CN108954650B - 一种风冷磁悬浮空调控制方法和风冷磁悬浮空调 - Google Patents

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Abstract

一种风冷磁悬浮空调控制方法，磁悬浮压缩机的排气口和蒸发器之间设置有旁通电子膨胀阀，处于运行状态时；判定磁悬浮压缩机的排气压力是否大于等于第一设定排气压力或吸排气绝压比是否大于等于第一设定压比；若大于等于，则控制旁通电子膨胀阀开阀，直至满足以下条件：排气压力小于第三设定排气压力且吸排气绝压比小于第一设定压比；或排气压力小于第二设定排气压力且吸排气绝压比小于所述第二设定压比；或旁通电子膨胀阀达到最大开度；停止开阀并维持当前开度。本发明可以有效地确保机组运行过程中压比维持在合理的范围内，降低出现报警、骤停的概率，使得机组运行更平稳。

Description

一种风冷磁悬浮空调控制方法和风冷磁悬浮空调
技术领域
本发明涉及空气调节设备技术领域，尤其涉及一种风冷磁悬浮空调控制方法和风冷磁悬浮空调。
背景技术
风冷磁悬浮空调的核心在于磁悬浮离心式压缩机。具体来说，磁悬浮离心式压缩机的磁轴承和定位传感器利用由永久磁铁和电磁铁组成的径向轴承和轴向轴承组成数控磁轴承系统实现压缩机的运动部件悬浮在磁衬上无摩擦的运动，磁轴承上的定位传感器为电机转子提供超高速的实时重新定位，以确保精确定位。
在风冷磁悬浮空调的运行过程中，如果在高负荷的工况下运转，压缩机转速高、压比大。如果此时系统报警或者紧急停机，则可能出现以下问题，首先，压缩机在高转速、高压缩比的情况下骤停，会对磁悬浮压缩机的轴承造成损坏，有可能减少压缩机的运行寿命；其次，压缩机停机后机组吸气、排气两侧压力不平衡，在下一次开机时，由于压比较大，可能导致压缩机启动失败，影响用户体验。
发明内容
为解决在高负荷工况下，机组出现报警或紧急停机时容易对压缩机造成损坏并影响下次开机的问题，本发明提供一种风冷磁悬浮空调控制方法。
一种风冷磁悬浮空调控制方法，磁悬浮压缩机的排气口和蒸发器之间设置有旁通电子膨胀阀，所述控制方法包括以下步骤：
风冷磁悬浮空调处于运行状态；
判定磁悬浮压缩机的排气压力是否大于等于第一设定排气压力；
判定磁悬浮压缩机的吸排气绝压比是否大于等于第一设定压比；
如果所述磁悬浮压缩机的排气压力大于等于第一设定排气压力或磁悬浮压缩机的吸排气绝压比大于等于第一设定压比，则控制所述旁通电子膨胀阀开阀，直至满足以下任一条件时控制所述旁通电子膨胀阀停止开阀并维持当前开度：
A. 所述排气压力小于第三设定排气压力且所述吸排气绝压比小于所述第一设定压比；
B. 所述排气压力小于第二设定排气压力且所述吸排气绝压比小于所述第二设定压比；
C. 所述旁通电子膨胀阀达到最大开度；
其中所述第一设定排气压力、第二设定排气压力和第三设定排气压力依次递减，所述第一设定压比大于所述第二设定压比。
进一步的，所述控制方法还包括以下步骤：
在满足一下任一条件时控制所述旁通电子膨胀阀闭阀直至开度为零：
A. 所述排气压力小于第四设定排气压力且所述吸排气绝压比小于所述第一设定压比；
B. 所述排气压力小于第三设定排气压力且所述吸排气绝压比小于第二设定压比；
其中所述第四设定排气压力小于第三设定排气压力。
优选的，所述旁通电子膨胀阀按第一设定速率匀速开阀，按照第二设定速率匀速闭阀；所述第一设定速率大于第二设定速率。
进一步的，所述控制方法还包括以下步骤：
风冷磁悬浮空调开机时：
设定持续第一设定时间后，控制所述旁通电子膨胀阀开阀并保持全开；
设定持续第二设定时间，并在持续第二设定时间后控制所述旁通电子膨胀阀闭阀并保持全闭；
