CN113237257B - 一种除霜频率控制方法、处理器、变频水机 - Google Patents

一种除霜频率控制方法、处理器、变频水机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种除霜频率控制方法、处理器、变频水机，通过在变频水机上电运行的过程中，通过上一次除霜时的环境温度、回水温度、除霜时最高压力、除霜运行频率与这一次除霜时的环境温度、回水温度来调整这一次除霜进程中压缩机的运行频率，从而减小整个除霜进程中的最高压力，从而减少除霜时最高压力高于高压保护值的次数，避免或减缓高压开关由于系统高压多次远高于高压保护值而导致故障，造成机组停止运行。

Description

一种除霜频率控制方法、处理器、变频水机
技术领域
本发明涉及变频水机除霜技术领域，特别涉及一种除霜频率控制方法、处理器、变频水机。
背景技术
目前空气能热水变频系统的除霜一般是检测室外翅片式换热器盘管进口温度和制热运行时间，当制热运行时间大于最短制热运行时间设定值且盘管进口温度小于除霜温度设定值时，机组开始除霜，压缩机按照设定的固定频率运行。当盘管进口温度大于除霜退出设定值或除霜运行时间大于最长除霜运行时间设定值或机组出现高压保护或热水温度低于除霜最低热水温度设定值时，机组退出除霜。该除霜控制方法存在以下缺点：实际运行中退出除霜时高压压力过高，甚至超过高压开关保护值，多次后有可能导致高压开关故障，机组保护停机。具体原因为：1、热水机组除霜时，室外风扇停止运行，且回水温度高，因此当翅片换热器接近除完霜后，机组高压上升快；2、除霜传感器温度反馈存在一定的滞后性，不能准确及时的反馈除霜传感器处的温度；3、翅片换热器有可能存在一定的结霜不均匀，除霜传感器处温度最低；4、变频压缩机从除霜频率降频到除霜结束频率需要一定时间，且降频过程中高压持续上升。因此等满足除霜结束条件在进行降频在很多时候会导致机组的高压压力超过高压保护值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在户用变频水机制热水时，由于室外环境温度低，机组结霜后进行除霜时，控制除霜时的最高压力，从而减少除霜时最高高压高于高压保护值的次数，避免或减缓高压开关由于系统高压多次远高于高压保护值而导致故障，造成机组停止运行的问题的除霜频率控制方法。本发明用于来控制除霜时最高压力，从而减少除霜时最高高压高于高压保护值的次数，避免高压开关由于系统高压多次远高于高压保护值而导致故障，造成机组停止运行的问题。
为了达到上述目的，采用了以下技术方案：一种除霜频率控制方法，用于变频水机，所述控制方法包括以下步骤：
系统上电；
运行过程中，实时检测并记录当前压力数据P、当前环境温度Thjn和当前回水温度Thsn、当前除霜传感器温度Tcp和当前出水温度T；进入上电后第1次除霜时，根据当前环境温度Thjn及当前回水温度Thsn确定本次除霜时变频压缩机运行频率，并记录进入除霜进程的时间；
进入上电后第n(n依次取2、3、4......）次除霜时，根据当前环境温度Thjn、当前回水温度Thsn、上次进入除霜时的环境温度、回水温度、判断环境是否变化；
若环境发生变化，则重新根据当前环境温度Thjn及当前回水温度Thsn确定本次除霜时变频压缩机运行频率，并记录进入除霜进程的时间；
若环境未变化，则根据上一次变频压缩机的频率Fn-1和上一次退出除霜时的最高压力Pn-1确定本次除霜时变频压缩机的运行频率，记录进入除霜进程的时间；
