CN110595123A - 一种空气源变频热泵系统中的电子膨胀阀的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种空气源变频热泵系统中的电子膨胀阀的控制方法，属于空气源热泵技术领域。它解决了现有技术设计由喻电子膨胀阀开度不合理，会出现压缩机回液液击或缺液导致排气过高等问题。本空气源变频热泵系统中的电子膨胀阀的控制方法，所述系统包括主机和线控器，包括以下步骤：通过线控器上的键盘设置不同室外环境温度Thj区间下电子膨胀阀初始开度P0的值，设置不同压缩机排气温度Tpq区间下目标过热度△T的值，设置主机启动时初始目标过热度△T0等。本空气源变频热泵系统中的电子膨胀阀的控制方法的优点在于：有效的解决电子膨胀阀做节流的空气源热泵系统因电子膨胀阀控制不合理导致的压缩机寿命问题，也提高的整机运行的稳定性。

Description

一种空气源变频热泵系统中的电子膨胀阀的控制方法
技术领域
本发明涉及空气源热泵技术领域，适用于采用电子膨胀阀作为节流元件的的空气源变频热泵机组。
背景技术
现有的用电子膨胀阀做节流的空气源热泵系统，当压缩机在低环境温度下制热运行初期阶段，如果膨胀阀开度太大，冷媒在翅片换热器中蒸发不完全(环境温度越低，冷媒从空气中吸收的热量越少)，以液态形式进入压缩机，对压缩机产生液击，会影响压缩机寿命；另外压缩机在低环境温度下制热高出水时，由于冷媒从空气中吸收热量不足，会导致压缩机排气变高，当排气温度＞115℃并长时间运行时，会使压缩机内部电机受损，进而影响压缩机寿命，所以如果电子膨胀阀的匹配的开度不合理，就会出现上述的压缩机回液液击或缺液导致排气过高现象，两者都会影响压缩机的使用寿命，也会影响整机运行的稳定性，从而影响到用户的使用感受。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，降低了因电子膨胀阀控制不及时、合理而导致的压缩机因出现液击或缺液现象、从而使压缩机寿命缩短的问题出现的机率的空气源变频热泵系统中的电子膨胀阀的控制方法。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本发明的空气源变频热泵系统中的电子膨胀阀的控制方法，所述系统包括主机和线控器，所述控制方法包括以下步骤：
通过线控器上的键盘设置不同室外环境温度Thj区间下电子膨胀阀初始开度P0的值，设置不同压缩机排气温度Tpq区间下目标过热度△T的值，设置主机启动时初始目标过热度△T0，设置主机启动后目标过热度△T的值以初始目标过热度△T0保持不变的时间S1，主机内的吸气温度传感器和翅片温度传感器各自前后测定吸气温度Txq和翅片温度Tcp的共同的时间间隔S2；
线控器将上述设置的数据发送给位于主机中的MCU控制芯片，并存于MCU控制芯片中自带的RAM中；
通过线控器控制本主机以制热模式启动，首先根据环境温度传感器测定的当前的环境温度Thj，MCU控制芯片根据该环境温度Thj查找到对应的电子膨胀阀初始开度P0的值，进而控制电子膨胀阀以此开度P0操作，在时间为S1的开始阶段内，目标过热度△T的值一直为预设的初始目标过热度△T0；
时间S1过了后，每隔时间S2定时地用吸气温度传感器测定吸气温度Txq、用翅片温度传感器测定翅片温度Tcp，根据公式△T"＝Txq-Tcp计算出制热实际过热度△T",接着根据公式△T"＝Txq-Tcp计算出制热实际过热度△T"的值，然后根据公式△P＝K1×(△T"-△T),这里的△P表示开度变化量，这里的K1为第一比例因子，MCU控制芯片根据△P的值来调整目前电子膨胀阀的开度。
优选地，当0≤△T"-△T≤1时，电子膨胀阀开度维持不变，而当△T"-△T＜0或△T"-△T＞1时，电子膨胀阀在原开度基础上按开度变化量△P进行调节。
优选地，所述的开度变化量△P在通过公式K1×(△T"-△T)计算出具体的值后，还要进行取整运算。
优选地，当主机中的压缩机为变频压缩机时，当主机启动并过了时间S1后，如果变频压缩机的频率发生变化，则△P的值不再与△T"和△T有关，而是采用公式△P＝K2×(F2-F1)来计算开度变化量，这里的K2为第二比例因子，这里的F1为频率变化前的压缩机的运行频率值，这里的F2为频率变化后的压缩机的运行频率值。
优选地，K1和K2都大于1。
优选地，压缩机的频率发生变化不包括主机停机过程中的变频压缩机发生的频率变化。
与现有技术相比，本空气源变频热泵系统中的电子膨胀阀的控制方法的优点在于：
1、通过将电子膨胀阀的开度变化量与吸气温度Txq、翅片温度Tcp以及预设的根据压缩机排气温度Tpq设定的目标过热度△T有关，使电子膨胀阀的开度调节可以根据冷媒工质当前的运行情况及时调整，解决了因电子膨胀阀的开度调整的不及时、合理而可能导致的压缩机回液液击或缺液导致排气过高的问题，从而保障系统能稳定运行；
