CN110307660A - 多级压缩空调系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多级压缩空调系统及其控制方法，其中多级压缩空调系统包括两级压缩系统和排气冷却管路，两级压缩系统包括依次连通的低级压缩组件、高级压缩组件、冷凝器、第一节流装置、闪发器、第三节流装置和蒸发器，低级压缩组件的排气口与高级压缩组件的吸气口之间的管路为第一管路，排气冷却管路的一端与冷凝器连通，排气冷却管路的另一端与第一管路连通，排气冷却管路上设有第二节流装置。利用排气冷却管路将冷凝器中的少量制冷剂传导至第一管路中，通过调节排气冷却管路上的第二节流装置的开度大小，调整导入高级压缩组件的制冷剂的温度，使得高级压缩组件的吸气温度接近该压力下的饱和气相温度，进一步降低过热损失。

Description

多级压缩空调系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及制冷领域，特别是涉及一种多级压缩空调系统及其控制方法。

背景技术

在多级(双级及双级以上的)压缩机离心机组中，为了减少推力，一般采用双头挂结构。双头挂结构在低压级冷媒排气口与高压级冷媒吸气口之间通过管路连接，将低压级压缩的冷媒传导给高压级压缩，减少过热损失。冷凝器的高压液态制冷剂则经过节流降压后，经闪发器进行分离后，气态制冷剂则进入低压级冷媒排气口与高压级冷媒吸气口之间的管路中。但是一般多级压缩离心机组仍然存在过热损失。

发明内容

基于此，有必要提供一种多级压缩空调系统及其控制方法，以进一步降低过热损失。

一种多级压缩空调系统，包括两级压缩系统和排气冷却管路，所述两级压缩系统包括依次设置的低级压缩组件、高级压缩组件、冷凝器、第一节流装置、闪发器和蒸发器，所述低级压缩组件的排气口与所述高级压缩组件的吸气口之间的管路为第一管路，所述排气冷却管路的一端与所述冷凝器连通，所述排气冷却管路的另一端与所述第一管路连通，所述排气冷却管路上设有第二节流装置。

上述方案提供了一种多级压缩空调系统，通过在两级压缩系统中进一步设置所述排气冷却管路，利用排气冷却管路将冷凝器中的少量制冷剂传导至所述第一管路中，从而通过调节所述排气冷却管路上的第二节流装置的开度大小，调整通过所述第一管路导入所述高级压缩组件的制冷剂的温度，使得所述高级压缩组件的吸气温度接近该压力下的饱和气相温度，进一步降低过热损失。

在其中一个实施例中，所述两级压缩系统中还包括第三节流装置，所述第三节流装置连通在所述闪发器和所述蒸发器之间。

在其中一个实施例中，所述第一节流装置为一级节流孔板，所述第三节流装置为二级节流孔板。

在其中一个实施例中，所述第二节流装置为电子膨胀阀。

在其中一个实施例中，所述低级压缩组件和所述高级压缩组件组成双挂头压缩机，所述双挂头压缩机的电机轴的两端分别挂有低级叶轮和高级叶轮，所述第一管路连通在所述低级叶轮的排气口与所述高级叶轮的吸气口之间。

在其中一个实施例中，所述电机轴上挂有所述低级叶轮的一端还设有第一叶轮，所述第一管路连通在所述第一叶轮的排气口与所述高级叶轮的吸气口之间，或所述电机轴上挂有所述高级叶轮的一端还设有第二叶轮，所述第一管路连通在所述低级叶轮的排气口与所述第二叶轮的吸气口之间，或所述电机轴上挂有所述低级叶轮的一端还设有第三叶轮，所述第一管路为两个，其中一个第一管路连通在所述低级叶轮的排气口与所述高级叶轮的吸气口之间，另一个第一管路连通在所述高级叶轮的排气口与所述第三叶轮的吸气口之间，或所述电机轴上挂有所述高级叶轮的一端还设有第四叶轮，所述第一管路为两个，其中一个第一管路连通在所述第四叶轮的排气口与所述低级叶轮的吸气口之间，另一个第一管路连通在所述低级叶轮的排气口与所述高级叶轮的吸气口之间。

