CN107990609B - 电子膨胀阀的控制方法及冷媒循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电子膨胀阀的控制方法及冷媒循环系统。该控制方法包括：获取冷媒循环系统当前的实际过热度δ’和实际过冷度ε’；将实际过热度δ’与预设过热度阈值δ或者预设过热度范围[δ₁，δ₂]进行比较得到第一比较结果，δ₁为第一过热度阈值，δ₂为第二过热度阈值；将实际过冷度ε’与预设过冷度阈值ε或者预设过冷度范围[ε₁，ε₂]进行比较得到第二比较结果，ε₁为第一过冷度阈值，ε₂为第二过冷度阈值；综合第一比较结果和第二比较结果调节电子膨胀阀的开度。本发明提供的电子膨胀阀的控制方法能够在避免吸气带液的同时提高了系统的换热能力和能效，且不改变系统本身的结构，不会增加系统的生产成本。

Description

电子膨胀阀的控制方法及冷媒循环系统

技术领域

本发明涉及冷媒循环系统自动控制领域，具体涉及一种电子膨胀阀的控制方法及冷媒循环系统。

背景技术

现有的冷媒循环系统例如热泵系统一般是根据吸气过热度来调节电子膨胀阀的开度，以满足不同工况下的系统可靠性，但现有热泵系统在运行时，特别是在低温工况下运行时，蒸发器基本上很难有过热度(即过热度为0或者为负值)，导致低温工况下电子膨胀阀开度调节不可靠，进而影响热泵系统的性能以及运行可靠性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种能够保证系统性能和运行可靠性的电子膨胀阀的控制方法及冷媒循环系统。

为达到上述目的，一方面，本发明采用以下技术方案：

一种电子膨胀阀的控制方法，所述电子膨胀阀设置在冷媒循环系统的冷媒循环回路中，其特征在于，所述控制方法包括：

获取所述冷媒循环系统当前的实际过热度δ’和实际过冷度ε’；

将所述实际过热度δ’与预设过热度阈值δ或者预设过热度范围[δ₁，δ₂]进行比较得到第一比较结果，δ₁为第一过热度阈值，δ₂为第二过热度阈值；

将所述实际过冷度ε’与预设过冷度阈值ε或者预设过冷度范围[ε₁，ε₂]进行比较得到第二比较结果，ε₁为第一过冷度阈值，ε₂为第二过冷度阈值；

综合所述第一比较结果和所述第二比较结果调节所述电子膨胀阀的开度。

优选地，当实际过热度δ’＝预设过热度阈值δ时，将实际过冷度ε’与预设过冷度阈值ε比较：当实际过冷度ε’≥预设过冷度阈值ε时，保持所述电子膨胀阀的开度不变；当实际过冷度ε’<预设过冷度阈值ε时，控制将所述电子膨胀阀的开度调小；或者，

当所述实际过热度δ’满足δ₁≤δ’≤δ₂时，将实际过冷度ε’与预设过冷度范围[ε₁，ε₂]进行比较：当实际过冷度ε’>ε₂或者ε₁≤ε’≤ε₂时，保持所述电子膨胀阀的开度不变；当实际过冷度ε’<ε₁时，控制将所述电子膨胀阀的开度调小。

优选地，当控制将所述电子膨胀阀的开度调小时，调小的步幅ΔP1为ΔP1＝|ε’-ε|或|ε’-ε₁|。

优选地，当实际过热度δ’>预设过热度阈值δ时，将实际过冷度ε’与预设过冷度阈值ε比较：当实际过冷度ε’≥预设过冷度阈值ε时，控制将所述电子膨胀阀的开度调大，当实际过冷度ε’<预设过冷度阈值ε时，保持所述电子膨胀阀的开度不变；或者，

当实际过热度δ’>δ₂时，将实际过冷度ε’与预设过冷度范围[ε₁，ε₂]进行比较：当实际过冷度ε’>ε₂或者ε₁≤ε’≤ε₂时，控制将所述电子膨胀阀的开度调大，当实际过冷度ε’<ε₁时，保持所述电子膨胀阀的开度不变。

优选地，当控制将所述电子膨胀阀的开度调大时，调大的步幅ΔP2为ΔP2＝|ε’-ε|或|ε’-ε₂|。

优选地，当实际过热度δ’<预设过热度阈值δ时，将实际过冷度ε’与预设过冷度阈值ε比较：当实际过冷度ε’≥预设过冷度阈值ε时，保持所述电子膨胀阀的开度不变；当实际过冷度ε’<预设过冷度阈值ε时，控制将所述电子膨胀阀的开度调小；或者，

