CN112856865A - 一种制冷剂流量控制方法及制冷机组 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种制冷剂流量控制方法及制冷机组，涉及电器控制技术领域。本发明制冷剂流量控制方法，包括以下步骤：S1、获取蒸发器出口处温度及压力；S2、根据所述蒸发器出口处压力计算出对应的蒸发温度；S3、根据所述蒸发器出口处温度和所述蒸发温度计算出制冷机组系统的实际过热度；S4、将制冷机组系统的所述实际过热度与设定目标值进行比较，并根据比较结果计算出电磁阀的动作时间；S5、根据计算出的所述动作时间控制电磁阀的周期性通断动作，以控制制冷机组系统的制冷剂流量。本发明制冷剂流量控制方法可在制冷机组在制冷过程中灵活、精准、快速地控制制冷剂流量以适应不同工况下的流量特性，以增加制冷机组的传热效率。
Description
技术领域
本发明属于电器控制技术领域，特别是涉及一种制冷剂流量控制方法及制冷机组。
背景技术
常见制冷机组通常分为压缩式制冷机组和吸收式制冷机组。无论是压缩式机组还是吸收式机组，其控制系统中均涉及到制冷剂流量的控制，制冷剂流量调节的目的是控制进入蒸发器的制冷剂液体流量与蒸发器负荷相匹配，即按照蒸发器中实际可能汽化的液体量调节送入蒸发器的液量。若没有对进入蒸发器的制冷剂流量进行限制、节流，会有超过蒸发器蒸发能力范围的液体冷媒进入到蒸发工序，一旦如此，会让蒸发器的蒸发工作无法满足大供液量的蒸发需求，造成液态冷媒大量的进入到压缩机，形成液击现象，影响压缩机性能的同时也会让制冷效果大打折扣。而目前常用于制冷剂流量控制的方法和机构，难以快速、精准地对不同工况下大范围的制冷剂流量控制作出反馈，无法提高蒸发器传热面积的利用率。因此，需要提供一种制冷剂流量控制方法及制冷机组以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制冷剂流量控制方法及制冷机组，使制冷机组在制冷过程中能够灵活、精准、快速地控制制冷剂流量以适应不同工况下的流量特性，以及最大限度地提高蒸发器传热面积的利用率。
为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供了一种制冷剂流量控制方法，所述控制方法至少包括以下步骤：S1、获取蒸发器出口处温度及压力；S2、根据所述蒸发器出口处压力计算出对应的蒸发温度；S3、根据所述蒸发器出口处温度和所述蒸发温度计算出制冷机组系统的实际过热度；S4、将制冷机组系统的所述实际过热度与设定目标值进行比较，并根据比较结果计算出电磁阀的动作时间；S5、根据计算出的所述动作时间控制电磁阀的周期性通断动作，以控制制冷机组系统的制冷剂流量。
于本发明的一实施方式中，在所述步骤S1中，使用温度传感器采集蒸发器出口处的温度。
于本发明的一实施方式中，在所述步骤S1中，使用压力传感器采集蒸发器出口处的压力。
于本发明的一实施方式中，所述步骤S2包括以下步骤：S21、控制器获取传感器采集到的所述蒸发器出口处压力；S22、控制器根据所述蒸发器出口处压力通过氨的物性参数公式计算出对应的蒸发温度。
于本发明的一实施方式中，所述步骤S3包括以下步骤：S31、控制器获取传感器采集到的所述蒸发器出口处温度；S32、控制器根据所述蒸发器出口处温度和所述蒸发温度计算出制冷机组系统的实际过热度，所述制冷机组系统的实际过热度等于所述蒸发器出口处温度减去所述蒸发温度所得的数值。
于本发明的一实施方式中，在所述步骤S4中，经PID算法计算得出所述电磁阀的动作时间。
于本发明的一实施方式中，所述PID算法的计算过程包括以下步骤：S41、设定制冷机组系统过热度的目标值dT(t)；S42、由制冷机组系统的所述实际过热度dR(t)与所述目标值dT(t)比较，获得偏差值e(t)，所述偏差值e(t)满足如下关系，e(t)＝dR(t)-dT(t)；S43、控制器根据PID算法将所述偏差值e(t)的比例、积分和微分通过线性组合构成控制量μ(t)；S44、控制器根据所述控制量μ(t)获得电磁阀的动作时间。
于本发明的一实施方式中，当所述实际过热度大于所述设定目标值时，增加所述电磁阀的通流时间。
于本发明的一实施方式中，当所述实际过热度小于所述设定目标值时，缩短所述电磁阀的通流时间。
本发明还提供一种制冷机组，所述制冷机组的制冷剂流量控制机构采用上述任一项所述的制冷剂流量控制方法控制制冷剂流量。
如上所述，本发明的制冷剂流量控制方法及制冷机组，具有以下有益效果：
1、制冷剂流量调节范围广，能够适应较大的工况变化范围，本制冷剂流量控制方法以设定的过热度目标值为基准，计算出周期内合适的通断时间以应对不同工况下对制冷剂流量的要求。
