CN111578549B - 可调节供冷量的冷凝机组及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调节供冷量的冷凝机组及其控制方法。其中冷凝机组包括控制器、顺次连接的定频压缩机、第一冷凝器和第一蒸发器，与所述第一冷凝器和第一蒸发器所在的第一管路并联的第二管路，所述第二管路上依次串联着用于分流所述第一管路的冷媒量的电动件、第二冷凝器和第二蒸发器，所述控制器根据第一蒸发器所在系统的制冷需求对所述电动件的开度进行控制来调节进入到第一蒸发器的制冷量。本发明可以调节定频机组的供冷量同时减少机组的开停机次数，延长机组的使用寿命。

Description

可调节供冷量的冷凝机组及其控制方法

技术领域

本发明涉及采用了定频压缩机的冷凝机组，尤其涉及一种可以调节制冷量的定频压缩机的冷凝机组。

背景技术

当前市面上所选用的冷库用的冷冻冷藏设备多为一台定频风冷冷凝机组和一台冷风机（蒸发器）搭配起来使用，该种方案从设备选型上来讲是最为经济的一种方式。

但这种方案存在如下问题：1、采用了定频压缩机的机组冷量无法控制，当冷库的库温达到目标温度后，冷凝机组直接停止运行，待库温和目标温度超过预设阈值再进行开启，如此反复控制，导致冷凝机组开机后存在频繁开停的动作，造成影响机组使用寿命下降；2、若是冷凝机组长时间不关停，又会造成能源浪费，并且即便是努力去平衡节能和减少频繁开庭动作，由于机组处于冷量无法控制的情况下长期运行，其冷风机（蒸发器）产生的结霜等问题又会造成冷量不足，对库内货物的保鲜造成不利影响。

发明内容

为了解决现有技术中定频风冷冷凝机组无法调节供冷量的技术问题，本发明提出了一种可调节供冷量的冷凝机组及其控制方法。

本发明提出的冷凝机组，包括控制器、顺次连接的定频压缩机、第一冷凝器和第一蒸发器，与所述第一冷凝器和第一蒸发器所在的第一管路并联的第二管路，所述第二管路上依次串联着用于分流所述第一管路的冷媒量的电动件、第二冷凝器和第二蒸发器，所述控制器根据第一蒸发器所在系统的制冷需求对所述电动件的开度进行控制来调节进入到第一蒸发器的制冷量。

具体的，所述电动件为可调节开度的流量泵。

在一个实施例中，所述第一蒸发器和第二蒸发器位于不同的制冷空间。

在另一个实施例中，所述第一蒸发器和第二蒸发器位于相同的制冷空间，所述控制器根据所述制冷空间的制冷需求对所述电动件的开度进行控制来调节进入到第一蒸发器的制冷量时，控制所述第二蒸发器的风机关闭。

在上述第二个实施例中，所述第一蒸发器与第二冷凝器相邻设置且通过可调节开闭的第一绝热件进行换热隔离，所述第二蒸发器与第一冷凝器相邻设置且通过可调节开闭的第二绝热件进行换热隔离，当所述控制器对所述第一蒸发器进行化霜控制时，调节所述第一绝热件打开，使所述第一蒸发器与第二冷凝器进行换热，和/或当所述控制器对所述第二蒸发器进行化霜控制时，调节所述第二绝热件打开，使所述第二蒸发器与第一冷凝器进行换热。

在上述两个实施例中，所述冷凝机组还包括用于存储所述第二蒸发器的制冷量的储冷箱。

进一步，所述储冷箱包括与所述第二蒸发器进行换热的储冷液，所述储冷液在存储第二蒸发器的制冷量时由液态变为固态，所述储冷液将存储的制冷量释放给第二蒸发器时由固态变为液态。

