CN112856875B - 自动节流膨胀控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制冷机组控制，特别是一种自动节流膨胀控制方法。包括以下步骤：S1.获取蒸发器LTD值；S2.对冷凝器和蒸发器连接管路上的电动调节阀进行分段控制；S3.压缩机停止，将电动调节阀调节至停机开度Vstop％，并使电动调节阀保持停机开度，持续时间为T1，时间到达，电动调节阀关闭，停机开度与初始开度相同，T1为0‑2min。能够适用于工况差异较大的机组，尤其是制冷和制热双工况机组，稳定性和适应性好，控制成本低。

Description

自动节流膨胀控制方法
技术领域
本发明涉及制冷机组控制，特别是一种自动节流膨胀控制方法。
背景技术
目前，制冷机组现有的节流方法有手动和自动之分。手动节流膨胀装置中，机组缺乏工况调节能力。而自动调节的方法基本上都是根据液位或者吸、排气过热度进行控制，这几种控制方法各自存在一定的缺点。比如利用液位控制进行自动调节时，由于压缩机排气速度较快，导致冷凝器内冷媒液面波动较大，控制很难稳定；而吸气过热度或者排气过热度控制，都需要额外增加吸气/排气温度传感器进行过热度计算，同时对吸气/排气温度传感器的安装位置有着严格的要求，且压缩机吸气/排气口侧气态冷媒流态不稳，其检测的温度和机组系统内真实温度偏差较大，无法真实表达制冷机组系统运行的状态。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种使用蒸发器LTD控制电动调节阀的自动节流膨胀控制方法，能够适用于工况差异较大的机组，尤其是制冷和制热双工况机组，稳定性和适应性好，控制成本低。
本发明的技术方案是：一种自动节流膨胀控制方法，其中，包括以下步骤：
S1.获取蒸发器LTD值:
采集蒸发温度和蒸发器的冷水出口温度，求得蒸发器LTD值，LTD＝冷水出口温度-蒸发温度；
S2.对冷凝器和蒸发器连接管路上的电动调节阀进行分段控制：
S21.压缩机启动后，电动调节阀打开至初始开度Vinit％，并使电动调节阀保持初始开度，持续时间T0，时间到达，电动调节阀进入自动调节阶段，T0为1-2min；
S22.自动调节阶段，在每个采样时间内获得LTD值，根据每个采样时间的LTD值和LTD目标值的差值计算出增量输出值，计算公式为：
DeltaMVN＝-K【PV(t-1)-PV(t)+Ts/Ti(SP-PV(t)】+Td/Ts【2PV(t-1)-PV(t)-PV(t-2)】其中，DeltaMVN为增量输出值,PV(t)为本次采样时间的LTD值,PV(t-1)为上次采样时间的LTD值,PV(t-2)为上上次采样时间的LTD值,SP为LTD目标值,Ts为采样时间，采样时间为1s，K为比例系数，Ti为积分时间，Td为微分时间，K、Ti、Td常量，根据此现场值具体设定；
对通过上述公式得到的增量输出值DeltaMVN进行处理，控制电动调节阀输出，使电动调节阀的开度减小或者增大；
S3.压缩机停止，将电动调节阀调节至停机开度Vstop％，并使电动调节阀保持停机开度，持续时间为T1，时间到达，电动调节阀关闭，停机开度与初始开度相同，T1为0-2min。
本发明中，S1中，采集蒸发器的压力数值，将蒸发器压力数值转换为蒸发温度。
S21中，记录一百个采集周期内电动调节阀保持不变的开度值，写入初始开度值，该种确定方法可以提高制冷系统的稳定性。
当电动调节阀使用开关量输出信号时，周期采样并对增量输出值DeltaMVN进行输出时间计算，计算公式为
T＝|DeltaMVN|*CP
其中，T为阀门输出时间，单位为s，CP为控制周期，控制周期为5s；
