CN107676920A - 一种冷水机组控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷水机组控制方法及系统，利用旁通管将冷凝器底部的低温液态冷媒旁通至压缩机排气口，压缩机排出的气体冷媒与旁通管流出的低温液态冷媒混合，进行换热，降低气体冷媒的过热度，同时也能降低排气口处的压力和温度，有效的降低压缩机的背压，增大压缩机流速；同时降低排气管的噪音；而且，本发明的控制方法，通过获取排气管内的冷媒温度T1，获取冷凝器饱和温度T2，计算差值△T=T1‑T2，根据差值△T调整阀门的开度，使得△T等于设定温差；即，使得换热后排气管内的冷媒温度与冷凝器饱和温度的差值△T等于设定温差，降低排气管的噪音，提高冷凝器的换热效率。

Description

一种冷水机组控制方法及系统

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及系统。

背景技术

目前市场上，虽然各家的中央空调机组都能稳定运行，但都面临着共同的问题：

1.机组运行噪音大，噪音的产生一部分是压缩机运行时产生的机械噪音，一部分是从叶轮排出的高速过热气体冷媒产生的气体动力性噪音；

2.喘振点高，机组低负荷运行困难；

3.冷凝器换热效率不高，且一般都设置有消除过热用的、换热效率较低的换热管。

发明内容

本发明提供了一种冷水机组控制方法，提高了冷凝器换热效率。

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，所述冷水机组包括形成冷媒循环管路的压缩机、冷凝器、蒸发器；所述冷水机组还包括旁通管，所述旁通管的一端连接冷凝器底部，另一端连接在压缩机排气口，将冷凝器底部的冷媒引入到压缩机排气口，在所述旁通管上布设有阀门；

所述方法包括：

获取排气管内的冷媒温度T1，获取冷凝器饱和温度T2；

计算差值△T=T1-T2；

根据差值△T调整阀门的开度，使得△T等于设定温差。

进一步的，在根据差值△T调整阀门的开度之前，所述方法还包括：

获取排气管的实际噪音值；

判断实际噪音值是否大于等于设定噪音值；

若是，则确定设定温差=0；若否，则确定设定温差＞0。

又进一步的，所述根据差值△T调整阀门的开度，具体包括：

当△T＞设定温差时，调整阀门的开度增大；

当△T＝设定温差时，保持阀门的开度不变；

当△T＜设定温差时，调整阀门的开度减小。

更进一步的，所述当△T＞设定温差时，调整阀门的开度增大；具体包括：

若设定温差＜△T≤第一设定值，则控制阀门的开度增大第一设定开度；

若第一设定值＜△T≤第二设定值，则控制阀门的开度增大第二设定开度；

若第二设定值＜△T≤第三设定值，则控制阀门的开度增大第三设定开度；

若△T＞第三设定值，则控制阀门的开度为满开度；

其中，第一设定开度＜第二设定开度＜第三设定开度。

再进一步的，所述当△T＜设定温差时，调整阀门的开度减小；具体包括：

若第四设定值≤△T＜设定温差，则控制阀门的开度减小第四设定开度；

若第五设定值≤△T＜第四设定值，则控制阀门的开度减小第五设定开度；其中，第四设定开度＜第五设定开度。

优选的，所述冷媒温度T1为排气管与冷凝器冷媒入口连接处的冷媒温度。

进一步的，所述获取冷凝器饱和温度T2，具体包括：

获取冷凝器内部顶端的压力，查询预设的压力-饱和温度对应表，获得该压力对应的饱和温度T2；

或者，

采集冷凝器内部顶端的温度，作为饱和温度T2。

又进一步的，当实际噪音值小于设定噪音值时，所述设定温差为2℃。

优选的，所述旁通管为毛细管。

一种冷水机组控制系统，所述冷水机组包括形成冷媒循环管路的压缩机、冷凝器、蒸发器；所述冷水机组还包括旁通管，所述旁通管的一端连接冷凝器底部，另一端连接在压缩机排气口，将冷凝器底部的冷媒引入到压缩机排气口，在所述旁通管上布设有阀门；所述系统包括：

