CN112503814A - 一种冷凝压力控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷凝压力控制系统及方法，所述系统包括压缩机、蒸发器、节流装置、冷凝器、冷凝风机和冷凝电磁阀，所述压缩机、蒸发器、节流装置以及冷凝器首尾依次连接组成循环回路，所述冷凝风机给所述冷凝器供风，所述冷凝器包括若干组并联在所述循环回路中的冷凝单元，若干组所述冷凝单元的冷凝面积各不相等，且每个所述冷凝单元均对应设有一个所述冷凝电磁阀。通过不等分冷凝器面积，并控制在冷凝器入口处的电磁阀，在不同工况下投入不同大小和数量的冷凝器面积，逐级切换，达到冷凝压力稳定和低温时能够成功启动的目的，也达到使冷凝风机稳定长期运行，减少因频繁启停造成的故障和寿命的缩短。

Description

一种冷凝压力控制系统及方法

技术领域

本发明公开了一种冷凝压力控制系统及该系统的控制方法，属于风冷机组领域。

背景技术

在核电站有核级要求的风冷型室外机组中，通常有全年制冷和低温制冷的要求，冷凝压力会随着环境温度的变化而变化，机组需要维持冷凝压力在压缩机的允许范围内，保证机组在任何温度下均能稳定运行。核电站用核级直接蒸发式组合式空调机组通常要求全年制冷运行，在厂址极端低温环境下能正常启动并稳定运行。

在冷凝压力系统调节的方案中，受限于核级电机只有S1工作制且无法实现变频调节，现有技术普遍使用冷凝风机开/停的方式调节冷凝压力，使机组在不同工况下冷凝压力维持在压缩机允许的范围内。这种方式有如下缺点：一、制冷系统受冷凝风机开/停影响波动大，无法实现稳定输出；二、冷凝压力波动大时容易对系统过热度和低压压力产生影响，造成压缩机回液或机组低压保护；三、冷凝风机频繁开/停不符合核级电机S1工作制的要求，容易造成核级电机散热不良产生损坏，故障率高；四、当机组在极低环境温度下运行时，在机组启动初期冷凝压力较低，系统供液动力不足易引起低压停机。

现有技术也有采用多风机方案，通过关闭不同数量的冷凝风机实现调节冷凝压力的方法，使机组在不同工况下冷凝压力维持在压缩机允许的范围内。这种方式有如下缺点：一、风机分组较少风机启停时冷凝风量变化较大，系统稳定性不够好；二、当机组在极低环境温度下运行时，在机组启动初期冷凝压力较低，系统供液动力不足易引起低压停机；三、对于制冷量较小的机组，多风机方案造价高，机组尺寸大，不适合使用。

现有技术也有采用等分冷凝器，并控制在冷凝器入口处的电磁阀，在不同工况下使用不同大小和数量的冷凝器面积，使机组在不同工况下冷凝压力维持在压缩机允许的范围内。这种方式有如下缺点：一、冷凝器面积等分造成控制点数多，控制复杂；二、冷凝器分组较少冷凝器电磁阀开关冷凝面积变化较大，系统稳定性不够好。

鉴于现有技术的不足之处，有必要对现有冷凝压力的控制方式进行优化改进。

发明内容

本发明提供了一种冷凝压力控制系统及该系统的控制方法，通过不等分冷凝器面积，并控制在冷凝器入口处的电磁阀，在不同工况下投入不同大小和数量的冷凝器面积，逐级切换，达到冷凝压力稳定和低温时能够成功启动的目的，也达到使冷凝风机稳定长期运行，减少因频繁启停造成的故障和寿命的缩短。

本发明一方面涉及一种冷凝压力控制系统，所述系统包括压缩机、蒸发器、节流装置、冷凝器、冷凝风机和冷凝电磁阀，所述压缩机、蒸发器、节流装置以及冷凝器首尾依次连接组成循环回路，所述冷凝风机给所述冷凝器供风，所述冷凝器包括若干组并联在所述循环回路中的冷凝单元，若干组所述冷凝单元的冷凝面积各不相等，且每个所述冷凝单元均对应设有一个所述冷凝电磁阀，