控制周期内，执行输出开大/关小信号：当增量输出值DeltaMVN为正值，并且LTD值大于LTD目标值时，电动调节阀打开，打开时间为T；当增量输出值DeltaMVN为负值，并且LTD值小于LTD目标值时，电动调节阀关闭，关闭时间为T。
当电动调节阀使用模拟量输出信号时，周期采样并对增量输出值DeltaMVN进行开度计算，控制周期内，执行阀门开度信号的输出：当增量输出值DeltaMVN为正值时，并且LTD值大于LTD目标值时，将阀门开度增加|DeltaMVN|％；当增量输出值DeltaMVN为负值，并且LTD值小于LTD目标值时，将阀门开度减小|DeltaMVN|％。
S22中，根据蒸发器的压力，对电动调节阀进行低压限位控制，当蒸发器内的压力低于2.1bar时，电动调节阀增加10％的开度，提高了整个制冷系统的停机预防功能。
本发明中，制冷系统包括蒸发器、压缩机和冷凝器、自动节流膨胀装置和控制器，冷凝器与蒸发器之间的连接管路上设有自动节流膨胀装置，蒸发器的冷水出口处设有冷水出口温度传感器，蒸发器上设有蒸发器压力变送器与，控制器分别与冷水出口温度传感器、蒸发器压力变送器、自动节流膨胀装置连接。所述自动节流膨胀装置可以采用电动调节阀等能够实现节流膨胀的阀门。
通过蒸发器压力变送器采集蒸发器的压力数值，通过冷水出口温度传感器采集蒸发器的冷水出口温度，通过控制器对LTD值周期采样，计算增量输出值DeltaMVN，并对计算结果进行处理，控制周期内通过控制器控制电动调节阀的输出。
本发明的有益效果是：
该控制方法可以实现根据不同工况自动调整机组系统平衡，与现有的液位或者吸、排气过热度控制相比，具有更广泛的运行范围，尤其针对制冷和制热双工况机组，该方法更具稳定性和适应性；另外，本方法不需要额外增加传感器，比现有的其它控制方法相比，更稳定，控制成本低。
附图说明
图1是本发明应用于制冷机组的系统示意图。
图中：1蒸发器；2压缩机；3冷凝器；4电动调节阀；5冷水出口温度传感器；6蒸发器压力变送器；7控制器。
具体实施方式
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
本申请提供了一种根据蒸发器LTD实现冷凝器与蒸发器之间的电动调节阀的自动节流膨胀控制的方法，该方法可以代替现有技术中通过液位或者吸、排气过热度进行节流控制的方法，并且更能适用于工况差异较大的机组，尤其是制冷和制热双工况机组。
如图1所示，制冷系统包括蒸发器1、压缩机2、冷凝器3、自动节流膨胀装置和控制器，本实施中的自动节流膨胀装置为电动调节阀4，也可以采用其他能够起到节流膨胀的阀门。冷凝器3与蒸发器1之间的连接管路上设有电动调节阀4，蒸发器1的冷水出口处设有冷水出口温度传感器5，蒸发器1上设有蒸发器压力变送器6，控制器7分别与冷水出口温度传感器5、蒸发器压力变送器6、电动调节阀4连接。
本发明所述的自动节流膨胀方法包括以下步骤。
第一步，获取蒸发器LTD值。
首先，利用控制器7，通过蒸发器压力变送器6采集蒸发器1的压力数值，与此同时，通过冷水出口温度传感器5采集蒸发器的冷水出口温度。
然后，通过“蒸发器冷媒压力与温度对照表”或者根据现有的蒸发器压力与蒸发器温度之间的换算公式，根据测得的蒸发器压力数值得到蒸发器冷媒饱和温度即蒸发温度。
最后，计算求得蒸发器LTD值，LTD＝冷水出口温度-蒸发温度。LTD也称为趋近温度或者小温度。
第二步，对电动调节阀4进行分段控制。将LTD值与LTD目标值的差值进行演算，根据演算值及压缩机状态，智能分段控制电动调节阀4的开度，使LTD值趋近于LTD目标值，保证制冷系统的稳定性。
首先，压缩机开启前，电动调节阀4处于关闭状态。压缩机2启动后，控制器7控制电动调节阀4打开至初始开度，并使电动调节阀4保持初始开度，并持续一定时间。设电动调节阀4的初始开度为Vinit％，初始开度保持时间为T0，其中T0为1-2min。压缩机2启动后，电动调节阀4打开至Vinit％，并持续时间T0，时间到达，电动调节阀4进入自动调节模式。