冷媒温度获取模块，用于获取排气管内的冷媒温度T1；

饱和温度获取模块，用于获取冷凝器饱和温度T2；

计算模块，用于计算差值△T=T1-T2；

调整模块，用于根据差值△T调整阀门的开度，使得△T等于设定温差；

噪音获取模块，用于获取排气管的实际噪音值；

判断模块，用于判断实际噪音值是否大于等于设定噪音值；若是，则确定设定温差=0；若否，则确定设定温差＞0。

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及系统，利用旁通管将冷凝器底部的低温液态冷媒旁通至压缩机排气口，压缩机排出的气体冷媒与旁通管流出的低温液态冷媒混合，进行换热，降低气体冷媒的过热度，同时也能降低排气口处的压力和温度，有效的降低压缩机的背压，增大压缩机流速；同时降低排气管的噪音；而且，本发明的控制方法，通过获取排气管内的冷媒温度T1，获取冷凝器饱和温度T2，计算差值△T=T1-T2，根据差值△T调整阀门的开度，使得△T等于设定温差；即，使得换热后排气管内的冷媒温度与冷凝器饱和温度的差值△T等于设定温差，降低排气管的噪音，提高冷凝器的换热效率。

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冷水机组框图；

图3是本发明所提出的冷水机组控制系统的一个实施例的结构框图。

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。

本实施例的冷水机组控制方法，冷水机组主要包括压缩机、冷凝器、蒸发器、旁通管1等，参见图2所示，压缩机、冷凝器、蒸发器形成冷媒循环管路，旁通管1的一端连接冷凝器底部，另一端连接在压缩机排气口，旁通管1将冷凝器底部的冷媒引入到压缩机排气口，在旁通管1上布设有阀门2，控制旁通管1内冷媒的流量。阀门可以是球阀，蝶阀，角阀等，具有开度调节功能。

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。

步骤S11：获取压缩机排气管内的冷媒温度T1，获取冷凝器饱和温度T2。

温度T1为压缩机排出的气态冷媒与旁通管引入的液态冷媒混合后的冷媒温度。

步骤S12：计算差值△T=T1-T2。

步骤S13：根据差值△T调整阀门的开度，使得△T等于设定温差。

在该步骤之前，还需要通过下述步骤确定设定温差的取值：获取排气管的实际噪音值；判断实际噪音值是否大于等于设定噪音值；若是，则确定设定温差=0；若否，则确定设定温差＞0。

当实际噪音值大于等于设定噪音值时，设定温差=0，调整阀门的开度，使得△T=0，即使得排气管内的冷媒温度T1等于冷凝器饱和温度T2，即排气管内可能会出现液态冷媒，以降低气体动力性噪音，进而降低排气管内的噪音。

当实际噪音值小于设定噪音值时，设定温差＞0，排气管内的冷媒进入冷凝器后，温度会下降到接近或等于饱和温度，即使得冷媒以达到饱和温度或接近饱和温度的状态进入冷凝器内部。在本实施例中，当实际噪音值小于设定噪音值时，设定温差为2℃，既避免取值过大导致的冷媒进入冷凝器后的温度与饱和温度差距过大，影响冷凝器内的换热效率；又避免取值过小导致的排气管内出现液态冷媒，避免液态冷媒进入冷凝器损坏换热管。

即，在对阀门进行开度控制时，优先考虑排气管的噪音，只有当实际噪音值小于设定噪音值时，才考虑冷凝器的换热效率问题。

以设定温差＞0为例，对该步骤进行具体说明。该步骤S13具体包括：

（1）当△T＞设定温差时，调整阀门的开度增大，以增大旁通管的液态冷媒流量，降低排气管内的冷媒温度T1，进而降低△T，使得冷媒以达到饱和温度或接近饱和温度的状态进入冷凝器，从而快速进入相变的冷凝过程，提高换热效率。

（11）若设定温差（如2℃）＜△T≤第一设定值（如4℃），则控制阀门的开度增大第一设定开度（如增大满开度的10%），即控制开度小幅度增大，以缓慢减小△T，避免进入冷凝器的冷媒温度与饱和温度相差较大。

（12）若第一设定值（如4℃）＜△T≤第二设定值（如8℃），则控制阀门的开度增大第二设定开度（如增大满开度的20%），即控制开度大幅度增大，以快速减小△T，避免进入冷凝器的冷媒温度与饱和温度相差较大。

（13）若第二设定值（如8℃）＜△T≤第三设定值（如12℃），则控制阀门的开度增大第三设定开度（如增大满开度的30%），即控制开度较大幅度增大，以较快速地减小△T，避免进入冷凝器的冷媒温度与饱和温度相差较大。

