CN110966730A - 一种冷水机组控制方法 - Google Patents

一种冷水机组控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种冷水机组控制方法，根据当前过热度差值ΔTi以及上一次计算出的过热度差值ΔTi‑1计算电子膨胀阀的开度调整比例S；选中一个电子膨胀阀，根据调整比例S调整选中的电子膨胀阀的开度；调整其他电子膨胀阀的开度，使得其他电子膨胀阀所在的降膜式蒸发器液管的冷媒流量与选中的电子膨胀阀所在的降膜式蒸发器液管的冷媒流量相同，使各个并联的降膜式蒸发器中冷媒流量相同，使得冷媒分配均匀，提高了机组性能，解决了现有技术中冷媒在蒸发器中分配不均的问题。

Description

一种冷水机组控制方法
技术领域
本发明属于空调技术领域，具体地说，是涉及一种冷水机组控制方法。
背景技术
目前市场上降膜式蒸发器已经在中小冷量的冷水机组上得到应用，而大冷量的冷水机组（例如1000RT以上）还难以采用降膜式蒸发器替代传统的满液式蒸发器，主要原因在于：大冷量的降膜式蒸发器的制冷剂分配面积大，气液两相流动的蒸发器的分配装置很难将液体制冷剂在大面积的换热管表面均匀分配，导致换热性能较差，机组的性能低于满液式冷水机组的水平。
发明内容
本发明提供了一种冷水机组，解决了现有技术中冷媒分配不均的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种冷水机组控制方法，所述冷水机组包括压缩机、冷凝器、多个降膜式蒸发器；所述多个降膜式蒸发器并联，每个降膜式蒸发器的液管分别连接冷凝器的液管，每个降膜式蒸发器的气管分别连接压缩机的吸气管；在每个降膜式蒸发器的液管上串联有流量计和电子膨胀阀；
所述控制方法包括：
每隔设定时间段执行下述步骤：
获取当前排气过热度△T以及获取目标过热度ΔT′；
计算当前过热度差值ΔTi=ΔT-ΔT′；
根据当前过热度差值ΔTi以及上一次计算出的过热度差值ΔTi-1计算电子膨胀阀的开度调整比例S；
选中一个电子膨胀阀，根据计算出的调整比例S调整选中的电子膨胀阀的开度；
调整其他电子膨胀阀的开度，使得其他电子膨胀阀所在的降膜式蒸发器液管的冷媒流量与选中的电子膨胀阀所在的降膜式蒸发器液管的冷媒流量相同。
进一步的，所述获取当前排气过热度△T，具体包括：获得压缩机的排气温度td、排气压力pd；获得排气压力pd对应的排气饱和温度tp；计算当前排气过热度ΔT=td-tp。
又进一步的，所述获取目标过热度ΔT′，具体包括：获得压缩机排气压力pd对应的排气饱和温度tp；获得压缩机吸气压力ps对应的吸气饱和温度ts；计算目标过热度ΔT′=a+0.4×(tp-38)﹢0.2×(6-ts)；其中a的取值范围为6℃～30℃。
更进一步的，根据当前过热度差值ΔTi以及上一次计算出的过热度差值ΔTi-1计算电子膨胀阀的开度调整比例S，具体包括：
S的计算公式为：S=ΔTi×4‰﹢(ΔTi-ΔTi-1)×5‰。
进一步的，调整其他电子膨胀阀的开度，使得其他电子膨胀阀所在的降膜式蒸发器液管的冷媒流量与选中的电子膨胀阀所在的降膜式蒸发器液管的冷媒流量相同；具体包括下述步骤：
（1）每个流量计分别采集对应降膜式蒸发器液管内的冷媒流量信号，并发送至冷水机组控制板；
（2）控制板判断其他电子膨胀阀所串联的流量计发送的流量信号与选中的电子膨胀阀所串联的流量计发送的流量信号是否相同；
若是，则所有电子膨胀保持当前开度；
若否，则控制板调整其他电子膨胀阀的开度，并返回步骤（1）。
又进一步的，所述控制板调整其他电子膨胀阀的开度，具体包括：控制板分别计算其他每个电子膨胀阀所串联的流量计发送的流量信号与选中的电子膨胀阀所串联的流量计发送的流量信号的差值；根据差值调整对应电子膨胀阀的开度。