当检测到的当前压力数据P、当前除霜传感器温度Tcp和当前回水温度T达到相应系统预设值时，或者记录的进入除霜进程的时间大于除霜最大运行时间值时，系统退出除霜模式。本方案通过在变频水机上电运行的过程中，通过上一次除霜时的环境温度、回水温度、除霜时最高压力、除霜运行频率与这一次除霜时的环境温度、回水温度来调整这一次除霜进程中压缩机的运行频率，从而减小整个除霜进程中的最高压力，从而减少除霜时最高压力高于高压保护值的次数，避免或减缓高压开关由于系统高压多次远高于高压保护值而导致故障，造成机组停止运行。
进一步地，根据当前环境温度Thjn及当前回水温度Thsn确定本次除霜时变频压缩机运行频率的过程中包括以下步骤：
根据检测当前环境温度Thjn，当前回水温度Thsn，结合系统设定的频率常数F0,温度常数T1、T2和相应温度常数下的温度系数K1、k2计算除霜时的压缩机运行频率采用Fn=F0+K1*(T1-Thjn)+K2*(T2-Thsn)，计算结果取整。本方案第一次除霜时通过检测温度数据来去确定压缩机运行频率，使第一次除霜过程中最高压力不会超过高压压力保护值或不会超过高压压力保护值很多。
进一步地，判断环境是否变化的过程中包括以下步骤：
根据上次除霜进入时的室外环境温度Thjn-1、上次除霜进入时的回水温度Thsn-1，本次满足除霜时的室外当前环境温度Thjn、除霜进入时的当前回水温度Thsn；判断是否|Thjn-Thjn-1|＞a或|Thsn-Thsn-1|＞b，
若判断为是，则环境变化；
若判断为否，则环境未发生变化。当|Thjn-Thjn-1|＞a或|Thsn-Thsn-1|＞b时按照Fn=F0+K1*(T1-Thjn)+K2*(T2-Thsn)重新计算除霜频率，这个可以解决室外环境温度或回水温度变动过大时，通过重新计算除霜时压缩机运行频率，确保翅片式换热器化霜干净且除霜时压力的最高值不会超过高压保护值或不会超过高压保护值很多。
进一步地，环境未发生变化时确定压缩机运行频率的过程中包括以下步骤：
判断上次结束除霜时的高压Pn-1与除霜高压保护值C的关系；
如果Pn-1≤C，则压缩机运行频率Fn=Fn-1；
如果Pn-1＞C，则压缩机运行频率Fn=Fn-1-k3*(Pn-1-C)。
本方案第n(n依次取2、3、4......)除霜时，根据上次除霜进入时的室外环境温度Thjn-1与本次进入除霜时的室外当前环境温度Thjn的差值、上次除霜进入时的回水温度Thsn-1与本次进入除霜时的当前回水温度Thsn的差值,当|Thjn-Thjn-1|≤a或|Thsn-Thsn-1|≤b时不按照Fn=F0+K1*(T1-Thjn)+K2*(T2-Thsn)重新计算除霜频率，而是通过上次除霜结束时的高压Pn-1来确定频率，解决了室外环境温度或回水温度本身偏差导致计算出的除霜频率偏高从而造成除霜推出时高压偏高的问题。当|Thjn-Thjn-1|≤a或|Thsn-Thsn-1|≤b时，按照Pn-1与C的关系来调整本次除霜频率：如果Pn-1≤C，则Fn=Fn-1，这样即可以保证除霜效果又能保证除霜时的最高压力不会超过C，如果Pn-1＞C，则Fn=Fn-1-k3*(Pn-1-C)，这样通过降低本次除霜时的频率，降低除霜时的压力最高值,这样经过一次或多次的除霜时压缩机频率的调整，确保除霜时压力最高值不高于C。
进一步地，计算压缩机运行频率过程中包括以下步骤：
如果Fn≤Fmin，则Fn=Fmin，机组进行除霜，压缩机频率按照Fn运行。
如果Fn≥Fmax，则Fn=Fmax，机组进行除霜，压缩机频率按照Fn运行。如果Fn≤Fmin，则Fn=Fmin，如果Fn≥Fmax，则Fn=Fmax确保压缩机除霜时的运行频率处于允许范围之内，避免运行频率超出范围导致压缩机损伤。
进一步地，根据检测及记录的数据判断结束除霜模式的步骤包括：
判断是否满足Tcp≥T0， T0为系统预设的除霜结束时温度值，若满足则符合结束除霜模式的条件、退出本步骤；
