CN107830662B - 一种离心式冷水机组的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种离心式冷水机组的控制方法及系统，其中，所述方法包括：在所述离心式冷水机组的节流装置处于额定开度时，确定所述离心式冷水机组的蒸发压力和冷凝压力之间的最小压差；基于所述离心式冷水机组的运行参数，在所述节流装置处于目标开度时，确定所述离心式冷水机组的蒸发压力和冷凝压力之间的当前压差；对比所述当前压差和所述最小压差，并根据对比结果控制所述节流装置的当前开度。本发明提供的一种离心式冷水机组的控制方法及系统，能够使得离心式冷水机组能够正常工作。

Description

一种离心式冷水机组的控制方法及系统

技术领域

本发明涉及自动化控制技术领域，具体而言，涉及一种离心式冷水机组的控制方法及系统。

背景技术

现有离心式冷水机组中节流装置的开度控制流程，通常与功率元件冷却系统的控制流程相互独立。具体地，节流装置通常根据系统的吸、排气过热度或者蒸发器和冷凝器的两器液位高度等参数进行开度调节，最终可以使得系统的冷媒通流量能够避免换热管干烧或者压缩机液压缩。而功率元件冷却系统则通常根据功率元件的温度高低来控制开度的大小。

然而，针对机组启动阶段，尤其是实际应用中通常出现的倒温差启动工况，如果采用上述的节流装置和功率元件冷却系统相互独立的调节方法，会导致两者在调节开度时出现矛盾。具体地，节流装置通常会将开度快速开大直至全开，以匹配压缩机吸气量，这样会造成系统压差较小。然而，由于此时系统压差较小，因此冷媒驱动力也较小，在这种情况下，就算功率元件冷却系统的开度全开，也会因为冷媒驱动力小而无法保证有效的冷却效果，这样会造成功率元件产生过热保护的现象，从而导致离心式冷水机组无法正常工作。

发明内容

本发明实施例提供了一种离心式冷水机组的控制方法及系统，能够使得离心式冷水机组能够正常工作。

为实现上述目的，本发明实施例一方面提供一种离心式冷水机组的控制方法，所述方法包括：在所述离心式冷水机组的节流装置处于额定开度时，确定所述离心式冷水机组的蒸发压力和冷凝压力之间的最小压差；基于所述离心式冷水机组的运行参数，在所述节流装置处于目标开度时，确定所述离心式冷水机组的蒸发压力和冷凝压力之间的当前压差；对比所述当前压差和所述最小压差，并根据对比结果控制所述节流装置的当前开度。

进一步地，确定所述离心式冷水机组的蒸发压力和冷凝压力之间的最小压差包括：确定所述离心式冷水机组的功率元件的发热量；确定所述节流装置在所述额定开度下的冷媒通流量；基于所述冷媒通流量以及所述离心式冷水机组的蒸发器和冷凝器的液位差，建立所述发热量与所述最小压差之间的关联关系；根据所述关联关系，确定所述最小压差。

进一步地，按照下述公式确定所述离心式冷水机组的功率元件的发热量：

Q＝W·η

其中，Q表示所述发热量，W表示所述离心式冷水机组运行时的功耗，η表示所述离心式冷水机组的功耗效率。

进一步地，按照下述公式确定所述节流装置在所述额定开度下的冷媒通流量：

其中，q_m表示所述冷媒通流量，C、β、ε表示预设常数，d表示容纳冷却液的管道的半径，ΔP_min表示所述最小压差，ρ表示冷却液的密度。

进一步地，按照下述公式建立所述发热量与所述最小压差之间的关联关系：

其中，Q表示所述发热量，W表示所述离心式冷水机组运行时的功耗，η表示所述离心式冷水机组的功耗效率，q_m表示所述冷媒通流量，Δh表示所述液位差，C、β、ε表示预设常数，d表示容纳冷却液的管道的半径，ΔP_min表示所述最小压差，ρ表示冷却液的密度。