更进一步的，在每个降膜式蒸发器的液管上，电子膨胀阀布设在流量计和降膜式蒸发器之间。
再进一步的，所述冷水机组还包括集气筒，所述集气筒的进气口分别连接每个降膜式蒸发器的气管，所述集气筒的出气口连接压缩机的吸气管。
进一步的，多个降膜式蒸发器的布设高度相等、结构相同、尺寸相等。
又进一步的，所述的降膜式蒸发器设置有两个。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的冷水机组控制方法，根据当前过热度差值ΔTi以及上一次计算出的过热度差值ΔTi-1计算电子膨胀阀的开度调整比例S；选中一个电子膨胀阀，根据调整比例S调整选中的电子膨胀阀的开度；调整其他电子膨胀阀的开度，使得其他电子膨胀阀所在的降膜式蒸发器液管的冷媒流量与选中的电子膨胀阀所在的降膜式蒸发器液管的冷媒流量相同，使各个并联的降膜式蒸发器（多个并联的小冷量的降膜式蒸发器相当于一个大冷量的降膜式蒸发器）中冷媒流量相同，使得冷媒分配均匀，提高了机组性能，解决了现有技术中冷媒在大冷量降膜式蒸发器中分配不均的问题。
结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是本发明所提出的冷水机组控制方法的一种实施例的流程图；
图2是图1中部分步骤的流程图；
图3是冷水机组的结构示意图。
附图标记：
1、压缩机；2、冷凝器；3、第一流量计；4、第一电子膨胀阀；
5、第二流量计；6、第二电子膨胀阀；7、第一蒸发器；8、第二蒸发器；
9、集气筒。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。
针对现有技术中蒸发器冷媒分配不均的问题，本实施例提出了一种冷水机组控制方法，解决了上述技术问题，下面对冷水机组控制方法进行详细说明。
冷水机组主要包括压缩机1、冷凝器2、多个降膜式蒸发器等，参见图3所示；多个降膜式蒸发器并联，每个降膜式蒸发器的液管分别连接冷凝器的液管，每个降膜式蒸发器的气管分别连接压缩机的吸气管；在每个降膜式蒸发器的液管上串联有流量计和电子膨胀阀，每个流量计分别采集对应降膜式蒸发器液管内的冷媒流量信号，并发送至冷水机组控制板。
在每个降膜式蒸发器的液管上，电子膨胀阀布设在流量计和降膜式蒸发器之间，即流量计在前，电子膨胀阀在后，冷媒经过流量计后再流经电子膨胀阀，然后进入降膜式蒸发器。这是因为液态冷媒在经过电子膨胀阀节流后，会变成气液两相冷媒，若在此时用流量计采集冷媒流量信号，采集到的流量信号误差较大；因此，流量计设置在电子膨胀阀前方，液态冷媒先流经流量计，流量计采集冷媒流量信号，然后冷媒再经电子膨胀阀进入降膜式蒸发器，以便于流量计采集到真实有效的降膜式蒸发器上的液管冷媒流量。
在本实施例中，多个降膜式蒸发器的布设高度相等，避免由于高度不同影响进入每个降膜式蒸发器的冷媒流量不同，以提高冷媒分配的均匀性。
在本实施例中，多个降膜式蒸发器的结构相同、尺寸相等，避免由于结构和尺寸不同影响进入每个降膜式蒸发器的冷媒流量不同，以提高冷媒分配的均匀性和控制的简便性。
在本实施例中，所述的降膜式蒸发器设置有两个，两个降膜式蒸发器并联。通过设置两个降膜式蒸发器，既可以满足机组大冷量的需求，又避免降膜式蒸发器设计过多导致冷水机组结构复杂。
在本实施例中，冷水机组还包括集气筒9，集气筒9的进气口分别连接每个降膜式蒸发器的气管，集气筒9的出气口连接压缩机的吸气管。每个降膜式蒸发器流出的气体进入集气筒9后，然后再流至压缩机1，使得每个降膜式蒸发器的气管流量均衡。
在本实施例中，压缩机是离心压缩机或螺杆压缩机。
在本实施例中，冷凝器是风冷冷凝器或水冷冷凝器，所述冷凝器布设有多个，多个冷凝器并联，以提高冷凝能力。
在本实施例中，多个流量计的型号相同，多个电子膨胀阀的型号相同，多个蒸发器的型号相同。