判断是否满T≤Tmin，Tmin为系统预设的除霜时最低出水温度值，若满足则符合结束除霜模式的条件、退出本步骤；
判断是否满P≥Pmax，Pmax为系统预设的高压保护值，若满足则符合结束除霜模式的条
件、退出本步骤；
判断是否满S≥Smax，Smax为系统预设的除霜最大运行时间值，若满足则符合结束除霜模式的条件、退出本步骤。
在整个除霜进程中，为了避免变频水机中各部件的损坏，同时确保退出时霜能化完，设置了几个退出条件，当Tcp≥T0（T0为除霜结束温度）时，则除霜结束，确保翅片换热器霜化完后及时退出除霜；当S≥Smax(除霜最大运行时间)时，则除霜结束，确保了除霜传感器温度检测偏低的情况下机组能退出除霜。当T≤Tmin(除霜时最低出水温度)时，则除霜结束，确保除霜时出水水温过低的时候能结束除霜，避免水侧换热器出现结冰冻坏现象；当P≥Pmax(除霜时最高压力)时，则除霜结束，则确保机组高压较高时能及时结束除霜，避免机组出现高压超过高压保护值，损坏系统元器件的问题。
一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述的控制方法中的步骤。
一种变频水机，包括由冷媒管连接的压缩机、水侧换热器、节流组件、风侧换热器、室外风机及相应的控制系统，所述的压缩机为变频压缩机，控制系统包括用于检测压缩机排气端的压力的高压压力传感器，和用于检测风侧换热器冷媒进口侧温度的除霜温度传感器，和用于检测水侧换热器出水水温传感器，以及处理器、存储器和存储在所述存储器上的计算机程序，所述的处理器上述的处理器。
技术效果：本发明通过在变频水机上电运行的过程中，通过上一次除霜时的环境温度、回水温度、除霜时最高压力、除霜运行频率与这一次除霜时的环境温度、回水温度来调整这一次除霜进程中压缩机的运行频率，从而减小整个除霜进程中的最高压力，从而减少除霜时最高压力高于高压保护值的次数，避免或减缓高压开关由于系统高压多次远高于高压保护值而导致故障，造成机组停止运行。
附图说明
图1为本发明实施例1流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，能够是固定连接，也能够是可拆卸连接，或一体地连接；能够是机械连接，也能够是电连接；能够是直接相连，也能够通过中间媒介间接相连，能够是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，能够根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：具体除霜控制方法如下：
机组满足除霜条件后，控制器检测并记录当前环境温度Thjn，当前回水温度Thsn；
机组如果为上电后第1次除霜，则按照公式Fn=F0+K1*(T1-Thjn)+K2*(T2-Thsn)计算除霜时的压缩机运行频率，计算结果取整。
机组如果不是上电后第1次除霜，则根据上次结束除霜时的高压
Pn-1，除霜进入时的室外当前环境温度Thjn-1、除霜进入时的当前回水温度Thsn-1，本次满足除霜时的室外当前环境温度Thjn、除霜进入时的当前回水温度Thsn，按照如下规则调整Fn:
如果|Thjn-Thjn-1|＞a或|Thsn-Thsn-1|＞b，则按照公式Fn=F0+K1*(T1-Thjn)+K2*(T2-Thsn)计算除霜时的压缩机运行频率，计算结果取整
否则
如果Pn-1≤C，则Fn=Fn-1，
如果Pn-1＞C，则Fn=Fn-1-k3*(Pn-1-C)，
如果Fn≤Fmin，则Fn=Fmin，如果Fn≥Fmax，则Fn=Fmax
机组进行除霜，压缩机频率按照Fn运行；