在上述第二个实施例中，所述控制器对所述第一蒸发器进行化霜控制时，控制所述第一蒸发器和第二冷凝器的风机关闭；和/或控制所述储冷箱将存储的制冷量释放给所述第二蒸发器，并控制所述第二蒸发器的风机打开。进一步，所述控制器在用电高峰期或者用电单价大于预设单价时，控制所述定频压缩机停机，同时控制所述储冷箱将存储的制冷量释放给所述第二蒸发器并将所述第二蒸发器的风机打开。

本发明提出的冷凝风机的控制方法，包括：

当冷凝机组进入供冷量调节模式时，控制所述电动件打开，并调节所述电动件的开度，来调节流入至所述第一管路中冷媒量，从而实现调节流入至所述第一管路的供冷量。

进一步，还包括：记录所述冷凝机组每次进入化霜模式的时间间隔；当所述冷凝机组本次进入化霜模式的时间间隔小于上一次进入化霜模式的时间间隔，则将所述冷凝机组本次进入化霜模式的化霜时间根据预设时间梯度延长；当冷凝机组本次进入化霜模式的时间间隔大于上一次进入化霜模式的时间间隔，将所述冷凝机组本次进入化霜模式的化霜时间根据预设时间梯度缩短。

进一步，还包括：记录所述冷凝机组首次开机后或者调整化霜参数后的首次完成化霜的时间作为常规化霜时间； 当所述冷凝机组上一次完成化霜的时间减去最新的常规化霜时间大于等于预设化霜时间差时，将本次进入化霜模式的化霜时间缩短至一定时长。

具体的，判定所述第一蒸发器或第二蒸发器进入化霜模式具体包括：

将所述第一蒸发器或第二蒸发器的出口管路的压力换算为对应的饱和温度；判断所述第一蒸发器或第二蒸发器的饱和温温度与所在制冷空间内的温度的差值绝对值是否大于等于预设温差；若大于等于预设温差，则所述第一蒸发器或第二蒸发器进入化霜模式。

具体的，判定所述第一蒸发器或第二蒸发器的霜化干净具体包括：

检测对所述第一蒸发器进行化霜的第二冷凝器或者对所述第二蒸发器进行化霜的第一冷凝器的出口管路上的冷凝温度；将所述定频压缩机的排气压力换算为对应的饱和温度；判断所述冷凝温度与排气压力对应的饱和温度的差值绝对值是否小于等于预设差值；若小于等于预设差值，则判定第一蒸发器或第二蒸发器的霜化干净。

本发明通过对冷凝机组结构的改进，可以根据冷库内的温度需求来实时调节输出的制冷量，减少冷凝机组频繁开停机的次数，延长了冷凝机组的使用寿命。同时该可按需求调控输出冷量的成套冷凝机组也可用于解决机组长期运行造成的严重结霜，影响制冷效果等问题。

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是本发明一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的原理及实施例。

如图1所示，本发明的冷凝机组包括的组件有控制器（图中未示出）、定频压缩机1、第一冷凝器2、第一蒸发器3、第二冷凝器4、第二蒸发器5、电动件7、气液分离器6、高压传感器10、低压传感器9、吸气感温包8（温度传感器）、排气感温包11（温度传感器）、第一出管压力传感器13、第二出管压力传感器12、第一冷凝感温包14（温度传感器）、第二冷凝感温包15（温度传感器）。

定频压缩机1的排气口分别连接两个支路，分别为第一管路和第二管路，其中第一冷凝器2、第一蒸发器3串联在第一管路上，电动件7、第二冷凝器4和第二蒸发器5串联在第二管路上，第一管路和第二管路再与一个气液分离器6连接，气液分离器6通过管路与定频压缩机1的吸气口连接。

高压传感器10和排气感温包11设置在定频压缩机1的排气口一端，低压传感器9和吸气感温包8设置在定频压缩机1的吸气口一端。第一出管压力传感器13设置在第一蒸发器3的出口管路上，第二出管压力传感器12设置在第二蒸发器5的出口管路上，第一出管压力传感器13和第二出管压力传感器12用来测量两个蒸发器的出口管路上的压力，即低压压力。第一冷凝感温包14设置在第一冷凝器2的出口管路上，第二冷凝感温包15设置在第二冷凝器4的出口管路上。