进一步地，根据对比结果控制所述节流装置的当前开度包括：当所述当前压差大于或者等于所述最小压差时，将所述目标开度作为所述节流装置的当前开度。

进一步地，根据对比结果控制所述节流装置的当前开度包括：当所述当前压差小于所述最小压差时，在所述目标开度的基础上按照指定开度间隔进行递减，直至根据递减后的目标开度确定出的当前压差大于或者等于所述最小压差为止；将所述递减后的目标开度作为所述节流装置的当前开度。

为实现上述目的，本发明实施例另一方面提供一种离心式冷水机组的控制系统，所述系统包括：最小压差确定单元，用于在所述离心式冷水机组的节流装置处于额定开度时，确定所述离心式冷水机组的蒸发压力和冷凝压力之间的最小压差；当前压差确定单元，用于基于所述离心式冷水机组的运行参数，在所述节流装置处于目标开度时，确定所述离心式冷水机组的蒸发压力和冷凝压力之间的当前压差；开度控制单元，用于对比所述当前压差和所述最小压差，并根据对比结果控制所述节流装置的当前开度。

进一步地，所述最小压差确定单元包括：发热量确定模块，用于确定所述离心式冷水机组的功率元件的发热量；冷媒通流量确定模块，用于确定所述节流装置在所述额定开度下的冷媒通流量；关联关系建立模块，用于基于所述冷媒通流量以及所述离心式冷水机组的蒸发器和冷凝器的液位差，建立所述发热量与所述最小压差之间的关联关系；确定模块，用于根据所述关联关系，确定所述最小压差。

进一步地，所述开度控制单元包括：开度递减模块，用于当所述当前压差小于所述最小压差时，在所述目标开度的基础上按照指定开度间隔进行递减，直至根据递减后的目标开度确定出的当前压差大于或者等于所述最小压差为止；开度确定模块，用于将所述递减后的目标开度作为所述节流装置的当前开度。

由上可见，本申请提供的技术方案，在设置节流装置的开度时，预先可以确定节流装置处于额定开度时离心式冷水机组对应的最小压差，该最小压差可以作为功率元件冷却系统提供有效冷却效果时所需的压差。这样，后续节流装置处于目标开度时，可以确定蒸发压力和冷凝压力之间的当前压差。然后可以将所述当前压差和所述最小压差进行比较，从而可以确定是否需要对所述目标开度进行调节。具体地，当所述当前压差大于或者等于所述最小压差时，表明当前节流装置设置的目标开度对压差的影响并不足以造成冷却效果不足，从而可以将所述目标开度作为所述节流装置的当前开度。但是当所述当前压差小于所述最小压差时，则表明当前节流装置设置的目标开度过大，导致压差过小，可能会造成功率元件冷却系统提供的冷却液不足，这样，可以逐渐减小所述目标开度，直至根据递减后的目标开度确定出的当前压差大于或者等于所述最小压差为止，最终则可以将递减后的目标开度作为所述节流装置的当前开度。由上可见，通过最小压差的阈值控制，可以使得节流装置设置的开度能够满足功率元件冷却系统的冷却需求，进而可以使得离心式冷水机组能够正常工作。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，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为本申请中离心式冷水机组的控制方法流程图；

图2为本申请中离心式冷水机组的控制系统示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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它实施例，都应当属于本申请保护的范围。

本申请提供一种离心式冷水机组的控制方法，请参阅图1，所述方法可以包括以下步骤。

S1：在所述离心式冷水机组的节流装置处于额定开度时，确定所述离心式冷水机组的蒸发压力和冷凝压力之间的最小压差。

在本实施方式中，为了满足功率元件冷却系统的冷却需求，在确定节流装置的开度时，可以预先确定功率元件冷却系统提供有效冷却效果时所需的最小压差。具体地，所述最小压差可以是在所述离心式冷水机组的节流装置处于额定开度时确定的。所述额定开度可以是节流装置处于正常工作状态时所对应的开度，所述额定开度通常可以作为节流装置的一个指标。这样，当所述节流装置处于所述额定开度时，可以检测所述离心式冷水机组的蒸发压力和冷凝压力之间的压差，检测到的该压差便可以是所述的最小压差。

