Hz。
本发明的又一方面又提供了一种空调，具有上述任一项所述的装置。
本发明提供的技术方案使空调压缩机运行频率避开配管气柱共振区间，减弱配管受激振动幅度，提高配管使用可靠性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是振幅随运行频率与固有频率比值变化曲线图；
图2是本发明提供的改善空调配管气柱共振的控制方法的整体框架图；
图3是本发明获得空调配管气柱共振频率的步骤流程图；
图4是本发明空调开机检测的工作流程示意图；
图5是本发明获得空调配管气柱共振频率的一种优选实施例的工作流程示意图；
图6是本发明提供的改善空调配管气柱共振的控制装置的整体框架图；
图7是本发明提供的改善空调配管气柱共振的控制装置的一种优选实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
图1是振幅随运行频率与固有频率比值变化曲线图。图1所示的图像横坐标是固有频率与运行频率比值，纵坐标是管路振动幅度，图1中示出了阻尼比ξ＝0.05、ξ＝0.10、ξ＝0.15、ξ＝0.25、ξ＝0.50、ξ＝1.00几种情况下的共振曲线。由图示的共振点可以看出，发生共振现象时，管路振动幅度大幅增加。
有鉴于此，本发明一方面提供了一种改善空调配管气柱共振的控制方法。图2是本发明提供的改善空调配管气柱共振的控制方法的整体框架图。如图2所示，本发明改善空调配管气柱共振的控制方法包括：步骤S110，获得空调配管气柱共振频率；步骤S120，根据所述获得的空调配管气柱共振频率和空调当前的运行频率调整空调运行频率，使所述空调配管气柱共振频率和所述空调运行频率的差值大于等于预设的频率差值阈值。本发明提供的技术方案使空调运行频率与气柱固有频率保持一定范围差值，其目的是为了使振幅曲线避开共振点，可往两侧移动，这样可大大降低管路振动幅度，提高配管的使用可靠性。
图3是本发明获得空调配管气柱共振频率的步骤流程图。如图3所示，根据本发明改善空调配管气柱共振的控制方法的一种实施方式，所述空调配管气柱共振频率包括吸气管气柱固有频率和排气管气柱固有频率；所述获得空调配管气柱共振频率包括：步骤S210，根据检测到的外环温度、内环温度，以及根据所述外环温度和内环温度而设定的运行频率和电子膨胀阀开度，按照预设的神经网络模型计算得到吸气压力和排气压力；步骤S220，根据所述得到的吸气压力和采集到的吸气温度，查询冷媒物性参数表得到冷媒声速；或者，根据所述得到的排气压力和采集到的排气温度，查询冷媒物性参数表得到冷媒声速；步骤S230，根据吸气管长度和所述得到的冷媒声速，使用气柱共振频率公式计算得到所述吸气管气柱固有频率；根据排气管长度和所述得到的冷媒声速，使用气柱共振频率公式计算得到所述排气管气柱固有频率。
首先在步骤S210中，根据采集到的外环温度、内环温度，还有电子膨胀阀开度、运行频率，基于神经网络技术得到吸气压力Ps、排气压力Pe。神经网络的输入参数是外环温度、内环温度、电子膨胀阀开度和运行频率，输出值是吸气压力Ps和排气压力Pe。神经网络技术是指：空调产品开发及验证过程中，采集各种工况下外环温度、内环温度、电子膨胀阀开度、运行频率、吸气压力Ps、排气压力Pe等数据，训练神经网络，并最终达到输入外环温度、内环温度、电子膨胀阀开度、运行频率，即可得到吸气压力Ps、排气压力Pe。
在步骤S220中，根据前面所述得到的吸气压力Ps及采集到的吸气温度Ts，或者根据前面所述得到的排气压力Pe及采集到的排气温度Te，查询冷媒物性参数表可得到冷媒声速C。其中，冷媒物性参数表是由大量实验测试数据汇总得到而成的数据。
在步骤S230中，将前面所述得到的冷媒声速C、吸气管长度Ls，代入公式(1)中得到吸气管气柱固有频率fs；将前面所述得到的冷媒声速C、排气管长度Le代入公式(2)中得到排气管气柱固有频率fe。公式如下：
fs＝(2z-1)C/4Ls其中，Z取1,2,3... (1)
fe＝(2z-1)C/4Le其中，Z取1,2,3... (2)
图4是本发明空调开机检测的工作流程示意图。如图4所示，空调开机后自动检测外环温度、内环温度，根据控制逻辑设定运行频率、电子膨胀阀开度，图4中的标号①表示设定运行频率的控制逻辑，图4中的标号②表示设定电子膨胀阀开度的控制逻辑；进而内环温度由于空调调节而发生变化，并反馈给控制逻辑①和控制逻辑②。
图5是本发明获得空调配管气柱共振频率的一种优选实施例的工作流程示意图。如图5所示，根据外环温度、内环温度、电子膨胀阀开度和运行频率这些数据，基于神经网络技术得到吸气压力Ps和排气压力Pe，图5中的标号③表示通过神经网络模型计算输出；根据前面所述得到的吸气压力Ps及吸气温度Ts，或根据前面所述得到的排气压力Pe及排气温度Te，查询冷媒物性参数表得到冷媒声速C，图5中的标号④表示查询冷媒物性参数表的数据；将前面所述得到的冷媒声速C、吸气管长度Ls代入公式(1)中得到吸气管气柱固有频率fs，或将前面所述得到的冷媒声速C、排气管长度Le代入公式(2)中得到排气管气柱固有频率fe，图5中的标号⑤表示代入公式计算过程；图5中的标号⑥表示根据吸气管气柱固有频率fs和排气管气柱固有频率fe调整压缩机运行频率的控制逻辑。
