CN112728854A - 一种基于蒸发温差的制冷系统智能除霜的方法及制冷系统 - Google Patents

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高艺
刘卫星
赵二刚
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Abstract

一种基于蒸发温差的制冷系统智能除霜的方法及制冷系统，属于制冷技术，利用了制冷系统在正常运行状态下的强可重复性、时滞性的特点，在系统预先测定好的蒸发温度的标志点数据的基础上，利用当时系统蒸发温差偏离预定点的情况，判断制冷系统蒸发器的结霜情况，并且按需进入制冷系统除霜流程，完成制冷系统的按需除霜。实现了蒸发器霜量只能预测和判别，为实现制冷系统的按需除霜提供了可靠的依据，提高了制冷系统的整体运行效率，起到了有效的节能降耗的目的。

Description

一种基于蒸发温差的制冷系统智能除霜的方法及制冷系统
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及智能控制技术，具体是一种基于蒸发温差的制冷系统智能除霜的方法。
背景技术
制冷系统对制冷空间进行降温，使得制冷空间内的水蒸气析出，附着在制冷空间的内壁或者制冷系统的制冷面上，长期运行的制冷系统会在制冷面凝结出较多的霜或者积累成冰，结霜会影响制冷系统的制冷效果，不及时清除将严重影响制冷系统的工作效果和工作效率。
除霜控制一直是制冷系统特别是商业冷冻冷藏制冷系统的技术难点，除霜效果的好坏直接影响到整个制冷系统的运行稳定性与运行效率。而如何判断蒸发器的霜量，从而实现按需智能除霜，也就成为除霜控制的核心问题。现在制冷系统的除霜多采用定时除霜的方式，按照固定的时间间隔进行除霜控制，这样很难适应冷库内物品不断变化的复杂工况，很容易造成过度除霜影响制冷效果，或者除霜不及时造成蒸发器霜量过大，系统制冷效率下降。
因此，人们需要一种除霜的手段，能够避开目前定时除霜控制存在的弊端，根据冷库内的结霜实况来调整除霜时机，进行智能除霜，满足除霜需求。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提出一种基于蒸发温差的制冷系统智能除霜的方法，实现了蒸发器霜量智能预测与判别，为实现制冷系统的按需除霜提供了可靠的依据，提高了制冷系统的整体运行效率，起到了有效的节能降耗的目的。
本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种基于蒸发温差的制冷系统智能除霜的方法，包括以下步骤：
1)制冷系统开机后根据当前的库温情况判断，当库温高于制冷系统设定的开机温度时进入制冷状态，否则进入待机状态；
2)在制冷状态下根据当前的回风温度与低压压力计算当前蒸发温差TK，当前蒸发温差的定义为回风温度与蒸发温度(由低压压力转换)的差值；
3)根据当前的回风温度查表获取系统预先测定的系统蒸发温度TS，并计算当前的蒸发温差的差值TC＝TK－TS；
4)判断TC是否超过设定的阈值；
5)如果没有超过阈值则继续制冷状态，如果超过阈值则蒸发器霜量过大，进入除霜状态；
6)除霜状态下，当到达设定的除霜时长或者除霜终止温度时，完成除霜流程，制冷系统跳入到待机状态；
7)制冷系统在制冷状态下会判断当前库温，当库温到达设定低温待机温度时进入待机状态，在待机状态下，制冷系统判断当前库温，当库温到达设定高温开机温度时进入制冷状态。
在上述步骤中，所述的蒸发温差的测定方法包括以下过程：在保证蒸发器没有结霜的情况下，以库内回风温度作为参考，记录每个回风温度下对应的低压压力值，然后根据低压压力值换算蒸发温度，与回风温度相比较，从而得到典型回风温度点下的系统蒸发温差，记录全部制冷系统允许库温范围内的所有典型蒸发温差，然后利用数值插值的方法得到系统的标准温差曲线记录入系统中，制冷时依据标准温差曲线确定系统当前回风温度下的蒸发温差。在上述步骤中，所述的蒸发温差的差值TC的阈值为0.5TS。
在本发明中，所述的制冷系统包括蒸发器、压缩机和冷凝器，通过管道构成回路，管道内注有制冷剂，回路的低压压力段配置有低压压力传感器，即蒸发器与压缩机之间的管路上设置有低压压力传感器，用于测定当前的低压压力的压强，回路的高压压力段配置有高压压力传感器，即压缩机与冷凝器之间的管路上设置有高压压力传感器，用于测定当前的高压压力的压强；冷凝器与蒸发器之间设置有电子膨胀阀，用于调压节流；回路上还设置有支路，支路与冷凝器和电子膨胀阀并联布置，支路上设置旁路电磁阀，用来平衡回路压力。
