CN108168146A - 一种制冷与热泵机组中排气过热度控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制冷与热泵机组中排气过热度控制方法，其包括如下步骤：S1.利用排气温度传感器采集压缩机的排气温度；S2.测得空气换热器作为冷凝器时的进风口(或出液管)处温度或水冷换热器作为冷凝器时的出水温度；S3.计算环境温度修正值或水温度修正值；S4.控制器采集步骤S1、S2和S3中温度，并计算排气过热度；机组运行进入正常状态后，控制器判断该排气过热度与排气过热度阈值的大小关系，若排气过热度大于或等于排气过热度阈值，则机组处于安全范围；若排气过热度小于排气过热度阈值，则报故障代码。本发明方法在不增加控制器和传感器的基础上即可计算排气过热度，保障机组安全运行。

Description

一种制冷与热泵机组中排气过热度控制方法
技术领域
本发明涉及一种制冷与热泵机组中排气过热度控制方法。
背景技术
在制冷与热泵机组中，常见的蒸发器有空气蒸发器和水换热蒸发器。其中，空气蒸发器需要配置排风扇装置，而水换热蒸发器则需要配置水泵装置。
排气过热度通常是指排气温度与冷凝压力对应的温度之差。例如：
如果排气温度为75℃，冷凝压力对应的温度为50℃，则排气过热度为：75℃-50℃＝25℃，机组处于安全范围；如果排气温度为65℃，冷凝压力对应的温度为50℃，则排气过热度为：65℃-50℃＝15℃，机组处于不安全范围，说明进入制冷压缩机制冷剂液体回流超量，稀释或带走润滑油，轻者造成压缩机严重磨损，重者造成压缩机液击现象，损坏压缩机。
上述方式在计算排气过热度时需要用到排气温度和冷凝压力对应的温度两个变量，排气温度可以通过制冷与热泵机组中的排气温度传感器直接得到，而冷凝压力对应的温度则不能直接获取，需要额外增加压力传感器，通过计算的方式获取冷凝压力对应的温度。
由于压力传感器比较昂贵，因此，此种排气过热度计算方式成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提出一种制冷与热泵机组中排气过热度控制方法，在无需增加控制器和传感器的基础上即可计算排气过热度，以保障机组的安全运行。
本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：
一种制冷与热泵机组中排气过热度控制方法，适用于制冷与热泵机组中同时有两个空气换热器的情形；包括如下步骤：
s11.利用排气温度传感器采集压缩机的排气温度t1；
s12.利用环境温度传感器测得其中一空气换热器作为冷凝器时的进风口处温度t2；
s13.计算当前换热介质温度下的环境温度修正值t3；
s14.控制器采集上述温度t1、t2和t3，并计算排气过热度t，t＝t1-t2-t3；机组运行进入正常状态后，控制器判断该排气过热度t与排气过热度阈值t4的大小关系，若排气过热度t大于或等于t4，机组处于安全范围；若排气过热度t小于t4，则报故障代码；
其中，排气温度传感器、环境温度传感器和控制器均为制冷与热泵机组中已有部件。
当然，以上方案中的步骤s12还有一个替换技术方案，即：
将环境温度传感器替换为翅片温度传感器，利用翅片温度传感器测得其中一空气换热器作为冷凝器时出液管处的温度t2；其中，翅片温度传感器为制冷与热泵机组中已有部件。
此外，本发明还提出了另一种制冷与热泵机组中排气过热度控制方法，其采用如下方案：
一种制冷与热泵机组中排气过热度控制方法，适用于制冷与热泵机组中同时有两个水冷换热器的情形；排气过热度控制方法包括如下步骤：
s21.利用排气温度传感器采集压缩机的排气温度T1；
s22.利用冷却出水温度传感器测得其中一水冷换热器作为冷凝器时的出水温度T2；
s23.计算当前水温下的水温度修正值T3；
s24.控制器采集上述温度T1、T2和T3，并计算排气过热度T，T＝T1-T2-T3；机组运行进入正常状态后，控制器判断排气过热度T与排气过热度阈值T4的大小关系，若排气过热度T大于或等于T4，机组处于安全范围；若排气过热度T小于T4，则报故障代码；
其中，排气温度传感器、冷却出水温度传感器和控制器均为制冷与热泵机组中已有部件。
本发明还提出了第三种制冷与热泵机组中排气过热度控制方法，其采用如下方案：
一种制冷与热泵机组中排气过热度控制方法，适用于制冷与热泵机组中有一个水冷换热器和一个空气换热器的情形；包括如下步骤：
s31.利用排气温度传感器采集压缩机的排气温度L1；
