CN111947342A - 一种多速压缩机的冷水机组及控制方法 - Google Patents

一种多速压缩机的冷水机组及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种多速压缩机的冷水机组，包括至少一个独立循环系统以及换热器，所述独立循环系统对应匹配有1个多速压缩机或多个并联的多速压缩机。本发明还提供了一种多速压缩机的冷水机组的控制方法。本发明通过多速压缩机组合方式提升了部分负荷能效，另外本发明结构简单，没有复杂的回油问题，具有可靠性高、成本低等优点。

Description

一种多速压缩机的冷水机组及控制方法
技术领域
本发明涉及冷水机组技术领域，特别涉及一种多速压缩机的冷水机组及控制方法。
背景技术
现有常规风冷冷水机组，大多采用2至4个独立的系统，翅片式换热器及壳管也相应的采用2至4个独立系统，每个系统采用1台定速压缩机。这种常规的冷水机组，部分负荷时能效难以做到很高。
冷水机组新的能效标准将IPLV作为考核依据之一，IPLV能效计算中，部分负荷的能效十分重要。为应对冷水机新的能效标准，不少厂家开发采用并联压缩机系统的新的冷水机组或者变频冷水机组。
采用并联压缩机系统的新的冷水机组，由于采用低压腔并联压缩机，其制冷系统更为复杂，其系统的油位控制也十分复杂，目前针对并联压缩机系统的模块水机，油位控制方法不尽完善，导致系统运行可靠性不高，容易出现压缩机运行中缺油而烧毁的情况。而采用变频方案的机组，受到大功率变频驱动的瓶颈技术限制，可靠性也不高以及成本偏高。
基于此，现急需一种技术简单、高IPLV的多速压缩机的冷水机组及控制方法。
发明内容
为解决上述问题，本发明旨在提出一种多速压缩机的冷水机组及控制方法，通过搭配多速压缩机实现了提升部分负荷能效，具有可靠性高、成本低等优点。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种多速压缩机的冷水机组，包括至少一个独立循环系统以及换热器，所述独立循环系统对应匹配有1个多速压缩机或多个并联的多速压缩机。
进一步的，所述多速压缩机上设有若干用于改变压缩机电机绕组的有效电阻的接线端子。
进一步的，当接线端子为二组时，所述多速压缩机为二档压缩机。
进一步的，当接线端子为三组时，所述多速压缩机为三档压缩机。
进一步的，当含有4个独立循环系统，每个独立循环系统对应匹配1个二档压缩机时；每个独立循环系统包括风机、冷凝器、电子膨胀阀、四通阀、二档压缩机以及汽液分离器，所述风机用于输送风量，所述二档压缩机排气口与四通阀D口相连，二档压缩机回气口与汽液分离器出口相连，汽液分离器入口与四通阀S口相连，四通阀C口与冷凝器一端相连、冷凝器另一端与电子膨胀阀一端相连，电子膨胀阀另一端与壳管蒸发器一端相连，壳管蒸发器另一端与四通阀E口相连。
进一步的，当含有2个独立循环系统、每个独立循环系统对应匹配2个并联二档压缩机时；每个独立循环系统包括风机、冷凝器、电子膨胀阀、四通阀、油分离器、2个二档压缩机以及汽液分离器，所述风机用于输送风量，所述二档压缩机排气口与四通阀D口相连，二档压缩机回气口与汽液分离器出口相连，汽液分离器入口与四通阀S口相连，四通阀C口与冷凝器一端相连、冷凝器另一端与电子膨胀阀一端相连，电子膨胀阀另一端与壳管蒸发器一端相连，壳管蒸发器另一端与四通阀E口相连。
进一步的，当含有1个独立循环系统，每个独立循环系统对应匹配3个并联二档压缩机时；每个独立循环系统包括风机、冷凝器、电子膨胀阀、四通阀、3个二档压缩机以及汽液分离器，所述风机用于输送风量，所述3个二档压缩机排气口并联口与四通阀D口相连，3个二档压缩机回气口并联口与汽液分离器出口相连，汽液分离器入口与四通阀S口相连，四通阀C口与冷凝器一端相连、冷凝器另一端与电子膨胀阀一端相连，电子膨胀阀另一端与壳管蒸发器一端相连，壳管蒸发器另一端与四通阀E口相连。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种多速压缩机的冷水机组的控制方法，包括以下步骤：
S1、程序设定：定义若干个温度区间Ts，每个温度区间Ts对应一个能力输出档位；