（14）若△T＞第三设定值（如12℃），则控制阀门的开度为满开度，以最大速度减小△T，避免进入冷凝器的冷媒温度与饱和温度相差较大。

其中，第一设定开度＜第二设定开度＜第三设定开度。

上述分段控制，根据设定温差的大小，控制阀门开度的增幅大小，以减小△T，避免进入冷凝器的冷媒温度与饱和温度相差较大，影响冷凝器换热效率。

（2）当△T＝设定温差时，保持阀门的开度不变。

（3）当△T＜设定温差时，调整阀门的开度减小，以减小旁通管的液态冷媒流量，提高排气管内的冷媒温度T1，避免排气管内出现液态冷媒，提高△T，避免液态冷凝进入冷凝器损坏换热管。

（31）若第四设定值（如1℃）≤△T＜设定温差（如2℃），则控制阀门的开度减小第四设定开度（如减小满开度的10%），即控制开度小幅度减小，以缓慢增大△T，避免排气管内出现液态冷媒，避免液态冷媒进入冷凝器。

（32）若第五设定值（如0）≤△T＜第四设定值（如1℃），则控制阀门的开度减小第五设定开度（如减小满开度的20%），即控制开度大幅度减小，以快速增大△T，避免排气管内出现液态冷媒，避免液态冷媒进入冷凝器。

其中，第四设定开度＜第五设定开度。

上述分段控制，根据设定温差的大小，控制阀门开度的减幅大小，以增大△T，避免排气管内出现液态冷媒，避免液态冷媒进入冷凝器损坏换热管。

当设定温差=0时，也采用上述（1）至（3）的控制方法，对阀门开度进行控制，以使得排气管内的冷媒温度尽快达到冷凝器饱和温度，使得排气管内出现液态冷媒，以降低排气管内的噪音。

本实施例的冷水机组控制方法，利用旁通管将冷凝器底部的低温液态冷媒旁通至压缩机排气口，压缩机叶轮排出的气体冷媒属于过热状态，与旁通管流出的低温液态冷媒混合，进行换热，降低气体冷媒的过热度，同时也能降低排气口处的压力和温度，当压力降低时，可以有效的降低压缩机的背压，增大压缩机流速，进而达到提升冷媒循环系统效率的目的；同时混合状态下的冷媒分子运动会比过热状态下缓和，产生的气体动力性噪音也小，进而达到降低噪音的目的；而且，本实施例的控制方法，通过获取排气管内的冷媒温度T1，获取冷凝器饱和温度T2，计算差值△T=T1-T2，根据差值△T调整阀门的开度，使得△T等于设定温差；即，使得换热后排气管内的冷媒温度与冷凝器饱和温度的差值△T等于设定温差，降低排气管的噪音，提高冷凝器的换热效率。

本实施例的控制方法，当排气管的实际噪音值大于等于设定噪音值时，设定温差=0时，根据差值△T调整阀门的开度，使得△T等于设定温差，以使得排气管内的冷媒温度尽快达到冷凝器饱和温度，使得排气管内出现液态冷媒，以降低排气管内的噪音。当排气管的实际噪音值小于设定噪音值时，设定温差＞0时，根据差值△T调整阀门的开度，使得△T等于设定温差，使得冷媒以达到饱和温度或接近饱和温度的状态进入冷凝器内部，既避免液态冷凝进入冷凝器损坏换热管，又使得冷媒进入冷凝器后达到饱和温度或者接近饱和温度，会更快的进入相变的冷凝过程，提高冷凝器的换热效率。

本实施例的冷水机组控制方法，实现了冷凝器底部低温液态冷媒与排气口过热气态冷媒之间的换热，属于低温雾状液态与气态冷媒之间的换热，换热效率高；达到降低压缩机背压及温度的目的，进而实现降低噪音、降低喘振点以及提高冷凝效率的目的。