s32.利用冷却出水温度传感器测得水冷换热器作为冷凝器时出水温度，转到步骤s33，或利用环境温度传感器测得空气换热器作为冷凝器时进风口处温度，转到步骤s34；
定义步骤s32中冷却出水温度传感器或环境温度传感器测得的温度为L2；
s33.计算当前换热介质温度下的环境温度修正值，转到步骤s35；
s34.计算当前水温下的水温度修正值，转到步骤s35；
s35.定义步骤s33中的环境温度修正值或步骤s34中的水温度修正值为L3；
控制器采集温度L1、L2和L3；并计算排气过热度L，L＝L1-L2-L3；机组运行进入正常状态后，控制器判断排气过热度L与排气过热度阈值L4的大小关系，若排气过热度L大于或等于L4，机组处于安全范围；若排气过热度L小于L4，则报故障代码；排气温度传感器、环境温度传感器、冷却出水温度传感器和控制器均为制冷与热泵机组中已有部件。
当然，以上步骤s32中，当空气换热器作为冷凝器时，可替换为以下温度测量方案，即：
将环境温度传感器替换为翅片温度传感器，利用翅片温度传感器测得空气换热器作为冷凝器时出液管处的温度；其中，翅片温度传感器为制冷与热泵机组中已有部件。
本发明具有如下优点：
本发明述及的制冷与热泵机组中排气过热度控制方法，在不增加传感器的基础上，使用原有控制器、排气温度传感器、环境温度传感器、翅片温度传感器和冷却出水温度传感器，即可计算得到排气过热度，从而实现对制冷与热泵机组中排气过热度的控制，以保证机组安全运行，由于省去了压力传感器，控制成本降低。本发明方法适用于空气换热的冷凝器或水换热的冷凝器、空气换热器蒸发器与水或其它液体介质换热的蒸发器。
附图说明
图1为本发明实施例1中制冷与热泵机组中排气过热度控制方法的流程示意图；
图2为本发明实施例2中制冷与热泵机组中排气过热度控制方法的流程示意图；
图3为本发明实施例3中制冷与热泵机组中排气过热度控制方法的流程示意图；
图4为第一种制冷与热泵机组(采用两个空气换热器)的结构框图；
图5为第二种制冷与热泵机组(采用两个水冷换热器)的结构框图；
图6为第三种制冷与热泵机组(采用水冷换热器+空气换热器)的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
实施例1
如图1所示，本实施例1述及了一种制冷与热泵机组中排气过热度控制方法，该方法适用于制冷与热泵机组中同时有两个空气换热器的情形，如图4所示。
一种制冷与热泵机组中排气过热度控制方法，包括如下步骤：
s11.利用排气温度传感器2采集压缩机1的排气温度t1。
其中，排气温度传感器2设置于距离压缩机排气口50-300mm的位置，例如可以是50mm处，100mm处，150mm处，200mm处以及250mm处等等。
s12.利用环境温度传感器3测得其中一空气换热器5作为冷凝器时进风口处的温度t2。其中，环境温度传感器3设置于该空气换热器的进风口处或空气环境中。
当然，还可以将环境温度传感器3替换为翅片温度传感器，利用翅片温度传感器测量上述空气换热器作为冷凝器时的出液管温度，并将该出液管温度作为温度t2。
此处需要说明的是，利用上述两种手段测得的温度t2均适应于本发明排气过热度控制。
s13.计算当前换热介质温度下的环境温度修正值t3，其计算公式如下：
另一空气换热器5作为蒸发器使用，定义当前换热介质温度下的吸热量为p1，压缩机在当前换热介质温度下的输入功率为p2，蒸发器的传热面积为s，蒸发器的传热系数为k。
其中，p1、p2、s和k均为常数值，且有：t3＝(p1+p2)/(s×k)。
例如：在15℃的环境下，蒸发器的吸热量为p1为17.5KW，压缩机的输入功率p2为7.0KW，则制冷与热泵机组总的放热量为p1+p2＝24.5KW。
蒸发器的传热面积为s＝70m2，传热系数k＝70W/℃.m2。
则当前温度下的环境温度修正值t3＝24500/(70×70)＝5℃。
当温度发生变化时，蒸发器的吸热量p1和压缩机的输入功率p2均会发生变化。因此，不同环境温度对应的环境温度修正值也不相同。
且当环境空气温度降低时，蒸发器的吸热负荷降低，环境温度修正值减小。
s14.控制器采集上述温度t1、t2和t3，并计算排气过热度t，t＝t1-t2-t3。
机组运行进入正常状态后，控制器判断该排气过热度t与排气过热度阈值t4的大小关系，若排气过热度t大于或等于t4，机组处于安全范围；若排气过热度t小于t4，则报故障代码。
其中，排气温度传感器、环境温度传感器、翅片温度传感器和控制器均为制冷与热泵机组中已有部件。本实施例1利用已有控制器和传感器即可测量排气过热度。
实施例2