在实际应用场景中，在确定所述最小压差时，可以确定所述离心式冷水机组的功率元件的发热量。所述发热量就可以作为功率元件冷却系统的散热需求。具体地，可以根据离心式冷水机组运行时的功耗以及离心式冷水机组的功耗效率来计算所述发热量。在本实施方式中，可以按照下述公式确定所述离心式冷水机组的功率元件的发热量：

Q＝W·η

其中，Q表示所述发热量，W表示所述离心式冷水机组运行时的功耗，η表示所述离心式冷水机组的功耗效率。

其中，所述离心式冷水机组运行时的功耗可以是直接检测得到的，也可以是通过检测离心式冷水机组的电流后根据电流换算得到的。

在本实施方式中，可以确定所述节流装置在所述额定开度下的冷媒通流量，所述冷媒通流量可以是冷却液在冷却管道中的流量。具体地，可以按照下述公式确定所述节流装置在所述额定开度下的冷媒通流量：

其中，q_m表示所述冷媒通流量，C、β、ε表示预设常数，d表示容纳冷却液的管道的半径，ΔP_min表示所述最小压差，ρ表示冷却液的密度。

在计算得到所述冷媒通流量之后，便可以基于所述冷媒通流量以及所述离心式冷水机组的蒸发器和冷凝器的液位差，建立所述发热量与所述最小压差之间的关联关系。具体地，可以按照下述公式建立所述发热量与所述最小压差之间的关联关系：

其中，Q表示所述发热量，W表示所述离心式冷水机组运行时的功耗，η表示所述离心式冷水机组的功耗效率，q_m表示所述冷媒通流量，Δh表示所述液位差，C、β、ε表示预设常数，d表示容纳冷却液的管道的半径，ΔP_min表示所述最小压差，ρ表示冷却液的密度。

在本实施方式中，对于一个既定的机组，其功耗效率、节流装置的选型通常是固定的，因此，上述公式中的功耗效率、预设常数、管道的半径、液位差、冷却液的密度这些系数均可以是固定的常数。那么将这些固定的常数可以合并为一个整体的常数θ，那么上述的关联关系的公式可以转换为：

ΔPmin＝θ·W²

由于功耗与电流成正比，那么上式又可以变换为：

ΔPmin＝θ·W²＝ψ·I²

其中，ψ可以是变换常数。

这样，所述最小压差便可以与机组当前的功耗或者电流成正比，θ、ψ可直接简化内置在机组控制程序中，或作为可设置的参数。那么，根据机组运行状态，可实时输出满足冷却需求的最小压差。

S2：基于所述离心式冷水机组的运行参数，在所述节流装置处于目标开度时，确定所述离心式冷水机组的蒸发压力和冷凝压力之间的当前压差。

在本实施方式中，另一方面可以根据节流装置当前所设置的目标开度，从而确定出所述离心式冷水机组的当前压差。具体地，在机组启动时，可以获取机组的各项运行参数。所述运行参数例如可以包括电流、功率、吸气温度、排气温度、蒸发压力、冷凝压力、两器液位差等。这样，在所述节流装置处于目标开度D时，可以确定机组的当前压差。所述当前压差例如可以是所述蒸发压力和冷凝压力的差值的绝对值。

