CN110260562A - 一种电子膨胀阀开度的控制方法和蒸发器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电子膨胀阀开度的控制方法和蒸发器，蒸发器包括：集气总管组件、分液总管组件和若干个蒸发模组，蒸发模组包括：盘管、分液头组件、集气管组件和翅片。方法包括：计算电子膨胀阀的过热度，计算公式为：S＝t1‑T0+△t；S为电子膨胀阀的过热度，t1为压缩机的吸气口温度，T0为蒸发器的饱和温度，△t为蒸发模组的温度差异值；蒸发模组的温度差异值的计算公式为：△t＝t2‑T1；△t为蒸发模组的温度差异值，t2为蒸发模组的出口温度；T1为各个蒸发模组的出口温度的平均值；根据电子膨胀阀的过热度通过PID算法控制电子膨胀阀的开度。蒸发器结构和方法提高整个蒸发器的热交换效率。本发明主要用于空调技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及空调设备技术领域，特别涉及一种电子膨胀阀开度的控制方法和蒸发器。
背景技术
当蒸发器由多个蒸发模组构成时，为了使得蒸发模组分配到适合的冷媒，因此，在每一个蒸发模组上串接控制进入该蒸发模组冷媒量的电子膨胀阀。现有的电子膨胀阀的控制方法一般通过蒸发模组的出口温度和蒸发器的饱和温度来得到电子膨胀阀过热度，通过电子膨胀阀过热度来求电子膨胀阀的开度。但是，这种控制方法会使得蒸发模组之间的冷媒分配偏差波动比较大，严重时会令整个蒸发器换热效果大打折扣。
发明内容
本发明的目的：提供一种蒸发器，同时提供应对该种蒸发器的电子膨胀阀开度的控制方法。
本发明解决其技术问题的解决方案是：一种蒸发器，包括：集气总管组件、分液总管组件和若干个蒸发模组，蒸发模组包括：盘管、分液头组件、集气管组件和翅片，所述翅片设置在盘管上，所述盘管的入液口与分液头组件连接，所述分液头组件通过电子膨胀阀与分液总管组件连接，所述盘管的出气口通过集气管组件与集气总管组件连接，集气总管组件与压缩机连接，所述若干个蒸发模组形成矩形阵列，所述矩形阵列包括横向列和纵向列，所述横向列或纵向列的相邻蒸发模组之间相互拼接。
进一步，在所述横向列或纵向列中，将相邻蒸发模组之间的拼接调整角设为α，其中，α的范围为90°-180°。
进一步，所述α为180°。
进一步，每一个蒸发模组的下方均设置有接水盘。
进一步，本蒸发器还包括风机墙，所述风机墙安装在所述矩形阵列的一侧，所述风机墙用于产生热交换风，所述热交换风穿过所述矩形阵列。
进一步，所述风机墙由多个离心风机组成。
一种电子膨胀阀开度的控制方法，包括以上技术方案所述的蒸发器，在每一个蒸发模组中，所述电子膨胀阀用于控制进入所述蒸发模组的冷媒量，所述电子膨胀阀的开度的控制方法包括：
计算电子膨胀阀的过热度，电子膨胀阀的过热度的计算公式为：
S＝t1-T0+△t；
其中，S表示为电子膨胀阀的过热度，t1表示为压缩机的吸气口温度，T0表示为蒸发器的饱和温度，△t表示为蒸发模组的温度差异值；
所述蒸发模组的温度差异值的计算公式为：
△t＝t2-T1；
其中，△t表示为蒸发模组的温度差异值，t2表示为蒸发模组的出口温度；T1表示为各个蒸发模组的出口温度的平均值；
根据电子膨胀阀的过热度通过PID算法控制电子膨胀阀的开度。
进一步，所述电子膨胀阀的开度的控制方法还包括：防控制失效模式，所述防控制失效模式包括：当某个蒸发模组对应的电子膨胀阀的开度处于最小开度，并且满足防控制失效数学模型时，则：将所述电子膨胀阀的开度调整至预设的防失效开度阈值，并持续运行≥5分钟且≤10分钟，其中，所述防失效开度阈值≥30％k且≤45％k，k为电子膨胀阀的最大开度，所述防控制失效数学模型为：
t2≤t1-C，