所述第二设定时间大于第一设定时间。
进一步的，所述控制方法还包括以下步骤：
风冷磁悬浮空调开机前，首先判定是否同时满足以下条件：
A. 压缩机无流量故障；
B. 出水温度大于等于目标温度设定值与启动温差设定值之和；
C. 水流量开关保持在闭合状态并满足闭合设定时间。
进一步的，所述控制方法还包括以下步骤：
风冷磁悬浮空调停机时，
判定吸排气绝压比是否大于第四设定压比，如果所述吸排气绝压比大于所述第四设定压比，控制所述旁通电子膨胀阀按第三设定速率开阀直至达到设定最大开度；
达到设定最大开度时，判定是否满足以下任一条件：
A. 持续开阀设定时间；或
B. 吸排气绝压比小于等于第四设定压比；
若满足任一条件，在维持开度的条件下检测压缩机负载，在压缩机负载为零且满足保护时间时，控制旁通电子膨胀阀全关；
其中，所述第四设定压比小于第三设定压比。
优选的，所述第三设定速率大于第一设定速率。
优选的，所述第一设定排气压力为1.56MPa~1.6MPa， 所述第二设定排气压力为1.51MPa~1.55MPa， 所述第三设定排气压力为1.46MPa~1.5MPa， 所述第四设定排气压力为1.4MPa~1.45MPa。
优选的，所述第一设定压比为4.6～5，所述第二设定压比为4.1～4.6，所述第三设定压比为3～4，所述第四设定压比为2～3。
通过对运行过程中压缩机排气压力和吸排气绝压比的监控，并依据实际压缩机排气压力和吸排气绝压比与设定值的对比关系调节旁通电子膨胀阀的开度，可以有效地确保机组运行过程中压比维持在合理的范围内，降低出现报警情况的概率，使得机组运行更平稳，避免出现紧急停机的情况。由于降低了出现紧急停机情况的概率，也提高了机组开机时的稳定性。
同时还公开了一种风冷磁悬浮空调，磁悬浮压缩机的排气口和蒸发器之间设置有旁通电子膨胀阀，采用以下控制方法：
风冷磁悬浮空调处于运行状态；
判定磁悬浮压缩机的排气压力是否大于等于第一设定排气压力；
判定磁悬浮压缩机的吸排气绝压比是否大于等于第一设定压比；
如果所述磁悬浮压缩机的排气压力大于等于第一设定排气压力或磁悬浮压缩机的吸排气绝压比大于等于第一设定压比，则控制所述旁通电子膨胀阀开阀，直至满足以下任一条件时控制所述旁通电子膨胀阀停止开阀并维持当前开度：
A. 所述排气压力小于第三设定排气压力且所述吸排气绝压比小于所述第一设定压比；
B. 所述排气压力小于第二设定排气压力且所述吸排气绝压比小于所述第二设定压比；
C. 所述旁通电子膨胀阀达到最大开度；
其中所述第一设定排气压力、第二设定排气压力和第三设定排气压力依次递减，所述第一设定压比大于所述第二设定压比。
本发明所公开的风冷磁悬浮空调具有稳定性好的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所公开的风冷磁悬浮空调机组处于运行状态下的一种控制方法流程图；
图2为本发明所公开的风冷磁悬浮空调机组开机时的控制方法流程图；
图3为本发明所公开的风冷磁悬浮空调机组停机时的控制方法流程图；
图4为本发明所公开的风冷磁悬浮空调控制方法机组处于运行状态下的另一种控制方法流程图；
图5为本发明所公开的风冷磁悬浮空调的制冷系统示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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作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。