2、这里的目标过热度△T的设定是根据压缩机排气温度Tpq来定的，压缩机刚开启初期，或者水温较低时，其排气温度Tpq较低，通过将△T设定成一合理的值，可保证冷媒在翅片换热器中充分换热，完全以气态形式进入压缩机，这样不会对压缩机造成液击；当水温逐渐升高，排气温度Tpq也逐渐升高(因为水温的升高主要吸收压缩机排气的热量)，目标过热度△T逐渐降低，当排气温度Tpq＞100℃后，为了避免其温度过高烧坏内部电机，此时目标过热度△T设定成另一合理值，使冷媒不完全蒸发，以气液两相状态进入压缩机，可有效地控制排气温度的问题；
3、当系统中的压缩机为变频压缩机时，当吸气温度Txq、翅片温度Tcp、压缩机排气温度Tpq与压缩机的频率都发生变化时，电子膨胀阀的开度变化量优先根据压缩机的频率变化来取值，其中的原理是，相同运行条件下，压缩机频率越高，需要的冷媒越多，反之越少；
4、K1和K2都大于1，是因为电子膨胀阀开一步所起的作用比较小，通过将K1和K2设置成大于1的值，可以增加电子膨胀阀的开度变化量，从而有利于快速调节。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1提供了本发明实施例中的处于制热时的工作原理图。
图中，压缩机 101、四通换向阀 102、翅片换热器 103、风机 104、过滤器 105、储液器 106、板式换热器 107、出水管 108、进水管 109、进水温度传感器 110、吸气温度传感器 111、排气温度传感器 112、翅片温度传感器 113、环境温度传感器 114、电子膨胀阀115、蒸发温度传感器 116、出水温度传感器 117。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例1
如图1所示，本空气源变频热泵系统中的电子膨胀阀的控制方法，这里的系统包括主机和线控器，这里的线控器为线控器为三通(常州)电子科技有限公司生产，其型号为90C.C392.LCD.WP.007-ZG，具体步骤如下所述。
通过线控器上的键盘设置不同室外环境温度Thj区间下电子膨胀阀初始开度P0的值，具体地如表一。
表一
室外环境温度T<sub>hj</sub> T<sub>hj</sub>≥15℃ 0℃≤T<sub>hj</sub>＜15℃ T<sub>hj</sub>＜0℃
膨胀阀初始开度P<sub>0</sub> 350 220 100
设置不同压缩机排气温度Tpq区间下目标过热度△T的值，具体地如表二。
表二
压缩机排气温度 T<sub>pq</sub>＜50 50≤T<sub>pq</sub>＜70 70≤T<sub>pq</sub>＜100 100≤T<sub>pq</sub>
目标过热度△T 2 1 0 -2
根据环境温度传感器114测定的环境温度Thj为-5℃，根据Thj值从表一中获得电子膨胀阀初始开度P0的值，由进水温度传感器110测得的进水温度15℃时，S1取值为3min，S2取值为40s。
主机开机，电子膨胀阀115在初始开度P0维持3min不调节，之后每隔40s根据过热度调整一次开度，电子膨胀阀115自动调节的开度由实际过热度△T"和目标过热度△T的差值来计算。
由于压缩机101刚开始启动，排气温度Tpq较低，只有40℃左右，这时初始目标过热度△T0取值为2，节流后的冷媒可以在翅片换热器103中充分换热，完全以气态形式进入压缩机101，这样不会引起压缩机101回液液击。
启动满3min后，按表二修正目标过热度△T，另外，每隔40s后，用吸气温度传感器111和翅片温度传感器113定时地检测吸气温度Txq和翅片温度Tcp，制热实际过热度△T"＝Txq-Tcp，根据测得的吸气温度Txq和翅片温度Tcp计算出△T"的值。
由于压缩机101运行了一段时间，压缩机排气温度Tpq逐渐升高，目标过热度△T逐渐降低，待压缩机排气温度Tpq高于100℃后，目标过热度△T变成-2，此时需要节流后的冷媒不完全蒸发，这样可有效地缓解排气温度Tpq过高的问题，
根据公式，开度变化量△P＝K1×(△T"-△T)，这里的第一比例因子K1取值为2，并对计算结果进行取整，当为正值时表示电子膨胀阀115开大，负值时表示电子膨胀阀115关小。
进一步地，当0≤△T"-△T≤1时，电子膨胀阀115的开度维持不变，当△T"-△T＜0或△T"-△T＞1时，电子膨胀阀115在原开度基础上按开度变化量进行调节。
另外地，上述的主机中的压缩机101可以为定频压缩机，当然也可以是变频压缩机，当压缩机101为变频压缩机时，电子膨胀阀115的开度变化量△P的计算还要考虑到压缩机101的前后频率变化值，当然若压缩机101的前后频率保持不变，则开度变化量△P继续采用上述的计算方法，如果同时出现(△T"-△T＜0或△T"-△T＞1)、压缩机101的前后频率发生变化的状况，或者只有压缩机101的前后频率发生变化的状况，则开度变化量△P＝K2×(F2-F1)来计算开度变化量，这里的第二比例因子K2取值为2，这里的F1为频率变化前的压缩机101的运行频率值，这里的F2为频率变化后的压缩机101的运行频率值，当压缩机频率变化时，电子膨胀阀115根据其变化量乘以放大系数2进行开大或关小。