在本发明中，制冷是蒸发器中的特定压力下，制冷剂液体沸腾吸热而产生的冷效应，这个压力即蒸发时的低压压力，在该压力下所对应的制冷剂饱和气体的温度称为蒸发温度。制冷系统中，蒸发温度无法直接量出，它是通过蒸发压力来表示的，或者通过蒸发压力通过压力温度对照表转换而来。不同的制冷剂所得的压力温度对照表也不相同，R-404A就是一种常用的制冷剂。
在本发明中，利用了制冷系统在正常运行状态下的强可重复性、时滞性的特点，在系统预先测定好的蒸发温度的标志点数据的基础上，利用当时系统蒸发温差偏离预定点的情况，结合智能算法，判断制冷系统蒸发器的结霜情况，并且按需进入制冷系统除霜流程，完成制冷系统的按需除霜。
与现有技术相比，本发明的应用实现了蒸发器霜量只能预测和判别，为实现制冷系统的按需除霜提供了可靠的依据，提高了制冷系统的整体运行效率，起到了有效的节能降耗的目的。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明的制冷系统原理图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例1
一种基于蒸发温差的制冷系统智能除霜的方法，如图1所示，包括以下步骤：
1)制冷系统开机后根据当前的库温情况判断，当库温高于制冷系统设定的开机温度时进入制冷状态，否则进入待机状态；
2)在制冷状态下根据当前的回风温度与低压压力计算当前的蒸发温差TK，蒸发温差的定义为回风温度与蒸发温度(由低压压力转换)的差值；
3)根据当前的回风温度查表获取系统预先测定的系统的蒸发温度TS，并计算当前的蒸发温差的差值TC＝TK－TS；
4)判断TC是否超过设定的阈值0.5TS；
5)如果没有超过阈值则继续制冷状态，如果超过阈值则蒸发器霜量过大，进入除霜状态；
6)除霜状态下，当到达设定的除霜时长或者除霜终止温度时，完成除霜流程，制冷系统跳入到待机状态；
7)制冷系统在制冷状态下会判断当前库温，当库温到达设定低温待机温度时进入待机状态，在待机状态下，制冷系统判断当前库温，当库温到达设定高温开机温度时进入制冷状态。
在上述步骤中，所述制冷系统的蒸发温差的测定方法包括以下过程：在保证蒸发器没有结霜的情况下，预先测定制冷系统的系统蒸发温差；以库内回风温度作为参考，记录每个回风温度下对应的低压压力值，然后根据低压压力值换算蒸发温度，与回风温度相比较(库内回风温度－蒸发温度)，从而得到典型回风温度点下的系统的蒸发温差，记录全部制冷系统允许库温范围内的所有典型的蒸发温差，然后利用数值插值的方法得到系统的标准温差曲线记录入制冷系统中，其中部分记录表格如下表所示，制冷时依据标准温差曲线确定当前的蒸发温差。
表1制冷系统的蒸发温差测定表
库内回风温度/℃ 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1
蒸发温度/℃ -7 -7.5 -7.5 -8.5 -8 -9 -9.5 -9.5 -9
蒸发温差/℃ 12 12 11.5 12 12 11.5 11.5 11 10
在上述步骤中，所述的制冷系统包含有低压压力传感器，用于测定当前的低压压力的压强，蒸发温度由低压压力转换而来。现有的转换手段通过现有的表格进行转换，而本申请所采用的R-404A制冷剂的部分转换表格如下表所示。
表2 R-404A制冷剂压力温度对照表
Figure BDA0002874117190000041
实施例2
一种智能除霜的制冷系统，如图2所示，包括蒸发器、压缩机和冷凝器，通过管道构成回路，管道内注有制冷剂，回路的低压压力段配置有低压压力传感器，即蒸发器与压缩机之间的管路上设置有低压压力传感器，用于测定当前的低压压力的压强，回路的高压压力段配置有高压压力传感器，即压缩机与冷凝器之间的管路上设置有高压压力传感器，用于测定当前的高压压力的压强；冷凝器与蒸发器之间设置有电子膨胀阀，用于调压节流；回路上还设置有支路，支路与冷凝器和电子膨胀阀并联布置，支路上设置旁路电磁阀，用来平衡回路压力。
制冷状态下压缩机吸入从蒸发器出来的较低压力的蒸汽，将压力升高后送至冷凝器中，在冷凝器中冷凝为压力较高的液体，经电子膨胀阀节流后，成为压力较低的液体，送至蒸发器中，在蒸发器中吸热汽化，变为蒸汽的形式，完成循环制冷。在除霜状态下，主路电子膨胀阀闭合，旁路电磁阀打开，经过压缩机压缩的高压高热制冷剂经过旁路电磁阀直接进入蒸发器，对蒸发器进行加热除霜，完成热气旁通除霜过程。
因此，结合上述构造和工作过程可以发现，本发明实现了蒸发器霜量智能预测与判别，为实现制冷系统的按需除霜提供了可靠的依据，提高了制冷系统的整体运行效率，起到了有效的节能降耗的目的。因此本发明具有重要的现实指导意义以及广阔的市场前景和社会经济价值。