现有技术的冷凝器内部的换热过程可以描述为：过热气体进入冷凝器后，由于过热度不会立刻消失，会与冷凝器上部换热管及低温气体冷媒换热，并逐渐向冷凝器两侧及下部运动，待冷媒达到饱和温度后，气态冷媒继续换热进行冷凝活动；而在冷凝器上部的换热属于过热度导致的无相变冷却过程，并且是气态与气态，或气态与换热管外表面之间的换热，由于过热下的气体冷媒比体积大，所以此时的换热效率较低，而冷凝器容积一定，这就导致当过热度超过某个定值时，冷凝器内的压力升高，压缩机排气压力增大，工作状态恶化，所以一般冷凝器均采用30%左右的换热管用于消除这部分过热度。而本实施例的方法，利用旁通管实现了冷凝器底部低温液态冷媒与排气口过热气态冷媒之间的换热，属于低温雾状液态与气态冷媒之间的换热，换热效率高；并且冷媒进入冷凝器后达到饱和温度或者接近饱和温度，会更快地进入相变的冷凝过程；因此，本实施例的方法，减掉/减少了冷凝器消除过热用的换热管，提高了冷凝效率；由于冷凝器底部的部分冷媒旁通至排气管，后又进入冷凝器，为了该部分旁通冷媒的换热，需要在冷凝器内增加部分换热管用于与饱和状态或接近饱和状态的冷媒进行换热；虽然因为旁通冷媒增加了换热管，但由于换热效率提高了，新增换热管的数量小于用于抵消过热度的换热管数量，因此，虽然增加了旁通管，但冷凝器内总的换热管的数量减少了，冷凝器的体积减小了，进而管板、水室等相关联的部件都会缩减尺寸，降低了冷凝器的总成本。

本实施例的旁通管布设在冷凝器与压缩机之间，比布设在冷凝器和蒸发器之间效果要好。若是将旁通管设置在冷凝器和蒸发器之间，将冷凝器部分气体冷媒输送进蒸发器，且这部分气体冷媒并不参与蒸发运动，就直接进入压缩机再压缩，属于无用功，会使得整个机组的效率大大降低。因此，将旁通管布设在冷凝器与压缩机之间，换热效率高，不影响机组的效率。

在本实施例中，冷媒温度T1为排气管与冷凝器冷媒入口连接处的冷媒温度，即T1的采集点尽量靠近冷凝器，使得压缩机排出的过热气态冷媒与旁通管引入的液态冷媒充分混合，以便于获得充分混合后的冷媒温度T1，便于控制冷媒进入冷凝器的温度。通过布设在排气管与冷凝器冷媒入口处的温度传感器采集温度T1。

在本实施例中，所述获取冷凝器饱和温度T2，具体包括：通过压力传感器获取冷凝器内部顶端的压力，查询预设的压力-饱和温度对应表，获得该压力对应的饱和温度T2，以获取准确的饱和温度T2，提高△T的计算精度，以对阀门开度进行精确控制，提高进入冷凝器内的冷媒温度的控制精度。

作为本实施例的另一种优选设计方案，通过布设在冷凝器内部顶端的温度传感器采集冷凝器内部顶端的温度，直接作为饱和温度T2，以简化饱和温度T2的获取方法。

在本实施例中，旁通管为普通的管路，利用引射原理将冷凝器底部的液态冷媒导流至压缩机排气口。作为本实施例的另一种优选设计方案，旁通管优选为毛细管，导流效率高。

旁通管的一端连接在冷凝器底部，另一端连接在压缩机叶轮排气口后面即可。

基于上述冷水机组控制方法的设计，本实施例还提出了一种冷水机组控制系统，所述冷水机组包括形成冷媒循环管路的压缩机、冷凝器、蒸发器；所述冷水机组还包括旁通管，所述旁通管的一端连接冷凝器底部，另一端连接在压缩机排气口，将冷凝器底部的冷媒引入到压缩机排气口，在所述旁通管上布设有阀门，参见图2所述；所述系统包括冷媒温度获取模块、饱和温度获取模块、计算模块、调整模块、噪音获取模块、判断模块等，参见图3所示。