参见图5所示为本发明所公开的风冷磁悬浮空调的制冷循环示意图。如图所示，与传统的磁悬浮风冷机组类似，包括变频磁悬浮压缩机1、满液式蒸发器2、风冷冷凝器以及节流装置。低温低压的气态制冷剂进入压缩机，经过压缩机压缩后，形成高温高压的气态制冷剂进入风冷冷凝器，冷却放热后形成高温高压的液态制冷剂，经过节流装置后形成低温低压的两相混合制冷剂进入蒸发器，热交换后形成低温低压的气态制冷剂。磁悬浮风冷机组是一款成熟的产品，在此不再对常规制冷循环进一步介绍。为解决在高负荷工况下，机组出现报警或紧急停机时容易对压缩机造成损坏并影响下次开机的问题，在本发明中，磁悬浮压缩机的排气口11和蒸发器2之间设置有旁通电子膨胀阀3，并根据不同的工况控制旁通电子膨胀阀动作，调节旁通电子膨胀阀的开度。
以下详细介绍本发明所公开的风冷磁悬浮空调机组的控制方法。如图1所示为本发明所公开的风冷磁悬浮空调机组处于运行状态下一种控制方法的流程图，具体来说，包括以下步骤：
步骤S101，风冷磁悬浮空调处于运行状态；
步骤S102，采集磁悬浮压缩机的排气压力并对磁悬浮压缩机的排气压力及吸排气绝压比进行监控，判定磁悬浮压缩机的工作状态是否平稳。吸排气绝压比是压缩机的出口排气压力（绝压）与进口吸气压力（绝压）的比值。如果磁悬浮压缩机的排气压力大于等于第一设定排气压力，或者吸排气绝压比大于等于第一设定压比，则说明机组当前工况下的压比较高。其中，第一设定排气压力和第一设定压比均为设定值，存储在风冷磁悬浮空调控制器中供随时调用。
步骤S1031，当磁悬浮压缩机的排气压力大于等于第一设定排气压力或者吸排气绝压比大于等于第一设定压比时，控制旁通电子膨胀阀开阀，降低压比并控制压比保持在合理的范围内。优选的，旁通电子膨胀阀按第一设定速率匀速开阀。
步骤S1032，当磁悬浮压缩机的排气压力小于第一设定排气压力或者吸排气绝压比小于第一设定压比时，则说明机组当前工况下的压比正常，旁通电子膨胀阀保持闭阀状态，机组正常运行。
步骤S104，在控制旁通电子膨胀阀开阀的过程中，对排气压力和吸排气绝压比进行持续监控。判定排气压力和吸排气绝压比是否满足以下任一条件：
A. 所述排气压力小于第三设定排气压力且所述吸排气绝压比小于第一设定压比；
B. 所述排气压力小于第二设定排气压力且所述吸排气绝压比小于第二设定压比；或
C. 所述旁通电子膨胀阀达到最大开度。
其中，与第一设定排气压力、第一设定压比类似，第二设定排气压力、第三设定排气压力和第二设定压比均为设定值，存储在风冷磁悬浮空调的存储单元中供随时调用。第一设定排气压力、第二设定排气压力和第三设定排气压力依次递减，第一设定压比大于第二设定压比。
步骤S105，当满足上述任一条件时，说明通过调节旁通电子膨胀阀的开度使得排气压力和吸排气绝压比下降至合理的范围，或者达到了旁通电子膨胀阀的调节阈值，旁通电子膨胀阀停止开阀并维持在当前开度。如果不满足上述任一条件，则控制旁通电子膨胀阀继续以第一设定速率匀速开阀，直至满足上述任一条件。
通过对运行过程中压缩机排气压力和吸排气绝压比的监控，并依据实际压缩机排气压力和吸排气绝压比与设定值的对比关系调节旁通电子膨胀阀的开度，可以有效地确保机组运行过程中压比维持在合理的范围内，降低出现报警情况的概率，使得机组运行更平稳，避免出现紧急停机的情况。由于降低了出现紧急停机情况的概率，也提高了机组开机时的稳定性。
如图4所示为本发明所公开的风冷磁悬浮空调机组处于运行状态下第二种控制方法的流程图，具体来说，包括以下步骤：
步骤S401，风冷磁悬浮空调处于运行状态；