Claims (5)

1.一种基于蒸发温差的制冷系统智能除霜的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）制冷系统开机后根据当前的库温情况判断，当库温高于制冷系统设定的开机温度时进入制冷状态，否则进入待机状态；
2）在制冷状态下根据当前的回风温度与低压压力计算当前的蒸发温差TK，当前蒸发温差为回风温度与蒸发温度的差值；
3）根据当前的回风温度查表获取系统预先测定的系统蒸发温度TS，并计算当前的蒸发温差的差值TC=TK－TS；
4）判断TC是否超过设定的阈值；
5）如果没有超过阈值则继续制冷状态，如果超过阈值则蒸发器霜量过大，进入除霜状态；
6）除霜状态下，当到达设定的除霜时长或者除霜终止温度时，完成除霜流程，制冷系统跳入到待机状态；
7）制冷系统在制冷状态下会判断当前库温，当库温到达设定低温待机温度时进入待机状态，在待机状态下，制冷系统判断当前库温，当库温到达设定高温开机温度时进入制冷状态。
2.根据权利要求1所述的基于蒸发温差的制冷系统智能除霜的方法，其特征在于：所述的蒸发温差的测定方法包括以下过程：在保证蒸发器没有结霜的情况下，以库内回风温度作为参考，记录每个回风温度下对应的低压压力值，然后根据低压压力值换算蒸发温度，与回风温度相比较，从而得到典型回风温度点下的系统蒸发温差，记录全部制冷系统允许库温范围内的所有典型蒸发温差，然后利用数值插值的方法得到系统的标准温差曲线记录入系统中，制冷时依据标准温差曲线确定系统当前回风温度下的蒸发温差。
3.根据权利要求1所述的基于蒸发温差的制冷系统智能除霜的方法，其特征在于：所述的蒸发温差的差值TC的阈值为0.5TS。
4.一种智能除霜的制冷系统，采用权利要求1所述的除霜方法，其特征在于：包括蒸发器、压缩机和冷凝器，通过管道构成回路，管道内注有制冷剂，回路的低压压力段配置有低压压力传感器，即蒸发器与压缩机之间的管路上设置有低压压力传感器，回路的高压压力段配置有高压压力传感器，即压缩机与冷凝器之间的管路上设置有高压压力传感器；冷凝器与蒸发器之间设置有电子膨胀阀，回路上还设置有支路，支路与冷凝器和电子膨胀阀并联布置，支路上设置旁路电磁阀。
5.根据权利要求4所述的智能除霜的制冷系统，其特征在于：基于该制冷系统的除霜过程为：制冷状态下压缩机吸入从蒸发器出来的较低压力的蒸汽，将压力升高后送至冷凝器中，在冷凝器中冷凝为压力较高的液体，经电子膨胀阀节流后，成为压力较低的液体，送至蒸发器中，在蒸发器中吸热汽化，变为蒸汽的形式，完成循环制冷；在除霜状态下，主路电子膨胀阀闭合，旁路电磁阀打开，经过压缩机压缩的高压高热制冷剂经过旁路电磁阀直接进入蒸发器，对蒸发器进行加热除霜，完成热气旁通除霜过程。
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