冷媒温度获取模块，用于获取排气管内的冷媒温度T1。

饱和温度获取模块，用于获取冷凝器饱和温度T2。

计算模块，用于计算差值△T=T1-T2。

调整模块，用于根据差值△T调整阀门的开度，使得△T等于设定温差。

噪音获取模块，用于获取排气管的实际噪音值。

判断模块，用于判断实际噪音值是否大于等于设定噪音值；若是，则确定设定温差=0；若否，则确定设定温差＞0。

具体的冷水机组控制系统的工作过程，已经在上述冷水机组控制方法中详述，此处不予赘述。

本实施例的冷水机组控制系统，利用旁通管将冷凝器底部的低温液态冷媒旁通至压缩机排气口，压缩机叶轮排出的气体冷媒与旁通管流出的低温液态冷媒混合，进行换热，降低气体冷媒的过热度，降低排气口处的压力和温度，有效的降低压缩机的背压，增大压缩机流速，进而达到提升冷媒循环系统效率的目的；同时达到降低噪音的目的；而且，本实施例的控制方法，通过获取排气管内的冷媒温度T1，获取冷凝器饱和温度T2，计算差值△T=T1-T2；当排气管的实际噪音值大于等于设定噪音值时，设定温差=0时，根据差值△T调整阀门的开度，使得△T等于设定温差，以使得排气管内的冷媒温度尽快达到冷凝器饱和温度，使得排气管内出现液态冷媒，以降低排气管内的噪音。当排气管的实际噪音值小于设定噪音值时，设定温差＞0时，根据差值△T调整阀门的开度，使得△T等于设定温差，使得冷媒以达到饱和温度或接近饱和温度的状态进入冷凝器内部，既避免液态冷凝进入冷凝器损坏换热管，又使得冷媒进入冷凝器后达到饱和温度或者接近饱和温度，会更快的进入相变的冷凝过程，提高冷凝器的换热效率。

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，所述冷水机组包括形成冷媒循环管路的压缩机、冷凝器、蒸发器；其特征在于：所述冷水机组还包括旁通管，所述旁通管的一端连接冷凝器底部，另一端连接在压缩机排气口，将冷凝器底部的冷媒引入到压缩机排气口，在所述旁通管上布设有阀门；

所述方法包括：

获取排气管内的冷媒温度T1，获取冷凝器饱和温度T2；

计算差值△T=T1-T2；

根据差值△T调整阀门的开度，使得△T等于设定温差。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在根据差值△T调整阀门的开度之前，所述方法还包括：

获取排气管的实际噪音值；

判断实际噪音值是否大于等于设定噪音值；

若是，则确定设定温差=0；若否，则确定设定温差＞0。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述根据差值△T调整阀门的开度，具体包括：

当△T＞设定温差时，调整阀门的开度增大；

当△T＝设定温差时，保持阀门的开度不变；

当△T＜设定温差时，调整阀门的开度减小。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述当△T＞设定温差时，调整阀门的开度增大；具体包括：

若设定温差＜△T≤第一设定值，则控制阀门的开度增大第一设定开度；

若第一设定值＜△T≤第二设定值，则控制阀门的开度增大第二设定开度；

若第二设定值＜△T≤第三设定值，则控制阀门的开度增大第三设定开度；

若△T＞第三设定值，则控制阀门的开度为满开度；

其中，第一设定开度＜第二设定开度＜第三设定开度。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述当△T＜设定温差时，调整阀门的开度减小；具体包括：

若第四设定值≤△T＜设定温差，则控制阀门的开度减小第四设定开度；

若第五设定值≤△T＜第四设定值，则控制阀门的开度减小第五设定开度；其中，第四设定开度＜第五设定开度。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述冷媒温度T1为排气管与冷凝器冷媒入口连接处的冷媒温度。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述获取冷凝器饱和温度T2，具体包括：

获取冷凝器内部顶端的压力，查询预设的压力-饱和温度对应表，获得该压力对应的饱和温度T2；

或者，

采集冷凝器内部顶端的温度，作为饱和温度T2。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：当实际噪音值小于设定噪音值时，所述设定温差为2℃。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述旁通管为毛细管。

10.一种冷水机组控制系统，所述冷水机组包括形成冷媒循环管路的压缩机、冷凝器、蒸发器；其特征在于：所述冷水机组还包括旁通管，所述旁通管的一端连接冷凝器底部，另一端连接在压缩机排气口，将冷凝器底部的冷媒引入到压缩机排气口，在所述旁通管上布设有阀门；

所述系统包括：

冷媒温度获取模块，用于获取排气管内的冷媒温度T1；

饱和温度获取模块，用于获取冷凝器饱和温度T2；

计算模块，用于计算差值△T=T1-T2；

调整模块，用于根据差值△T调整阀门的开度，使得△T等于设定温差；

噪音获取模块，用于获取排气管的实际噪音值；

判断模块，用于判断实际噪音值是否大于等于设定噪音值；若是，则确定设定温差=0；若否，则确定设定温差＞0。