在本实施方式中，确定出的所述当前压差并没有综合考虑功率元件冷却系统的冷却需求，因此，后续需要结合步骤S1中确定出的最小压差，对所述目标开度D有选择地进行调节。

S3：对比所述当前压差和所述最小压差，并根据对比结果控制所述节流装置的当前开度。

在本实施方式中，为了使得节流装置当前的开度能够满足功率元件冷却系统的冷却需求，那么则需要保证在当前的开度下机组对应的当前压差需要大于或者等于所述最小压差。因此，在本实施方式中可以对比所述当前压差和所述最小压差，当所述当前压差大于或者等于所述最小压差时，表明当前节流装置设置的目标开度对压差的影响并不足以造成冷却效果不足，从而可以将所述目标开度作为所述节流装置的当前开度。但是当所述当前压差小于所述最小压差时，则表明当前节流装置设置的目标开度过大，导致压差过小，可能会造成功率元件冷却系统提供的冷却液不足，这样，可以逐渐减小所述目标开度，直至根据递减后的目标开度确定出的当前压差大于或者等于所述最小压差为止，最终则可以将递减后的目标开度作为所述节流装置的当前开度。具体地，在对目标开度进行递减时，可以预先设置递减周期和每个递减周期中的递减值。例如，所述递减周期可以是1秒，所述递减值可以是ΔD。这样，一旦当前压差小于最小压差，那么便可以在目标开度D的基础上，每隔1秒减少ΔD的开度值。随着目标开度的减小，当前压差就会逐渐上升。目标开度的递减过程可以在当前压差大于或者等于最小压差时停止。这样，便可以将最终递减后的目标开度作为节流装置当前的开度值，从而能够保证功率元件冷却系统的冷却需求。

请参阅图2，本申请还提供一种离心式冷水机组的控制系统，所述系统包括：

最小压差确定单元100，用于在所述离心式冷水机组的节流装置处于额定开度时，确定所述离心式冷水机组的蒸发压力和冷凝压力之间的最小压差；

当前压差确定单元200，用于基于所述离心式冷水机组的运行参数，在所述节流装置处于目标开度时，确定所述离心式冷水机组的蒸发压力和冷凝压力之间的当前压差；

开度控制单元300，用于对比所述当前压差和所述最小压差，并根据对比结果控制所述节流装置的当前开度。

在本实施方式中，所述最小压差确定单元100包括：

发热量确定模块，用于确定所述离心式冷水机组的功率元件的发热量；

冷媒通流量确定模块，用于确定所述节流装置在所述额定开度下的冷媒通流量；

关联关系建立模块，用于基于所述冷媒通流量以及所述离心式冷水机组的蒸发器和冷凝器的液位差，建立所述发热量与所述最小压差之间的关联关系；

确定模块，用于根据所述关联关系，确定所述最小压差。

在本实施方式中，所述开度控制单元300包括：

开度递减模块，用于当所述当前压差小于所述最小压差时，在所述目标开度的基础上按照指定开度间隔进行递减，直至根据递减后的目标开度确定出的当前压差大于或者等于所述最小压差为止；

开度确定模块，用于将所述递减后的目标开度作为所述节流装置的当前开度。

由上可见，本申请提供的技术方案，在设置节流装置的开度时，预先可以确定节流装置处于额定开度时离心式冷水机组对应的最小压差，该最小压差可以作为功率元件冷却系统提供有效冷却效果时所需的压差。这样，后续节流装置处于目标开度时，可以确定蒸发压力和冷凝压力之间的当前压差。然后可以将所述当前压差和所述最小压差进行比较，从而可以确定是否需要对所述目标开度进行调节。具体地，当所述当前压差大于或者等于所述最小压差时，表明当前节流装置设置的目标开度对压差的影响并不足以造成冷却效果不足，从而可以将所述目标开度作为所述节流装置的当前开度。但是当所述当前压差小于所述最小压差时，则表明当前节流装置设置的目标开度过大，导致压差过小，可能会造成功率元件冷却系统提供的冷却液不足，这样，可以逐渐减小所述目标开度，直至根据递减后的目标开度确定出的当前压差大于或者等于所述最小压差为止，最终则可以将递减后的目标开度作为所述节流装置的当前开度。由上可见，通过最小压差的阈值控制，可以使得节流装置设置的开度能够满足功率元件冷却系统的冷却需求，进而可以使得离心式冷水机组能够正常工作。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例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保护范围之内。