在其中一个实施例中，所述低级压缩组件为低级压缩机，所述高级压缩组件为高级压缩机，所述第一管路连通在所述低级压缩机的排气口与所述高级压缩机的吸气口之间。

一种多级压缩空调系统的控制方法，包括以下步骤：

获取上述的多级压缩空调系统中低级压缩组件的排气压力P₁、高级压缩组件的吸气压力P₂和高级压缩组件的吸气温度T_高，并计算压力平均值P，其中压力平均值P＝(排气压力P₁+吸气压力P₂)/2；

根据压力平均值P获取饱和气相温度T；

比较饱和气相温度T与高级压缩组件的吸气温度T_高之间的大小；

若饱和气相温度T与吸气温度T_高之间的差值在预设的允许差值范围内，则维持所述第二节流装置的开度；

若饱和气相温度T高于吸气温度T_高，且饱和气相温度T与吸气温度T_高之间的差值大于所述允许差值范围的最大值，则减小所述第二节流装置的开度；

若饱和气相温度T低于吸气温度T_高，且饱和气相温度T与吸气温度T_高之间的差值小于所述允许差值范围的最小值，则增大所述第二节流装置的开度。

上述方案提供了一种多级压缩空调系统，通过调节所述第二节流装置的开度，最终使得所述饱和气相温度T与高级压缩组件的吸气温度T_高之间的差值在允许差值范围内，即使得高级压缩组件的吸气温度T_高接近与饱和气相温度T，从而进一步降低过热损失。

在其中一个实施例中，所述允许差值范围为-0.5℃～0.5℃。

在其中一个实施例中，若在预设时长△t内高级压缩组件的排气温度比冷凝温度低△T，且在预设时长△t内△T始终小于预设温差值，则将所述饱和气相温度T调大。

在其中一个实施例中，所述多级压缩空调系统控制方法还包括以下步骤：

判断开机过程是否完成；

若开机过程未完成则将所述第二节流装置的开度维持为0；

若开机过程已完成则根据饱和气相温度T与吸气温度T_高之间的差值，以及差值与允许差值范围之间的大小关系调节所述第二节流装置的开度大小。

附图说明

图1为本实施例所述多级压缩空调系统的系统图；

图2为本实施例所述多级压缩空调系统控制方法的流程图。

附图标记说明：

10、多级压缩空调系统，11、排气冷却管路，111、第二节流装置，12、两级压缩系统，121、低级压缩组件，122、高级压缩组件，123、冷凝器，124、第一节流装置，125、闪发器，126、第三节流装置，127、蒸发器，13、第一管路，14、吸气管路，15、排气管路，16、补气管路。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

如图1所示，在一个实施例中提供了一种多级压缩空调系统10，包括两级压缩系统12和排气冷却管路11，所述两级压缩系统12包括依次连通的低级压缩组件121、高级压缩组件122、冷凝器123、第一节流装置124、闪发器125和蒸发器127。所述低级压缩组件121的排气口与所述高级压缩组件122的吸气口之间的管路为第一管路13，所述排气冷却管路11的一端与所述冷凝器123连通，所述排气冷却管路11的另一端与所述第一管路13连通，所述排气冷却管路11上设有第二节流装置111。