当Tcp≥T0（T0为除霜结束温度）时，则除霜结束；
当S≥Smax(Smax除霜最大运行时间)时，则除霜结束；
当T≤Tmin(Tmin除霜时最低出水温度)时，则除霜结束；
当P≥Pmax(Pmax除霜最高压力)时，则除霜结束；
将除霜时的频率、最高压力、除霜开始时的环境温度、回水温度保存到：Fn-1、Pn-1、Thjn-1、Thsn-1
本实施例有以下几个特点：本实施例中的压缩机为转速可调压缩机；本实施例中的高压压力检测装置为高压压力传感器，可准确的检测到机组高压；
本实施例中机组上电后第1次除霜，通过公式Fn=F0+K1*(T1-Thj)+K2*(T2-Ths)，其中F0、K1、K2、T1、T2为常数，利用检测到的环境温度Thj和回水温度Ths，来确定首次除霜时的压缩机运行频率。避免采用固定压缩机运行频率除霜，在以下几种情况下出现除霜结束时高压过高的问题：1、环境温度偏高；2、回水温度偏高；3、环境温度、回收温度都偏高时。
本实施例中当机组不是上电后第1次除霜时，则根据上次结束除霜时
的高压Pn-1，除霜进入时的室外当前环境温度Thjn-1、除霜进入时的当前回水温度Thsn-1，本次满足除霜时的室外当前环境温度Thjn、除霜进入时的当前回水温度Thsn，按照如下规则调整Fn:
如果|Thjn-Thjn-1|＞a或|Thsn-Thsn-1|＞b，则按照公式Fn=F0+K1*(T1-Thjn)+K2*(T2-Thsn)计算除霜时的压缩机运行频率，计算结果取整
否则
如果Pn-1≤C，则Fn=Fn-1，
如果Pn-1＞C，则Fn=Fn-1-k3*(Pn-1-C)，
本方案第n(n依次取2、3、4......)除霜时，根据上次除霜进入时的室外环境温度Thjn-1与本次进入除霜时的室外当前环境温度Thjn的差值、上次除霜进入时的回水温度Thsn-1与本次进入除霜时的当前回水温度Thsn的差值,当|Thjn-Thjn-1|≤a或|Thsn-Thsn-1|≤b时不按照Fn=F0+K1*(T1-Thjn)+K2*(T2-Thsn)重新计算除霜频率，而是通过上次除霜结束时的高压Pn-1来确定频率，解决了室外环境温度或回水温度本身偏差导致计算出的除霜频率偏高从而造成除霜推出时高压偏高的问题。当|Thjn-Thjn-1|＞a或|Thsn-Thsn-1|＞b时按照Fn=F0+K1*(T1-Thjn)+K2*(T2-Thsn)重新计算除霜频率，这个可以解决室外环境温度或回水温度变动过大时，通过重新计算除霜时压缩机运行频率，确保翅片式换热器化霜干净且除霜时压力的最高值不会超过高压保护值或不会超过高压保护值很多。当|Thjn-Thjn-1|≤a或|Thsn-Thsn-1|≤b时，按照Pn-1与C的关系来调整本次除霜频率：如果Pn-1≤C，则Fn=Fn-1，这样即可以保证除霜效果又能保证除霜时的最高压力不会超过C，如果Pn-1＞C，则Fn=Fn-1-k3*(Pn-1-C)，这样通过降低本次除霜时的频率，降低除霜时的压力最高值，确保此次除霜时的高压压力低于上次除霜时的压力，经过一次或多次的压缩机除霜运行频率的调整，确保除霜结束时的高压低于设定高压C；
计算得出除霜时压缩机的运行频率后，在经过以下条件：如果Fn≤Fmin(压缩机最低运行频率)，则Fn=Fmin，如果Fn≥Fmax(压缩机最高运行频率)，则Fn=Fmax，将除霜运行频率控制在Fmin和Fmax之间，避免出现超范围运行损伤压缩机。
当Tcp≥T0（T0为除霜结束温度）时，则除霜结束，确保翅片换热器霜化完后及时退出除霜；