当所述实际过热度δ’<δ₁时，将实际过冷度ε’与预设过冷度范围[ε₁，ε₂]进行比较：当实际过冷度ε’>ε₂或者ε₁≤ε’≤ε₂时，保持所述电子膨胀阀的开度不变；当实际过冷度ε’<ε₁时，控制将所述电子膨胀阀的开度调小。

优选地，当控制将所述电子膨胀阀的开度调小时，调小的步幅为ΔP3为ΔP3＝|ε’-ε|或|ε’-ε₁|。

优选地，所述预设过热度阈值δ为1.5至2.5；和/或，

第一过热度阈值δ₁为0.5至1.5，第二过热度阈值δ₂为2.5至3.5；和/或，

预设过冷度阈值ε为7.5至8.5；和/或，

第一过冷度阈值ε₁为5.5至6.5，第二过冷度阈值ε₂为9.5至10.5。

优选地，当前的实际过热度δ’＝压缩机当前的吸气温度-吸气压力饱和温度，或者，当前的实际过热度δ’＝压缩机当前的吸气温度-化霜管温度；和/或，

当前的实际过冷度ε’＝排气压力饱和温度-冷媒节流前温度，或者，当前的实际过冷度ε’＝排气压力饱和温度-冷凝器液管温度。

另一方面，本发明采用以下技术方案：

一种冷媒循环系统，包括电子膨胀阀，采用如上所述的控制方法对所述电子膨胀阀进行控制。

本发明提供的电子膨胀阀的控制方法中，综合考虑系统的实际过热度和实际过冷度来对电子膨胀阀的开度进行调节，从而在避免吸气带液的同时提高了系统的换热能力和能效，且不改变系统本身的结构，不会增加系统的生产成本。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出本发明一种具体实施方式提供的电子膨胀阀的控制方法的逻辑图；

图2示出本发明另一种具体实施方式提供的电子膨胀阀的控制方法的逻辑图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

针对现有冷媒循环系统在低温工况下蒸发器很难有过热度、影响系统性能的问题，申请人发现是由于在调节电子膨胀阀的开度时只考虑了过热度的因素，造成对电子膨胀阀的控制不够准确，针对这一问题，本申请提出了一种电子膨胀阀的控制方法，该电子膨胀阀设置在冷媒循环系统的冷媒循环回路中，典型的冷媒循环系统包括压缩机、油分离器、冷凝器、干燥过滤器、电子膨胀阀、蒸发器，这些结构依次连接形成冷媒循环系统的冷媒循环回路。在压缩机的吸气管上设置有第一温度传感器和第一压力传感器，分别用于检测压缩机的吸气温度和吸气压力，压缩机的排气管上设置有第二压力传感器，用于检测压缩机的排气压力，冷凝器的出口位置设置有第二温度传感器，用于检测冷凝器出口的冷媒温度即冷媒节流前温度。

电子膨胀阀的控制方法为：

获取所述冷媒循环系统当前的实际过热度δ’和实际过冷度ε’；

将实际过热度δ’与预设过热度阈值δ或者预设过热度范围[δ₁，δ₂]进行比较得到第一比较结果，δ₁为第一过热度阈值，δ₂为第二过热度阈值；

将实际过冷度ε’与预设过冷度阈值ε或者预设过冷度范围[ε₁，ε₂]进行比较得到第二比较结果，ε₁为第一过冷度阈值，ε₂为第二过冷度阈值；

综合第一比较结果和第二比较结果调节电子膨胀阀的开度。

由于将过冷度的因素引入到电子膨胀阀开度的控制中，综合考虑系统的实际过热度和实际过冷度来对电子膨胀阀的开度进行调节，从而在避免吸气带液的同时提高了系统的换热能力和能效，且不改变系统本身的结构，不会增加系统的生产成本。

实际吸气过热度x以及实际过热度γ可通过如下方式获得，实际吸气过热度x＝吸气温度-吸气压力对应的饱和温度，其中吸气温度即为第一温度传感器检测的温度，吸气压力对应的饱和温度可根据第一压力传感器检测的吸气压力获得，在替代的实施例中，吸气压力饱和温度也可以由化霜管温度替代。实际过冷度γ＝排气压力饱和温度-冷媒节流前温度，其中冷媒节流前温度即为第二温度传感器检测的温度，排气压力饱和温度可根据第二压力传感器检测的排气压力获得，在替代的实施例中，冷媒节流前温度可以由冷凝器液管温度替代。

