CN114001504A - 一种电子膨胀阀的控制方法及热泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子膨胀阀的控制方法及热泵系统，该电子膨胀阀的控制方法包括热泵系统启动时根据环境温度调节电子膨胀阀的初始开度参数；检测热泵系统在测试周期内的回气过热度；根据回气过热度偏差以及回气过热度偏差变化率调节电子膨胀阀的运行开度。回气过热度偏差＝回气过热度‑目标回气过热度；回气过热度偏差变化率＝相邻两个测试周期内的回气过热度偏差的差值。采用该控制方法控制电子膨胀阀的开度能够较好地避免热泵系统开机过程中出现液击现象，并且能够提升热泵系统的能效。

Description

一种电子膨胀阀的控制方法及热泵系统

技术领域

本发明涉及热泵系统设备技术领域，尤其涉及一种电子膨胀阀的控制方法及热泵系统。

背景技术

为了确保热泵系统能够稳定地运行，目前的热泵系统中一般采用电子膨胀阀，电子膨胀阀的开度调节是由步进电机带动的，步进电机转动的最小角度范围称为一步，因此，电子膨胀阀的开度调节一般都是按“步”来衡量。比如膨胀阀的开度为200步，即步进电机带动膨胀阀转动到第200个角度单位。

但是目前热泵系统运行过程中，电子膨胀阀的开度调节不能很好的满足热泵系统运行的实际工况的需求，容易出现热泵系统在开机过程中出现严重液击，或者热泵系统在运行过程中能效较低的现象。

发明内容

本发明的第一个目的在于提出一种电子膨胀阀的控制方法，采用该控制方法控制电子膨胀阀的开度能够较好地避免热泵系统开机过程中出现液击现象，并且能够提升热泵系统的能效。

本发明的第二个目的在于提出一种热泵系统，该热泵系统能够较好地避免液击的现象，并且具有较高的能效。

为实现上述技术效果，本发明的技术方案如下：

本发明公开了一种电子膨胀阀的控制方法，包括：热泵系统启动时根据环境温度调节电子膨胀阀的初始开度参数；检测热泵系统在测试周期内的回气过热度；根据回气过热度偏差以及回气过热度偏差变化率调节所述电子膨胀阀的运行开度；其中：所述回气过热度偏差＝所述回气过热度-目标回气过热度；所述回气过热度偏差变化率＝相邻两个所述测试周期内的所述回气过热度偏差的差值。

在一些实施例中，所述初始开度参数包括所述电子膨胀阀的初始开度、最大开度以及最小开度。

在一些实施例中，所述初始开度为P0，最大开度为Pmax，最小开度为Pmin，其中：130≤P0≤340，Pmax＝480，70≤Pmin≤120。

在一些实施例中，检测热泵系统的回气过热度包括：检测测试周期内间隔预定时长的多个回气温度和盘管温度：根据所述回气温度、所述盘管温度以及修正系数得出多个计算值：设定多个所述计算值的平均数为所述热泵系统的所述回气过热度。

在一些具体的实施例中，所述修正系数由所述热泵系统的压缩机的运行频率确定。

在一些具体的实施例中，所述测试周期为30s，所述预定时长为0.5s-1s。

在一些实施例中，所述目标回气过热度＝目标回气过热度初始温度+目标回气过热度修正温度；其中：所述目标回气过热度初始温度由所述环境温度确定；所述目标回气过热度修正温度由所述热泵系统的排气温度确定。

在一些实施例中，在检测热泵系统在测试周期内的回气过热度还包括：保持所述热泵系统稳定运行预设时长。

在一些具体的实施例中，所述预设时长为3min。

本发明还公开了一种热泵系统，包括压缩机及电子膨胀阀，所述电子膨胀阀的开度采用前文所述的电子膨胀阀的控制方法进行调节。

本发明的电子膨胀阀的控制方法的有益效果：由于热泵系统启动时根据环境温度调节电子膨胀阀的初始开度参数，较好地解决了热泵系统在开机过程中电子膨胀阀控制不稳导致液击，由于根据回气过热度偏差以及回气过热度偏差变化率调节电子膨胀阀的运行开度，能够确保电子膨胀阀的运行开度符合实际工况，从而确保了热泵系统具有较高的能效。

