CN112503792B - 一种低温热泵水机喷气增焓系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温热泵水机喷气增焓系统，包括压缩机、四通阀、室内换热器、室外换热器及水侧换热器，所述室外换热器至水侧换热器之间的流路管道上设有主路膨胀阀；还包括辅路管道，该辅路管道一端延伸穿设过室外换热器后旁通连接至室外换热器至主路膨胀阀之间的流路管道上且该辅路管道的另一端连接至压缩机的输入口，辅路管道在所述室外换热器至旁通位之间的设有辅路膨胀阀；在所述压缩机的输出口至四通阀之间的流路管道上设置有用于实时检测获取排气温度TP的排气温度传感器，从而在低温工况下，基于所检测获取的排气温度TP大小情况确定是否对系统进行干涉调节，其中，当需要对系统作干涉调节时，则基于检测获取的排气温度TP以及计算得出的排气过热度SH相应调节主路膨胀阀和辅路膨胀阀的开度。

Description

一种低温热泵水机喷气增焓系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及热泵空调系统的技术领域，尤其是指一种低温热泵水机喷气增焓系统及其控制方法。
背景技术
现有的低温空气源热泵（冷水）机组在低环温、高水温的工况运行时，机组排气温度在正常逻辑调节的情况下容易过高（TP≥108℃），此时需要额外的排气保护逻辑介入降低机组运行时排气温度，常规的解决办法是在机组达到设定排气温度后，强制机组调节至固定阀开度，排气温度降低后恢复正常调节逻辑，恢复正常调节逻辑后排气温度又会过高，再进行强制调节，如此循环。这种排气温度保护逻辑的缺点是：
1、达到设定排气温度后，机组排气温度会随着阀开度频繁调节一直处于波动状态（温度曲线呈锯齿状），不利于机组的稳定控制运行；
2、固定阀开度的设定不具有多种机型的适用性，每个机型需要重新匹配固定的阀开度；若车间生产工艺一致性较差，其固定的阀开度只适用于与其匹配用机型一致性符合的机组，存在不受控隐患。
而导致问题的技术原因：1.对于喷气增晗机型需要同时控制主路和辅路两个电子膨胀阀，控制逻辑复杂；2.在低温制热工况，机组排气温度达到较高的设定温度时，此时主辅阀开度的控制逻辑与机组正常运行控制逻辑有所差异，综合起来制定机组智能控制排气的逻辑更为复杂化。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种调节平滑、稳定的低温热泵水机喷气增焓系统及其控制方法。
为了实现上述的目的，本发明所提供的一种低温热泵水机喷气增焓系统，包括压缩机、四通阀、室内换热器、室外换热器及水侧换热器，其中，所述四通阀的四个接口分别与压缩机的输出口、室内换热器的一端、压缩机的输入口和水侧换热器的一端连接，所述室外换热器两端分别与室内换热器的另一端和水侧换热器的另一端连接，所述室外换热器至水侧换热器之间的流路管道上设有主路膨胀阀；还包括辅路管道，该辅路管道一端延伸穿设过室外换热器后旁通连接至室外换热器至主路膨胀阀之间的流路管道上且该辅路管道的另一端连接至压缩机的输入口，辅路管道在所述室外换热器至旁通位之间的设有辅路膨胀阀；在所述压缩机的输出口至四通阀之间的流路管道上设置有用于实时检测获取排气温度TP的排气温度传感器，从而在低温工况下，基于所检测获取的排气温度TP大小情况确定是否对系统进行干涉调节，其中，当需要对系统作干涉调节时，则基于检测获取的排气温度TP以及计算得出的排气过热度SH相应调节主路膨胀阀和辅路膨胀阀的开度。
一种低温热泵水机喷气增焓系统的控制方法，在低温工况下预先划分有依次增大的A、B、C级的排气温度区间，根据每次检测获取的排气温度TP所对应A、B、C级排气温度区间，相应地对系统作调节操作；
当检测获取的排气温度TP介于A级排气温度区间时，系统则按正常运行模式；
当检测获取的排气温度TP介于B级排气温度区间时，则对系统进行轻度干涉调节模式；
当检测获取的排气温度TP介于C级排气温度区间时，则对系统进行重度干涉调节模式；