在一个优选的实施例中，首先对实际过热度的大小进行判断，并针对实际过热度不同的情况来结合过冷度进行控制。具体地，控制方法的判断逻辑如图1所示，当实际过热度δ’＝预设过热度阈值δ时，将实际过冷度ε’与预设过冷度阈值ε比较：当实际过冷度ε’≥预设过冷度阈值ε时，保持电子膨胀阀的开度不变；当实际过冷度ε’<预设过冷度阈值ε时，控制将电子膨胀阀的开度调小。即，当实际过热度等于预设过热度时，如果机组实际过冷度大于预设过冷度，能确保节流前冷媒是液态，对节流效果无影响，无需调整电子膨胀阀开度；如果机组过实际冷度小于预设过冷度，不能确保节流前冷媒时液态，影响节流效果，需要关小电子膨胀阀开度，以获得较大的过冷度。其中，调小的步幅ΔP1可以是固定值，也可以根据系统当前工况计算得到，例如ΔP1＝|ε’-ε|或|ε’-ε₁|。

当实际过热度δ’>预设过热度阈值δ时，将实际过冷度ε’与预设过冷度阈值ε比较：当实际过冷度ε’≥预设过冷度阈值ε时，控制将所述电子膨胀阀的开度调大，当实际过冷度ε’<预设过冷度阈值ε时，保持所述电子膨胀阀的开度不变。即，当实际过热度大于预设过热度时，说明进入蒸发器的冷媒量不足，如果机组实际过冷度大于预设过冷度，需开大电子膨胀阀开度，增加进入蒸发器的冷媒量，使过热度降低；如果机组实际过冷度小于预设过冷度，说明系统总的冷媒量不足，维持当前开度不做调整。其中，调大的步幅ΔP2可以是固定值，也可以根据系统当前工况计算得到，例如ΔP2＝|ε’-ε|或|ε’-ε₂|。

当实际过热度δ’<预设过热度阈值δ时，将实际过冷度ε’与预设过冷度阈值ε比较：当实际过冷度ε’≥预设过冷度阈值ε时，保持所述电子膨胀阀的开度不变；当实际过冷度ε’<预设过冷度阈值ε时，控制将所述电子膨胀阀的开度调小。即，当实际过热度小于预设过热度时，说明进入蒸发器的冷媒量略多，如果机组实际过冷度大于预设过冷度，关小电子膨胀阀会导致冷凝温度上升，机组能效下降，开大电子膨胀阀可能会导致吸气带液，影响可靠性，因此维持电子膨胀阀开度不调整；如果实际过冷度小于预设过冷度，说明冷凝器的冷媒量不足，关小电子膨胀阀，减少进入蒸发器的冷媒量，是过热度增加，使实际过冷度增加。其中，调小的步幅ΔP3可以是固定值，也可以根据系统当前工况计算得到，例如ΔP3＝|ε’-ε|或|ε’-ε₁|。

预设过热度阈值δ的优选范围为1.5至2.5，进一步优选为2，预设过冷度阈值ε的优选范围为7.5至8.5，进一步优选为8。

由于在系统实际运行过程中，将过热度和过冷度控制在一个点值较难实现，因此，优选地，将过热度和过冷度控制在一个优选范围内。

具体地，如图2所示，当实际过热度δ’满足δ₁≤δ’≤δ₂时，将实际过冷度ε’与预设过冷度范围[ε₁，ε₂]进行比较：当实际过冷度ε’>ε₂或者ε₁≤ε’≤ε₂时，保持电子膨胀阀的开度不变；当实际过冷度ε’<ε₁时，控制将电子膨胀阀的开度调小。

当实际过热度δ’>δ₂时，将实际过冷度ε’与预设过冷度范围[ε₁，ε₂]进行比较：当实际过冷度ε’>ε₂或者ε₁≤ε’≤ε₂时，控制将电子膨胀阀的开度调大，当实际过冷度ε’<ε₁时，保持电子膨胀阀的开度不变。

当所述实际过热度δ’<δ₁时，将实际过冷度ε’与预设过冷度范围[ε₁，ε₂]进行比较：当实际过冷度ε’>ε₂或者ε₁≤ε’≤ε₂时，保持电子膨胀阀的开度不变；当实际过冷度ε’<ε₁时，控制将电子膨胀阀的开度调小。

其中，第一过热度阈值δ₁的优选范围为0.5至1.5，进一步优选为1，第二过热度阈值δ₂的优选范围为2.5至3.5，进一步优选为3，第一过冷度阈值ε₁的优选范围为5.5至6.5，进一步优选为6，第二过冷度阈值ε₂的优选范围分别为9.5至10.5，进一步优选为10。

进一步优选地，将电子膨胀阀5的开度调节范围设置在10％至100％，通过设置电子膨胀阀5的开度下限值来降低由于系统异常而对电子膨胀阀5进行误操作所造成的影响，进一步提高系统稳定性。

