CN112303957A - 压缩机回油控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种压缩机回油控制方法。该压缩机回油控制方法包括：获取压缩机回油前系统稳定运行时的制冷剂流量；获取压缩机回油时压缩机出入口的回油压差；根据制冷剂流量和回油压差计算压缩机回油时制冷剂流量不变情况下的的回油时管路阻尼系数；根据回油时管路阻尼系数确定回油电子膨胀阀开度；将电子膨胀阀开度调整至回油电子膨胀阀开度。根据本申请的压缩机回油控制方法，能够缩短压缩机回油时间，加快空调稳定性恢复速度，提高室内温湿度环境稳定性。

Description

压缩机回油控制方法

技术领域

本申请涉及压缩机控制技术领域，具体涉及一种压缩机回油控制方法。

背景技术

目前，在机房空调领域，变频空调系统会根据环境负荷的高低调节压缩机的运行频率，在长时间低负荷运行时，压缩机需要周期性提高运行频率实现回油运行。当压缩机高频率运行时，空调系统的冷媒压力升高，流速加大，且润滑油的粘度降低，相比低频率运行，此时润滑油可以较好地流回到压缩机油槽中。

然而，由于机房变频空调系统对温湿度精度有较高要求，当变频空调系统升频进行回油运行时，由于压缩机的输出能力加大，使得系统流量增大，进入蒸发器中的制冷剂流量增大，整机制冷量提升，这将导致空调机组输出能力大于实际环境负荷需求，破坏了原有室内的温湿度平衡状态，从而导致环境温湿度的波动。

虽然回油运行时间不长，但其导致的系统稳定性波动影响比较大，回油结束后空调的稳定性恢复也需要一段时间，这种波动可能会导致数据中心室内温湿度环境不符合使用要求，因此如何尽量缩短回油时间或者加快空调稳定性恢复速度是一个亟待解决的问题。

发明内容

因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种压缩机回油控制方法，能够缩短压缩机回油时间，加快空调稳定性恢复速度，提高室内温湿度环境稳定性。

为了解决上述问题，本申请提供一种压缩机回油控制方法，包括：

获取压缩机回油前系统稳定运行时的制冷剂流量；

获取压缩机回油时压缩机出入口的回油压差；

根据制冷剂流量和回油压差计算压缩机回油时制冷剂流量不变情况下的的回油时管路阻尼系数；

根据回油时管路阻尼系数确定回油电子膨胀阀开度；

将电子膨胀阀开度调整至回油电子膨胀阀开度。

优选地，根据回油时管路阻尼系数确定回油电子膨胀阀开度的步骤之后还包括：

对确定的回油电子膨胀阀开度进行修正；

将电子膨胀阀开度调整至回油电子膨胀阀开度的步骤包括：

将电子膨胀阀开度调整至修正后的回油电子膨胀阀开度。

优选地，通过如下公式对回油电子膨胀阀开度进行修正：

B’＝k×B；

k＝1+0.1×(△f)/(f2)

其中B’为实际回油电子膨胀阀开度，B为理论回油电子膨胀阀开度，k为修正系数，f2是回油时的压缩机运行频率，f1是回油前系统稳定运行的压缩机运行频率，△f＝f2-f1。