电动调节阀4的初始开度的确定方法可以为，一是利用控制器7记录一百个采集周期内电动调节阀4保持不变的开度值，写入初始开度，二是手动输入初始开度经验值。上述两种确定方法均提高了制冷系统的稳定性。
其次，自动调节阶段，在每个采样时间内获得LTD值，控制器7对每个采样时间的LTD值与LTD目标值的差值进行演算，计算出增量输出值，计算公式如下所示：
DeltaMVN＝-K【PV(t-1)-PV(t)+Ts/Ti(SP-PV(t)】+Td/Ts【2PV(t-1)-PV(t)-PV(t-2)】其中，DeltaMVN为增量输出值；PV(t)为本次采样时间的LTD值；PV(t-1)为上次采样时间的LTD值；PV(t-2)为上上次采样时间的LTD值；SP为LTD目标值；Ts为采样时间，采样赶时间为1s，K为比例系数，Ti为积分时间，Td为微分时间，K、Ti、Td均为常量，其数值在实际使用过程进行具体设定。
对通过上述公式得到的增量输出值DeltaMVN进行处理，并通过处理结果，控制电动调节阀4输出。一般来说，当LTD值大于LTD目标值时，需要开大阀门；当LTD值小于LTD目标值时，需要关小阀门。
增量输出值DeltaMVN可为正值，也可以为负值。当电动调节阀4使用开关量输出信号时，利用控制器7周期采样，并对增量输出值DeltaMVN进行阀门闭合时间计算，计算公式为
T＝|DeltaMVN|*CP
其中，T为阀门输出时间，单位为s，CP为控制周期，控制周期为5s；
控制周期内，通过控制器7执行输出开大/关小信号。当增量输出值DeltaMVN为正值，并且LTD值大于LTD目标值时，电动调节阀打开，打开时间为T；当增量输出值DeltaMVN为负值，并且LTD值小于LTD目标值时，电动调节阀关闭，关闭时间为T。
当电动调节阀4使用模拟量输出信号时，利用控制器7周期采样并对增量输出值DeltaMVN进行开度处理，控制周期内，通过控制器7执行阀门开度信号的输出。当增量输出值DeltaMVN为正值，并且LTD值大于LTD目标值时，将阀门开度增加|DeltaMVN|％；当增量输出值DeltaMVN为负值，并且LTD值小于LTD目标值时，将阀门开度减小|DeltaMVN|％。
自动调节阶段，控制器7根据蒸发器6的压力，对电动调节阀4进行低压限位控制，即当蒸发器6内的压力低于2.1bar时，电动调节阀4迅速增加10％的开度，提高了整个制冷系统的停机预防功能。
同时，在该阶段中，控制器7设置阀门最大开度和阀门最小开度限制，对电动调节阀4的开度进行限制控制，进一步提高了整个制冷系统的稳定性。
最后，压缩机停止后，将电动调节阀4输出至停机开度，控制器7控制电动调节阀4调节至停机开度，使电动调节阀4保持停机开度，并持续一定时间。设电动调节阀4的停机开度为Vstop％，停机开度保持时间为T1，其中停机开度与初始开度相同，初始开度的确定如上所述，T1为1-2min。压缩机2停止后，电动调节阀4打开至Vstop％，并持续时间T1，时间到达，电动调节阀4关闭。
本申请中，控制器7既可以自动控制，也可以手动控制。控制器7手动控制过程中，对电动调节阀4进行手动开、关控制，作为备用操作方式，当控制器7的自动控制出现故障时，即可通过手动控制方式实现电动调节阀4的开关，保证了整个制冷系统的正常运行和工作。
以上对本发明所提供的自动节流膨胀控制方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种自动节流膨胀控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.获取蒸发器LTD当前值:
采集蒸发温度和蒸发器的冷水出口温度，求得蒸发器LTD当前值，LTD＝冷水出口温度-蒸发温度；