Claims (8)

1.一种离心式冷水机组的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

在所述离心式冷水机组的节流装置处于额定开度时，确定所述离心式冷水机组的蒸发压力和冷凝压力之间的最小压差；

基于所述离心式冷水机组的运行参数，在所述节流装置处于目标开度时，确定所述离心式冷水机组的蒸发压力和冷凝压力之间的当前压差；

对比所述当前压差和所述最小压差，并根据对比结果控制所述节流装置的当前开度，使所述当前压差大于等于所述最小压差；

确定所述离心式冷水机组的蒸发压力和冷凝压力之间的最小压差包括：

确定所述离心式冷水机组的功率元件的发热量；

确定所述节流装置在所述额定开度下的冷媒通流量；

基于所述冷媒通流量以及所述离心式冷水机组的蒸发器和冷凝器的液位差，建立所述发热量与所述最小压差之间的关联关系；

根据所述关联关系，确定所述最小压差。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照下述公式确定所述离心式冷水机组的功率元件的发热量：

Q＝W·η

其中，Q表示所述发热量，W表示所述离心式冷水机组运行时的功耗，η表示所述离心式冷水机组的功耗效率。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照下述公式确定所述节流装置在所述额定开度下的冷媒通流量：

其中，q_m表示所述冷媒通流量，C、β、ε表示预设常数，d表示容纳冷却液的管道的半径，ΔP_min表示所述最小压差，ρ表示冷却液的密度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照下述公式建立所述发热量与所述最小压差之间的关联关系：

其中，Q表示所述发热量，W表示所述离心式冷水机组运行时的功耗，η表示所述离心式冷水机组的功耗效率，q_m表示所述冷媒通流量，Δh表示所述液位差，C、β、ε表示预设常数，d表示容纳冷却液的管道的半径，ΔP_min表示所述最小压差，ρ表示冷却液的密度。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据对比结果控制所述节流装置的当前开度包括：

当所述当前压差大于或者等于所述最小压差时，将所述目标开度作为所述节流装置的当前开度。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据对比结果控制所述节流装置的当前开度包括：

当所述当前压差小于所述最小压差时，在所述目标开度的基础上按照指定开度间隔进行递减，直至根据递减后的目标开度确定出的当前压差大于或者等于所述最小压差为止；

将所述递减后的目标开度作为所述节流装置的当前开度。

7.一种离心式冷水机组的控制系统，其特征在于，所述系统包括：

最小压差确定单元，用于在所述离心式冷水机组的节流装置处于额定开度时，确定所述离心式冷水机组的蒸发压力和冷凝压力之间的最小压差；

当前压差确定单元，用于基于所述离心式冷水机组的运行参数，在所述节流装置处于目标开度时，确定所述离心式冷水机组的蒸发压力和冷凝压力之间的当前压差；

开度控制单元，用于对比所述当前压差和所述最小压差，并根据对比结果控制所述节流装置的当前开度，使所述当前压差大于等于所述最小压差；

所述最小压差确定单元包括：

发热量确定模块，用于确定所述离心式冷水机组的功率元件的发热量；

冷媒通流量确定模块，用于确定所述节流装置在所述额定开度下的冷媒通流量；

关联关系建立模块，用于基于所述冷媒通流量以及所述离心式冷水机组的蒸发器和冷凝器的液位差，建立所述发热量与所述最小压差之间的关联关系；

确定模块，用于根据所述关联关系，确定所述最小压差。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述开度控制单元包括：

开度递减模块，用于当所述当前压差小于所述最小压差时，在所述目标开度的基础上按照指定开度间隔进行递减，直至根据递减后的目标开度确定出的当前压差大于或者等于所述最小压差为止；

开度确定模块，用于将所述递减后的目标开度作为所述节流装置的当前开度。