优选地，获取压缩机回油前系统稳定运行时的制冷剂流量的步骤包括：

获取系统的管路特性曲线表和电子膨胀阀开度；

根据管路特性曲线表和电子膨胀阀开度获取系统稳定运行时的运行时管路阻尼系数；

获取压缩机回油前系统稳定运行时的压缩机进出口的压差；

根据运行时管路阻尼系数和稳定运行时的压差确定系统稳定运行时的制冷剂流量。

优选地，获取系统的管路特性曲线表的步骤包括：

获取电子膨胀阀的流量特性曲线图；

根据流量特性曲线图确定流量与电子膨胀阀开度的对应关系；

根据流体力学公式确定流量与管路阻尼系数的对应关系；

建立管路阻尼系数、流量和电子膨胀阀开度之间的对应关系表，将该对应关系表作为系统的管路特性曲线表。

优选地，根据流量特性曲线图确定流量与电子膨胀阀开度的对应关系的步骤包括：

确定H＝P＝1MPa时流量与电子膨胀阀开度之间的对应关系；

根据流体力学公式确定流量与管路阻尼系数的关系的步骤包括：

确定H＝P＝1MPa时流量与管路阻尼系数之间的对应关系。

优选地，获取系统的管路特性曲线表的步骤包括：

获取系统稳定运行后的当次参数信息；

将获取的参数信息与之前所存储的前次参数信息进行对比，计算当次参数信息与前次参数信息之间的偏差；

判断该偏差是否位于预设偏差范围内；

若该偏差位于预设偏差范围内，则过滤当次参数信息；

若该偏差位于预设偏差范围外，则将当次参数信息替换前次参数信息，并进行存储；

根据更新后的参数信息获取当次系统的管路特性曲线表。

优选地，参数信息包括压缩机运行频率和电子膨胀阀开度。

优选地，将电子膨胀阀开度调整至回油电子膨胀阀开度的步骤之后还包括：

判断压缩机是否完成回油；

若压缩机完成回油，则将当前的压缩机运行频率和电子膨胀阀开度调整至回油前系统稳定运行时的压缩机运行频率和电子膨胀阀开度。

本申请提供的压缩机回油控制方法包括：获取压缩机回油前系统稳定运行时的制冷剂流量；获取压缩机回油时压缩机出入口的回油压差；根据制冷剂流量和回油压差计算压缩机回油时制冷剂流量不变情况下的回油时管路阻尼系数；根据回油时管路阻尼系数确定回油电子膨胀阀开度；将电子膨胀阀开度调整至回油电子膨胀阀开度。在进行压缩机回油控制时，能够通过管路阻尼系数快速确定电子膨胀阀调节开度，使得制冷剂流量在回油前和回油时基本上保持一致，维持系统的制冷输出量在回油时保持不变，从而可以使得回油时系统的制冷量输出不至于过大，空调系统的稳定性不会受到过大的影响，在回油结束后由于系统稳定性较好，因此能够缩短回油后系统稳定性恢复时间，可以尽量缩短回油时间，加快空调稳定性恢复速度，提高室内温湿度环境稳定性。

附图说明

图1为空调系统的结构原理图；

图2为制冷剂流量与电子膨胀阀步数的关系图；

图3为本申请实施例的压缩机回油控制方法流程图。

附图标记表示为：

1、压缩机；2、室外换热器；3、节流装置；4、室内换热器；5、油分离器；6、毛细管；7、过滤器；8、第一压力传感器；9、第二压力传感器。

具体实施方式

结合参见图1所示，为本实施例的压缩机回油控制方法所适用的其中一种空调系统的结构原理图，该空调系统包括依次连接的压缩机1、室外换热器2、节流装置3和室内换热器4，在压缩机1的排气口处设置有油分离器，在油分离器的回油口和压缩机的吸气口之间设置有回油管路，在回油管路上依次设置有过滤器7和毛细管6，在压缩机1的排气端设置有第一压力传感器8，在压缩机的吸气端设置有第二压力传感器9。

上述的第一压力传感器8用于获取压缩机的排气口压力，第二压力传感器9用于获取压缩机的吸气口压力，从而能够获取到系统稳定运行时的压差以及系统升频回油时的压差。上述的压力传感器也可以采用温度传感器来代替。

上述的节流装置3例如为电子膨胀阀。

结合参见图2和图3所示，根据本申请的实施例，压缩机回油控制方法包括：获取压缩机回油前系统稳定运行时的制冷剂流量；获取压缩机回油时压缩机出入口的回油压差；根据制冷剂流量和回油压差计算压缩机回油时制冷剂流量不变情况下的的回油时管路阻尼系数；根据回油时管路阻尼系数确定回油电子膨胀阀开度；将电子膨胀阀开度调整至回油电子膨胀阀开度。