所述轻度干涉调节模式包括以下步骤：
S1.判断辅路膨胀阀开度是否为预置开度值，其中，若辅路膨胀阀不为预置开度值，则保持主路膨胀阀开度不变，并根据每次计算得出的排气过热度SH对应开大或者关小辅路膨胀阀的开度，经至少一次调节直至辅路膨胀阀达到预置开度值；
S2.辅路膨胀阀以预置开度值保持不变，基于计算得出的排气过热度SH对应开大或者关小主路膨胀阀的开度；
所述重度干涉调节模式包括以下步骤：
F1.辅路膨胀阀直接开至最大开度值；
F2.根据计算得出的排气过热度SH对应开大或者关小主路膨胀阀的开度。
进一步，在步骤S1中，划分设置有五级的第一过热度区间，基于计算得出的排气过热度SH所对应的第一过热度区间，相应地调节辅路膨胀阀的开度，其中，一级第一过热度区间为-2~2℃，此时的辅路膨胀阀开度保持不变；二级第一过热度区间为2~4℃，此时的辅路膨胀阀开度开大16P；三级第一过热度区间为-4~-2℃，此时的辅路膨胀阀开度关小16P；四级第一过热度区间为＞4℃，此时的辅路膨胀阀开度开大32P；五级第一过热度区间为＜-4℃，此时的辅路膨胀阀开度关小32P。
进一步，在步骤S2中，划分设置有五级的第二过热度区间，基于计算得出的排气过热度SH所对应的第二过热度区间，相应地调节主路膨胀阀的开度，其中，一级第二过热度区间为-2~2℃，此时的主路膨胀阀开度保持不变；二级第二过热度区间为2~4℃，此时的主路膨胀阀开度开大16P；三级第二过热度区间为-4~-2℃，此时的主路膨胀阀开度关小16P；四级第二过热度区间为＞4℃，此时的主路膨胀阀开度开大32P；五级第二过热度区间为＜-4℃，此时的主路膨胀阀开度关小32P。
进一步，在步骤F2中，划分设置有五级的第三过热度区间，基于计算得出的排气过热度SH所对应的第三过热度区间，相应地调节主路膨胀阀的开度，其中，一级第三过热度区间为-2~2℃，此时的主路膨胀阀开度保持不变；二级第三过热度区间为2~4℃，此时的主路膨胀阀开度开大16P；三级第三过热度区间为-4~-2℃，此时的主路膨胀阀开度关小16P；四级第三过热度区间为＞4℃，此时的主路膨胀阀开度开大32P；五级第三过热度区间为＜-4℃，此时的主路膨胀阀开度关小32P。
进一步，在所述轻度干涉调节模式/重度干涉调节模式下，每间隔2min检测获取一次当时的排气温度TP，并判断当时的排气温度TP是否低于预置的退出温度值，其中，若排气温度TP低于退出温度值时，则退出轻度干涉调节模式/重度干涉调节模式，并基于当时的排气温度TP重新判断所对应的A、B、C级排气温度区间作相应的调节操作；反之，若排气温度TP仍不低于退出温度值时，则重复步骤S2/步骤F2。
进一步，所述轻度干涉调节模式的退出温度值为94℃。
进一步，所述重度干涉调节模式的退出温度值为102℃。
进一步，所述预置开度值为360P。
进一步，所述A级排气温度区间为＜100℃，B级排气温度区间为100~108℃、C级排气温度区间为108~120℃。
本发明采用上述的方案，其有益效果在于：根据每次检测获取的排气温度TP所对应A、B、C级排气温度区间对应设置有正常运行模式、轻度干涉调节模式和重度干涉调节模式，针对系统不同的排气温度TP作出合适的调节操作，从而将排气温度控制在安全范围内，并且调节过程平稳可靠，拨动小。
附图说明
图1为系统的连接组成示意图。
图2为控制方法的流程示意图。
图3为五级第一过热度区间的示意图。
图4为五级第二过热度区间的示意图。
图5为五级第三过热度区间的示意图。
其中，1-喷气增焓压缩机，2-排气温度传感器，3-四通阀，4为室内换热器、5为室外换热器、6-辅路膨胀阀，7-主路膨胀阀，8-水侧换热器，9-环境温度传感器。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面参照附图对本发明进行更全面地描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解得更加透彻全面。