本发明的热泵系统的有益效果：由于采用前文所述的电子膨胀阀的控制方法调整电子膨胀阀的开度，使得该热泵系统能够较好地避免液击的现象，并且具有较高的能效。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是本发明实施例的电子膨胀阀的控制方法的流程图；

图2是本发明实施例的检测热泵系统在测试周期内的回气过热度的流程图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1-图2描述本发明实施例的电子膨胀阀的控制方法的具体流程

本发明公开了一种电子膨胀阀的控制方法，如图1所示，该电子膨胀阀的控制方法包括：

S1：热泵系统启动时根据环境温度调节电子膨胀阀的初始开度参数；

可以理解的是，环境温度越高，电子膨胀阀的需要的过热度相对较大，环境温度越低，电子膨胀阀的需要的过热度相对较小，而电子膨胀阀的开度能够直接影响到电子膨胀阀的过热度。在本实施例中，在热泵系统启动时，根据环境温度调节电子膨胀阀的初始开度参数，能够使得电子膨胀阀具有较为合适的过热度，从而能够较好地避免电子膨胀阀的开度与环境温度不匹配导致的压缩机液击现象。

具体地，初始开度参数包括电子膨胀阀的初始开度、最大开度以及最小开度。由此，可以通过最大值、最小值以及初始值三个数值进行初始开度参数调整，从而使得电子膨胀阀的初始开度能够较好地满足环境温度的需求，确保压缩机能够平稳地启动，避免压缩机出现液击的现象。

更具体地，初始开度为P0，最大开度为Pmax，最小开度为Pmin，其中：130≤P0≤340，Pmax＝480，70≤Pmin≤120。经过实验证明，将初始开度为P0，最大开度为Pmax，最小开度为Pmin控制在上述范围内，能够使得电子膨胀阀的初始开度最大限度地满足环境温度的需求，确保压缩机能够平稳地启动，避免压缩机出现液击的现象。

当然，在本发明的其他实施例中，初始开度为P0，最大开度为Pmax，最小开度为Pmin还可以根据下表(表M1)选择。

这里需要说明的是，电子膨胀阀的开度调节是由步进电机带动的，步进电机转动的最小角度范围称为一步，因此，电子膨胀阀的开度调节一般都是按“步”来衡量，比如电子膨胀阀的开度为200步，即步进电机带动膨胀阀转动到第200个角度单位。在表M1表示开度的数值的单位均为步进电机的角度单位。

S2：保持热泵系统稳定运行预设时长。

可以理解的是，当热泵系统启动后需要运行一定时间才能到达稳定状态，到达稳定状态后各项运行参数才会趋于稳定。因此，在调整电子膨胀阀的开度之前先保持热泵系统稳定运行预设时长，能够确保调整电子膨胀阀的开度时，整个热泵系统已经处于稳定状态，避免了热泵系统自身处于不稳定状态时，就对电子膨胀阀的开度进行调整而引发的热泵系统故障的现象。

可选的，预设时长为3min。当然，预设时长可以根据实际需要进行选择，并不限于本实施例的3min。

S3：检测热泵系统在测试周期内的回气过热度，如图2所示，具体步骤如下：

S31：检测测试周期内间隔预定时长的多个回气温度和盘管温度：

S32：根据回气温度、盘管温度以及修正系数得出多个计算值：

S33：设定多个计算值的平均数为热泵系统的回气过热度。

可以理解的是，虽然热泵系统处于稳定状态才进行测量，但是在稳定状态下热泵系统的运行参数还是会出现合理范围内的波动，如果只用一个时间点的回气过热度进行后续计算以及电子膨胀阀的开度调节，不能很好表征在这个时间点所在的时间段的工作状态，从而会降低电子膨胀阀的开度调节精度。而在本实施例中，在测试周期内进行多次测量和计算才得出回气过热度，能够较好地保证回气过热度能够较好地表征测试周期内的热泵系统的工作状态，从而确保了电子膨胀阀的开度调节精度。