在进行压缩机回油控制时，能够通过管路阻尼系数快速确定电子膨胀阀调节开度，使得制冷剂流量在回油前和回油时基本上保持一致，维持系统的制冷输出量在回油时保持不变，从而可以使得回油时系统的制冷量输出不至于过大，空调系统的稳定性不会受到过大的影响，在回油结束后由于系统稳定性较好，因此能够缩短回油后系统稳定性恢复时间，可以尽量缩短回油时间，加快空调稳定性恢复速度，提高室内温湿度环境稳定性。

获取系统的管路特性曲线表的步骤包括：获取电子膨胀阀的流量特性曲线图；根据流量特性曲线图确定流量与电子膨胀阀开度的对应关系；根据流体力学公式确定流量与管路阻尼系数的对应关系；建立管路阻尼系数S、流量Q和电子膨胀阀开度(电子膨胀阀步数Pulse)之间的对应关系表，将该对应关系表作为系统的管路特性曲线表。其中的流量特性曲线图可以通过电子膨胀阀规格书或者说明书提供的信息获取，并通过计算将流量特性曲线图转换为管路特性曲线表S-Pulse，并预制在控制程序中。

根据流量特性曲线图确定流量与电子膨胀阀开度的对应关系的步骤包括：确定H＝P＝1MPa时流量与电子膨胀阀开度之间的对应关系；根据流体力学公式确定流量与管路阻尼系数的关系的步骤包括：确定H＝P＝1MPa时流量与管路阻尼系数之间的对应关系。

已知流体力学公式H＝SQ²，H为管路两点间压差对应扬程，S为管路阻尼系数，Q为制冷剂流量，S是与阀门开启程度有关的物理量(管路特性参数)。

如图2所示，电子膨胀阀的流量特性曲线图中，压力差为H＝P＝1MPa时，对于任一流量Q，可查得电子膨胀阀步数Pulse。根据流体力学公式变形S＝H/Q²，可计算得到流量为Q时，对应管路阻尼系数S＝1/Q²，由此可建立S-Q-Pulse对应关系，并制作成如下表格，该表格的参数可以预置进控制程序内，并可以根据不同的电子膨胀阀特性进行修改调用：

在另外一个实施例中，获取系统的管路特性曲线表的步骤包括：获取系统稳定运行后的当次参数信息；

将获取的参数信息与之前所存储的前次参数信息进行对比，计算当次参数信息与前次参数信息之间的偏差；判断该偏差是否位于预设偏差范围内；若该偏差位于预设偏差范围内，则过滤当次参数信息；若该偏差位于预设偏差范围外，则将当次参数信息替换前次参数信息，并进行存储；根据更新后的参数信息获取当次系统的管路特性曲线表。

参数信息包括压缩机运行频率和电子膨胀阀开度。

本实施例中，并不直接从电子膨胀阀的规格书或者说明书中来获取流量特性曲线图，而是通过系统的自学习能力不断对系统运行过程中的参数信息进行更新，从而使得通过这些参数信息所构成的管路特性曲线表随着系统运行时间的增加越来越完善，越来越准确，能够进一步提高压缩机回油控制的精度。

在系统进行自学习的过程中，将系统稳定运行的各个运行参数自动收集成数据集，自动命名A1/A2/A3/....B1/B2/B3.....相同或者极度相似(小于预设偏差ε时认为是极度相似)的数据集自动过滤，只取最新的数据集替代相同或者极度相似的旧的数据集。上述稳定运行和回油运行的计算判断后运行可以参照这些数据集，自动寻址比对，从而判断所计算的运行频率、电子膨胀阀开度等是否计算偏差过大，从而决定是否执行偏差修正。

获取压缩机回油前系统稳定运行时的制冷剂流量的步骤包括：获取系统的管路特性曲线表和电子膨胀阀开度；根据管路特性曲线表和电子膨胀阀开度获取系统稳定运行时的运行时管路阻尼系数；获取压缩机回油前系统稳定运行时的压缩机进出口的压差；根据运行时管路阻尼系数和稳定运行时的压差确定系统稳定运行时的制冷剂流量。