还包括汇集管，所述汇集管设于所述压缩机与所述冷凝器之间的循环回路上，各个所述冷凝单元通过所述冷凝电磁阀与所述汇集管连接。

本发明另一方面涉及一种上述冷凝压力控制系统的控制方法，设所述系统中的所述冷凝单元以冷凝面积从小到大依次为：第一冷凝单元、第二冷凝单元、第三冷凝单元……第N冷凝单元，其对应的冷凝电磁阀依次设为：第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀……第N电磁阀，通过开闭所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀……第N电磁阀进行组合获得的所述冷凝器的有效冷凝面积从小到大依次设为：第一冷凝面积、第二冷凝面积、第三冷凝面积……第N冷凝面积，所述方法包括如下步骤：

1)开启第一电磁阀，t1秒后开启压缩机，所述t1≥0；

2)控制采集压缩机的冷凝压力P，将冷凝压力P与压缩机工作所允许的最大设定冷凝压力P1以及最小设定冷凝压力P2作比较，

若P＞P1，则开启冷凝风机，并开启第二电磁阀，同时关闭第一电磁阀；否则，重复步骤2)；

3)t2秒后，控制采集压缩机的冷凝压力P，将冷凝压力P与压缩机工作所允许的最大设定冷凝压力P1以及最小设定冷凝压力P2作比较，

若P＞P1，开启并关闭若干冷凝电磁阀使所述冷凝器的有效冷凝面积控制在比当前有效冷凝面积大一级的下一冷凝面积；

若P＜P2，开启并关闭若干电磁阀使所述冷凝器的有效冷凝面积控制在比当前有效冷凝面积小一级的上一冷凝面积；

若P2≤P≤P1，维持当前状态；

4)重复步骤3)。

进一步地，所述步骤3)中，开启并关闭若干冷凝电磁阀采用的方法为：先开启所需的冷凝电磁阀，待t3秒后，再关闭所需的冷凝电磁阀，所述t3≥0。

进一步地，所述步骤2)中，还包括将冷凝压力P与压缩机工作的保护压力P3作比较，

若P＞P3，则开启冷凝风机，并开启第二电磁阀……第N电磁阀全部冷凝电磁阀，然后跳至步骤3)；否则，继续将冷凝压力P与压缩机工作所允许的最大设定冷凝压力P1以及最小设定冷凝压力P2作比较。

进一步地，所述步骤3)中，还包括将冷凝压力P与压缩机工作的保护压力P3作比较，

若P＞P3，则开启冷凝风机，并开启第二电磁阀……第N电磁阀全部冷凝电磁阀，然后跳至步骤4)；否则，继续将冷凝压力P与压缩机工作所允许的最大设定冷凝压力P1以及最小设定冷凝压力P2作比较。

进一步地，所述t1设为：0≤t1≤5。

进一步地，所述t2设为：0＜t2≤30。

进一步地，所述t3设为：0≤t3≤5。

本发明的有益效果如下：

本发明的冷凝压力控制系统，冷凝器由若干组冷凝面积各不相等的冷凝单元并联组成，每个冷凝单元均设有各自独立控制的冷凝电磁阀，采用逐级打开和关闭冷凝电磁阀的顺序进行组合，获得面积总和逐渐增大的有效冷凝面积，最终实现较少控制点可以控制较多级冷凝面积的效果，在同等控制点数下控制更平稳。

本发明的冷凝压力控制方法，通过不等分冷凝器面积，并控制在冷凝器入口处的电磁阀，在不同工况下投入不同大小和数量的冷凝器面积，逐级切换，达到冷凝压力稳定和低温时能够成功启动的目的，也达到使冷凝风机稳定长期运行，减少因频繁启停造成的故障和寿命的缩短。