如图2所示，本实施例2也述及了一种制冷与热泵机组中排气过热度控制方法，该方法适用于制冷与热泵机组中同时有两个水冷换热器的情形，如图5所示。
一种制冷与热泵机组中排气过热度控制方法，包括如下步骤：
s21.利用排气温度传感器采集压缩机1的排气温度T1。
其中，排气温度传感器2设置于距离压缩机排气口50-300mm的位置，例如可以是50mm处，100mm处，150mm处，200mm处以及250mm处等等。
s22.利用冷却出水温度传感器4测得其中一水冷换热器6作为冷凝器时的出水温度T2。
其中，冷却出水温度传感器设置于该水冷换热器的出水口处。当然，还可以利用冷却回水温度传感器进行采集，只是采集的温度需加上回、出水温度差，以得到出水温度T2。
s23.计算当前水温下的水温度修正值T3，其计算公式如下：
另一水冷换热器6作为蒸发器使用，定义蒸发器在当前水温下的吸热量为P1，压缩机在当前水温下的输入功率为P2，蒸发器的传热面积为S，蒸发器的传热系数为K。
其中，P1、P2、S和K均为常数值，且有：T3＝(P1+P2)/(S×K)。
具体实例可以参照上述实施例1，通过实例得出，冷却出水温度不同，水温度修正值也不相同，且当冷却出水温度降低时，蒸发器的吸热负荷降低，水温度修正值减小。
s24.控制器采集上述温度T1、T2和T3，并计算排气过热度T，T＝T1-T2-T3。机组运行进入正常状态后，控制器判断该排气过热度T与排气过热度阈值T4的大小关系，若排气过热度T大于或等于T4，机组处于安全范围；若排气过热度T小于T4，则报故障代码。
其中，排气温度传感器、冷却出水温度传感器和控制器均为制冷与热泵机组中已有部件。
实施例3
如图3所示，本实施例3也述及了一种制冷与热泵机组中排气过热度控制方法，该方法适用于制冷与热泵机组中有一个水冷换热器和一个空气换热器的情形，如图6所示。
本实施例3中的排气过热度控制方法有两种情形：
第一种是空气换热器5作为冷凝器，水冷换热器6作为蒸发器；第二种是水冷换热器6作为冷凝器，空气换热器5作为蒸发器。其中：
第一种情形的排气过热度控制方法，按照如下步骤进行：
s31.利用排气温度传感器2采集压缩机的排气温度L1。
其中，排气温度传感器2设置于距离压缩机排气口50-300mm的位置，例如可以是50mm处，100mm处，150mm处，200mm处以及250mm处等等。
s32.利用环境温度传感器测得空气换热器作为冷凝器时进风口处温度L2，转到步骤s34。
该环境温度传感器设置于该空气换热器的进风口处或空气环境中。
当然，还可以将环境温度传感器3替换为翅片温度传感器，利用翅片温度传感器测量上述空气换热器作为冷凝器时的出液管温度，并将该出液管温度作为温度L2。
此处需要说明的是，利用上述两种手段测得的温度L2均适应于本发明排气过热度控制。
s34.计算当前水温下的水温度修正值L3，转到步骤s35。
该步骤s34中的水温度修正值求解方法可以参照上述实施例2中的求解方法。
s35.控制器采集上述温度L1、L2和L3；并计算排气过热度L，L＝L1-L2-L3；机组运行进入正常状态后，控制器判断排气过热度L与排气过热度阈值L4的大小关系，若排气过热度L大于或等于L4，机组处于安全范围；若排气过热度L小于L4，则报故障代码。
第二种情形的排气过热度控制方法，按照如下步骤进行：
s31.利用排气温度传感器2采集压缩机的排气温度L1。
其中，排气温度传感器2设置于距离压缩机排气口50-300mm的位置，例如可以是50mm处，100mm处，150mm处，200mm处以及250mm处等等。
s32.利用冷却出水温度传感器测得水冷换热器作为冷凝器时出水温度L2，转到步骤s33。
s33.计算当前换热介质温度下的环境温度修正值L3，转到步骤s35。
该步骤s33中的环境温度修正值求解方法可以参照上述实施例1中的求解方法。
s35.控制器采集上述温度L1、L2和L3；并计算排气过热度L，L＝L1-L2-L3；机组运行进入正常状态后，控制器判断排气过热度L与排气过热度阈值L4的大小关系，若排气过热度L大于或等于L4，机组处于安全范围；若排气过热度L小于L4，则报故障代码。
需要说明的是，本实施例3中的排气温度传感器、环境温度传感器、翅片温度传感器、冷却出水温度传感器和控制器均为制冷与热泵机组中已有部件。
上述实施例1、2、3分别针对了制冷与机组中有两个空气换热器、两个水冷换热器以及一个空气换热器和一个水冷换热器时提出的排气过热度控制方法。
通过上述方法步骤不难看出，无论哪种排气过热度控制方法，均可利用已有的部件即可实现排气过热度的计算，以保证机组安全运行，由于省去了压力传感器，控制成本降低。