参见附图1所示，在本实施例中，一种低温热泵水机喷气增焓系统，包括压缩机、四通阀、室内换热器、室外换热器及水侧换热器，其中，四通阀包括有四个接口。四通阀的四个接口分别与压缩机的输出口、室内换热器的一端、压缩机的输入口和水侧换热器的一端连接，室外换热器两端分别与室内换热器的另一端和水侧换热器的另一端连接。
在本实施中，室外换热器至水侧换热器之间的流路管道上设有主路膨胀阀。辅路管道，该辅路管道一端延伸穿设过室外换热器后旁通连接至室外换热器至主路膨胀阀之间的流路管道上且该辅路管道的另一端连接至压缩机的输入口，辅路管道在所述室外换热器至旁通位之间的设有辅路膨胀阀。
在本实施例中，压缩机的输出口至四通阀之间的流路管道上设置有用于实时检测获取排气温度TP的排气温度传感器，以及设置有用于检测获取环境温度T4的环境温度传感器，其中，当环境温度传感器检测到环境温度T4＜-5℃时，则意味着系统处于低温工况。
在本实施例中，在低温工况下，基于检测获取的排气温度TP大小情况确定是否对系统进行干涉调节，其中，需要对系统作干涉调节时，则基于检测获取的排气温度TP以及计算得出的排气过热度SH相应调节主路膨胀阀和辅路膨胀阀的开度。
为了便于理解，以下结合具体的控制方法对上述的系统作出进一步解释说明。
参见附图2所示，在本实施例中，在低温工况下，预先划分有一次增大的A、B、C级的排气温度区间，其中，A级排气温度区间为＜100℃，B级排气温度区间为100~108℃、C级排气温度区间为108~120℃。根据每次检测获取的排气温度TP所对应A、B、C级排气温度区间，相应地对系统作调节操作。
具体地，当检测获取的排气温度TP介于A级排气温度区间时，属于正常运行状态，无需对系统作干涉调节，系统则按正常运行模式。
具体地，当检测获取的排气温度TP介于B级排气温度区间时，属于轻度过热状态，则对系统进行轻度干涉调节模式，其中，轻度干涉调节模式包括以下步骤：
S1.判断辅路膨胀阀开度是否为预置开度值，其中，若辅路膨胀阀不为预置开度值，则保持主路膨胀阀开度不变，并根据每次计算得出的排气过热度SH对应开大或者关小辅路膨胀阀的开度，经至少一次调节直至辅路膨胀阀达到预置开度值；
S2.辅路膨胀阀以预置开度值保持不变，基于计算得出的排气过热度SH对应开大或者关小主路膨胀阀的开度。
在步骤S1中，预置开度值优选为360P，其中，若辅路膨胀阀当时的开度不等于360P，则需要对辅路膨胀阀进行调节，具体地，参见附图3所示，在步骤S1中，划分设置有五级的第一过热度区间，基于计算得出的排气过热度SH（排气过热度SH=排气温度TP-104℃）所对应的第一过热度区间，相应地调节辅路膨胀阀的开度，其中，一级第一过热度区间为-2~2℃，此时的辅路膨胀阀开度保持不变；二级第一过热度区间为2~4℃，此时的辅路膨胀阀开度开大16P；三级第一过热度区间为-4~-2℃，此时的辅路膨胀阀开度关小16P；四级第一过热度区间为＞4℃，此时的辅路膨胀阀开度开大32P；五级第一过热度区间为＜-4℃，此时的辅路膨胀阀开度关小32P。由此，通过对辅路膨胀阀的开度进行一次或者多次判断及调节以使开度调节至360P后，再进入步骤S2。若辅路膨胀阀当时的开度等于360P，则直接进入步骤S2。
进一步，参见附图4所示，在步骤S2中，划分设置有五级的第二过热度区间，基于计算得出的排气过热度SH所对应的第二过热度区间，相应地调节主路膨胀阀的开度，其中，一级第二过热度区间为-2~2℃，此时的主路膨胀阀开度保持不变；二级第二过热度区间为2~4℃，此时的主路膨胀阀开度开大16P；三级第二过热度区间为-4~-2℃，此时的主路膨胀阀开度关小16P；四级第二过热度区间为＞4℃，此时的主路膨胀阀开度开大32P；五级第二过热度区间为＜-4℃，此时的主路膨胀阀开度关小32P。
在上述步骤S1和S2中，先通过步骤S1判断及调节辅路膨胀阀的开度，将辅路膨胀阀限制在预置开度值的目的是防止辅路管道上的冷媒流量过大，导致排气温度骤降而发生锯齿状拨动现象。其次，再通过步骤S2判断及调节主路膨胀阀的开度，此时通过将辅路管道上的冷媒流量限制预定值，以及通过判断排气温度及排气过热度SH以确定排气温度是否得到有效控制，并对应保持或开大或关小主路膨胀阀的开度。