步骤S402，采集磁悬浮压缩机的排气压力并对磁悬浮压缩机的排气压力以及吸排气绝压比进行监控，判定磁悬浮压缩机的工作状态是否平稳。吸排气绝压比是压缩机的出口排气压力（绝压）与进口吸气压力（绝压）的比值。如果磁悬浮压缩机的排气压力大于等于第一设定排气压力，或者吸排气绝压比大于等于第一设定压比，则说明机组当前工况下的压比较高。其中，第一设定排气压力和第一设定压比均为设定值，存储在风冷磁悬浮空调控制器中供随时调用。
步骤S4031，当磁悬浮压缩机的排气压力大于等于第一设定排气压力或者吸排气绝压比大于等于第一设定压比时，控制旁通电子膨胀阀开阀，降低压比并控制压比保持在合理的范围内。优选的，旁通电子膨胀阀按第一设定速率匀速开阀。
步骤S4032，当磁悬浮压缩机的排气压力小于第一设定排气压力或者吸排气绝压比小于第一设定压比时，旁通电子膨胀阀保持闭阀状态，机组正常运行。
步骤S404，在控制旁通电子膨胀阀开阀的过程中，对排气压力和吸排气绝压比进行持续监控。判定排气压力和吸排气绝压比是否满足以下任一条件：
A. 所述排气压力小于第三设定排气压力且所述吸排气绝压比小于第一设定压比；
B. 所述排气压力小于第二设定排气压力且所述吸排气绝压比小于第二设定压比；或
C. 所述旁通电子膨胀阀达到最大开度。
其中，与第一设定排气压力、第一设定压比类似，第二设定排气压力、第三设定排气压力和第二设定压比均为设定值，存储在风冷磁悬浮空调的存储单元中供随时调用。第一设定排气压力、第二设定排气压力和第三设定排气压力依次递减，第一设定压比大于第二设定压比。
步骤S405，当满足上述任意条件时，说明通过调节旁通电子膨胀阀的开度使得排气压力和吸排气绝压比下降至合理的范围，或者达到了旁通电子膨胀阀的调节阈值，旁通电子膨胀阀停止开阀并维持在当前开度。如果不满足上述任一条件，则控制旁通电子膨胀阀继续以第一设定速率匀速开阀，直至满足上述任一条件。
步骤S406，旁通电子膨胀阀停止开阀并维持在当前开度后，继续对排气压力和吸排气绝压比进行持续监控。判定排气压力和吸排气绝压比是否满足以下任一条件：
A. 所述排气压力小于第四设定排气压力且所述吸排气绝压比小于第一设定压比；
B. 所述排气压力小于第三设定排气压力且所述吸排气绝压比小于第二设定压比。
其中，所述第三设定排气压力大于所述第四设定排气压力。
步骤S407，如果满足上述任一条件，则控制旁通电子膨胀阀闭阀。优选的，按照第二设定速率匀速闭阀。开阀时的第一设定速率大于第二设定速率。第一设定速率优选为1%/s， 第二设定速率优选为1%/min。
步骤S408，直至旁通电子膨胀阀的开度为0。
闭阀动作结束后，旁通电子膨胀阀为下一次调节做好准备。当机组运行过程中再次出现压比过高的情况时，闭阀状态下的旁通电子膨胀阀可以再次执行开阀动作，对压缩机的压比进行调整，整个控制过程更为灵活可靠。
如图2所示为本发明所公开的风冷磁悬浮空调开机时控制方法的流程图。具体包括以下步骤：
步骤S201，机组开机，即机组接收到开机指令；
步骤S202，首先判定是否满足启动条件，具体来说，判定是否同时满足以下条件：
A. 压缩机无流量故障；
B. 出水温度大于等于目标温度设定值与启动温差设定值之和；
C. 水流量开关保持在闭合状态并满足闭合设定时间。
优选的，设定启动温差设定值为2摄氏度，闭合设定时间为5s。
步骤S203，当上述条件全部满足时，系统设定持续第一设定时间；第一设定时间为一个设定值，存储在风冷磁悬浮空调的控制器中供随时调用。
步骤S204，系统设定在持续第一设定时间后，控制旁通电子膨胀阀开阀并保持全开。
步骤S205，系统设定持续第二设定时间，与第一设定时间类似，第二设定时间为也一个设定值，存储在风冷磁悬浮空调的控制器中供随时调用。