可选的，修正系数由热泵系统的压缩机的运行频率确定，具体来说，修正系数可以根据下表(表M2确定)

可选的，测试周期为30s。测试周期过长会导致调整滞后产生的误差增大，测试周期过短会导致测试值的代表性较低，在本实施例中，将测试周期控制在30s，既能降低调整滞后产生的误差，确保调整精度，又能具有较强的代表性，从而进一步保证调整精度。

可选的，预定时长为0.5s-1s。预定时长过长会导致取样点较少，代表性较差，预定时长过短会导致取样点冗余，提升了处理难度。在本实施例中，将预定时长控制在0.5s-1s之间，既能保证取样点足够多从而具有较强的代表性，又能避免取样点冗余，从而降低了处理难度。当然，在本发明的其他实施例中，预定时长可以根据实际需要选择，并不限于本实施例的0.5s-1s。

S4：根据回气过热度偏差以及回气过热度偏差变化率调节电子膨胀阀的运行开度；其中：回气过热度偏差＝回气过热度-目标回气过热度；回气过热度偏差变化率＝相邻两个测试周期内的回气过热度偏差的差值。

可以理解的是，在实际工作过程中，热泵系统的回气过热度能够直观地保证热泵系统运行状态以及能效，通常情况下，目标回气过热度＝目标回气过热度初始温度+目标回气过热度修正温度；如果电子膨胀阀的回气过热度等于目标回气过热度的话，就说明电子膨胀阀此时的开度是完全符合目前的工作状态的，但是在实际工作过程中，回气过热度和目标回气过热度之间总会存在偏差。因此需要根据这个偏差值对电子膨胀阀的开度进行调整，由于调整的滞后性，仅仅依靠偏差值对电子膨胀阀的开度进行调整，并不能使得调整完成的电子膨胀阀完全符合工况需求。

在本实施例中，根据回气过热度偏差以及回气过热度偏差变化率调节电子膨胀阀的运行开度，也就是说，在实际调节电子膨胀阀的开度过程中，不仅需要考虑偏差值还需要考虑偏差变化率，偏差值能够直观的表明电子膨胀阀目前的开度与目标开度的偏差，偏差变化率能够表明电子膨胀阀目前的开度与目标开度的偏差的变化率，也就是说，偏差变化率能够在一定程度上反应下一个时刻电子膨胀阀目前的开度与目标开度的偏差。由此，即便存在不可避免的调整滞后的现象，在电子膨胀阀的开度进行调整时已经考虑到了电子膨胀阀的开度与目标开度的差值的变化率，这样能够抵消调整滞后带来的误差，以使得调整完成的电子膨胀阀较好地符合工况需求，从而达到提升整个热泵系统能效的目的。

具体来说，目标回气过热度初始温度由环境温度确定，目标回气过热度初始温度可以根据下表(表M3)确定。

目标回气过热度修正温度由热泵系统的排气温度确定，目标回气过热度修正温度可以根据下表(表M4)确定。

这里需要说明的是，理想状态下的目标回气过热度应当等于目标回气过热度初始温度，而目标回气过热度初始温度由环境温度确定。但是在实际工作过程中，目标回气过热度会收到排气温度的影响，因此需要对目标回气过热度初始温度进行修正，而修正是选用的参数就需要是排气温度。经过修正的目标回气过热度初始温度才能够作为实际工况下的目标回气过热度使用，也只有经过修改的目标回气过热度才能较好地符合实际工况，在本实施例中，采用以排气温度作为修正基准，能够确保计算中的目标回气过热度符合实际工况，从而间接地保证了调整精度。