当S≥Smax(除霜最大运行时间)时，则除霜结束，确保了除霜传感器温度检测偏低的情况下机组能退出除霜。当T≤Tmin(除霜时最低出水温度)时，则除霜结束，确保除霜时出水水温过低的时候能结束除霜，避免水侧换热器出现结冰冻坏现象；当P≥Pmax(除霜时最高压力)时，则除霜结束，则确保机组高压较高时能及时结束除霜，避免机组出现高压超过高压保护值，损坏系统元器件的问题。
下面通过实施例对本实施例作进一步的详细说明，以下实施例是对本实施例的解释而本实施例并不局限于以下实施例。
设定除霜结束温度T0=16℃， 除霜最大运行时间Smax=10分钟，除霜时最低出水温度Tmin=10℃，除霜最高压力Pmax为40，常数F0为60，常数K1\K2\K3为0.5\0.5\1，常数T1\T2\为2\45，常数C为35，常数a为3，常数b为3，最高压缩机频率Fmax=80，最低压缩机频率为Fmin=50。
机组满足除霜条件后，控制器检测并记录当前环境温度Thjn=-6，当前回水温度Thsn=42；
假定机组为上电后第1次除霜，则根据公式Fn=F0+K1*(T1-Thj)+K2*(T2-Ths)=60+0.5*（2-（-6）+0.5*（45-42）=65.5，取整为65。
因为65不满足小于等于Fmin(50)也不满足大于等于Fmax(80)，所以压缩机除霜频率确定为65HZ；机组按照65HZ进行除霜，在除霜过程机组会满足以下任一条结束除霜：当Tcp≥16（除霜结束温度）或S≥10除霜最大运行时间)或T≤10(除霜时最低出水温度)或P≥40(除霜最高压力)时，则除霜结束；假定除霜结束时的高压Pn为38，同时将Thjn、Thsn、Fn、Pn值保存到Thjn-1、Thsn-1、Fn-1、Pn-1，即Thjn-1=-6、Thsn-1=42、Fn-1=65、Pn-1=38。
机组接着运行1小时后，再次满足除霜条件，控制器检测并记录当前环境温度Thjn=-5，当前回水温度Thsn=41。由于是第二次进入除霜，且满足|Thjn-Thjn-1|=|-5-(-6)|=1≤3且|Thsn-Thsn-1|=|41-42|=1≤3， Pn-1（38）＞C（35），则Fn=Fn-1-k3*(Pn-1-C)=65-1*（38-35）=62。因为62不满足小于等于Fmin(50)也不满足大于等于Fmax(80)，所以压缩机除霜频率确定为62HZ；机组按照62HZ进行除霜，在除霜过程机组会满足以下任一条结束除霜：当Tcp≥16（除霜结束温度）或S≥10除霜最大运行时间)或T≤10(除霜时最低出水温度)或P≥40(除霜最高压力)时，则除霜结束；机组记录除霜结束时的高压Pn为34，同时将Thjn、Thsn、Fn、Pn值保存到Thjn-1=-5、Thsn-1=41、Fn-1=62、Pn-1=34，机组继续运行，过一段时间后再除霜，按照规则调整除霜的频率，如此不停循环。
实施例2：一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行实施例1中的控制方法中的步骤。
实施例3：一种变频水机，包括由冷媒管连接的压缩机、水侧换热器、节流组件、风侧换热器、室外风机及相应的控制系统，其特征在于，所述的压缩机为变频压缩机，控制系统包括用于检测压缩机排气端的压力的高压压力传感器，和用于检测风侧换热器冷媒进口侧温度的除霜温度传感器，和用于检测水侧换热器出水水温传感器，以及处理器、存储器和存储在所述存储器上的计算机程序，所述的处理器为实施例2中的处理器。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点能够在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，能够理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内能够对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种除霜频率控制方法，用于变频水机，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