制冷剂在所述蒸发器127中进行换热后通过吸气管路14进入低级压缩组件121被压缩，压缩后的高温高压制冷剂再经过所述第一管路13进入所述高级压缩组件122，经过所述高级压缩组件122进一步压缩后的制冷剂通过排气管路15进入冷凝器123。所述冷凝器123的高压液态制冷剂在经过所述第一节流装置124节流降压后，在所述闪发器125中闪发分离，分离获得的气态制冷剂则通过连通在所述闪发器125与所述第一管路13之间的补气管路16进入所述第一管路13中，对所述第一管路13中的制冷剂进行冷却，但是所述闪发器125闪发出来的饱和态制冷剂和低级压缩组件121压缩排出的过热制冷剂混合后不可能降低到饱和态，即无法实现完全冷却。因此，依次连通的低级压缩组件121、高级压缩组件122、冷凝器123、第一节流装置124、闪发器125和蒸发器127组成的两级压缩系统12为不完全冷却两级压缩系统。一般多级压缩离心机组中通过对闪发器进行改进，以进一步降低过热损失，但是一方面成本较高，另一方面始终无法达使得高级压缩组件的吸气温度达到饱和气象温度。

而本案通过在两级压缩系统12中进一步设置所述排气冷却管路11，利用排气冷却管路11将冷凝器123中的少量制冷剂传导至所述第一管路13中，进一步对第一管路13中的制冷剂进行降温。通过调节所述排气冷却管路11上的第二节流装置111的开度大小，调整通过所述第一管路13导入所述高级压缩组件122的制冷剂的温度，使得所述高级压缩组件122的吸气温度接近该压力下的饱和气相温度，进一步降低过热损失。而且结构简洁，成本较低。

进一步地，在一个实施例中，如图1所示，所述两级压缩系统12还包括第三节流装置126，所述第三节流装置126连通在所述闪发器125和所述蒸发器127之间。经过所述闪发器125闪发分离获得的液态制冷剂则经过所述第三节流装置126后进入所述蒸发器127中。

具体地，在一个实施例中，如图1所示，所述低级压缩组件121和所述高级压缩组件122组成双挂头压缩机，所述双挂头压缩机的电机轴的两端分别挂有低级叶轮和高级叶轮，所述第一管路13连通在所述低级叶轮的排气口与所述高级叶轮的吸气口之间。

或者可选地，所述低级压缩组件121为低级压缩机，所述高级压缩组件122为高级压缩机，所述第一管路13连通在所述低级压缩机的排气口与所述高级压缩机的吸气口之间，经过低级压缩机压缩排出的制冷剂通过第一管路13导入高级压缩机中。

进一步地，当所述低级压缩组件121和所述高级压缩组件122组成所述双挂头压缩机时，所述双挂头压缩机可以具有多级压缩功能。例如，在一个实施例中，所述电机轴上挂有所述低级叶轮的一端还设有第一叶轮，所述第一管路13连通在所述第一叶轮的排气口与所述高级叶轮的吸气口之间，或所述电机轴上挂有所述高级叶轮的一端还设有第二叶轮，所述第一管路13连通在所述低级叶轮的排气口与所述第二叶轮的吸气口之间。或者所述电机轴上挂有所述低级叶轮的一端还设有第三叶轮，所述第一管路13为两个，其中一个第一管路13连通在所述低级叶轮的排气口与所述高级叶轮的吸气口之间，另一个第一管路13连通在所述高级叶轮的排气口与所述第三叶轮的吸气口之间，或所述电机轴上挂有所述高级叶轮的一端还设有第四叶轮，所述第一管路13为两个，其中一个第一管路13连通在所述第四叶轮的排气口与所述低级叶轮的吸气口之间，另一个第一管路13连通在所述低级叶轮的排气口与所述高级叶轮的吸气口之间。

无论几级压缩的形式，只要将所述第一管路13连通在电机轴两端的叶轮吸气口与排气口之间，则所述排气冷却管路11中的制冷剂则能够对通过所述第一管路13进入的制冷剂进行降温，使其接近饱和气相温度。

具体地，在一个实施例中，所述第二节流装置111为电子膨胀阀。使用时所述电子膨胀阀能够根据饱和气相温度调节开度大小，使得高级压缩组件122的吸气温度接近饱和气相温度，降低过热损失。