在图1示出的第一实施例中，电动件7采用可调节开度的流量泵，第一冷凝器2和第二冷凝器4采用风冷冷凝器，第一蒸发器3和第二蒸发器5采用冷风机。

第一蒸发器3和第二蒸发器5位于同一个冷库中，即位于相同的制冷空间内，第一蒸发器3与第二冷凝器4相邻设置，第二蒸发器5与第一冷凝器2相邻设置，第一蒸发器3与第二冷凝器4之间通过可调节开闭的第一绝热件（图中未示出）进行换热隔离，第二蒸发器5与第一冷凝器2通过可调节开闭的第二绝热件进行换热隔离，当第一绝热件或者第二绝热件调节至打开状态时，第一蒸发器3与第二冷凝器4之间或者第二蒸发器5与第一冷凝器2之间可以进行换热，当第一绝热件或者第二绝热件调节至关闭状态时，第一蒸发器3与第二冷凝器4之间或者第二蒸发器5与第一冷凝器2之间无法进行换热，相互为热绝缘状态。在具体实施时，第一绝热件、第二绝热件可以采用绝热效果较好的绝热板或绝热门，以第一蒸发器与第二换热器的换热为例，当它们之间进行适当换热时，还需要采取相应的措施避免外界环境对冷库内温度的影响，本领域内普通技术人员可以根据具体情况与需要采用现有技术去实现适当换热以及与尽量避免外界温度的影响。

在第二实施例中，以第一实施例为基础，冷凝机组还包括用于存储第二蒸发器5的制冷量的储冷箱。具体应用时，储冷箱包括可以与第二蒸发器进行换热的储冷液，储冷液在存储第二蒸发器的制冷量时由液态变为固态，同时储冷液需要将存储的制冷量释放给第二蒸发器时，由固态变为液态。

在第三实施例中，第一蒸发器3和第二蒸发器5可以位于不同的冷库，即位于不同的制冷空间。当第一蒸发器3所在的冷库的库温接近目标温度或者达到了目标温度时，可以将多余的制冷量通过第二管路分流给第二蒸发器5。

下面以上述实施例为基础，对本发明的冷凝机组的控制原理、控制方法进行说明。

当冷凝机组进入制冷模式时，冷凝机组开始运行，此时流量泵不打开，第一蒸发器所在的冷库的当前库温开始下降，慢慢接近目标库温，目标库温为可设参数，当前库温可以由冷凝机组自带的温度传感器测得，这一过程与其他冷凝机组的降温原理一样。

在当前库温逐渐降到越来越接近目标库温时，此时第一蒸发器所在系统所需的制冷量（或称为供冷量）将开始减小，此时冷凝机组进入供冷量调节模式，控制器控制流量泵打开，通过对比当前库温和目标库温，来调节流量泵的开度。因为流量泵被打开，第二管路上有冷媒流经，第一管路减少的冷媒将进入第二冷凝器，当第二冷凝器与第一冷凝器处于同一个冷库内时，由于当前所在的冷库处于供冷量调节模式，控制器控制第二蒸发器的风机不转，不与冷库内空气进行换热，同时第二冷凝器和第一蒸发器之间也不换热。

当冷凝机组的运行时间变长，第一蒸发器或者第二蒸发器存在结霜现象，以第一蒸发器为例，通过判断当前库温与第一蒸发器的出口管路上的压力（低压压力）对应的饱和温度的差值绝对值是否大于等于预设温差，若果大于等于预设温差，则判定第一蒸发器存在结霜现象，冷凝机组需要控制第一蒸发器进入化霜模式。该化霜过程中吸气压力对应的饱和温度是通过实验数据中各种冷媒都在具体温度下饱和状态对应的压力值的关系表得出。同样的，第二蒸发器也是如此，通过判断当前库温与第二蒸发器的出口管路上的压力对应的饱和温度的差值绝对值是否大于等于预设温差来判定第二蒸发器是否需要进入化霜模式。