t2表示为蒸发模组的出口温度，t1表示为压缩机的吸气口温度，C表示为防失效温度差，防失效温度差为预先设置的阈值，所述防失效温度差≥6℃且≤10℃。
进一步，所述防失效模式的方式为：将所述电子膨胀阀的开度调整至预设的防失效开度阈值，并持续运行5分钟，其中，所述防失效开度阈值＝30％k。
本发明的有益效果是：利用若干个蒸发模组互相并接，将整个蒸发器化整为零，在相同的蒸发面积下，并接的蒸发模组可以使得冷媒在蒸发面积中分布的更加均匀。从而提高整个蒸发器的热交换效率。同时，通过对电子膨胀阀进行控制，合理的对进入蒸发器模组的冷媒进行分配，提高整个蒸发器的热交换效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1蒸发器的结构示意图；
图2是蒸发模组的结构示意图；
图3是矩形阵列的正面结构示意图；
图4是矩形阵列的俯视的结构示意图；
图5是风机墙与矩形阵列的位置关系示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参考图1、图2和图3，一种蒸发器，包括：集气总管组件410、分液总管组件430和若干个蒸发模组210，单个蒸发模组210包括：盘管(未画出)、分液头组件212、集气管组件211和翅片(未画出)，所述翅片设置在盘管上，所述盘管的入液口通过分液头组件212与分液总管组件430连接，所述盘管的出气口通过集气管组件211与集气总管组件410连接，所述若干个蒸发模组210形成矩形阵列，所述矩形阵列包括横向列200和纵向列300，所述横向列200或纵向列300的相邻蒸发模组210之间相互拼接，当所述蒸发器接入制冷系统时，所述集气总管组件410的出口通过管道与压缩机的吸气口连接，所述分液总管组件430的入口通过管道与冷凝器连接。
通过分析可以发现，若干个蒸发模组210互相并接，将整个蒸发器化整为零，在相同的蒸发面积下，并接的蒸发模组210可以使得冷媒分布的更加均匀。从而提高整个蒸发器的热交换效率。
在某个实施方式中，采用6块蒸发模组210，在横向列200中设置2块蒸发模组210，在纵向列300中设置3块蒸发模组210，形成三行二列的蒸发器形式，每一块蒸发模组210的蒸发面积为192m2，所述蒸发模组210的蒸发面积指的是蒸发模组210中每一个翅片面积的总和。将上述6块蒸发模组210互相并接，形成蒸发器，其蒸发面积为192m2*6，即1152m2。同时，以现有的结构方式形成一个对比蒸发器，该对比蒸发器的蒸发面积也是1152m2，将本申请实施例的蒸发器与对比蒸发器进行仿真对比试验，本申请实施例的蒸发器在制冷效率上可提高3.3％。
同理，在某个实施方式中，采用12块蒸发模组210，在横向列200中设置4块蒸发模组210，在纵向列300中设置3块蒸发模组210，每一块蒸发模组210的蒸发面积为192m2，将上述12块蒸发模组210互相并接，形成蒸发器，其蒸发面积为192m2*12，即2304m2。同时，以现有的结构方式形成一个对比蒸发器，该对比蒸发器的蒸发面积也是2304m2，将本申请实施例的蒸发器与对比蒸发器进行仿真对比试验，本申请实施例的蒸发器在制冷效率上可提高2.5％。
参考图4，作为优化，在所述横向列200中，将相邻蒸发模组210之间的拼接调整角设为α，所述α的范围为90°-180°。通过这个调整角，可适配各种风场环境。
作为优化，所述α为180°。
作为优化，每一个蒸发模组210的下方均配置有接水盘，方便蒸发模组210上的冷凝水收集排走，以提高下部蒸发器模组的换热效率。
作为优化，分液总管组件430与蒸发模组210中的分液头组件212之间放置电子膨胀阀900，更精准地分配每个蒸发模组210模组中制冷剂流量，能更进一步提升蒸发器的换热效果。