步骤S206，旁通电子膨胀阀保持全开并持续第二设定时间后，控制旁通电子膨胀阀闭阀并保持全闭。
通过机组开机时对电子膨胀阀开度的控制和调节，平衡压缩机的吸排气压力。即使在上次停机后压缩机吸排气侧压力不平衡，也不会出现启动失败的情况。其中，第二设定时间大于第一设定时间，使得调节效果更为充分，机组状态更为稳定。为了达到更好的调节效果，优选的，设定第一设定时间为30s， 第二设定时间为150s。
在停机阶段，也希望尽量不出现停机后压缩机吸排气侧压力不平衡的情况，提高设备的安全性。如图3所示，公开了风冷磁悬浮空调机组停机时的控制方法流程图，具体包括以下步骤：
步骤S301，机组停机，即接收到停机指令且满足正常的停机条件。
步骤S302，判定磁悬浮压缩机的吸排气绝压比是否大于第四设定压比。类似的，第四设定压比也为一个设定值，存储在风冷磁悬浮空调的控制器中以供随时调用。第一设定压比、第二设定压比、第三设定压比和第四设定压比依次递减。
步骤S3031，如果吸排气绝压比大于第四设定压比，则控制旁通电子膨胀阀执行开阀动作。优选的，旁通电子膨胀阀按照第三设定速率匀速开阀。第三设定速率大于第一设定速率，优选为5%/s。
步骤S304，旁通电子膨胀阀开阀至设定最大开度。
步骤S305，当旁通电子膨胀阀开阀至设定最大开度时，判断设否满足以下任一条件：
A. 持续至开阀设定时间，开阀设定时间为一个设定值，存储在风冷磁悬浮空调的空调器中供随时调用， 开阀设定时间优选为30s；
B. 吸排气绝压比小于等于第四设定压比；
步骤S306，若满足任一条件，则保持旁通电子膨胀阀的当前开度；
步骤S307，检测压缩机负载，当压缩机负载为0且满足保护时间时，控制旁通电子膨胀阀全关。优选的，保护时间设定为5s。
对于风冷磁悬浮空调来说，优选的，在机组开机阶段、运行阶段和停机阶段均采用上述实施例所公开的方法平衡压缩机压比。在机组开机前，控制旁通电子膨胀阀开启，平衡吸排气压力。在机组停机时，控制旁通电子膨胀阀开启，等压比下降到安全值时再停机。机组运行过程中，若压比过高，则控制旁通电子膨胀阀开启，使压比维持在合理的范围内，使机组运行更加稳定。
在上述控制过程中，优选设定所述第一设定排气压力为1.56MPa~1.6MPa.所述第二设定排气压力为1.51MPa~1.55MPa. 所述第三设定排气压力为1.46MPa~1.5MPa. 所述第四设定排气压力为1.4MPa~1.45MPa。所述第一设定压比为4.6～5，所述第二设定压比为4.1～4.6，所述第三设定压比为3～4，所述第四设定压比为2～3。各个设定值可以从各自所述的数值区间中根据具体机组型号以及实际工况进行选取，但需要满足第一设定排气压力、第二设定排气压力、第三设定排气压力、第四设定排气压力依次递减，第一设定压比、第二设定压比、第三设定压比、第四设定压比依次递减的要求。风冷磁悬浮空调的控制器优选为可编程逻辑控制器，也可以是其它的类似的模块化控制器，或者可以实现同样功能的集成电路，在此不作限定。
本发明同时公开了一种风冷磁悬浮空调，采用上述任意一个实施例所公开的控制方法。采用上述控制方法的风冷磁悬浮空调可以实现同样的技术效果。控制方法的具体流程的描述参见说明书附图和上述实施例的详细描述，在此不再赘述。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种风冷磁悬浮空调控制方法，其特征在于，磁悬浮压缩机的排气口和蒸发器之间设置有旁通电子膨胀阀，所述控制方法包括以下步骤：
风冷磁悬浮空调处于运行状态；
判定磁悬浮压缩机的排气压力是否大于等于第一设定排气压力；