2、节流方式简单，动作响应快，本制冷剂流量控制方法及制冷机组采用电磁阀作为流量控制的终端，通过控制电磁阀线圈的电压通断便能控制进入蒸发器的制冷剂流量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述制冷剂流量控制方法一实施例的流程示意图。
图2为本发明所述制冷机组系统的原理示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1 传感器
11 压力传感器
12 温度传感器
2 控制器
3 电磁阀
4 蒸发器
5 过滤器
6 压缩机
7 冷凝器
8 储液器
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明提供了一种制冷剂流量控制方法及制冷机组，使制冷机组在制冷过程中能够灵活、精准、快速地控制制冷剂流量以适应不同工况下的流量特性，以及最大限度地提高蒸发器传热面积的利用率。
为实现上述目的及其它相关目的，请参照图1，图1示出了本发明制冷剂流量控制方法的流程示意图。本发明制冷剂流量控制方法，包括如下步骤：
S1、获取蒸发器出口处温度及压力。在该过程中可以采用传感器来对蒸发器出口处的温度和压力进行采集。请参见图2，在本发明一示例中，于蒸发器4出口处设置有传感器1，上述传感器1包括压力传感器11和温度传感器12，所述的压力传感器11用于采集蒸发器出口处压力，所述温度传感器12用于采集蒸发器出口处温度。上述传感器1适时采集蒸发器出口处温度及压力，并将采集到的蒸发器出口处温度及压力的数据反馈给控制器2，以便于控制器2对制冷剂流量控制进行调整。
S2、根据所述蒸发器出口处压力计算出对应的蒸发温度。获得制冷机组系统的蒸发温度的过程具体包括：S21、控制器2获取传感器1采集到的所述蒸发器出口处压力；S22、控制器2根据蒸发器出口处压力通过氨的物性参数公式计算出对应的蒸发温度。在此步骤中，需先根据制冷机组系统的实际工况设定所用制冷剂中氨气的纯度值，再将蒸发器出口处压力和设定的制冷剂中氨气的纯度值代入氨的物性参数公式通过EES软件进行计算，最终计算出的结果即为制冷机组系统在该工况下的蒸发温度。
S3、根据所述蒸发器出口处温度和所述蒸发温度计算出制冷机组系统的实际过热度。获得制冷机组系统的实际过热度的过程具体包括：S31、控制器2获取温度传感器12所采集到的蒸发器出口处温度；S32、控制器2根据蒸发器出口处温度和蒸发温度算出制冷机组系统的实际过热度，而制冷机组系统的实际过热度为蒸发器出口处温度减去蒸发温度所得数值。
S4、将制冷机组系统的所述实际过热度与设定目标值进行比较，并根据比较结果计算出电磁阀的动作时间。获得电磁阀的动作时间的过程具体包括：S41、设定制冷机组系统过热度的目标值dT(t)，在此步骤中，制冷机组可根据不同工况的需要于控制器中设定合适的过热度目标值dT(t)；S42、由制冷机组系统的所述实际过热度dR(t)与所述目标值dT(t)比较，获得偏差值e(t)，所述偏差值e(t)满足如下关系，e(t)＝dR(t)-dT(t)；S43、控制器根据PID算法将所述偏差值e(t)的比例、积分和微分通过线性组合构成控制量μ(t)，此步骤的具体过程包括：1、根据具体工况设定与目标度值dT(t)重合度高的比例系数Kp、积分系数Ki及微分系数Kd，2、将偏差值e(t)的比例、积分和微分根据对应的比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd通过线性组合构成控制量μ(t)，上述控制量μ(t)满足如下关系，
由此可见，此步骤通过PID算法可根据实际过热度相对于设定值的增减量计算出一个相对时间增减量，即控制量μ(t)；S44、控制器根据所述控制量μ(t)获得电磁阀的动作时间，在此步骤中，首先根据制冷机组系统的工作情况设定电磁阀3的循环周期，然后，在设定的循环周期内根据PID算法获得使偏差值e(t)趋向零的控制量μ(t)，进而获得电磁阀3在设定循环周期内的关闭时间和开启时间。
S5、根据计算出的所述动作时间控制电磁阀3的周期性通断动作，以控制制冷机组系统的制冷剂流量。上述设置方式可使得制冷机组在工作时，当蒸发器出口处的实际过热度dR(t)大于系统过热度设定的目标值dT(t)时，控制器控制电磁阀的线圈电压以增加所述电磁阀的通流时间，而当蒸发器出口处的实际过热度dR(t)小于系统过热度设定的目标值dT(t)时，控制器控制电磁阀的线圈电压以缩短所述电磁阀的通流时间。