具体地，当检测获取的排气温度TP介于C级排气温度区间时，意味着系统的排气温度已处于严重危险区域且说明系统在经过B级排气温度区间的调节后仍未得到有效控制，则对系统进行重度干涉调节模式，其中，重度干涉调节模式包括以下步骤：
F1.辅路膨胀阀直接开至最大开度值；
F2.根据计算得出的排气过热度SH对应开大或者关小主路膨胀阀的开度。
参见附图5所示，在步骤F1中，通过将辅路膨胀阀开度调节至最大以降低排气温度，并且通过在步骤F2中，划分设置有五级的第三过热度区间，基于计算得出的排气过热度SH所对应的第三过热度区间，相应地调节主路膨胀阀的开度，其中，一级第三过热度区间为-2~2℃，此时的主路膨胀阀开度保持不变；二级第三过热度区间为2~4℃，此时的主路膨胀阀开度开大16P；三级第三过热度区间为-4~-2℃，此时的主路膨胀阀开度关小16P；四级第三过热度区间为＞4℃，此时的主路膨胀阀开度开大32P；五级第三过热度区间为＜-4℃，此时的主路膨胀阀开度关小32P。由此，通过步骤F1和F2来快速降低排气温度值，有效地控制排气温度过高的问题。
进一步，在轻度干涉调节模式/重度干涉调节模式下，每间隔2min检测获取一次当时的排气温度TP，并判断当时的排气温度TP是否低于预置的退出温度值，其中，若排气温度TP低于退出温度值时，则退出轻度干涉调节模式/重度干涉调节模式，并基于当时的排气温度TP重新判断所对应的A、B、C级排气温度区间作相应的调节操作；反之，若排气温度TP仍不低于退出温度值时，则重复步骤S2/步骤F2。
具体地，对于轻度干涉调节模式的退出温度值与重度干涉调节模式的退出温度值是不相同的。轻度干涉调节模式的退出温度值优选为94℃，即，在轻度干涉调节模式下检测到当时的排气温度TP下降至94℃后则退出轻度干涉调节模式，转为A级排气温度区间，系统则按照正常运行模式。而重度干涉调节模式的退出温度值优选为102℃，即，在重度干涉调节模式下检测到当时的排气温度TP下降至102℃后则退出重度干涉调节模式，根据当时的排气温度TP判断确认转为A级排气温度区间或B级排气温度区间，若转为A级排气温度区间则按照正常运行模式，若转为B级排气温度区间则进行轻度干涉调节。
进一步，上述的轻度干涉调节模式的退出温度值（94℃）与B级排气温度区间的下限温度、以及重度干涉调节模式的退出温度值（102℃）与C级排气温度区间的下限温度均先查6℃，采用这种设置方式可有效地防止频繁在不同的排气温度区间频繁切换而导致排气温度过多拨动。
在本实施例中，若系统在经过重度干涉调节模式的调节后，排气温度仍旧持续升高超过C级排气温度区间的上限温度，则意味着系统存在故障，需停机，此时系统可通过报警装置进行报警并停机。
通过上述的控制方法，将排气温度TP有效地控制安全范围内，并令排气温度TP的调节曲线呈现出近似为一条直线，实现了调节平稳，波动小的效果，不会出现锯齿波浪状曲线而引发系统运行状态不稳定的问题。
以上所述之实施例仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出更多可能的变动和润饰，或修改均为本发明的等效实施例。故凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明之思路所做的等同等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种低温热泵水机喷气增焓系统的控制方法，低温热泵水机喷气增焓系统包括压缩机、四通阀、室内换热器、室外换热器及水侧换热器，其中，所述四通阀的四个接口分别与压缩机的输出口、室内换热器的一端、压缩机的输入口和水侧换热器的一端连接，所述室外换热器两端分别与室内换热器的另一端和水侧换热器的另一端连接，其特征在于：所述室外换热器至水侧换热器之间的流路管道上设有主路膨胀阀；还包括辅路管道，该辅路管道一端延伸穿设过室外换热器后旁通连接至室外换热器至主路膨胀阀之间的流路管道上且该辅路管道的另一端连接至压缩机的输入口，辅路管道在所述室外换热器至旁通位之间的设有辅路膨胀阀；在所述压缩机的输出口至四通阀之间的流路管道上设置有用于实时检测获取排气温度TP的排气温度传感器，从而在低温工况下，基于所检测获取的排气温度TP大小情况确定是否对系统进行干涉调节，其中，当需要对系统作干涉调节时，则基于检测获取的排气温度TP以及计算得出的排气过热度SH相应调节主路膨胀阀和辅路膨胀阀的开度；