S2、开机制冷，判断回水温度或者出水温度Tw属于哪个设定温度区间Ts，输出对应能力输出档位；
S3、每隔15分钟判断一次回水温度或者出水温度Tw变化，当判断的水温Tw上升1摄氏度以上时，在此时的能力输出档位基础上增加一个输出档位；当判断的水温Tw下降1摄氏度以上时，在此时的能力输出档位基础上降低一档；当判断的水温Tw上升或者下降在1摄氏度以内时，在此时的能力输出档位基础上保持不变。
进一步的，每个能力输出档位包括至少一组压缩机档位操作；在保证输出相同能力档位前提下，每个独立循环系统选择多使用，在保证每个独立循环系统选择多使用时，每个独立循环系统的压缩机选择少使用。
有益效果：本发明通过多速压缩机组合方式提升了部分负荷能效，另外本发明结构简单，没有复杂的回油问题，具有可靠性高、成本低等优点。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的多速压缩机的冷水机组结构示意图(含有4个独立循环系统，每个独立循环系统对应匹配1个二档压缩机)；
图2为本发明实施例所述的多速压缩机的冷水机组结构示意图(含有2个独立循环系统、每个独立循环系统对应匹配2个并联二档压缩机)；
图3为本发明实施例所述的多速压缩机的冷水机组结构示意图(含有1个独立循环系统，每个独立循环系统对应匹配3个并联二档压缩机)；
图4为本发明实施例所述的多速压缩机的冷水机组的控制方法的流程图；
图5为本发明实施例所述的二档压缩机的压缩机电机绕组的结构示意图；
图6为本发明实施例所述的三档压缩机的压缩机电机绕组的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
参见图1-6：一种多速压缩机的冷水机组，包括至少一个独立循环系统以及换热器，所述独立循环系统对应匹配有1个多速压缩机或多个并联的多速压缩机。
本实施例结构简单，在一定程度上能够有效提升部分负荷能效，且没有复杂的回油问题、可靠性高、成本低。
具体的，所述多速压缩机上设有若干用于改变压缩机电机绕组的有效电阻的接线端子。
本实施例通过改变压缩机电机绕组的有效电阻，来改变压缩机电机输入功率，以此，达到有效改变压缩机转速。
参见图4，在一具体的实例中：当接线端子为二组时，所述多速压缩机为二档压缩机。压缩机电机包括定子绕组S1、定子绕组S2、定子绕组S3，所述定子绕组S1、定子绕组S2、定子绕组S3分别连接接线端子U、接线端子V、接线端子W并通过第一开关接通于三相电源R、三相电源S、三相电源T的接线端；还包括接线端子U1、接线端子V1、接线端子W1，所述定子绕组S1、定子绕组S2、定子绕组S3的中间段位置均分别连接接线端子U1、接线端子V1、接线端子W1并通过第二开关接通于三相电源R、三相电源S、三相电源T的接线端。
当关闭第一开关，打开第二开关；本实施例通过接线端子U1、接线端子V1、接线端子W1改变了压缩机电机定子绕组的有效电阻，从而改变了压缩机电机的转速，因此本实施例的压缩机具有二挡转速调节。
参见图5，在一具体的实例中：当接线端子为三组时，所述多速压缩机为三档压缩机。压缩机电机包括定子绕组S1、定子绕组S2、定子绕组S3，所述定子绕组S1、定子绕组S2、定子绕组S3分别连接接线端子U、接线端子V、接线端子W并通过第一开关接通于三相电源R、三相电源S、三相电源T的接线端；还包括接线端子U1、接线端子V1、接线端子W1，所述定子绕组S1、定子绕组S2、定子绕组S3的中间段位置均分别连接接线端子U1、接线端子V1、接线端子W1并通过第二开关接通于三相电源R、三相电源S、三相电源T的接线端；还包括接线端子U2、接线端子V2、接线端子W2，所述定子绕组S1、定子绕组S2、定子绕组S3的另一中间段位置均分别连接接线端子U2、接线端子V2、接线端子W2并通过第三开关接通于三相电源R、三相电源S、三相电源T的接线端。
当关闭第一开关、第二开关，打开第三开关；本实施例通过接线端子U2、接线端子V2、接线端子W2改变压缩机电机定子绕组的有效电阻，从而改变了压缩机电机的转速，因此本实施例的压缩机具有三挡转速调节。