此时控制器将流量泵的开度打开至一个固定值，以便控制冷凝机组的化霜速率在一个固定值，并对化霜时长进行监控，以方便后续对化霜时长进行控制。控制器调节第二冷凝器和第一蒸发器之间的第一绝热件为打开状态，使得第二冷凝器与第一蒸发器可以进行适当换热来进行化霜操作，为避免影响化霜效率，第一蒸发器和第二冷凝器的风机关闭，同时在这个化霜模式下，第一冷凝器与第二蒸发器之间的绝热件为关闭状态，即第一冷凝器和第二蒸发器之间不换热，第二蒸发器的风机开启，与储冷箱中的冷量导入到冷库中，作为化霜过程中第一蒸发器的风机不开启不为冷库提供冷量的冷量补偿手段。同样的，当第二蒸发器进入化霜模式时，控制器调节第二绝热件打开，使第二蒸发器与第一冷凝器可以进行换热，换热时，第二蒸发器与第一冷凝器的风机关闭。

储冷箱内的冷量在多数情况下，会在用用电高峰期或者用电单价大于预设单价时直接将定频压缩机停机，调用储冷箱中的冷量来进行换热降温，从而达到节省运行费用的目的；在机组进入化霜模式时，更多的是直接利用流到第二管路的冷媒与第一蒸发器换热，此时结了霜的第一蒸发器也能起到给第二冷凝器散热的效果，后续冷媒流到第二蒸发器时起到对化霜时第一蒸发器不制冷时的冷量补偿作用。

本发明在第一冷凝器和第二冷凝器的出口管路上分别设置了第一冷凝感温包和第二冷凝感温包，用来检测冷媒从两个冷凝器散热出来后的温度，以此来判断化霜是否已经完成。以第一蒸发器的化霜为例，当第一蒸发器进入化霜模式时，第一蒸发器风机不转，第二冷凝器风机也不转，此时结霜的第一蒸发器能起到给第二冷凝器冷却冷媒的作用，而冷媒经过第二冷凝器时即使风机不转，也能冷却高温的冷媒，冷凝温度与排气压力换算过来的冷媒饱和温度会有较大差别，比如为10，当第一蒸发器的霜化干净后，第二冷凝器与第一蒸发器之间的换热不再有效果，同时由于冷凝风机不转，冷凝效果将大大降低，冷凝温度与排气压力换算的冷媒饱和温度的差值会减小，比如5，系统便能依此判断霜化干净，退出化霜模式。

另外，本发明还会对化霜时间进行智能调整，具体体现在以下几方面：

本发明会记录冷凝机组首次开机后或者调整化霜参数后的首次完成化霜的时间作为常规化霜时间； 当冷凝机组上一次完成化霜的时间减去最新的常规化霜时间大于等于预设化霜时间差时，将本次进入化霜模式的化霜时间缩短至一定时长。冷凝机组上一次完成化霜的时间可能是第一蒸发器上一次完成化霜的时间，也可能是第二蒸发器上一次完成化霜的时间，第一蒸发器和第二蒸发器的记录数据分别计算，来分别调整第一蒸发器和第二蒸发器的化霜时间。