可选的，所述第二节流装置111也可以是其他能够进行节流控制的器件，在这里不做具体限制。

进一步具体地，在一个实施例中，所述第一节流装置124为一级节流孔板，所述第三节流装置126为二级节流孔板。

进一步地，如图2所示，在另一个实施例中提供了一种多级压缩空调系统10的控制方法，包括以下步骤：

获取上述的多级压缩空调系统10中低级压缩组件121的排气压力P₁、高级压缩组件122的吸气压力P₂和高级压缩组件122的吸气温度T_高，并计算排气压力P₁与吸气压力P₂的压力平均值P；具体地，P＝(P₁+P₂)/2。

根据压力平均值P获取饱和气相温度T；例如可以通过冷媒物性参数对照表查找对应压力下的饱和气相温度T。

比较饱和气相温度T与高级压缩组件122的吸气温度T_高之间的大小；

若饱和气相温度T与吸气温度T_高之间的差值在预设的允许差值范围内，则维持所述第二节流装置111的开度；

若饱和气相温度T高于吸气温度T_高，且饱和气相温度T与吸气温度T_高之间的差值大于所述允许差值范围的最大值，则减小所述第二节流装置111的开度；

若饱和气相温度T低于吸气温度T_高，且饱和气相温度T与吸气温度T_高之间的差值小于所述允许差值范围的最小值，则增大所述第二节流装置111的开度。

上述方案提供了一种多级压缩空调系统10，通过调节所述第二节流装置111的开度，最终使得所述饱和气相温度T与高级压缩组件122的吸气温度T_高之间的差值在允许差值范围内，即使得高级压缩组件122的吸气温度T_高接近与饱和气相温度T，从而进一步降低过热损失。

具体地，允许差值范围可以根据实际情况设定，其范围的大小体现了允许的吸气温度与饱和气相温度之间的差距，差值范围越接近0则表示系统调节后吸气温度与饱和气相温度越接近。例如在一个实施例中，所述允许差值范围为-0.5℃～0.5℃。当饱和气相温度吸气温度T_高之间的差值不处于设范围内时，则通过调整所述第二节流装置111的开度大小，调节第一管路13中制冷剂的温度，使得最终被高级压缩组件122吸入的制冷剂温度接近饱和气相温度。

进一步地，在一个实施例中，若在预设时长△t内高级压缩组件122的排气温度比冷凝温度低△T，且在预设时长△t内△T始终小于预设温差值，则证明第一管路13中制冷剂冷却过多，从而将所述饱和气相温度T调大，进而按照前述步骤调小第二节流装置111的开度。

具体地，每次可以将所述饱和气相温度调大1℃，所述预设时长△t为3min，所述预设温差值为4℃。

进一步地，在一个实施例中，所述多级压缩空调系统10控制方法还包括以下步骤：

判断开机过程是否完成；

若开机过程未完成则将所述第二节流装置111的开度维持为0；

若开机过程已完成则根据饱和气相温度T与吸气温度T_高之间的差值，以及差值与允许差值范围之间的大小关系调节所述第二节流装置111的开度大小。

在系统刚开启时各器件未进入正常运转，补气管路16中的制冷剂未来得及对第一管路13中的制冷剂进行冷却降温，此时先将所述第二节流装置111的开度维持为0；待系统开机完成后，再按照前述过程调节第二节流装置111的大小。

具体地，当所述第二节流装置111为所述电子膨胀阀时，则按照前述步骤调节所述电子膨胀阀的开度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种多级压缩空调系统，其特征在于，包括两级压缩系统和排气冷却管路，所述两级压缩系统包括依次连通的低级压缩组件、高级压缩组件、冷凝器、第一节流装置、闪发器和蒸发器，所述低级压缩组件的排气口与所述高级压缩组件的吸气口之间的管路为第一管路，所述排气冷却管路的一端与所述冷凝器连通，所述排气冷却管路的另一端与所述第一管路连通，所述排气冷却管路上设有第二节流装置。