参见图1，在一具体的实例中：当含有4个独立循环系统，每个独立循环系统对应匹配1个二档压缩机时；每个独立循环系统包括风机、冷凝器、电子膨胀阀、四通阀、二档压缩机以及汽液分离器，所述风机用于输送风量，所述二档压缩机排气口与四通阀D口相连，二档压缩机回气口与汽液分离器出口相连，汽液分离器入口与四通阀S口相连，四通阀C口与冷凝器一端相连、冷凝器另一端与电子膨胀阀一端相连，电子膨胀阀另一端与壳管蒸发器一端相连，壳管蒸发器另一端与四通阀E口相连。
参见图2，在一具体的实例中：当含有2个独立循环系统、每个独立循环系统对应匹配2个并联二档压缩机时；每个独立循环系统包括风机、冷凝器、电子膨胀阀、四通阀、油分离器、2个二档压缩机以及汽液分离器，所述风机用于输送风量，所述二档压缩机排气口与四通阀D口相连，二档压缩机回气口与汽液分离器出口相连，汽液分离器入口与四通阀S口相连，四通阀C口与冷凝器一端相连、冷凝器另一端与电子膨胀阀一端相连，电子膨胀阀另一端与壳管蒸发器一端相连，壳管蒸发器另一端与四通阀E口相连。
参见图3，在一具体的实例中：当含有1个独立循环系统，每个独立循环系统对应匹配3个并联二档压缩机时；每个独立循环系统包括风机、冷凝器、电子膨胀阀、四通阀、3个二档压缩机以及汽液分离器，所述风机用于输送风量，所述3个二档压缩机排气口并联口与四通阀D口相连，3个二档压缩机回气口并联口与汽液分离器出口相连，汽液分离器入口与四通阀S口相连，四通阀C口与冷凝器一端相连、冷凝器另一端与电子膨胀阀一端相连，电子膨胀阀另一端与壳管蒸发器一端相连，壳管蒸发器另一端与四通阀E口相连。
需要说明的是，上述实施例的压缩机可以为多档，不限于二档，下面以二档压缩机作为实例对机组输出能力进行说明。
参见图1所示的多速压缩机的冷水机组，包括四个二档压缩机(设定为S1档、S2档)，每个二档压缩机对应一个单独的独立循环系统，设定S1档能力是S2档的1/2。这样，整个机组有8档输出能力，参见表1。
参见图2所示的多速压缩机的冷水机组，包括四个二档压缩机(设定为S1档、S2档)，每两个并联二档压缩机对应一个单独的独立循环系统，设定S1档能力是S2档的1/2。同样，整个机组有8档输出能力，参见表2。
参见图3所示的多速压缩机的冷水机组，包括三个二档压缩机(设定为S1档、S2档)，三个并联二档压缩机对应一个单独的独立循环系统，设定S1档能力是S2档的1/2。以此，整个机组有6档输出能力。
实施例2
参见图4：为了实现上述目的，本实施例还提供了一种多速压缩机的冷水机组的控制方法，包括以下步骤：
S1、程序设定：定义若干个温度区间Ts，每个温度区间Ts对应一个能力输出档位；
S2、开机制冷，判断回水温度或者出水温度Tw属于哪个设定温度区间Ts，输出对应能力输出档位；
S3、每隔15分钟判断一次回水温度或者出水温度Tw变化，当判断的水温Tw上升1摄氏度以上时，在此时的能力输出档位基础上增加一个输出档位；当判断的水温Tw下降1摄氏度以上时，在此时的能力输出档位基础上降低一档；当判断的水温Tw上升或者下降在1摄氏度以内时，在此时的能力输出档位基础上保持不变。
优选的，每个能力输出档位包括至少一组压缩机档位操作；在保证输出相同能力档位前提下，每个独立循环系统选择多使用，在保证每个独立循环系统选择多使用时，每个独立循环系统的压缩机选择少使用。
例如：参见图1所示的多速压缩机的冷水机组，当需要50％输出能力时，4个独立循环系统的每个压缩机只需要S1档位即可，而不是打开任意两个独立循环系统的每个压缩机的S2档位；相同输出能力的情况下，尽量多开独立的循环系统的压缩机操作，这样能最大程度的提高机组能效。
又例如：参见图2所述的多速压缩机的冷水机组，当需要50％输出能力时，2个独立循环系统各开一个压缩机，对应的档位为S2档位。
本实施例所述多速压缩机的冷水机组的控制方法与上述多速压缩机的冷水机组相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
表1：
Figure BDA0002680788390000101
表2：
Figure BDA0002680788390000102
Figure BDA0002680788390000111