本发明还会记录冷凝机组每次进入化霜模式的时间间隔；当冷凝机组本次进入化霜模式的时间间隔小于上一次进入化霜模式的时间间隔，则将冷凝机组本次进入化霜模式的化霜时间根据预设时间梯度延长；当冷凝机组本次进入化霜模式的时间间隔大于上一次进入化霜模式的时间间隔，将冷凝机组本次进入化霜模式的化霜时间根据预设时间梯度缩短；当冷凝机组本次进入化霜模式的时间间隔等于上一次进入化霜模式的时间间隔，将冷凝机组本次进入化霜模式的化霜时间不变。比如以10min为一个梯度（10min内都算作一个梯度），每个梯度延长或者缩短2min的化霜时间。当第一蒸发器上一次进入化霜模式的时间间隔记录为u1，第一蒸发器本次进入化霜模式的时间间隔记录为u2，假设u2-u1=-5，即本次进入化霜模式的时间间隔比上一次的时间间隔早5min，要延长化霜时间，则本次的化霜时间为t1+2，t1为上一次第一蒸发器的化霜时间。同样的，第二蒸发器也是采用相同的计算规则来得到对应的化霜时间。

关于本发明判定第一蒸发器或第二蒸发器进入化霜模式具体是通过计算低压压力换算的温度与库温的差值C来判断的，比如10及以下判定为换热良好，设定一个值，当C到达该值后，比如20，判定为机组结霜程度较大，已经影响正常换热，此时进入化霜模式。即将第一蒸发器或第二蒸发器的出口管路的压力换算为对应的饱和温度；判断第一蒸发器或第二蒸发器的饱和温温度与所在制冷空间内的温度的差值绝对值是否大于等于预设温差；若大于等于预设温差，则第一蒸发器或第二蒸发器进入化霜模式。

本发明判定第一蒸发器或第二蒸发器的霜化干净是通过判断进行化霜模式的那个冷凝器的冷凝温度与排气压力换算的冷媒饱和温度的差值是否达到霜化干净的地步。具体的，检测对第一蒸发器进行化霜的第二冷凝器或者对第二蒸发器进行化霜的第一冷凝器的出口管路上的冷凝温度；将定频压缩机的排气压力换算为对应的饱和温度；判断冷凝温度与排气压力对应的饱和温度的差值绝对值是否小于等于预设差值；若小于等于预设差值，则判定第一蒸发器或第二蒸发器的霜化干净。

基于上述技术方案可以看出，一旦进入化霜模式，流量泵的开度是不可更改的，流量泵的开度仅仅智能在非化霜模式时更改。而化霜时间是在不断地进行智能调节的，通过机组首次运行，首次进入化霜模式并首次判断霜已化干净为止的化霜时间，记录为t，后续化霜时间的智能调节以该t值为基准按梯度来调节。比如机组首次运行，持续运行t1后，机组进入这次化霜，默认化霜时间t后退出，机组持续又运行t2后C到达15，机组进入下一次化霜，此时通过比较t2与t1的时间差值，可以判断上一次化霜是否化干净，是否需要在下一次延长化霜时间。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种冷凝机组，包括控制器、顺次连接的定频压缩机、第一冷凝器和第一蒸发器，其特征在于，还包括与所述第一冷凝器和第一蒸发器所在的第一管路并联的第二管路，所述第二管路上依次串联着用于分流所述第一管路的冷媒量的电动件、第二冷凝器和第二蒸发器，所述控制器根据第一蒸发器所在系统的制冷需求对所述电动件的开度进行控制来调节进入到第一蒸发器的制冷量；

所述第一蒸发器与第二冷凝器相邻设置且通过可调节开闭的第一绝热件进行换热隔离，所述第二蒸发器与第一冷凝器相邻设置且通过可调节开闭的第二绝热件进行换热隔离，当所述控制器对所述第一蒸发器进行化霜控制时，调节所述第一绝热件打开，使所述第一蒸发器与第二冷凝器进行换热，和/或当所述控制器对所述第二蒸发器进行化霜控制时，调节所述第二绝热件打开，使所述第二蒸发器与第一冷凝器进行换热；

记录所述冷凝机组每次进入化霜模式的时间间隔；当所述冷凝机组本次进入化霜模式的时间间隔小于上一次进入化霜模式的时间间隔，则将所述冷凝机组本次进入化霜模式的化霜时间根据预设时间梯度延长；当冷凝机组本次进入化霜模式的时间间隔大于上一次进入化霜模式的时间间隔，将所述冷凝机组本次进入化霜模式的化霜时间根据预设时间梯度缩短。