下面，以冷水机组包括一个压缩机为例，对冷水机组控制方法进行说明。
本实施例的冷水机组控制方法主要包括下述步骤，参见图1所示。
每隔设定时间段（如1分钟）执行下述步骤：
步骤S1：获取当前排气过热度△T以及获取目标过热度ΔT′。
所述获取当前排气过热度△T，具体包括下述步骤：
（11）获得压缩机的排气温度td、排气压力pd。
（12）获得排气压力pd对应的排气饱和温度tp。
（13）计算当前排气过热度ΔT=td-tp。
通过步骤（11）～（13）计算当前排气过热度△T，计算简单，可以有效快速地获得准确的当前排气过热度△T。
所述获取目标过热度ΔT′，具体包括下述步骤：
（21）获得压缩机排气压力pd对应的排气饱和温度tp。
（22）获得压缩机吸气压力ps对应的吸气饱和温度ts。
（23）计算目标过热度ΔT′=a+0.4×(tp-38)﹢0.2×(6-ts)；其中a的取值范围为6℃～30℃。
通过步骤（21）～（23）计算目标过热度ΔT′，计算简单，可以有效快速地获得准确的目标过热度ΔT′。
步骤S2：计算当前过热度差值ΔTi=ΔT-ΔT′。
步骤S3：根据当前过热度差值ΔTi以及上一次计算出的过热度差值ΔTi-1计算电子膨胀阀的开度调整比例S。
上一次计算出的过热度差值ΔTi-1是指上一个设定时间段计算出的过热度差值ΔTi-1。
在本实施例中，S的计算公式为：S=ΔTi×4‰﹢(ΔTi-ΔTi-1)×5‰。
通过该式可以准确计算出开度调整比例，使得电子膨胀阀调整到合适开度，满足整个冷水机组的需求。
步骤S4：选中一个电子膨胀阀，根据计算出的开度调整比例S调整选中的电子膨胀阀的开度。
电子膨胀阀的开度增量为电子膨胀阀满开度*S。
例如，计算出的S=2%，即调整电子膨胀阀的开度增加满开度*2%。假设电子膨胀阀满开度为500步，则调整电子膨胀阀的开度增量500步*2%=10步，即开度增加10步。如果S=-3%，满开度为500步，则电子膨胀阀的开度增量500步*（-3%）=-15步，即开度减小15步。
步骤S5：选中的电子膨胀阀的开度调整结束后，调整其他电子膨胀阀的开度，使得其他电子膨胀阀所在的降膜式蒸发器液管的冷媒流量与选中的电子膨胀阀所在的降膜式蒸发器液管的冷媒流量相同。
本实施例的冷水机组控制方法，根据当前过热度差值ΔTi以及上一次计算出的过热度差值ΔTi-1计算电子膨胀阀的开度调整比例S；选中一个电子膨胀阀，根据调整比例S调整选中的电子膨胀阀的开度；调整其他电子膨胀阀的开度，使得其他电子膨胀阀所在的降膜式蒸发器液管的冷媒流量与选中的电子膨胀阀所在的降膜式蒸发器液管的冷媒流量相同，即，使得进入每个降膜式蒸发器的冷媒流量相同，使各个并联的降膜式蒸发器中冷媒流量相同，使得冷媒分配均匀，提高了机组性能，解决了现有技术中冷媒在大冷量降膜式蒸发器中分配不均的问题，从而在保证机组大冷量的同时，又保证了机组的高效性。
步骤S5具体包括下述步骤，参见图2所示。
S51：每个流量计分别采集对应降膜式蒸发器液管内的冷媒流量信号，并发送至冷水机组控制板。
S52：控制板判断其他电子膨胀阀所串联的流量计发送的流量信号与选中的电子膨胀阀所串联的流量计发送的流量信号是否相同。
若是，说明所有降膜式蒸发器液管内的冷媒流量均匀，则执行步骤S53：所有电子膨胀保持当前开度。
若否，说明多个降膜式蒸发器液管内的冷媒流量不均，则执行步骤S54：控制板调整其他电子膨胀阀的开度，并返回步骤S51。
通过设计S51～S54,使得所有降膜式蒸发器的液管内的冷媒流量相等，即，使得进入每个降膜式蒸发器的冷媒流量相同，从而使得冷水机组的冷媒能够在各个降膜式蒸发器中分配均匀，从而保证机组大冷量的同时，提高机组的制冷性能，保证机组的高效性。
在本实施例中，步骤S54控制板调整其他电子膨胀阀的开度，具体包括：