附图说明

图1为本发明所述的一种冷凝压力控制系统的结构图；

图2为本发明所述的一种冷凝压力控制方法的步骤一的流程图；

图3为本发明所述的一种冷凝压力控制方法的步骤二的流程图；

图4为本发明所述的一种冷凝压力控制方法的步骤三的流程图；

图5为本发明所述的一种冷凝压力控制方法的步骤四的流程图。

各部件名称及其标号

1、压缩机；

2、蒸发器；

3、节流装置；

4、冷凝器；

5、冷凝风机；

6、冷凝电磁阀；

7、汇集管；

4-1、第一冷凝单元；

4-2、第二冷凝单元；

4-3、第三冷凝单元；

4-N、第N冷凝单元；

6-1、第一电磁阀；

6-2、第二电磁阀；

6-3、第三电磁阀；

6-N、第N电磁阀。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。

实施例

请参照附图1所示，本发明的实施例公开一种冷凝压力控制系统，所述系统包括压缩机1、蒸发器2、节流装置3、冷凝器4、冷凝风机5和冷凝电磁阀6，所述压缩机1、蒸发器2、节流装置3以及冷凝器4首尾依次连接组成循环回路，所述冷凝风机5给所述冷凝器4供风，所述冷凝器4包括若干组并联在所述循环回路中的冷凝单元(4-1、4-2、4-3……4-N)，若干组所述冷凝单元(4-1、4-2、4-3……4-N)的冷凝面积各不相等，且每个所述冷凝单元(4-1、4-2、4-3……4-N)均对应设有一个所述冷凝电磁阀6，还包括汇集管7，所述汇集管7设于所述压缩机1与所述冷凝器4之间的循环回路上，各个所述冷凝单元(4-1、4-2、4-3……4-N)通过所述冷凝电磁阀6与所述汇集管7连接。

本发明的冷凝压力控制系统，冷凝器4由若干组冷凝面积各不相等的冷凝单元并联组成，每个冷凝单元均设有各自独立控制的冷凝电磁阀6，采用逐级打开和关闭冷凝电磁阀6的顺序进行组合，获得面积总和逐渐增大的有效冷凝面积，最终实现较少控制点可以控制较多级冷凝面积的效果，在同等控制点数下控制更平稳。

请参照附图1-5所示，本发明的实施例还公开一种上述冷凝压力控制系统的控制方法，设所述系统中的所述冷凝单元以冷凝面积从小到大依次为：第一冷凝单元4-1、第二冷凝单元4-2、第三冷凝单元4-3……第N冷凝单元4-N，其对应的冷凝电磁阀6依次设为：第一电磁阀6-1、第二电磁阀6-2、第三电磁阀6-3……第N电磁阀6-N，通过开闭所述第一电磁阀6-1、第二电磁阀6-2、第三电磁阀6-3……第N电磁阀6-N进行组合获得的所述冷凝器4的有效冷凝面积从小到大依次设为：第一冷凝面积、第二冷凝面积、第三冷凝面积……第N冷凝面积，所述方法包括如下步骤：

步骤一S1：开启第一电磁阀，t1秒后开启压缩机，所述t1≥0；在一种具体的实施方式中，所述t1设为：0≤t1≤5。当t1＝0时，第一电磁阀与压缩机同时开启，当t1＞0时，先开启第一电磁阀，后开启压缩机。开启第一电磁阀意为第一电磁阀处于打开状态，此时第一冷凝单元对应的冷凝面积为所述冷凝器的总有效冷凝面积；开启压缩机意为压缩机通电后进行压缩制冷工作。需要说明的是，采用先开启第一电磁阀、后开启压缩机的方式较同时开启第一电磁阀、压缩机的方式可更加有效地对压缩机起到保护作用。

步骤二S2：控制采集压缩机的冷凝压力P，将冷凝压力P与压缩机工作所允许的最大设定冷凝压力P1以及最小设定冷凝压力P2作比较，具体的：若P＞P1，则开启冷凝风机，并开启第二电磁阀，同时关闭第一电磁阀；否则，重复步骤二S2。可以理解的是，在此步骤中，只要是P≯P1，则默认压缩机为正常工作状态，否则也非本方法所能要解决的技术问题；当P＞P1，则表明压缩机内冷凝压力超过设定值，因此需要加大冷凝器的有效冷凝面积来减小压缩机内冷凝压力，即开启第二电磁阀，同时关闭第一电磁阀，因为第二冷凝单元比第一冷凝单元的对应冷凝面积大。若本步骤中判断结果为正常，则需要持续对压缩机的工作状态进行监控，因此可通过重复运行本步骤来实现持续监控的功能。

