CN111121290A - 一种电子膨胀阀的控制方法、控制装置和热泵热水机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电子膨胀阀的控制方法、控制装置和热泵热水机，热泵热水机在除霜时根据水箱温度智能判断电子膨胀阀除霜初始步数，之后根据水箱过热度进一步精确调节电子膨胀阀步数，又系统压力区间对电子膨胀阀调整，确保了不同初始水温下，热泵热水机除霜的可靠及节能；所述控制方法，用于热泵热水机的除霜模式中，包括以下步骤：进入除霜模式，电子膨胀阀根据实时水箱温度进行初始开度修正；除霜开始后，根据实时水箱过热度调节电子膨胀阀开度；当系统压力较高时，根据系统高压调节电子膨胀阀开度。

Description

一种电子膨胀阀的控制方法、控制装置和热泵热水机

技术领域

本发明涉及热泵技术领域，具体而言，涉及一种电子膨胀阀的控制方法、控制装置和热泵热水机。

背景技术

空气源热泵热水机是一种基于逆卡诺循环而工作的高效热能提升和转移装置，它利用少量的电能作为动力，以制冷剂为载体，源源不断的吸收空气中的低品味热能，转化为可利用的高品位热能，再将高品位热能释放到需要加热的水中，制取生活或工业热水。

由于热泵热水机的用途为制取热水，故水箱温度一般在10-60度不等，温度区间大导致除霜时蒸发压力波动范围大，现有电子膨胀阀关于除霜的控制往往仅固定一个电子膨胀阀开度，或者简单的温度区间来控制，此种控制不精确，容易出现除霜压力高或除霜时间长能源浪费等问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种电子膨胀阀的控制方法、控制装置和热泵热水机，热泵热水机在除霜时根据水箱温度智能判断电子膨胀阀除霜初始步数，之后根据水箱过热度进一步精确调节电子膨胀阀步数，又系统压力区间对电子膨胀阀调整，确保了不同初始水温下，热泵热水机除霜的可靠及节能。

一种电子膨胀阀的控制方法，用于热泵热水机的除霜模式中，包括以下步骤：

步骤S100,进入除霜模式，电子膨胀阀根据实时水箱温度进行初始开度修正；

步骤S200,除霜开始后，根据实时水箱过热度调节电子膨胀阀开度；

步骤S300,当系统压力较高时，根据系统高压调节电子膨胀阀开度。

进一步地，当系统高压小于第一高压阈值时，步骤S200优先，即水箱过热度调节优先；当系统高压大于等于第一高压阈值时，步骤S300优先，即系统高压调节优先。

进一步地，所述步骤S100包括以下步骤，设定电子膨胀阀基准开度为A0，设定基准水箱温度为T0，设定电子膨胀阀开度修正系数μ，实时水箱温度为T1，电子膨胀阀初始开度A1＝μ*(T1-T0)+A0。

除霜时，当水箱温度较高时，蒸发压力大，冷媒从水侧吸收的热量多，电子膨胀阀需要较大的开度，相反当水箱温度较低时蒸发压力低，需要较小的电子膨胀阀来提高冷凝侧压力，加快除霜速度。

进一步地，所述步骤S200包括，所述实时水箱过热度等于实时水箱气管进口温度减去实时水箱液管进口温度。

进一步地，设定目标水箱过热度，计算实时水箱过热度与目标水箱过热度的差值ΔT。

进一步地，当ΔT≥0时电子膨胀阀每隔第一周期t1开大B1步；当ΔT＜0时电子膨胀阀每隔第一周期t1关小B2步。

进一步地，所述步骤S300包括设定系统高压保护值为P0，系统压力大于P0时报系统高压故障。

进一步地，设定第一高压阈值为P1＝0.8*P0，第二高压阈值为P2＝0.9*P0。

系统压力如果超过系统高压保护值则系统故障，为了保证系统的安全运行，选择系统高压保护值的80％或90％作为高压阈值，使高压阈值与高压保护值之间留够充足裕度，从而给系统自动调节留够充足时间，保证在系统自动调节的过程中，实际系统高压不会超过系统高压保护值，增加系统的容错率，如果高压阈值选择过低，则不能充分发挥系统的性能，造成资源浪费。

进一步地，当系统高压P3≥P1时，电子膨胀阀开度每隔第二周期t2开大C1步，开至最大时不再继续开大；当系统高压P3≥P2时，电子膨胀阀开度每隔第二周期t2开大C2步，开至最大时不再继续开大；C2＞C1。

当实际系统高压达到系统高压保护值的80％或90％时，说明系统压力很高，此时为了保证系统的安全运行，电子膨胀阀需要较大的开度从而降低实际系统高压。

本发明还提供了一种电子膨胀阀的控制装置，包括：

检测单元，所述检测单元用于检测实时水箱温度、水箱气管进口温度、水箱液管进口温度，系统高压；

计算单元，所述计算单元用于根据实时水箱温度，计算电子膨胀阀初始开度；

所述计算单元还用于根据水箱气管进口温度、水箱液管进口温度，计算实时水箱过热度；

所述计算单元还用于根据实时水箱过热度，计算实时水箱过热度与目标水箱过热度的差值；

控制单元，所述控制单元用于根据所述实时水箱过热度与目标水箱过热度Tm的差值和系统高压，调节电子膨胀阀的开度。

本发明还提供了一种热泵热水机，包括存储有计算机程序的可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现上述的电子膨胀阀的控制方法。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为热泵热水机的组成示意图；