根据计算出来的回气过热度偏差以及回气过热度偏差变化率，根据下表(表M5)对电子膨胀阀的开度进行调整。

在表M5中，如果调整值为正值，表明控制电子膨胀阀的步进电机继续正转，以增大电子膨胀阀的开度，如果调整值为负值，表明控制电子膨胀阀的步进电机反转，以降低电子膨胀阀的开度。

根据表M5，如果回气过热度偏差变化率小于-3且回气过热度偏差小于-5，则电子膨胀阀的开度就降低8步。由此，当回气过热度偏差变化率和回气过热度偏差为其他数值时，根据上述调整示例进行适应性调整即可。

本实施例的电子膨胀阀的控制方法具有以下优点：

第一：由于根据回气过热度偏差以及回气过热度偏差变化率调节电子膨胀阀的运行开度，解决了电子膨胀阀在热泵系统运行过程控制不稳定现象。

第二：由于热泵系统启动时根据环境温度调节电子膨胀阀的初始开度参数，解决了热泵系统在开机过程中电子膨胀阀控制不稳导致液击。

第三：由于根据回气过热度偏差以及回气过热度偏差变化率调节电子膨胀阀的运行开度，解决了热泵系统在运行过程能力、能效低现象。

第四：由于根据回气过热度偏差以及回气过热度偏差变化率调节电子膨胀阀的运行开度，解决热泵在低环温高水温排气波动问题。

本发明还公开了一种热泵系统，包括压缩机及电子膨胀阀，电子膨胀阀的开度采用前文的电子膨胀阀的控制方法进行调节。

本发明的热泵系统，由于采用前文所述的电子膨胀阀的控制方法调整电子膨胀阀的开度，使得该热泵系统能够较好地避免液击的现象，并且具有较高的能效。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、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、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种电子膨胀阀的控制方法，其特征在于，包括：

热泵系统启动时根据环境温度调节电子膨胀阀的初始开度参数；

检测所述热泵系统在测试周期内的回气过热度；

根据回气过热度偏差以及回气过热度偏差变化率调节所述电子膨胀阀的运行开度；其中：

所述回气过热度偏差＝所述回气过热度-目标回气过热度；

所述回气过热度偏差变化率＝相邻两个所述测试周期内的所述回气过热度偏差的差值。

2.根据权利要求1所述的电子膨胀阀的控制方法，其特征在于，所述初始开度参数包括所述电子膨胀阀的初始开度、最大开度以及最小开度。

3.根据权利要求2所述的电子膨胀阀的控制方法，其特征在于，所述初始开度为P0，所述最大开度为Pmax，所述最小开度为Pmin，其中：

130≤P0≤340，Pmax＝480，70≤Pmin≤120。

4.根据权利要求1所述的电子膨胀阀的控制方法，其特征在于，检测所述热泵系统的回气过热度包括：

检测所述测试周期内间隔预定时长的多个回气温度和盘管温度：

根据所述回气温度、所述盘管温度以及修正系数得出多个计算值：

设定多个所述计算值的平均数为所述热泵系统的所述回气过热度。

5.根据权利要求4所述的电子膨胀阀的控制方法，其特征在于，所述修正系数由所述热泵系统的压缩机的运行频率确定。

6.根据权利要求4所述的电子膨胀阀的控制方法，其特征在于，所述测试周期为30s，所述预定时长为0.5s-1s。

7.根据权利要求1所述的电子膨胀阀的控制方法，其特征在于，所述目标回气过热度＝目标回气过热度初始温度+目标回气过热度修正温度；其中：

所述目标回气过热度初始温度由所述环境温度确定；

所述目标回气过热度修正温度由所述热泵系统的排气温度确定。

8.根据权利要求1所述的电子膨胀阀的控制方法，其特征在于，在检测所述热泵系统在测试周期内的回气过热度还包括：

保持所述热泵系统稳定运行预设时长。

9.根据权利要求8所述的电子膨胀阀的控制方法，其特征在于，所述预设时长为3min。

10.一种热泵系统，包括压缩机及电子膨胀阀，所述电子膨胀阀的开度采用如权利要求1-9中任一项所述的电子膨胀阀的控制方法进行调节。

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