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：这里的环境温度Thj为-12℃(国标名义制热工况)，进水温度为20℃，开机，电子膨胀阀初始开度P0为100pls，这里的压缩机101为变频压缩机，风机104高速运转(增加冷媒在翅片换热器103中和空气的换热效率)30s后，压缩机101运行在30Hz，此时检测到吸气温度Txq为-14℃、翅片温度Tcp为-17℃，制热实际过热度△T"为3℃，冷媒完全换热，保证以气态形式进入压缩机101，符合开机阶段运行要求；压缩机101继续升频运行，当达到180s后(60Hz稳定运行60s后)，电子膨胀阀115转到目标过热度控制，排气温度Tpq为60℃左右，此时制热实际过热度△T"：吸气温度Txq-翅片温度Tcp＞1，同样保证以气态形式进入压缩机101，避免液态冷媒进入压缩机101造成液击。
实施例3
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：这里的环境温度Thj为-20℃(低温制热工况)，进水温度50℃，机组运行，当排气温度Tpq从99℃变到101℃，此时目标过热度从0变成-2，电子膨胀阀115步数开大，使-2＞吸气温度Txq-翅片温度Tcp＞-1之间，保证冷媒以气液两相状态进入压缩机101(此时排气温度Tpq很高，气液两相冷媒进入压缩机101后，可冷却压缩机101内部电机，同时降低排气温度)，可有效降低排气温度，保证压缩机101上的电机在安全温度内运转，从而保证机组稳定运行。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了压缩机101、四通换向阀102、翅片换热器103、风机104、过滤器105、储液器106、板式换热器107、出水管108、进水管109、进水温度传感器110、吸气温度传感器111、排气温度传感器112、翅片温度传感器113、环境温度传感器114、电子膨胀阀115、蒸发温度传感器116、出水温度传感器117等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (6)

1.一种空气源变频热泵系统中的电子膨胀阀的控制方法，所述系统包括主机和线控器，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
通过线控器上的键盘设置不同室外环境温度Thj区间下电子膨胀阀初始开度P0的值，设置不同压缩机排气温度Tpq区间下目标过热度△T的值，设置主机启动时初始目标过热度△T0，设置主机启动后目标过热度△T的值以初始目标过热度△T0保持不变的时间S1，主机内的吸气温度传感器和翅片温度传感器各自前后测定吸气温度Txq和翅片温度Tcp的共同的时间间隔S2；
线控器将上述设置的数据发送给位于主机中的MCU控制芯片，并存于MCU控制芯片中自带的RAM中；
通过线控器控制本主机以制热模式启动，首先根据环境温度传感器测定的当前的环境温度Thj，MCU控制芯片根据该环境温度Thj查找到对应的电子膨胀阀初始开度P0的值，进而控制电子膨胀阀以此开度P0操作，在时间为S1的开始阶段内，目标过热度△T的值一直为预设的初始目标过热度△T0；
时间S1过了后，每隔时间S2定时地用吸气温度传感器测定吸气温度Txq、用翅片温度传感器测定翅片温度Tcp，根据公式△T"＝Txq-Tcp计算出制热实际过热度△T",接着根据公式△T"＝Txq-Tcp计算出制热实际过热度△T"的值，然后根据公式△P＝K1×(△T"-△T),这里的△P表示开度变化量，这里的K1为第一比例因子，MCU控制芯片根据△P的值来调整目前电子膨胀阀的开度。
2.根据权利要求1所述的空气源变频热泵系统中的电子膨胀阀的控制方法，其特征在于，当0≤△T"-△T≤1时，电子膨胀阀开度维持不变，而当△T"-△T＜0或△T"-△T＞1时，电子膨胀阀在原开度基础上按开度变化量△P进行调节。
3.根据权利要求1所述的空气源变频热泵系统中的电子膨胀阀的控制方法，其特征在于，所述的开度变化量△P在通过公式K1×(△T"-△T)计算出具体的值后，还要进行取整运算。
4.根据权利要求1至3任一所述的空气源变频热泵系统中的电子膨胀阀的控制方法，其特征在于，当所述的主机中的压缩机为变频压缩机时，当主机启动并过了时间S1后，如果变频压缩机的频率发生变化，则△P的值不再与△T"和△T有关，而是采用公式△P＝K2×(F2-F1)来计算开度变化量，这里的K2为第二比例因子，这里的F1为频率变化前的压缩机的运行频率值，这里的F2为频率变化后的压缩机的运行频率值。
5.根据权利要求4所述的空气源变频热泵系统中的电子膨胀阀的控制方法，其特征在于，所述的K1和K2都大于1。
6.根据权利要求4所述的空气源变频热泵系统中的电子膨胀阀的控制方法，其特征在于，所述的压缩机的频率发生变化不包括主机停机过程中的变频压缩机发生的频率变化。
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