假设室内温湿度恒定，室外温度为T0℃，整机设定为自动运行模式。压缩机运行稳定时，此时通过监控模块读出电子膨胀阀步数Bi，根据S-Pulse对应关系，得到机组运行稳定时的Si值，其中S为管路阻尼系数，Pulse为电子膨胀阀步数，S-Pulse为管路特性曲线表。通过第一压力传感器获取高压压力值Phi，通过第二压力传感器获取低压压力值PLi，换算为压差Hi＝PHi-PLi。根据Hi＝Si×Qi²，可求出稳定时的制冷剂流量Qi。

压缩机升频回油时，压力迅速发生变化，此时可通过高低压传感器测量出升频后的压缩机出入口的压力值，分别为PH和PL，转换为压差H＝PH-PL。若要保持流量Qi不变，则S＝H/Qi²可以计算得出来，得出升频后的管路阻尼系数S，并通过S-Pulse管路特性曲线表，得出此时对应的电子膨胀阀步数B，因此此时回油频率下的电子膨胀阀开度应该马上调节到B，即理论调节步数△B＝B-Bi，这样就不需要电子膨胀阀通过常规的运行控制花费大量的时间去不断调节，从而缩短了运行波动时间。

根据回油时管路阻尼系数确定回油电子膨胀阀开度的步骤之后还包括：对确定的回油电子膨胀阀开度进行修正；将电子膨胀阀开度调整至回油电子膨胀阀开度的步骤包括：将电子膨胀阀开度调整至修正后的回油电子膨胀阀开度。

在压缩机升频回油过程中，由于冷凝温度升高，冷凝器的散热能力降低，因此会导致制冷输出量有小部分减少，如果不考虑此因素的影响，就会导致计算出来的回油时电子膨胀阀开度B准确性降低，使得回油时制冷剂流量与回油前制冷剂流量之间产生较大偏差，降低室内温湿度环境稳定性，为了解决这一问题，需要将冷凝器散热问题对于系统造成的影响考虑进来，对计算出来的回油时电子膨胀阀开度B进行修正，从而获取到更加准确的实际回油电子膨胀阀开度B’，以提高压缩机回油控制的精度。

在进行实际回油电子膨胀阀开度B’的计算过程中，可以通过如下公式对回油电子膨胀阀开度进行修正：

B’＝k×B；

k＝1+0.1×(△f)/(f2)

其中B’为实际回油电子膨胀阀开度，B为理论回油电子膨胀阀开度，k为修正系数，f2是回油时的压缩机运行频率，f1是回油前系统稳定运行的压缩机运行频率，△f＝f2-f1。

该公式中考虑了压缩机频率变化对于系统所造成的影响，由于冷凝器散热能力的变化是由于压缩机运行频率以及电子膨胀阀开度的变化影响，因此将压缩机频率的变化与电子膨胀阀开度的修正关联起来，能够通过压缩机频率的变化来将冷凝器散热能力对于制冷输出量的变化考虑进系统的回油控制中，使得压缩机的回油控制更加精准，能够进一步降低压缩机回油控制中室内温湿度的波动，提高室内温湿度的稳定性。

在实际的运行过程中，室外温度的变化会影响室内机组的运行频率和电子膨胀阀开度，因此在常用温度范围-20℃～48℃之间，以1℃为间隔，记录不同室外温度下，机组稳定运行时的频率fi，电子膨胀阀步数Bi，升频回油时的电子膨胀阀步数B’。由此，当压缩机进行升频回油时，通过压力传感器检测压力的变化；监控模块读取系统稳定时电子膨胀阀开度、压缩机运行频率等已知条件，再通过寻址取值及逻辑运算，输出维持制冷剂流量不变时的电子膨胀阀步数B’，从而使得电子膨胀阀能迅速动作。

将电子膨胀阀开度调整至回油电子膨胀阀开度的步骤之后还包括：判断压缩机是否完成回油；若压缩机完成回油，则将当前的压缩机运行频率和电子膨胀阀开度调整至回油前系统稳定运行时的压缩机运行频率和电子膨胀阀开度。