S2.对冷凝器和蒸发器连接管路上的电动调节阀进行分段控制：
S21.压缩机启动后，电动调节阀打开至初始开度Vinit％，并使电动调节阀保持初始开度，持续时间T0，时间到达，电动调节阀进入自动调节阶段，T0为1-2min；
S22.自动调节阶段，在每个采样时间内获得LTD当前值，根据每个采样时间的LTD当前值与LTD目标值的差值计算增量输出值，计算公式为：
DeltaMVN＝-K【PV(t-1)-PV(t)+Ts/Ti(SP-PV(t)】+Td/Ts【2PV(t-1)-PV(t)-PV(t-2)】
其中，DeltaMVN为增量输出值,PV(t)为本次采样时间的LTD值,PV(t-1)为上次采样时间的LTD值,PV(t-2)为上上次采样时间的LTD值,SP为LTD目标值,Ts为采样时间，采样时间为1s，K为比例系数，Ti为积分时间，Td为微分时间，K、Ti、Td为常量；
对通过上述公式得到的增量输出值DeltaMVN进行处理，控制电动调节阀输出，使电动调节阀的开度减小或者增大；
S3.压缩机停止，将电动调节阀调节至停机开度Vstop％，并使电动调节阀保持停机开度，持续时间为T1，时间到达，电动调节阀关闭，停机开度与初始开度相同，T1为0-2min。
2.根据权利要求1所述的自动节流膨胀控制方法，其特征在于，S1中，采集蒸发器的压力数值，将蒸发器压力数值转换为蒸发温度。
3.根据权利要求1所述的自动节流膨胀控制方法，其特征在于，S21中，记录一百个采集周期内电动调节阀保持不变的开度值，写入初始开度值。
4.根据权利要求1所述的自动节流膨胀控制方法，其特征在于，当电动调节阀使用开关量输出信号时，周期采样并对增量输出值DeltaMVN进行输出时间计算，计算公式为
T＝|DeltaMVN|*CP
其中，T为阀门输出时间，单位为s，CP为控制周期，控制周期5s；
控制周期内，执行输出开大/关小信号：当增量输出值DeltaMVN为正值，并且LTD值大于LTD目标值时，电动调节阀打开，打开时间为T；当增量输出值DeltaMVN为负值，并且LTD值小于LTD目标值时，电动调节阀关闭，关闭时间为T。
5.根据权利要求1所述的自动节流膨胀控制方法，其特征在于，当电动调节阀使用模拟量输出信号时，周期采样并对增量输出值DeltaMVN进行开度计算，控制周期内，执行阀门开度信号的输出：当增量输出值DeltaMVN为正值，并且LTD值大于LTD目标值时，将阀门开度增加|DeltaMVN|％；当增量输出值DeltaMVN为负值，并且LTD值小于LTD目标值时，将阀门开度减小|DeltaMVN|％。
6.根据权利要求1所述的自动节流膨胀控制方法，其特征在于，S22中，根据蒸发器的压力，对电动调节阀进行低压限位控制，当蒸发器内的压力低于2.1bar时，电动调节阀增加10％的开度。
7.根据权利要求1所述的自动节流膨胀控制方法，其特征在于，制冷系统包括蒸发器、压缩机、冷凝器、自动节流膨胀装置和控制器，冷凝器与蒸发器之间的连接管路上设有自动节流膨胀装置，蒸发器的冷水出口处设有冷水出口温度传感器，蒸发器上设有蒸发器压力变送器，控制器分别与冷水出口温度传感器、蒸发器压力变送器、自动节流膨胀装置连接。
8.根据权利要求7所述的自动节流膨胀控制方法，其特征在于，通过蒸发器压力变送器采集蒸发器的压力数值，通过冷水出口温度传感器采集蒸发器的冷水出口温度，通过控制器对LTD值周期采样，计算增量输出值DeltaMVN，并对计算结果进行处理，控制周期内通过控制器控制电动调节阀的输出。
9.根据权利要求7所述的自动节流膨胀控制方法，其特征在于，所述自动节流膨胀装置为电动调节阀。
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