根据本发明改善空调配管气柱共振的控制方法的一种实施方式，所述根据所述获得的空调配管气柱共振频率和空调当前的运行频率调整空调运行频率，包括：判断所述空调配管气柱共振频率和空调当前的运行频率的差值是否大于等于预设的频率差值阈值，若否则调高空调运行频率，使所述空调配管气柱共振频率和所述空调运行频率的差值大于等于所述预设的频率差值阈值。在空调配管气柱共振频率和空调的当前运行频率接近时，将空调运行频率调高，保证满足空调的制冷制热需求。
根据本发明改善空调配管气柱共振的控制方法的一种实施方式，所述调高空调运行频率，还包括：按照预设的频率步长阈值调高空调运行频率，所述频率步长阈值是每次调节空调运行频率时所增加的频率值；在调高空调运行频率之后检测当前的空调配管气柱共振频率，若所述空调配管气柱共振频率和所述空调运行频率的差值小于所述预设的频率差值阈值，则再次按照所述预设的频率步长阈值调高空调运行频率。可根据实际情况设置频率步长阈值和频率差值阈值，优选地，所述频率步长阈值的取值范围为1Hz-3Hz；所述频率差值阈值的取值范围为3Hz-5Hz。
具体地，在吸气管气柱固有频率fs和空调的当前运行频率接近时，调整压缩机运行频率时，基于保证制冷制热需求的考虑，优先按一定频率步长阈值λ，逐步调高空调运行频率，且每调整一步，均检测当前配管气柱固频，直至满足频率差值阈值的要求，使空调运行频率f与配管气柱共振频率fs保持一定范围的差值。优选地，所述频率步长阈值λ取2Hz，频率差值阈值Δf＝|f-fs|≥4Hz。
表1为频率控制计算算例表。以表1中的算例②为例，压缩机运行频率44Hz与当前吸气管气柱固有频率42.8Hz接近，不满足频率差值阈值4Hz要求；则控制系统即优先调高2Hz，即控制压缩机按46Hz运转，检测当前配管气柱固频，并判断是否满足频率差值阈值要求，直到检查满足要求为止。
表1 频率控制计算算例表
本发明的另一方面又提供了一种改善空调配管气柱共振的控制装置。图6是本发明提供的改善空调配管气柱共振的控制装置的整体框架图。如图6所示，本发明改善空调配管气柱共振的控制装置包括：共振频率获得单元100，用于获得空调配管气柱共振频率；运行频率调整单元200，用于根据所述获得的空调配管气柱共振频率和空调当前的运行频率调整空调运行频率，使所述空调配管气柱共振频率和所述空调运行频率的差值大于等于预设的频率差值阈值。
根据本发明改善空调配管气柱共振的控制装置的一种实施方式，所述空调配管气柱共振频率包括吸气管气柱固有频率和排气管气柱固有频率。图7是本发明提供的改善空调配管气柱共振的控制装置的一种优选实施例的结构示意图。如图7所示，所述共振频率获得单元100还包括：压力计算子单元110，用于根据检测到的外环温度、内环温度，以及根据所述外环温度和内环温度而设定的运行频率和电子膨胀阀开度，按照预设的神经网络模型计算得到吸气压力和排气压力；声速查询子单元120，用于根据所述得到的吸气压力和采集到的吸气温度，查询冷媒物性参数表得到冷媒声速；或者，根据所述得到的排气压力和采集到的排气温度，查询冷媒物性参数表得到冷媒声速；频率计算子单元130，用于根据吸气管长度和所述得到的冷媒声速，使用气柱共振频率公式计算得到所述吸气管气柱固有频率；根据排气管长度和所述得到的冷媒声速，使用气柱共振频率公式计算得到所述排气管气柱固有频率。
根据本发明改善空调配管气柱共振的控制装置的一种实施方式，所述运行频率调整单元200还用于：判断所述空调配管气柱共振频率和空调当前的运行频率的差值是否大于等于预设的频率差值阈值，若否则调高空调运行频率，使所述空调配管气柱共振频率和所述空调运行频率的差值大于等于所述预设的频率差值阈值。
根据本发明改善空调配管气柱共振的控制装置的一种实施方式，所述运行频率调整单元200还用于：按照预设的频率步长阈值调高空调运行频率，所述频率步长阈值是每次调节空调运行频率时所增加的频率值；在调高空调运行频率之后检测当前的空调配管气柱共振频率，若所述空调配管气柱共振频率和所述空调运行频率的差值小于所述预设的频率差值阈值，则再次按照所述预设的频率步长阈值调高空调运行频率。
根据本发明改善空调配管气柱共振的控制装置的一种实施方式，还包括所述频率步长阈值的取值范围为1Hz-3Hz。
根据本发明改善空调配管气柱共振的控制装置的一种实施方式，还包括所述频率差值阈值的取值范围为3Hz-5Hz。
本发明的又一方面又提供了一种空调，具有上述任一项所述的装置。
本发明提供的技术方案使空调压缩机运行频率避开配管气柱共振区间，减弱配管受激振动幅度，提高配管使用可靠性。