S54-1：控制板分别计算其他每个电子膨胀阀所串联的流量计发送的流量信号与选中的电子膨胀阀所串联的流量计发送的流量信号的差值。
S54-2：根据差值调整对应电子膨胀阀的开度。
例如，若其中一个流量计的流量信号与选中的电子膨胀阀所串联的流量计的差值为正，且差值绝对值大于设定值，则减小该流量计所串联的电子膨胀阀的开度，以减小对应蒸发器液管内的冷媒流量；若差值为负，且差值绝对值大于设定值，则增大该流量计所串联的电子膨胀阀的开度，以增大对应蒸发器液管内的冷媒流量。
通过上述调整其他电子膨胀阀的开度，方法简单、便于控制，使得冷媒能够在多个降膜式蒸发器中分配均匀。
本实施例使得冷水机组的冷媒能够在多个降膜式蒸发器中分配均匀，从而保证机组大冷量的同时，提高机组的制冷性能，保证机组的高效性。
下面，以冷水机组包括一个压缩机、一个冷凝器、两个并联的降膜式蒸发器：第一蒸发器7、第二蒸发器8为例，对冷水机组控制方法的工作原理进行详细说明。
在第一蒸发器7的液管上串联有第一流量计3和第一电子膨胀阀4，在第二蒸发器8的液管上串联有第二流量计5和第二电子膨胀阀6。
压缩机1排出的高温气态冷媒进入冷凝器2，进行换热后冷凝成有一定过冷度的液态冷媒，由冷凝器2的液管排出，然后分为两路，一路通过第一流量计3后进入第一电子膨胀阀4节流，形成气液两相冷媒，然后进入第一降膜式蒸发器7，液态冷媒在第一降膜式蒸发器7中蒸发后形成冷媒蒸气，蒸气流出第一降膜式蒸发器7后进入集气筒9；另一路通过第二流量计5后进入第二电子膨胀阀6节流，形成气液两相冷媒，然后进入第二降膜式蒸发器8，液态冷媒在第二降膜式蒸发器8中蒸发后形成冷媒蒸气，蒸气流出第二降膜式蒸发器8后进入集气筒9；两路冷媒蒸气在集气筒9中汇集后进入压缩机1，经压缩后由压缩机1排出，从而完成一个完整的制冷循环。
一方面，由于两路电子膨胀阀前均设置流量计（第一电子膨胀阀4前设置第一流量计3，第二电子膨胀阀6前设置第二流量计5），故两路液态冷媒流量出现差值时，首先根据计算出的开度调整比例S调整第一电子膨胀阀3的开度，第一电子膨胀阀3的开度调整完成后，再根据第一流量计3测得到流量Q1、第二流量计5测量的流量Q2，通过调整第二电子膨胀阀4的开度使得Q2和Q1相等，始终保持两路液态冷媒流量相同，这就保证了两台降膜式蒸发器（第一降膜式蒸发器7和第二降膜式蒸发器8）制冷剂流量分配的均匀性。
另一方面，由于冷水机组包括两台制冷量各占50%的相对较小的降膜式蒸发器（第一降膜式蒸发器7和第二降膜式蒸发器8）并联而成，每台50%制冷量的降膜式蒸发器相对于制冷量为100%的降膜式蒸发器尺寸要小得多，故制冷剂分配面积相对较小，能够较容易地将液体制冷剂在蒸发器内换热管表面均匀分配，故也提高了制冷剂流量分配的均匀性。
再一方面，第一降膜式蒸发器7和第二降膜式蒸发器8均与集气筒9对称相联，这使得两台降膜式蒸发器流出的蒸气流量相同，也保证了两路制冷剂流量分配的均匀性。
由于以上各方面的原因，保证了制冷剂在降膜式蒸发器中分配的均匀性和流量的均匀性，从而在实现机组大冷量的同时，又显著提高了大冷量冷水机组的能效。
本实施例通过多个相同的降膜式蒸发器并联、电子膨胀阀前设置流量计、降膜式蒸发器后设置集气筒的方式，保证了多个降膜式蒸发器中制冷剂分配的均匀性和并联流路制冷剂流量的均匀性，从而实现并显著提高了大冷量冷水机组的性能。
本实施例通过多个降膜式蒸发器并联，同时设置冷媒流量计和电子膨胀阀，通过保持各个小冷量降膜式蒸发器并联流路中制冷剂流量相同的控制方法，在保证降膜式冷水机组实现大冷量的同时，又提升了机组的能效。
本实施例使大冷量冷水机组的制冷剂能够在并联的小冷量的降膜蒸发器中均匀分配，从而在实现大冷量的同时，提高机组的制冷能效。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种冷水机组控制方法，其特征在于：所述冷水机组包括压缩机、冷凝器、多个降膜式蒸发器；所述多个降膜式蒸发器并联，每个降膜式蒸发器的液管分别连接冷凝器的液管，每个降膜式蒸发器的气管分别连接压缩机的吸气管；在每个降膜式蒸发器的液管上串联有流量计和电子膨胀阀；