系统上电；
运行过程中，实时检测并记录当前压力数据P、当前环境温度Thjn和当前回水温度Ths;
进入上电后第1次除霜时，根据当前环境温度Thjn及当前回水温度Thsn确定本次除霜时变频压缩机运行频率，并记录进入除霜进程的时间；
进入上电后第n（n依次取2、3、4......）次除霜时，根据当前环境温度Thjn、当前回水温度Thsn、上次进入除霜时的环境温度Thjn-1、回水温度Thsn-1、判断环境是否变化；
若环境发生变化，则重新根据当前环境温度Thjn及当前回水温度Thsn确定本次除霜时变频压缩机运行频率，并记录进入除霜进程的时间；
若环境未变化，则根据上一次变频压缩机的频率Fn-1和上一次退出除霜时的最高压力Pn-1确定本次除霜时变频压缩机的运行频率，记录进入除霜进程的时间；
当检测到的当前压力数据P、当前除霜传感器温度Thjn和当前回水温度Thsn达到相应系统预设值时，或者记录的进入除霜进程的时间大于除霜最大运行时间值时，系统退出除霜模式。
2.根据权利要求1所述的一种除霜频率控制方法，其特征在于，根据当前环境温度Thjn及当前回水温度Thsn确定本次除霜时变频压缩机运行频率的过程中包括以下步骤：
根据检测当前环境温度Thjn，当前回水温度Thsn，结合系统设定的温度常数T1、T2和相应温度常数下的温度系数K1、k2计算除霜时的压缩机运行频率采用Fn=F0+K1*(T1-Thjn)+K2*(T2-Thsn)，计算结果取整。
3.根据权利要求2所述的一种除霜频率控制方法，其特征在于，判断环境是否变化的过程中包括以下步骤：
根据上次结束除霜时的高压Pn-1，除霜进入时的室外环境温度Thjn-1、除霜进入时的当前回水温度Thsn-1，本次满足除霜时的室外当前环境温度Thjn、除霜进入时的当前回水温度Thsn；判断是否|Thjn-Thjn-1|＞a或|Thsn-Thsn-1|＞b，
若判断为是，则环境变化；
若判断为否，则环境未发生变化。
4.根据权利要求3所述的一种除霜频率控制方法，其特征在于，环境未发生变化时确定压缩机运行频率的过程中包括以下步骤：
判断上次结束除霜时的高压Pn-1与除霜高压保护值C的关系；
如果Pn-1≤C，则压缩机运行频率Fn=Fn-1；
如果Pn-1＞C，则压缩机运行频率Fn=Fn-1-k3*(Pn-1-C)。
5.根据权利要求4所述的一种除霜频率控制方法，其特征在于，计算压缩机运行频率过程中包括以下步骤：
如果Fn≤Fmin，则Fn=Fmin，机组进行除霜，压缩机频率按照Fn运行；
如果Fn≥Fmax，则Fn=Fmax，机组进行除霜，压缩机频率按照Fn运行。
6.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至5中任一项所述的控制方法中的步骤。
7.一种变频水机，包括由冷媒管连接的压缩机、水侧换热器、节流组件、风侧换热器、室外风机及相应的控制系统，其特征在于，所述的压缩机为变频压缩机，控制系统包括用于检测压缩机排气端的压力的高压压力传感器，和用于检测风侧换热器冷媒进口侧温度的除霜温度传感器，和用于检测水侧换热器出水水温传感器，以及处理器、存储器和存储在所述存储器上的计算机程序，所述的处理器为权利要求6中所述的处理器。
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