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多速压缩机的冷水机组，其特征在于，包括至少一个独立循环系统以及换热器，所述独立循环系统对应匹配有1个多速压缩机或多个并联的多速压缩机。
2.根据权利要求1所述的多速压缩机的冷水机组，其特征在于，所述多速压缩机上设有若干用于改变压缩机电机绕组的有效电阻的接线端子。
3.根据权利要求2所述的多速压缩机的冷水机组，其特征在于，当接线端子为二组时，所述多速压缩机为二档压缩机。
4.根据权利要求2所述的多速压缩机的冷水机组，其特征在于，当接线端子为三组时，所述多速压缩机为三档压缩机。
5.根据权利要求1所述的多速压缩机的冷水机组，其特征在于，当含有4个独立循环系统，每个独立循环系统对应匹配1个二档压缩机时；每个独立循环系统包括风机、冷凝器、电子膨胀阀、四通阀、二档压缩机以及汽液分离器，所述风机用于输送风量，所述二档压缩机排气口与四通阀D口相连，二档压缩机回气口与汽液分离器出口相连，汽液分离器入口与四通阀S口相连，四通阀C口与冷凝器一端相连、冷凝器另一端与电子膨胀阀一端相连，电子膨胀阀另一端与壳管蒸发器一端相连，壳管蒸发器另一端与四通阀E口相连。
6.根据权利要求1所述的多速压缩机的冷水机组，其特征在于，当含有2个独立循环系统、每个独立循环系统对应匹配2个并联二档压缩机时；每个独立循环系统包括风机、冷凝器、电子膨胀阀、四通阀、油分离器、2个二档压缩机以及汽液分离器，所述风机用于输送风量，所述二档压缩机排气口与四通阀D口相连，二档压缩机回气口与汽液分离器出口相连，汽液分离器入口与四通阀S口相连，四通阀C口与冷凝器一端相连、冷凝器另一端与电子膨胀阀一端相连，电子膨胀阀另一端与壳管蒸发器一端相连，壳管蒸发器另一端与四通阀E口相连。
7.根据权利要求1所述的多速压缩机的冷水机组，其特征在于，当含有1个独立循环系统，每个独立循环系统对应匹配3个并联二档压缩机时；每个独立循环系统包括风机、冷凝器、电子膨胀阀、四通阀、3个二档压缩机以及汽液分离器，所述风机用于输送风量，所述3个二档压缩机排气口并联口与四通阀D口相连，3个二档压缩机回气口并联口与汽液分离器出口相连，汽液分离器入口与四通阀S口相连，四通阀C口与冷凝器一端相连、冷凝器另一端与电子膨胀阀一端相连，电子膨胀阀另一端与壳管蒸发器一端相连，壳管蒸发器另一端与四通阀E口相连。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述的多速压缩机的冷水机组的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、程序设定：定义若干个温度区间Ts，每个温度区间Ts对应一个能力输出档位；
S2、开机制冷，判断回水温度或者出水温度Tw属于哪个设定温度区间Ts，输出对应能力输出档位；
S3、每隔15分钟判断一次回水温度或者出水温度Tw变化，当判断的水温Tw上升1摄氏度以上时，在此时的能力输出档位基础上增加一个输出档位；当判断的水温Tw下降1摄氏度以上时，在此时的能力输出档位基础上降低一档；当判断的水温Tw上升或者下降在1摄氏度以内时，在此时的能力输出档位基础上保持不变。
9.根据权利要求8所述的多速压缩机的冷水机组的控制方法，其特征在于，所述若干个温度区间Ts包括：Ts≤23℃，12.5％能力输出档位；23℃＜Ts≤25℃，25％能力输出档位；25＜Ts≤27℃，37.5％能力输出档位；27＜Ts≤29℃，50％能力输出档位；29＜Ts≤31℃，62.5％能力输出档位；31＜Ts≤33℃，75％能力输出档位；33＜T≤35℃，87.5％能力输出档位；35℃＜Ts，100％能力输出档位。
10.根据权利要求9所述的多速压缩机的冷水机组的控制方法，其特征在于，每个能力输出档位包括至少一组压缩机档位操作；在保证输出相同能力档位前提下，每个独立循环系统选择多使用，在保证每个独立循环系统选择多使用时，每个独立循环系统的压缩机选择少使用。
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