所述控制方法包括：
每隔设定时间段执行下述步骤：
获取当前排气过热度△T以及获取目标过热度ΔT′；
计算当前过热度差值ΔTi=ΔT-ΔT′；
根据当前过热度差值ΔTi以及上一次计算出的过热度差值ΔTi-1计算电子膨胀阀的开度调整比例S；
选中一个电子膨胀阀，根据计算出的调整比例S调整选中的电子膨胀阀的开度；
调整其他电子膨胀阀的开度，使得其他电子膨胀阀所在的降膜式蒸发器液管的冷媒流量与选中的电子膨胀阀所在的降膜式蒸发器液管的冷媒流量相同。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述获取当前排气过热度△T，具体包括：
获得压缩机的排气温度td、排气压力pd；
获得排气压力pd对应的排气饱和温度tp；
计算当前排气过热度ΔT=td-tp。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述获取目标过热度ΔT′，具体包括：
获得压缩机排气压力pd对应的排气饱和温度tp；
获得压缩机吸气压力ps对应的吸气饱和温度ts；
计算目标过热度ΔT′=a+0.4×(tp-38)﹢0.2×(6-ts)；
其中a的取值范围为6℃～30℃。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：根据当前过热度差值ΔTi以及上一次计算出的过热度差值ΔTi-1计算电子膨胀阀的开度调整比例S，具体包括：
S的计算公式为：S=ΔTi×4‰﹢(ΔTi-ΔTi-1)×5‰。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：调整其他电子膨胀阀的开度，使得其他电子膨胀阀所在的降膜式蒸发器液管的冷媒流量与选中的电子膨胀阀所在的降膜式蒸发器液管的冷媒流量相同；具体包括下述步骤：
（1）每个流量计分别采集对应降膜式蒸发器液管内的冷媒流量信号，并发送至冷水机组控制板；
（2）控制板判断其他电子膨胀阀所串联的流量计发送的流量信号与选中的电子膨胀阀所串联的流量计发送的流量信号是否相同；
若是，则所有电子膨胀保持当前开度；
若否，则控制板调整其他电子膨胀阀的开度，并返回步骤（1）。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于：所述控制板调整其他电子膨胀阀的开度，具体包括：
控制板分别计算其他每个电子膨胀阀所串联的流量计发送的流量信号与选中的电子膨胀阀所串联的流量计发送的流量信号的差值；
根据差值调整对应电子膨胀阀的开度。
7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：在每个降膜式蒸发器的液管上，电子膨胀阀布设在流量计和降膜式蒸发器之间。
8.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述冷水机组还包括集气筒，所述集气筒的进气口分别连接每个降膜式蒸发器的气管，所述集气筒的出气口连接压缩机的吸气管。
9.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：多个降膜式蒸发器的布设高度相等、结构相同、尺寸相等。
10.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述的降膜式蒸发器设置有两个。
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