参考图5，作为优化，所述蒸发器还包括风机墙100，风机墙100由多个离心风机组成，其中在本实施方式中，所述离心风机为无涡壳变频离心风机，所述风机墙100安装在所述矩形阵列的一侧，所述风机墙100用于产生热交换风，所述热交换风穿过所述矩形阵列。所述风机墙100启动时，将空气(本申请也称之为热交换风)从矩形阵列一侧穿过矩形阵列并从矩形阵列的另一侧流出，从而使得空气在矩形阵列中进行热交换，完成热交换过程。通过风机墙100可以提高蒸发模组210之间的风场均匀性，进一步提高蒸发器的热交换效率。
结合图1，一种电子膨胀阀开度的控制方法，包括上述技术方案所述的蒸发器，在每一个蒸发模组中，所述电子膨胀阀900用于控制进入所述蒸发模组的冷媒量，所述电子膨胀阀900的开度的控制方法包括：
计算电子膨胀阀900的过热度，电子膨胀阀900的过热度的计算公式为：
S＝t1-T0+△t；
其中，S表示为电子膨胀阀900的过热度，t1表示为压缩机的吸气口温度，T0表示为蒸发器的饱和温度，△t表示为蒸发模组的温度差异值；
所述蒸发模组的温度差异值的计算公式为：
△t＝t2-T1；
其中，△t表示为蒸发模组的温度差异值，t2表示为蒸发模组的出口温度；T1表示为各个蒸发模组的出口温度的平均值；
根据电子膨胀阀900的过热度通过PID算法控制电子膨胀阀900的开度。
电子膨胀阀900根据偏差输出控制量的算法是采用PID算法，在控制过程中，按偏差的比例P、积分I和微分D进行控制的PID控制器，是一种应用最为广泛的一种自动控制器，大多数电子膨胀阀900均采用此算法，对于控制量输出算法，本申请亦是跟随现有品牌电子膨胀阀900算法，但本申请创新之处是在于控制目标过热度的算法不一样，较常规算法更精准，更能适应不同应用场合。
根据本申请的控制方法与常规控制方法进行比较，得到表1。
表1。
通过本申请的方法和常规方法得到的效果比较如表2所示。
表2。
表1的数据在100％负荷工况下稳定运行时，每5分钟采集一次电子膨胀阀900的最大与最小开度，其中，开度的百分比数据均是相对于最大开度k而定。如：93.2％/76.4％，即为电子膨胀阀900的最大开度为93.2％k，电子膨胀阀900的最小开度为76.4％k。20分钟内有共4组数据，并记录4组数据的平均的制冷量和能效比(表2)。从以上数据看出，常规控制方法的电子膨胀阀900的开度波动较大，而本申请的控制方法的电子膨胀阀900的开度波动相对较稳定。本申请的控制方法相对于常规的控制方法在最终制冷量及能效比均更优。
作为优化，所述电子膨胀阀900的开度的控制方法还包括：防控制失效模式，所述防控制失效模式包括：当某个蒸发模组对应的电子膨胀阀的开度处于最小开度，并且满足防控制失效数学模型时，则：将所述电子膨胀阀的开度调整至预设的防失效开度阈值，并持续运行≥5分钟且≤10分钟，本实施例为5分钟，其中，所述防失效开度阈值≥30％k且≤45％k，本实施例为30％k，k为电子膨胀阀的最大开度，所述防控制失效数学模型为：
t2≤t1-C，
t2表示为蒸发模组的出口温度，t1表示为压缩机的吸气口温度，C表示为防失效温度差，防失效温度差为预先设置的阈值，所述防失效温度差≥6℃且≤10℃，本实施例为6℃。
该控制方法与常规的控制方法在25％负载工况下得到的数据如表3和表4，其中表3为本申请的控制方法与常规控制方法的电子膨胀阀900的开度情况比较。
表3。
通过本申请的方法和常规方法得到的效果比较如表4所示：
表4。