本发明提供的电子膨胀阀的控制方法中，综合考虑系统的实际过热度和实际过冷度来对电子膨胀阀的开度进行调节，从而在避免吸气带液的同时提高了系统的换热能力和能效，且不改变系统本身的结构，不会增加系统的生产成本，其可广泛应用于家用空调机以及螺杆机等大型空调设备中。

进一步地，本申请还提供了一种冷媒循环系统，其中的电子膨胀阀采用上述方法进行控制，从而提高冷媒循环系统的换热能力和能效。冷媒循环系统可以为单制冷系统、单制热系统或者制冷制热系统。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理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 (6)

1.一种电子膨胀阀的控制方法，所述电子膨胀阀设置在冷媒循环系统的冷媒循环回路中，其特征在于，所述控制方法包括：

获取所述冷媒循环系统当前的实际过热度δ’和实际过冷度ε’；

将所述实际过热度δ’与预设过热度阈值δ或者预设过热度范围[δ₁，δ₂]进行比较得到第一比较结果，δ₁为第一过热度阈值，δ₂为第二过热度阈值；

将所述实际过冷度ε’与预设过冷度阈值ε或者预设过冷度范围[ε₁，ε₂]进行比较得到第二比较结果，ε₁为第一过冷度阈值，ε₂为第二过冷度阈值；

综合所述第一比较结果和所述第二比较结果调节所述电子膨胀阀的开度；

当实际过热度δ’＝预设过热度阈值δ时，将实际过冷度ε’与预设过冷度阈值ε比较：当实际过冷度ε’≥预设过冷度阈值ε时，保持所述电子膨胀阀的开度不变；当实际过冷度ε’<预设过冷度阈值ε时，控制将所述电子膨胀阀的开度调小；或者，

当所述实际过热度δ’满足δ₁≤δ’≤δ₂时，将实际过冷度ε’与预设过冷度范围[ε₁，ε₂]进行比较：当实际过冷度ε’>ε₂或者ε₁≤ε’≤ε₂时，保持所述电子膨胀阀的开度不变；当实际过冷度ε’<ε₁时，控制将所述电子膨胀阀的开度调小；

当实际过热度δ’>预设过热度阈值δ时，将实际过冷度ε’与预设过冷度阈值ε比较：当实际过冷度ε’≥预设过冷度阈值ε时，控制将所述电子膨胀阀的开度调大，当实际过冷度ε’<预设过冷度阈值ε时，保持所述电子膨胀阀的开度不变；或者，

当实际过热度δ’>δ₂时，将实际过冷度ε’与预设过冷度范围[ε₁，ε₂]进行比较：当实际过冷度ε’>ε₂或者ε₁≤ε’≤ε₂时，控制将所述电子膨胀阀的开度调大，当实际过冷度ε’<ε₁时，保持所述电子膨胀阀的开度不变；

当实际过热度δ’<预设过热度阈值δ时，将实际过冷度ε’与预设过冷度阈值ε比较：当实际过冷度ε’≥预设过冷度阈值ε时，保持所述电子膨胀阀的开度不变；当实际过冷度ε’<预设过冷度阈值ε时，控制将所述电子膨胀阀的开度调小；或者，

当所述实际过热度δ’<δ₁时，将实际过冷度ε’与预设过冷度范围[ε₁，ε₂]进行比较：当实际过冷度ε’>ε₂或者ε₁≤ε’≤ε₂时，保持所述电子膨胀阀的开度不变；当实际过冷度ε’<ε₁时，控制将所述电子膨胀阀的开度调小。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，当控制将所述电子膨胀阀的开度调小时，调小的步幅ΔP1为ΔP1＝|ε’-ε|或|ε’-ε₁|。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，当控制将所述电子膨胀阀的开度调大时，调大的步幅ΔP2为ΔP2＝|ε’-ε|或|ε’-ε₂|。

4.根据权利要求1至3之一所述的控制方法，其特征在于，所述预设过热度阈值δ为1.5至2.5；和/或，

第一过热度阈值δ₁为0.5至1.5，第二过热度阈值δ₂为2.5至3.5；和/或，

预设过冷度阈值ε为7.5至8.5；和/或，

第一过冷度阈值ε₁为5.5至6.5，第二过冷度阈值ε₂为9.5至10.5。

5.根据权利要求1至3之一所述的控制方法，其特征在于，当前的实际过热度δ’＝压缩机当前的吸气温度-吸气压力饱和温度，或者，当前的实际过热度δ’＝压缩机当前的吸气温度-化霜管温度；和/或，

当前的实际过冷度ε’＝排气压力饱和温度-冷媒节流前温度，或者，当前的实际过冷度ε’＝排气压力饱和温度-冷凝器液管温度。

6.一种冷媒循环系统，包括电子膨胀阀，其特征在于，采用如权利要求1-5之一所述的控制方法对所述电子膨胀阀进行控制。

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