判定磁悬浮压缩机的吸排气绝压比是否大于等于第一设定压比；
如果所述磁悬浮压缩机的排气压力大于等于第一设定排气压力或磁悬浮压缩机的吸排气绝压比大于等于第一设定压比，则控制所述旁通电子膨胀阀开阀，直至满足以下任一条件时控制所述旁通电子膨胀阀停止开阀并维持当前开度：
A. 所述排气压力小于第三设定排气压力且所述吸排气绝压比小于所述第一设定压比；
B. 所述排气压力小于第二设定排气压力且所述吸排气绝压比小于第二设定压比；
C. 所述旁通电子膨胀阀达到最大开度；
其中所述第一设定排气压力、第二设定排气压力和第三设定排气压力依次递减，所述第一设定压比大于所述第二设定压比；
风冷磁悬浮空调开机时：
设定持续第一设定时间后，控制所述旁通电子膨胀阀开阀并保持全开；
设定持续第二设定时间，并在持续第二设定时间后控制所述旁通电子膨胀阀闭阀并保持全闭；
所述第二设定时间大于第一设定时间。
2.根据权利要求1所述的风冷磁悬浮空调控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括以下步骤：
在满足以下任一条件时控制所述旁通电子膨胀阀闭阀直至开度为零：
A. 所述排气压力小于第四设定排气压力且所述吸排气绝压比小于所述第一设定压比；
B. 所述排气压力小于第三设定排气压力且所述吸排气绝压比小于第二设定压比；
其中所述第四设定排气压力小于第三设定排气压力。
3.根据权利要求1或2所述的风冷磁悬浮空调控制方法，其特征在于，所述旁通电子膨胀阀以第一设定速率匀速开阀，以第二设定速率匀速闭阀；所述第一设定速率大于第二设定速率。
4.根据权利要求1所述的风冷磁悬浮空调控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括以下步骤：
风冷磁悬浮空调开机前，首先判定是否同时满足以下条件：
A. 压缩机无流量故障；
B. 出水温度大于等于目标温度设定值与启动温差设定值之和；
C. 水流量开关保持在闭合状态并满足闭合设定时间。
5.根据权利要求4所述的风冷磁悬浮空调控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括以下步骤：
风冷磁悬浮空调停机时，
判定吸排气绝压比是否大于第四设定压比，如果所述吸排气绝压比大于所述第四设定压比，控制所述旁通电子膨胀阀按第三设定速率开阀直至达到设定最大开度；
达到设定最大开度时，判定是否满足以下任一条件：
A. 持续开阀设定时间；或
B. 吸排气绝压比小于等于第四设定压比；
若满足任一条件，在维持开度的条件下检测压缩机负载，在压缩机负载为零且满足保护时间时，控制旁通电子膨胀阀全关；
其中，所述第四设定压比小于第三设定压比。
6.根据权利要求5所述的风冷磁悬浮空调控制方法，其特征在于，所述第三设定速率大于第一设定速率。
7.根据权利要求6所述的风冷磁悬浮空调控制方法，其特征在于，所述第一设定排气压力为1.56MPa~1.6MPa，所述第二设定排气压力为1.51MPa~1.55MPa， 所述第三设定排气压力为1.46MPa~1.5MPa， 第四设定排气压力为1.4MPa~1.45MPa。
8.根据权利要求7所述的风冷磁悬浮空调控制方法，其特征在于，所述第一设定压比为4.6～5，所述第二设定压比为4.1～4.6，所述第三设定压比为3～4，第四设定压比为2～3。
9.一种风冷磁悬浮空调，其特征在于，采用如权利要求1至8任一项所述的风冷磁悬浮空调控制方法。
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