图2为电子膨胀阀的控制方法的流程图；

图3为步骤S100的具体流程图；

图4为步骤S200的具体流程图；

图5为步骤S300的具体流程图。

附图标记说明：

1-压缩机；2-翅片换热器；3-蓄热水箱；4-电子膨胀阀；5-排气温度传感器；6-高压压力传感器；7-四通换向阀；8-水路循环泵；9-水箱温度传感器；10-气液分离器；11-水箱气管温度传感器；12-水箱液管温度传感器。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种电子膨胀阀的控制方法，用于热泵热水机的除霜模式中，具体包括以下步骤：

步骤S100,进入除霜模式，电子膨胀阀根据实时水箱温度进行初始开度修正。

除霜时，当水箱温度较高时，蒸发压力大，冷媒从水侧吸收的热量多，电子膨胀阀需要较大的开度，相反当水箱温度较低时蒸发压力低，需要较小的电子膨胀阀来提高冷凝侧压力，加快除霜速度。

设定电子膨胀阀基准开度为A0，A0的取值范围为：300步≤A0≤400步，优选350步。

设定基准水箱温度为T0，T0的取值范围为：30℃≤T0≤40℃，优选35℃。

基准水箱温度为水箱温度区间中间值，实际水温高于该温度在基准开度基础上开大电子膨胀阀步数，低于该温度关小电子膨胀阀步数。

设定电子膨胀阀开度修正系数μ，μ的取值范围为：4≤μ≤8，优选6。

水箱温度传感器9测量的实时水箱温度为T1。

则电子膨胀阀初始开度A1＝μ*(T1-T0)+A0。

根据上述公式计算电子膨胀阀初始开度，当水箱温度较高时电子膨胀阀开启较大步数，水箱温度较低时电子膨胀阀开启较小的步数，当电子膨胀阀开至最大500步时不再继续开大。

步骤S200,除霜开始后，根据实时水箱过热度调节电子膨胀阀开度。

电子膨胀阀初始开度维持时间t0后，t0优选30S，根据实时水箱过热度调节电子膨胀阀开度；

水箱气管温度传感器11检测实时水箱气管进口温度Tq；

水箱液管温度传感器12检测实时水箱液管进口温度Ty；

实时水箱过热度Ts：Ts＝Tq–Ty；

目标水箱过热度为Tm，Tm的取值范围为：2≤Tm≤4，优选2。

计算实时水箱过热度与目标水箱过热度的差值ΔT＝Ts-Tm

当ΔT≥0时电子膨胀阀每隔第一周期t1开大B1步，t1优选10S，B1的取值范围为：2≤B1≤6，优选4。

当ΔT＜0时电子膨胀阀每隔第一周期t1关小B2步，t1优选10S，B2的取值范围为：2≤B2≤6，优选4。

步骤S300,当系统压力较高时，根据系统高压调节电子膨胀阀开度。

设定系统高压保护值为P0，系统压力大于P0时报系统高压故障。

设定第一高压阈值为P1＝0.8*P0，第二高压阈值为P2＝0.9*P0，实际除霜模式下，实际系统高压为P3。

系统压力如果超过系统高压保护值则系统故障，为了保证系统的安全运行，选择系统高压保护值的80％或90％作为高压阈值，使高压阈值与高压保护值之间留够充足裕度，从而给系统自动调节留够充足时间，保证在系统自动调节的过程中，实际系统高压不会超过系统高压保护值，增加系统的容错率，如果高压阈值选择过低，则不能充分发挥系统的性能，造成资源浪费。

当系统高压P3≥P1时，电子膨胀阀开度每隔第二周期t2开大C1步，开至最大时不再继续开大。

当系统高压P3≥P2时，电子膨胀阀开度每隔第二周期t2开大C2步，开至最大时不再继续开大。

当实际系统高压达到系统高压保护值的80％或90％时，说明系统压力很高，此时为了保证系统的安全运行，电子膨胀阀需要较大的开度从而降低实际系统高压。

C2大于C1,C1优选10步,C2优选20步。

当实际系统高压达到系统高压保护值的80％时，虽然压力较高，但是离系统高压保护值裕度较大，电子膨胀阀开度可以按照每周期开大10步来增加，使系统冷媒流量平稳增加。

当实际系统高压达到系统高压保护值的90％时，虽然压力很高，而且离系统高压保护值裕度较小，电子膨胀阀开度按照每周期开大20步来迅速增加，从而快速降低实际系统高压，保证系统的安全运行。