步骤三S3：t2秒后，控制采集压缩机的冷凝压力P，将冷凝压力P与压缩机工作所允许的最大设定冷凝压力P1以及最小设定冷凝压力P2作比较，具体的：若P＞P1，开启并关闭若干冷凝电磁阀使所述冷凝器的有效冷凝面积控制在比当前有效冷凝面积大一级的下一冷凝面积；若P＜P2，开启并关闭若干电磁阀使所述冷凝器的有效冷凝面积控制在比当前有效冷凝面积小一级的上一冷凝面积；若P2≤P≤P1，维持当前状态。在本步骤中，所述t2设为：0＜t2≤30。本步骤设置在t2秒后进行，是为给本系统在上一次进行调整有效冷凝面积后给予t2秒的缓冲时间，确保使这一变化对压缩机的工况带来实质性的影响后，再次检测上一次的调整是否使压缩机的工况带来改善并改善到正常工况下。若P2≤P≤P1，则表明压缩机已正常工作，其工作冷凝压力在正常范围内；若P＞P1，则表明压缩机的工作冷凝压力过大，需要继续增大冷凝器的有效冷凝面积；若P＜P2，则表明压缩机的工作冷凝压力偏下，需要减小冷凝器的有效冷凝面积。

步骤四S4：重复步骤三S3。本步骤是指持续对压缩机的工况进行监控。

在本方法中，所述步骤三S3中，开启并关闭若干冷凝电磁阀采用的方法为：先开启所需的冷凝电磁阀，待t3秒后，再关闭所需的冷凝电磁阀，所述t3≥0。进一步地，所述t3设为：0≤t3≤5。当t3＝0时，则表示开启所需的冷凝电磁阀和关闭所需的冷凝电磁阀为同时进行。需要说明的是，为了减小系统压缩机中冷凝压力的大波动，其较优的实施方式为：先开启所需的冷凝电磁阀，待0＜t3≤5秒后，再关闭所需的冷凝电磁阀，这样压缩机内冷凝压力的大波动较小，可有效的保证压缩机的工作寿命。

在本方法中，所述步骤二S2中，还包括将冷凝压力P与压缩机工作的保护压力P3作比较，若P＞P3，则开启冷凝风机，并开启第二电磁阀……第N电磁阀全部冷凝电磁阀，然后跳至步骤3)；否则，继续将冷凝压力P与压缩机工作所允许的最大设定冷凝压力P1以及最小设定冷凝压力P2作比较。本步骤旨在为压缩机工作设置一个最大允许的冷凝压力保护范围，可以理解的是，P3＞P1＞P2，若检测比较结果得到P＞P3，则表明压缩机内当前的冷凝压力P已经很大，明显通过上调一级有效冷凝面积不足够得到缓解，因此为了保护压缩机，采取安全的保护措施是打开所有的冷凝电磁阀，使冷凝器的有效冷凝面积达到最大，从而快速降低压缩机的工作冷凝压力。

同理，在本方法中，所述步骤三S3中，还包括将冷凝压力P与压缩机工作的保护压力P3作比较，若P＞P3，则开启冷凝风机，并开启第二电磁阀……第N电磁阀全部冷凝电磁阀，然后跳至步骤4)；否则，继续将冷凝压力P与压缩机工作所允许的最大设定冷凝压力P1以及最小设定冷凝压力P2作比较。

本发明的冷凝压力控制方法，通过不等分冷凝器面积，并控制在冷凝器入口处的电磁阀，在不同工况下投入不同大小和数量的冷凝器面积，逐级切换，达到冷凝压力稳定和低温时能够成功启动的目的，也达到使冷凝风机稳定长期运行，减少因频繁启停造成的故障和寿命的缩短。