回油结束后，空调系统恢复回油前的运行参数，比如压缩机运行频率、电子膨胀阀开度等，从而以最快的速度降低系统稳定性的波动影响，不需要通过运算或者反馈过程，使得制冷系统可以实现回油后的快速恢复，避免波动期过长。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种压缩机回油控制方法，其特征在于，包括：

获取压缩机回油前系统稳定运行时的制冷剂流量；

获取压缩机回油时压缩机出入口的回油压差；

根据制冷剂流量和回油压差计算压缩机回油时制冷剂流量不变情况下的的回油时管路阻尼系数；

根据回油时管路阻尼系数确定回油电子膨胀阀开度；

将电子膨胀阀开度调整至回油电子膨胀阀开度。

2.根据权利要求1所述的压缩机回油控制方法，其特征在于，根据回油时管路阻尼系数确定回油电子膨胀阀开度的步骤之后还包括：

对确定的回油电子膨胀阀开度进行修正；

将电子膨胀阀开度调整至回油电子膨胀阀开度的步骤包括：

将电子膨胀阀开度调整至修正后的回油电子膨胀阀开度。

3.根据权利要求2所述的压缩机回油控制方法，其特征在于，通过如下公式对回油电子膨胀阀开度进行修正：

B’＝k×B；

k＝1+0.1×(△f)/(f2)

其中B’为实际回油电子膨胀阀开度，B为理论回油电子膨胀阀开度，k为修正系数，f2是回油时的压缩机运行频率，f1是回油前系统稳定运行的压缩机运行频率，△f＝f2-f1。

4.根据权利要求1所述的压缩机回油控制方法，其特征在于，获取压缩机回油前系统稳定运行时的制冷剂流量的步骤包括：

获取系统的管路特性曲线表和电子膨胀阀开度；

根据管路特性曲线表和电子膨胀阀开度获取系统稳定运行时的运行时管路阻尼系数；

获取压缩机回油前系统稳定运行时的压缩机进出口的压差；

根据运行时管路阻尼系数和稳定运行时的压差确定系统稳定运行时的制冷剂流量。

5.根据权利要求4所述的压缩机回油控制方法，其特征在于，获取系统的管路特性曲线表的步骤包括：

获取电子膨胀阀的流量特性曲线图；

根据流量特性曲线图确定流量与电子膨胀阀开度的对应关系；

根据流体力学公式确定流量与管路阻尼系数的对应关系；

建立管路阻尼系数、流量和电子膨胀阀开度之间的对应关系表，将该对应关系表作为系统的管路特性曲线表。

6.根据权利要求5所述的压缩机回油控制方法，其特征在于，根据流量特性曲线图确定流量与电子膨胀阀开度的对应关系的步骤包括：

确定H＝P＝1MPa时流量与电子膨胀阀开度之间的对应关系；

根据流体力学公式确定流量与管路阻尼系数的关系的步骤包括：

确定H＝P＝1MPa时流量与管路阻尼系数之间的对应关系。

7.根据权利要求4所述的压缩机回油控制方法，其特征在于，获取系统的管路特性曲线表的步骤包括：

获取系统稳定运行后的当次参数信息；

将获取的参数信息与之前所存储的前次参数信息进行对比，计算当次参数信息与前次参数信息之间的偏差；

判断该偏差是否位于预设偏差范围内；

若该偏差位于预设偏差范围内，则过滤当次参数信息；

若该偏差位于预设偏差范围外，则将当次参数信息替换前次参数信息，并进行存储；

根据更新后的参数信息获取当次系统的管路特性曲线表。

8.根据权利要求7所述的压缩机回油控制方法，其特征在于，参数信息包括压缩机运行频率和电子膨胀阀开度。

9.根据权利要求1所述的压缩机回油控制方法，其特征在于，将电子膨胀阀开度调整至回油电子膨胀阀开度的步骤之后还包括：

判断压缩机是否完成回油；

若压缩机完成回油，则将当前的压缩机运行频率和电子膨胀阀开度调整至回油前系统稳定运行时的压缩机运行频率和电子膨胀阀开度。

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