当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (10)

1.一种制冷与热泵机组中排气过热度控制方法，适用于制冷与热泵机组中同时有两个空气换热器的情形；其特征在于，包括如下步骤：
s11.利用排气温度传感器采集压缩机的排气温度t1；
s12.利用环境温度传感器测得其中一空气换热器作为冷凝器时的进风口处温度t2；
s13.计算当前换热介质温度下的环境温度修正值t3；
s14.控制器采集上述温度t1、t2和t3，并计算排气过热度t，t＝t1-t2-t3；机组运行进入正常状态后，控制器判断该排气过热度t与排气过热度阈值t4的大小关系，若排气过热度t大于或等于t4，机组处于安全范围；若排气过热度t小于t4，则报故障代码；
其中，排气温度传感器、环境温度传感器和控制器均为制冷与热泵机组中已有部件。
2.根据权利要求1所述的一种制冷与热泵机组中排气过热度控制方法，其特征在于，所述排气温度传感器设置于距离压缩机排气口50-300mm的位置。
3.根据权利要求1所述的一种制冷与热泵机组中排气过热度控制方法，其特征在于，所述环境温度传感器设置于空气换热器的进风口处或空气环境中。
4.根据权利要求1所述的一种制冷与热泵机组中排气过热度控制方法，其特征在于，所述步骤s12替换为如下步骤，即：
将环境温度传感器替换为翅片温度传感器，利用翅片温度传感器测得其中一空气换热器作为冷凝器时出液管处的温度t2；其中，翅片温度传感器为制冷与热泵机组中已有部件。
5.一种制冷与热泵机组中排气过热度控制方法，适用于制冷与热泵机组中同时有两个水冷换热器的情形；其特征在于，包括如下步骤：
s21.利用排气温度传感器采集压缩机的排气温度T1；
s22.利用冷却出水温度传感器测得其中一水冷换热器作为冷凝器时的出水温度T2；
s23.计算当前水温下的水温度修正值T3；
s24.控制器采集上述温度T1、T2和T3，并计算排气过热度T，T＝T1-T2-T3；机组运行进入正常状态后，控制器判断排气过热度T与排气过热度阈值T4的大小关系，若排气过热度T大于或等于T4，机组处于安全范围；若排气过热度T小于T4，则报故障代码；
其中，排气温度传感器、冷却出水温度传感器和控制器均为制冷与热泵机组中已有部件。
6.根据权利要求5所述的一种制冷与热泵机组中排气过热度控制方法，其特征在于，所述排气温度传感器设置于距离压缩机排气口50-300mm的位置。
7.根据权利要求5所述的一种制冷与热泵机组中排气过热度控制方法，其特征在于，所述冷却出水温度传感器设置于水冷换热器的出水口处。
8.一种制冷与热泵机组中排气过热度控制方法，适用于制冷与热泵机组中有一个水冷换热器和一个空气换热器的情形；其特征在于，包括如下步骤：
s31.利用排气温度传感器采集压缩机的排气温度L1；
s32.利用冷却出水温度传感器测得水冷换热器作为冷凝器时出水温度，转到步骤s33，或利用环境温度传感器测得空气换热器作为冷凝器时进风口处温度，转到步骤s34；
定义步骤s32中冷却出水温度传感器或环境温度传感器测得的温度为L2；
s33.计算当前换热介质温度下的环境温度修正值，转到步骤s35；
s34.计算当前水温下的水温度修正值，转到步骤s35；
s35.定义步骤s33中的环境温度修正值或步骤s34中的水温度修正值为L3；
控制器采集温度L1、L2和L3；并计算排气过热度L，L＝L1-L2-L3；机组运行进入正常状态后，控制器判断排气过热度L与排气过热度阈值L4的大小关系，若排气过热度L大于或等于L4，机组处于安全范围；若排气过热度L小于L4，则报故障代码；排气温度传感器、环境温度传感器、冷却出水温度传感器和控制器均为制冷与热泵机组中已有部件。
9.根据权利要求8所述的一种制冷与热泵机组中排气过热度控制方法，其特征在于，所述排气温度传感器设置于距离压缩机排气口50-300mm的位置；
所述冷却出水温度传感器设置于水冷换热器的出水口处；
所述环境温度传感器设置于空气换热器的进风口处或空气环境中。
10.根据权利要求8所述的一种制冷与热泵机组中排气过热度控制方法，其特征在于，所述步骤s32中，当空气换热器作为冷凝器时，替换为以下温度测量方案，即：
将环境温度传感器替换为翅片温度传感器，利用翅片温度传感器测得空气换热器作为冷凝器时出液管处的温度；其中，翅片温度传感器为制冷与热泵机组中已有部件。
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