本发明不限于有核级要求的风冷型室外机组，亦适用于在其他领域的各类空调机组，凡用到本发明技术及基于相似思路设计的制冷系统，均应在本申请的保护范围内。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种冷凝压力控制系统，所述系统包括压缩机(1)、蒸发器(2)、节流装置(3)、冷凝器(4)、冷凝风机(5)和冷凝电磁阀(6)，所述压缩机(1)、蒸发器(2)、节流装置(3)以及冷凝器(4)首尾依次连接组成循环回路，所述冷凝风机(5)给所述冷凝器(4)供风，其特征在于，所述冷凝器(4)包括若干组并联在所述循环回路中的冷凝单元(4-1、4-2、4-3……4-N)，若干组所述冷凝单元(4-1、4-2、4-3……4-N)的冷凝面积各不相等，且每个所述冷凝单元(4-1、4-2、4-3……4-N)均对应设有一个所述冷凝电磁阀(6)，

还包括汇集管(7)，所述汇集管(7)设于所述压缩机(1)与所述冷凝器(4)之间的循环回路上，各个所述冷凝单元(4-1、4-2、4-3……4-N)通过所述冷凝电磁阀(6)与所述汇集管(6)连接。

2.一种如权利要求1所述系统的冷凝压力控制方法，设所述系统中的所述冷凝单元以冷凝面积从小到大依次为：第一冷凝单元、第二冷凝单元、第三冷凝单元……第N冷凝单元，其对应的冷凝电磁阀依次设为：第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀……第N电磁阀，通过开闭所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀……第N电磁阀进行组合获得的所述冷凝器的有效冷凝面积从小到大依次设为：第一冷凝面积、第二冷凝面积、第三冷凝面积……第N冷凝面积，所述方法包括如下步骤：

1)开启第一电磁阀，t1秒后开启压缩机，所述t1≥0；

2)控制采集压缩机的冷凝压力P，将冷凝压力P与压缩机工作所允许的最大设定冷凝压力P1以及最小设定冷凝压力P2作比较，

若P＞P1，则开启冷凝风机，并开启第二电磁阀，同时关闭第一电磁阀；否则，重复步骤2)；

3)t2秒后，控制采集压缩机的冷凝压力P，将冷凝压力P与压缩机工作所允许的最大设定冷凝压力P1以及最小设定冷凝压力P2作比较，

若P＞P1，开启并关闭若干冷凝电磁阀使所述冷凝器的有效冷凝面积控制在比当前有效冷凝面积大一级的下一冷凝面积；

若P＜P2，开启并关闭若干电磁阀使所述冷凝器的有效冷凝面积控制在比当前有效冷凝面积小一级的上一冷凝面积；

若P2≤P≤P1，维持当前状态；

4)重复步骤3)。

3.一种如权利要求2所述的冷凝压力控制方法，其特征在于，所述步骤3)中，开启并关闭若干冷凝电磁阀采用的方法为：先开启所需的冷凝电磁阀，待t3秒后，再关闭所需的冷凝电磁阀，所述t3≥0。

4.一种如权利要求2所述的冷凝压力控制方法，其特征在于，所述步骤2)中，还包括将冷凝压力P与压缩机工作的保护压力P3作比较，

若P＞P3，则开启冷凝风机，并开启第二电磁阀……第N电磁阀全部冷凝电磁阀，然后跳至步骤3)；否则，继续将冷凝压力P与压缩机工作所允许的最大设定冷凝压力P1以及最小设定冷凝压力P2作比较。

5.一种如权利要求2所述的冷凝压力控制方法，其特征在于，所述步骤3)中，还包括将冷凝压力P与压缩机工作的保护压力P3作比较，

若P＞P3，则开启冷凝风机，并开启第二电磁阀……第N电磁阀全部冷凝电磁阀，然后跳至步骤4)；否则，继续将冷凝压力P与压缩机工作所允许的最大设定冷凝压力P1以及最小设定冷凝压力P2作比较。

6.一种如权利要求2所述的冷凝压力控制方法，其特征在于，所述t1设为：0≤t1≤5。

7.一种如权利要求2所述的冷凝压力控制方法，其特征在于，所述t2设为：0＜t2≤30。

8.一种如权利要求3所述的冷凝压力控制方法，其特征在于，所述t3设为：0≤t3≤5。

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