2.根据权利要求1所述的多级压缩空调系统，其特征在于，所述两级压缩系统中还包括第三节流装置，所述第三节流装置连通在所述闪发器和所述蒸发器之间。

3.根据权利要求2所述的多级压缩空调系统，其特征在于，所述第一节流装置为一级节流孔板，所述第三节流装置为二级节流孔板。

4.根据权利要求1所述的多级压缩空调系统，其特征在于，所述第二节流装置为电子膨胀阀。

5.根据权利要求1至4任一项所述的多级压缩空调系统，其特征在于，所述低级压缩组件和所述高级压缩组件组成双挂头压缩机，所述双挂头压缩机的电机轴的两端分别挂有低级叶轮和高级叶轮，所述第一管路连通在所述低级叶轮的排气口与所述高级叶轮的吸气口之间。

6.根据权利要求5所述多级压缩空调系统，其特征在于，所述电机轴上挂有所述低级叶轮的一端还设有第一叶轮，所述第一管路连通在所述第一叶轮的排气口与所述高级叶轮的吸气口之间，或所述电机轴上挂有所述高级叶轮的一端还设有第二叶轮，所述第一管路连通在所述低级叶轮的排气口与所述第二叶轮的吸气口之间，或所述电机轴上挂有所述低级叶轮的一端还设有第三叶轮，所述第一管路为两个，其中一个第一管路连通在所述低级叶轮的排气口与所述高级叶轮的吸气口之间，另一个第一管路连通在所述高级叶轮的排气口与所述第三叶轮的吸气口之间，或所述电机轴上挂有所述高级叶轮的一端还设有第四叶轮，所述第一管路为两个，其中一个第一管路连通在所述第四叶轮的排气口与所述低级叶轮的吸气口之间，另一个第一管路连通在所述低级叶轮的排气口与所述高级叶轮的吸气口之间。

7.根据权利要求1至4任一项所述的多级压缩空调系统，其特征在于，所述低级压缩组件为低级压缩机，所述高级压缩组件为高级压缩机，所述第一管路连通在所述低级压缩机的排气口与所述高级压缩机的吸气口之间。

8.一种多级压缩空调系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取权利要求1至7任一项所述的多级压缩空调系统中低级压缩组件的排气压力P₁、高级压缩组件的吸气压力P₂和高级压缩组件的吸气温度T_高，并计算压力平均值P，其中压力平均值P＝(排气压力P₁+吸气压力P₂)/2；

根据压力平均值P获取饱和气相温度T；

比较饱和气相温度T与高级压缩组件的吸气温度T_高之间的大小；

若饱和气相温度T与吸气温度T_高之间的差值在预设的允许差值范围内，则维持所述第二节流装置的开度；

若饱和气相温度T高于吸气温度T_高，且饱和气相温度T与吸气温度T_高之间的差值大于所述允许差值范围的最大值，则减小所述第二节流装置的开度；

若饱和气相温度T低于吸气温度T_高，且饱和气相温度T与吸气温度T_高之间的差值小于所述允许差值范围的最小值，则增大所述第二节流装置的开度。

9.根据权利要求8所述的多级压缩空调系统控制方法，其特征在于，所述允许差值范围为-0.5℃～0.5℃。

10.根据权利要求8或9所述的多级压缩空调系统控制方法，其特征在于，若在预设时长△t内高级压缩组件的排气温度比冷凝温度低△T，且在预设时长△t内△T始终小于预设温差值，则将所述饱和气相温度T调大。

11.根据权利要求8或9所述的多级压缩空调系统控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

判断开机过程是否完成；

若开机过程未完成则将所述第二节流装置的开度维持为0；

若开机过程已完成则根据饱和气相温度T与吸气温度T_高之间的差值，以及差值与允许差值范围之间的大小关系调节所述第二节流装置的开度大小。