表3的数据在25％负荷工况下稳定运行，每5分钟采集一次电子膨胀阀900最大与最小开度，其中，开度的百分比数据均是相对于最大开度k而定。如：93.2％/76.4％，即为电子膨胀阀900的最大开度为93.2％k，电子膨胀阀900的最小开度为76.4％k。20分钟内有共4组数据，并记录4组数据的平均的制冷量和能效比(表4)。从以上数据看出，常规控制电子膨胀阀900的开度在最小开度时间较长，出现较长的失效运行时间，而本申请的控制方法由于具有防控制失效模式，可以迅速修正失效的运行点，使最终制冷量及能效比更高，运行也更可靠。
其中，所述防失效模式的优选方式为：将所述电子膨胀阀900的开度调整至预设的防失效开度阈值，并持续运行5分钟，其中，所述防失效开度阈值＝30％k。
本申请的控制方法通过对电子膨胀阀900进行控制，合理的对进入蒸发器模组的冷媒进行分配，提高整个蒸发器的换热效果。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (9)
1.一种蒸发器，其特征在于，包括：集气总管组件、分液总管组件和若干个蒸发模组，蒸发模组包括：盘管、分液头组件、集气管组件和翅片，所述翅片设置在盘管上，所述盘管的入液口与分液头组件连接，所述分液头组件通过电子膨胀阀与分液总管组件连接，所述盘管的出气口通过集气管组件与集气总管组件连接，集气总管组件与压缩机连接，所述若干个蒸发模组形成矩形阵列，所述矩形阵列包括横向列和纵向列，所述横向列或纵向列的相邻蒸发模组之间相互拼接。
2.根据权利要求1所述的一种蒸发器，其特征在于，在所述横向列或纵向列中，将相邻蒸发模组之间的拼接调整角设为α，其中，α的范围为90°-180°。
3.根据权利要求2所述的一种蒸发器，其特征在于，α为180°。
4.根据权利要求1所述的一种蒸发器，其特征在于，每一个蒸发模组的下方均设置有接水盘。
5.根据权利要求1所述的一种蒸发器，其特征在于，还包括风机墙，所述风机墙安装在所述矩形阵列的一侧，所述风机墙用于产生热交换风，所述热交换风穿过所述矩形阵列。
6.根据权利要求5所述的一种蒸发器，其特征在于，所述风机墙由多个离心风机组成。
7.一种电子膨胀阀开度的控制方法，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的蒸发器，在每一个蒸发模组中，所述电子膨胀阀用于控制进入所述蒸发模组的冷媒量，所述电子膨胀阀的开度的控制方法包括：
计算电子膨胀阀的过热度，电子膨胀阀的过热度的计算公式为：
S＝t1-T0+△t；
其中，S表示为电子膨胀阀的过热度，t1表示为压缩机的吸气口温度，T0表示为蒸发器的饱和温度，△t表示为蒸发模组的温度差异值；
所述蒸发模组的温度差异值的计算公式为：
△t＝t2-T1；
其中，△t表示为蒸发模组的温度差异值，t2表示为蒸发模组的出口温度；T1表示为各个蒸发模组的出口温度的平均值；
根据电子膨胀阀的过热度通过PID算法控制电子膨胀阀的开度。
8.根据权利要求7所述的一种电子膨胀阀开度的控制方法，其特征在于，所述电子膨胀阀的开度的控制方法还包括：防控制失效模式，所述防控制失效模式包括：当某个蒸发模组对应的电子膨胀阀的开度处于最小开度，并且满足防控制失效数学模型时，则：将所述电子膨胀阀的开度调整至预设的防失效开度阈值，并持续运行≥5分钟且≤10分钟，其中，所述防失效开度阈值≥30％k且≤45％k，k为电子膨胀阀的最大开度，所述防控制失效数学模型为：
t2≤t1-C，
t2表示为蒸发模组的出口温度，t1表示为压缩机的吸气口温度，C表示为防失效温度差，防失效温度差为预先设置的阈值，所述防失效温度差≥6℃且≤10℃。
9.根据权利要求8所述的一种电子膨胀阀开度的控制方法，其特征在于，所述防失效模式的方式为：将所述电子膨胀阀的开度调整至预设的防失效开度阈值，并持续运行5分钟，其中，所述防失效开度阈值＝30％k。
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