2.如权利要求1所述的冷凝机组，其特征在于，所述电动件为可调节开度的流量泵。

3.如权利要求1所述的冷凝机组，其特征在于，所述第一蒸发器和第二蒸发器位于不同的制冷空间。

4.如权利要求1所述的冷凝机组，其特征在于，所述第一蒸发器和第二蒸发器位于相同的制冷空间，所述控制器根据所述制冷空间的制冷需求对所述电动件的开度进行控制来调节进入到第一蒸发器的制冷量时，控制所述第二蒸发器的风机关闭。

5.如权利要求4所述的冷凝机组，其特征在于，所述冷凝机组还包括用于存储所述第二蒸发器的制冷量的储冷箱。

6.如权利要求5所述的冷凝机组，其特征在于，所述储冷箱包括与所述第二蒸发器进行换热的储冷液，所述储冷液在存储第二蒸发器的制冷量时由液态变为固态，所述储冷液将存储的制冷量释放给第二蒸发器时由固态变为液态。

7.如权利要求6所述的冷凝机组，其特征在于，所述控制器对所述第一蒸发器进行化霜控制时，控制所述第一蒸发器和第二冷凝器的风机关闭；和/或控制所述储冷箱将存储的制冷量释放给所述第二蒸发器，并控制所述第二蒸发器的风机打开。

8.如权利要求6所述的冷凝机组，其特征在于，所述控制器在用电高峰期或者用电单价大于预设单价时，控制所述定频压缩机停机，同时控制所述储冷箱将存储的制冷量释放给所述第二蒸发器并将所述第二蒸发器的风机打开。

9.如权利要求1至8任意一项所述的冷凝机组的控制方法，其特征在于，包括：

当冷凝机组进入供冷量调节模式时，控制所述电动件打开，并调节所述电动件的开度，来调节流入至所述第一管路中冷媒量，从而实现调节流入至所述第一管路的供冷量。

10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，还包括：

当第一蒸发器进入化霜模式时，控制所述电动件的开度打开对应的固定值；

调节第二冷凝器和第一蒸发器之间的第一绝热件为打开状态，使得第二冷凝器与第一蒸发器进行换热直至第一蒸发器的霜化干净；或者，

当第二蒸发器进入化霜模式时，控制所述电动件的开度打开对应的固定值；调节第一冷凝器与第二蒸发器之间的第二绝热件为打开状态，使得第一冷凝器与第二蒸发器进行换热直至第二蒸发器的霜化干净。

11.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，判定所述第一蒸发器或第二蒸发器进入化霜模式具体包括：

将所述第一蒸发器或第二蒸发器的出口管路的压力换算为对应的饱和温度；

判断所述第一蒸发器或第二蒸发器的饱和温度与所在制冷空间内的温度的差值绝对值是否大于等于预设温差；

若大于等于预设温差，则所述第一蒸发器或第二蒸发器进入化霜模式。

12.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，判定所述第一蒸发器或第二蒸发器的霜化干净具体包括：

检测对所述第一蒸发器进行化霜的第二冷凝器或者对所述第二蒸发器进行化霜的第一冷凝器的出口管路上的冷凝温度；

将所述定频压缩机的排气压力换算为对应的饱和温度；

判断所述冷凝温度与排气压力对应的饱和温度的差值绝对值是否小于等于预设差值；

若小于等于预设差值，则判定第一蒸发器或第二蒸发器的霜化干净。

13.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，还包括：

记录所述冷凝机组首次开机后或者调整化霜参数后的首次完成化霜的时间作为常规化霜时间；

当所述冷凝机组上一次完成化霜的时间减去最新的常规化霜时间大于等于预设化霜时间差时，将本次进入化霜模式的化霜时间缩短至一定时长。

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