所述的低温热泵水机喷气增焓系统的控制方法，在低温工况下预先划分有依次增大的A、B、C级的排气温度区间，根据每次检测获取的排气温度TP所对应A、B、C级排气温度区间，相应地对系统作调节操作；
当检测获取的排气温度TP介于A级排气温度区间时，系统则按正常运行模式；
当检测获取的排气温度TP介于B级排气温度区间时，则对系统进行轻度干涉调节模式；
当检测获取的排气温度TP介于C级排气温度区间时，则对系统进行重度干涉调节模式；
所述轻度干涉调节模式包括以下步骤：
S1.判断辅路膨胀阀开度是否为预置开度值，其中，若辅路膨胀阀不为预置开度值，则保持主路膨胀阀开度不变，并根据每次计算得出的排气过热度SH对应开大或者关小辅路膨胀阀的开度，经至少一次调节直至辅路膨胀阀达到预置开度值；划分设置有五级的第一过热度区间，基于计算得出的排气过热度SH所对应的第一过热度区间，相应地调节辅路膨胀阀的开度，其中，一级第一过热度区间为-2~2℃，此时的辅路膨胀阀开度保持不变；二级第一过热度区间为2~4℃，此时的辅路膨胀阀开度开大16P；三级第一过热度区间为-4~-2℃，此时的辅路膨胀阀开度关小16P；四级第一过热度区间为＞4℃，此时的辅路膨胀阀开度开大32P；五级第一过热度区间为＜-4℃，此时的辅路膨胀阀开度关小32P；
S2.辅路膨胀阀以预置开度值保持不变，基于计算得出的排气过热度SH对应开大或者关小主路膨胀阀的开度；划分设置有五级的第二过热度区间，基于计算得出的排气过热度SH所对应的第二过热度区间，相应地调节主路膨胀阀的开度，其中，一级第二过热度区间为-2~2℃，此时的主路膨胀阀开度保持不变；二级第二过热度区间为2~4℃，此时的主路膨胀阀开度开大16P；三级第二过热度区间为-4~-2℃，此时的主路膨胀阀开度关小16P；四级第二过热度区间为＞4℃，此时的主路膨胀阀开度开大32P；五级第二过热度区间为＜-4℃，此时的主路膨胀阀开度关小32P；
所述重度干涉调节模式包括以下步骤：
F1.辅路膨胀阀直接开至最大开度值；
F2.根据计算得出的排气过热度SH对应开大或者关小主路膨胀阀的开度；划分设置有五级的第三过热度区间，基于计算得出的排气过热度SH所对应的第三过热度区间，相应地调节主路膨胀阀的开度，其中，一级第三过热度区间为-2~2℃，此时的主路膨胀阀开度保持不变；二级第三过热度区间为2~4℃，此时的主路膨胀阀开度开大16P；三级第三过热度区间为-4~-2℃，此时的主路膨胀阀开度关小16P；四级第三过热度区间为＞4℃，此时的主路膨胀阀开度开大32P；五级第三过热度区间为＜-4℃，此时的主路膨胀阀开度关小32P；
在所述轻度干涉调节模式/重度干涉调节模式下，每间隔2min检测获取一次当时的排气温度TP，并判断当时的排气温度TP是否低于预置的退出温度值，其中，若排气温度TP低于退出温度值时，则退出轻度干涉调节模式/重度干涉调节模式，并基于当时的排气温度TP重新判断所对应的A、B、C级排气温度区间作相应的调节操作；反之，若排气温度TP仍不低于退出温度值时，则重复步骤S2/步骤F2；
所述轻度干涉调节模式的退出温度值为94℃；
所述重度干涉调节模式的退出温度值为102℃；
所述预置开度值为360P；
所述A级排气温度区间为＜100℃，B级排气温度区间为100~108℃、C级排气温度区间为108~120℃。
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