当系统高压P3<第一高压阈值P1时，水箱过热度优先调节；当系统高压P3≥第一高压阈值P1时，系统压力调节优先。

电子膨胀阀的开度调节要以保证系统正常运行为前提条件，当系统高压达到高压阈值时，说明系统高压已经达到预警线，为了保证实际系统高压小于高压保护值，此时要以压力调节优先；当系统高压小于高压阈值时，实际系统高压离高压保护值还有很大的裕度，此时以水箱过热度优先调节，调节更精确，系统效率更高。

热泵热水机在除霜时根据水箱温度智能判断电子膨胀阀除霜初始步数，之后根据水箱过热度进一步精确调节电子膨胀阀步数，又根据系统压力区间对电子膨胀阀调整，确保了不同初始水温下，热泵热水机除霜的可靠及节能。

实施例2

一种电子膨胀阀的控制装置，包括：

检测单元，所述检测单元用于检测实时水箱温度T1、水箱气管进口温度Tq、水箱液管进口温度Ty，系统高压P3；

计算单元，所述计算单元用于根据实时水箱温度T1，计算电子膨胀阀初始开度A1；

所述计算单元还用于根据水箱气管进口温度Tq、水箱液管进口温度Ty，计算实时水箱过热度Ts；

所述计算单元还用于根据实时水箱过热度Ts，计算实时水箱过热度Ts与目标水箱过热度Tm的差值ΔT；

控制单元，所述控制单元用于根据所述实时水箱过热度Ts与目标水箱过热度Tm的差值ΔT和系统高压P3，调节电子膨胀阀的开度。

实施例3

一种热泵热水机，包括存储有计算机程序的可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现上述电子膨胀阀的控制方法。

实施例4

一种可读存储介质，所述可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现上述电子膨胀阀的控制方法。

当然，本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程度来指令控制装置来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取的存储介质中，所述程序在执行时可包括如上述各方法实施例的流程，其中所述的存储介质可为存储器、磁盘、光盘等。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例2-4公开的电子膨胀阀的控制装置、热泵热水机、可读存储介质而言，由于其与实施例1公开的电子膨胀阀的控制方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电子膨胀阀的控制方法，用于热泵热水机的除霜模式中，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S100,进入除霜模式，电子膨胀阀根据实时水箱温度进行初始开度修正；

步骤S200,除霜开始后，根据实时水箱过热度调节电子膨胀阀开度；

步骤S300,当系统压力较高时，根据系统高压调节电子膨胀阀开度。

当系统高压小于第一高压阈值时，步骤S200优先，即水箱过热度调节优先；当系统高压大于等于第一高压阈值时，步骤S300优先，即系统高压调节优先。

2.根据权利要求1所述的一种电子膨胀阀的控制方法，其特征在于，所述步骤S100包括以下步骤，设定电子膨胀阀基准开度为A0，设定基准水箱温度为T0，设定电子膨胀阀开度修正系数μ，实时水箱温度为T1，电子膨胀阀初始开度A1＝μ*(T1-T0)+A0。

3.根据权利要求1所述的一种电子膨胀阀的控制方法，其特征在于，所述步骤S200包括，所述实时水箱过热度等于实时水箱气管进口温度减去实时水箱液管进口温度。

4.根据权利要求3所述的一种电子膨胀阀的控制方法，其特征在于，设定目标水箱过热度，计算实时水箱过热度与目标水箱过热度的差值ΔT。

5.根据权利要求4所述的一种电子膨胀阀的控制方法，其特征在于，当ΔT≥0时电子膨胀阀每隔第一周期t1开大B1步；当ΔT＜0时电子膨胀阀每隔第一周期t1关小B2步。

6.根据权利要求1所述的一种电子膨胀阀的控制方法，其特征在于，所述步骤S300包括设定系统高压保护值为P0，系统压力大于P0时报系统高压故障。

7.根据权利要求6所述的一种电子膨胀阀的控制方法，其特征在于，设定第一高压阈值为P1＝0.8*P0，第二高压阈值为P2＝0.9*P0。

8.根据权利要求7所述的一种电子膨胀阀的控制方法，其特征在于，当系统高压P3≥P1时，电子膨胀阀开度每隔第二周期t2开大C1步，开至最大时不再继续开大；当系统高压P3≥P2时，电子膨胀阀开度每隔第二周期t2开大C2步，开至最大时不再继续开大；且C2＞C1。

9.一种电子膨胀阀的控制装置，其特征在于，包括：

检测单元，所述检测单元用于检测实时水箱温度、水箱气管进口温度、水箱液管进口温度，系统高压；

计算单元，所述计算单元用于根据实时水箱温度，计算电子膨胀阀初始开度；

所述计算单元还用于根据水箱气管进口温度、水箱液管进口温度，计算实时水箱过热度；

所述计算单元还用于根据实时水箱过热度，计算实时水箱过热度与目标水箱过热度的差值；

控制单元，所述控制单元用于根据所述实时水箱过热度与目标水箱过热度Tm的差值和系统高压，调节电子膨胀阀的开度。

10.一种热泵热水机，其特征在于，包括存储有计算机程序的可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现权利要求1-8任一所述的电子膨胀阀的控制方法。

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