本文中所描述的功能可在硬件、由处理器执行的软件、固件或其任何组合中实施。如果在由处理器执行的软件中实施，那么可将功能作为一或多个指令或代码存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体予以传输。其它实例及实施方案在本发明及所附权利要求书的范围及精神内。举例来说，归因于软件的性质，上文所描述的功能可使用由处理器、硬件、固件、硬连线或这些中的任何者的组合执行的软件实施。此外，各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为控制装置的部件可以是或者也可以不是物理单元，既可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (11)
1.一种改善空调配管气柱共振的控制方法，其特征在于，包括：
获得空调配管气柱共振频率；
根据所述获得的空调配管气柱共振频率和空调当前的运行频率调整空调运行频率，使所述空调配管气柱共振频率和所述空调运行频率的差值大于等于预设的频率差值阈值，包括：按照预设的频率步长阈值调高空调运行频率，所述频率步长阈值是每次调节空调运行频率时所增加的频率值；
在调高空调运行频率之后检测当前的空调配管气柱共振频率，若所述空调配管气柱共振频率和所述空调运行频率的差值小于所述预设的频率差值阈值，则再次按照所述预设的频率步长阈值调高空调运行频率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空调配管气柱共振频率包括吸气管气柱固有频率和排气管气柱固有频率；所述获得空调配管气柱共振频率包括：
根据检测到的外环温度、内环温度，以及根据所述外环温度和内环温度而设定的运行频率和电子膨胀阀开度，按照预设的神经网络模型计算得到吸气压力和排气压力；
根据所述得到的吸气压力和采集到的吸气温度，查询冷媒物性参数表得到冷媒声速；或者，根据所述得到的排气压力和采集到的排气温度，查询冷媒物性参数表得到冷媒声速；
根据吸气管长度和所述得到的冷媒声速，使用气柱共振频率公式计算得到所述吸气管气柱固有频率；根据排气管长度和所述得到的冷媒声速，使用气柱共振频率公式计算得到所述排气管气柱固有频率。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括所述频率步长阈值的取值范围为1Hz-3Hz。
4.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，还包括所述频率差值阈值的取值范围为3Hz-5Hz。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括所述频率差值阈值的取值范围为3Hz-5Hz。
6.一种改善空调配管气柱共振的控制装置，其特征在于，包括：
共振频率获得单元，用于获得空调配管气柱共振频率；
运行频率调整单元，用于根据所述获得的空调配管气柱共振频率和空调当前的运行频率调整空调运行频率，使所述空调配管气柱共振频率和所述空调运行频率的差值大于等于预设的频率差值阈值；
所述运行频率调整单元还用于：
按照预设的频率步长阈值调高空调运行频率，所述频率步长阈值是每次调节空调运行频率时所增加的频率值；
在调高空调运行频率之后检测当前的空调配管气柱共振频率，若所述空调配管气柱共振频率和所述空调运行频率的差值小于所述预设的频率差值阈值，则再次按照所述预设的频率步长阈值调高空调运行频率。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述空调配管气柱共振频率包括吸气管气柱固有频率和排气管气柱固有频率；所述共振频率获得单元还包括：
压力计算子单元，用于根据检测到的外环温度、内环温度，以及根据所述外环温度和内环温度而设定的运行频率和电子膨胀阀开度，按照预设的神经网络模型计算得到吸气压力和排气压力；
声速查询子单元，用于根据所述得到的吸气压力和采集到的吸气温度，查询冷媒物性参数表得到冷媒声速；或者，根据所述得到的排气压力和采集到的排气温度，查询冷媒物性参数表得到冷媒声速；
频率计算子单元，用于根据吸气管长度和所述得到的冷媒声速，使用气柱共振频率公式计算得到所述吸气管气柱固有频率；根据排气管长度和所述得到的冷媒声速，使用气柱共振频率公式计算得到所述排气管气柱固有频率。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，还包括所述频率步长阈值的取值范围为1Hz-3Hz。
9.根据权利要求6或7中任一项所述的装置，其特征在于，还包括所述频率差值阈值的取值范围为3Hz-5Hz。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括所述频率差值阈值的取值范围为3Hz-5Hz。
11.一种空调，其特征在于，具有如权利要求6-10中任一项所述的装置。
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