请参见图2，本发明还提供了一种制冷机组，上述制冷机组的制冷剂流量控制机构能够使用上述制冷剂流量控制方法以有效控制制冷剂流量。上述制冷剂流量控制机构可包括传感器1、控制器2及电磁阀3。其中，传感器1设置在蒸发器4出口处，上述传感器1包括压力传感器11和温度传感器12，所述的压力传感器11用于采集蒸发器出口处压力，所述温度传感器12用于采集蒸发器出口处温度。上述传感器1适时采集蒸发器出口处温度及压力，并将采集到的蒸发器出口处温度及压力的数据反馈给控制器2，以便于控制器2对制冷剂流量控制进行调整。上述电磁阀3设置于制冷剂组的过滤器5与蒸发器4之间，以作为制冷剂流量控制机构的终端控制制冷剂流量，并且电磁阀3与控制器2连接。上述控制器2于传感器1连接，控制器1获取传感器1采集到的蒸发器出口处压力及温度，根据蒸发器出口处压力和温度数据计算出制冷机组系统的实际过热度，再将制冷机组系统的所述实际过热度与设定目标值进行比较，并根据比较结果计算出电磁阀3的动作时间，最后控制器2将计算出的所述动作时间控制电磁阀3的周期性通断动作，以控制制冷机组系统的制冷剂流量。上述电磁阀3设置于制冷剂组的过滤器5与蒸发器4之间，并且电磁阀3与控制器2连接。
如上所述，本发明的制冷剂流量控制方法及制冷机组的制冷剂流量调节范围广，能够适应较大的工况变化范围，本制冷剂流量控制方法以设定的过热度目标值为基准，通过PID算法自适应找到计算出周期内合适的通断时间以应对不同工况下对制冷剂流量的要求。另外，本发明制冷剂流量控制方法其节流方式简单，动作响应快，可以采用电磁阀作为流量控制的终端，通过控制电磁阀线圈的电压通断便能控制进入蒸发器的制冷剂流量。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种制冷剂流量控制方法，其特征在于，所述控制方法至少包括以下步骤：
S1、获取蒸发器出口处温度及压力；
S2、根据所述蒸发器出口处压力计算出对应的蒸发温度；
S3、根据所述蒸发器出口处温度和所述蒸发温度计算出制冷机组系统的实际过热度；
S4、将制冷机组系统的所述实际过热度与设定目标值进行比较，并根据比较结果计算出电磁阀的动作时间；
S5、根据计算出的所述动作时间控制电磁阀的周期性通断动作，以控制制冷机组系统的制冷剂流量。
2.根据权利要求1所述的制冷剂流量控制方法，其特征在于，在所述步骤S1中，使用温度传感器采集蒸发器出口处的温度。
3.根据权利要求1所述的制冷剂流量控制方法，其特征在于，在所述步骤S1中，使用压力传感器采集蒸发器出口处的压力。
4.根据权利要求1所述的制冷剂流量控制方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：
S21、控制器获取传感器采集到的所述蒸发器出口处压力；
S22、控制器根据所述蒸发器出口处压力通过氨的物性参数公式计算出对应的蒸发温度。
5.根据权利要求1所述的制冷剂流量控制方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：
S31、控制器获取传感器采集到的所述蒸发器出口处温度；
S32、控制器根据所述蒸发器出口处温度和所述蒸发温度计算出制冷机组系统的实际过热度。
6.根据权利要求1所述的制冷剂流量控制方法，其特征在于，在所述步骤S4中，经PID算法计算得出所述电磁阀的动作时间。
7.根据权利要求6所述的制冷剂流量控制方法，其特征在于，所述PID算法的计算过程包括以下步骤：
S41、设定制冷机组系统过热度的目标值dT(t)；
S42、由制冷机组系统的所述实际过热度dR(t)与所述目标值dT(t)比较，获得偏差值e(t)，所述偏差值e(t)满足如下关系，e(t)＝dR(t)-dT(t)；
S43、控制器根据PID算法将所述偏差值e(t)的比例、积分和微分通过线性组合构成控制量μ(t)；
S44、控制器根据所述控制量μ(t)获得电磁阀的动作时间。
8.根据权利要求1所述的制冷剂流量控制方法，其特征在于，当所述实际过热度大于所述设定目标值时，增加所述电磁阀的通流时间。
9.根据权利要求1所述的制冷剂流量控制方法，其特征在于，当所述实际过热度小于所述设定目标值时，缩短所述电磁阀的通流时间。
10.一种制冷机组，其特征在于，所述制冷机组的制冷剂流量控制机构采用权利要求1至9中任一项所述的制冷剂流量控制方法控制制冷剂流量。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210528 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |