CN115164462B - 电子膨胀阀的控制方法、装置、可读存储介质及热泵系统 - Google Patents

电子膨胀阀的控制方法、装置、可读存储介质及热泵系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了电子膨胀阀的控制方法、装置、可读存储介质及热泵系统。电子膨胀阀的控制方法包括如下步骤：1)压缩机开启前的第30秒，电子膨胀阀的开度自动运行到最大步数A；2)压缩机启动后的第15秒，电子膨胀阀自动运行到步数E1；3)压缩机启动后的第30秒，电子膨胀阀开始自动调节实际步数E。在压缩机开启前的第30秒，电子膨胀阀自动运行到最大步数，即电子膨胀阀的开度最大。压缩机开启后的第15秒，电子膨胀阀再从最大步数开始调节，可以快速准确调节电子膨胀阀，从而减少电子膨胀阀乱调节的现象，从而达到最佳节能效果。

Description

电子膨胀阀的控制方法、装置、可读存储介质及热泵系统
技术领域
本发明涉及热泵系统技术领域，特别是涉及电子膨胀阀的控制方法、装置、可读储存介质及热泵系统。
背景技术
电子膨胀阀的开度是经过电子膨胀阀的制冷剂流量大小衡量值，通常用“步数”来衡量，通常“步数”为“0至500”步，数值越大，电子膨胀阀的阀门开得越大，通过电子膨胀阀的制冷剂流量越大；500步表示阀已经开到最大；数值越小，阀门开得越小；关小电子膨胀阀，就是将电子膨胀阀步数的数值由大变小，开大就是相反。
现有的空气能热水器，通常电子膨胀阀的调节，都是在热水器开机后，电子膨胀阀默认先开到默认步数，然后再通过保证过热度为5℃，即也就是回气的温度减去盘管的温度等于5℃来控制并调节系统。热水器的电子膨胀阀的默认开度通常是按在标准工况下，也就是环境温度在20℃的时候，即热水器的电子膨胀阀最佳工作开度。但是在实际使用情况下，环境温度不是20℃时或除霜的时候，通常需要花很长时间电子膨胀阀才能调节到最佳的工作步数，这段时间内，热水器的能力和能效通常都较低，浪费了电费，严重的时候，甚至会导致机器无法达到制取热水的效果，产生故障。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出电子膨胀阀的控制方法、装置、可读存储介质及热泵系统，可以快速准确调节电子膨胀阀，从而减少电子膨胀阀乱调节来达到最佳节能效果。
本发明一些实施例的电子膨胀阀的控制方法，包括如下步骤：
1)压缩机开启前的第30秒，电子膨胀阀的开度自动运行到最大步数A；
2)压缩机启动后的第15秒，电子膨胀阀自动运行到步数E1；
3)压缩机启动后的第30秒，电子膨胀阀开始自动调节实际步数E。
根据本发明的一些实施例，步数E1的计算公式为：E1＝A+K1×(T1-20)；
其中，K1为电子膨胀阀环境温度的第一调节系数，T1为实际环境温度。
根据本发明的一些实施例，实际步数E的计算公式为：E＝E1+ΔE。
根据本发明的一些实施例，ΔE的计算公式为：ΔE＝K2×(T环境-T盘管)+K3×(T回气-T盘管)；
其中，K2为电子膨胀阀环境温度的第二调节系数，K3为电子膨胀阀环境温度的第三调节系数，T环境为环境温度，T盘管为蒸发器中制冷剂的温度，T回气为压缩机回气制冷剂的温度。
根据本发明的一些实施例，
如果(T环境-T盘管)＜2时，K2＝4；
如果2<(T环境-T盘管)≤4时,K2＝3；
如果2<(T环境-T盘管)≤6时,K2＝1；
如果(T环境-T盘管)>6时,K2＝0。
根据本发明的一些实施例，
如果(T回气-T盘管)＜-1时，K3＝3；
如果-1<(T回气-T盘管)≤0时,K3＝2；
如果(T回气-T盘管)>0时,K3＝1。
上述电子膨胀阀的控制方法至少具有以下有益效果：在压缩机开启前的第30秒，电子膨胀阀自动运行到最大步数，即电子膨胀阀的开度最大。压缩机开启后的第15秒，电子膨胀阀再从最大步数开始调节，可以快速准确调节电子膨胀阀，从而减少电子膨胀阀乱调节的现象，从而达到最佳节能效果。
本发明一些实施例的电子膨胀阀的控制装置，包括：
进风结构；
出风结构，与所述进风结构通过风道连通；
采用管路依次连通的压缩机、换热器、电子膨胀阀、蒸发器，所述蒸发器设于所述进风结构与所述出风结构之间连通的风道内，所述蒸发器上设有用于测量所述蒸发器中制冷剂的温度的第一感温器，所述进风结构内设有用于测量环境温度的第二感温器，所述压缩机的进气端设有用于测量进入所述压缩机的制冷剂的温度的第三感温器。
本发明一些实施例的可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现上述一些实施例所述的子膨胀阀的控制方法。
本发明一些实施例的热泵系统，包括存储有计算机程序的可读存储介质、处理器以及上述一些实施例的电子膨胀阀的控制装置，所述处理器读取并运行所述计算机程序时，实现上述一些实施例所述的电子膨胀阀的控制方法。
根据本发明的一些实施例，所述热泵系统为热泵热水器，所述热泵热水器包括水箱，所述换热器设于所述水箱内。
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
下面结合附图对本发明作进一步说明，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明实施例热泵系统的结构示意图；
图2是图1蒸发器的结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面详细描述本发明的实施例，所述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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
需要理解的是，本文中，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“纵向”、“横向”、“轴向”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。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
本文中，若有术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本文中，如果有描述到“若干”、“多个”，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。
本文的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，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。
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
电子膨胀阀的开度是经过电子膨胀阀的制冷剂流量大小衡量值，通常用“步数”来衡量，通常“步数”为“0至500”步，数值越大，电子膨胀阀的阀门开得越大，通过电子膨胀阀的制冷剂流量越大；500步表示阀已经开到最大；数值越小，阀门开得越小；关小电子膨胀阀，就是将电子膨胀阀步数的数值由大变小，开大就是相反。
现有的空气能热水器，通常电子膨胀阀的调节，都是在热水器开机后，电子膨胀阀默认先开到默认步数，然后再通过保证过热度为5℃，即也就是回气的温度减去盘管的温度等于5℃来控制并调节系统。热水器的电子膨胀阀的默认开度通常是按在标准工况下，也就是环境温度在20℃的时候，即热水器的电子膨胀阀最佳工作开度。但是在实际使用情况下，环境温度不是20℃时或除霜的时候，通常需要花很长时间电子膨胀阀才能调节到最佳的工作步数，这段时间内，热水器的能力和能效通常都较低，浪费了电费，严重的时候，甚至会导致机器无法达到制取热水的效果，产生故障。
为了解决上述至少一些问题，本发明提出了电子膨胀阀的控制方法、装置、可读存储介质及热泵系统。可以理解的是，本发明的热泵系统为热泵热水器。需要理解的是，本发明的热泵系统可以为热泵烘干机或空调器等家电。
参照图1和图2，本发明实施例的热泵系统为热泵热水器，包括电子膨胀阀700的控制装置、水箱100、存储有计算机程序的可读存储介质、处理器。
可以理解的是，电子膨胀阀700的控制装置包括进风结构200、出风结构300、风机400以及采用管路依次连通的压缩机500、换热器600、电子膨胀阀700、蒸发器800。出风结构300与进风结构200通过风道连通。蒸发器800设于进风结构200与出风结构300之间连通的风道内，蒸发器800上设有用于测量蒸发器800中制冷剂的温度的第一感温器910，进风结构200内设有用于测量环境温度的第二感温器920，压缩机500的进气端设有用于测量进入压缩机500的制冷剂的温度的第三感温器930，换热器600至于水箱100内。
可以理解的是，风机400位于出风结构300侧，风机400的风叶设于出风机400构内。第二感温器920固定设于进风结构200内。第一感温器910固定紧贴于蒸发器800的铜管上。第三感温器930固定紧贴于位于压缩机500的制冷剂的进入口处的管路上。
继续参照图2，本实施例中，蒸发器800的铜管上焊接有套筒件810，第一感温器910固定紧贴于套筒件810上，套筒件810紧套设在蒸发器800的铜管上，第一感温器910通过套筒件810固定紧贴于蒸发器800的铜管上。第一感温器910的感温原理是：制冷剂进入蒸发器800后，需要从进口进去，回气口回来才能让第一感温器910感受到。这样就存在了一个误差，如果电子膨胀阀700开度很小，经过蒸发器800的流量很小，导致制冷剂经过蒸发器800回来后，已经基本蒸发完了，这样第一感温器910感受到的温度就比实际温度高，即更接近回气温度和环境温度，在这个时候，本发明的电子膨胀阀700的控制方法是开大电子膨胀阀700，增加经过蒸发器800的流量。而现有技术的方法是要保证过热度为5℃，即(T回气-T盘管)＝5℃。由于存在回气温度接近回气温度的情况，那么(T回气-T盘管)＜5℃时，系统就会让电子膨胀阀700关小，保证过热度。从而导致系统混乱。
在除霜过程中，压缩机500排出的高温高压气体进入蒸发器800，加热蒸发器800，除掉蒸发器800上的冰霜，此时蒸发器800的温度都会高于环境温度，也高于回气温度。在除霜结束后的电子膨胀阀700调节中，经常就会出现过(T回气-T盘管)＜5℃，导致电子膨胀阀700不断关小，最后出现故障的情况。
可以理解的是，第一感温器910、第二感温器920以及第三感温器930为感温探头。需要理解的是，第一感温器910、第二感温器920以及第三感温器930均为采购件或常用件，本领域技术人员有能力根据实际需求选择型号、规格和参数。
压缩机500吸入低温低压的制冷剂气体，通过压缩成为高温高压的制冷剂气体，到水箱100内，高温高压的制冷剂气体，将热量传递给经过水水箱100内的水，水吸收热量后，温度升高成为洗澡等生活热水。高温高压制冷剂气体放出热量后，温度降低，冷凝成中温中压的制冷剂液体。中温中压的制冷剂液体经过电子膨胀阀700降压后，成为低温低压的制冷剂液体进入蒸发器800中，低温低压的制冷剂液体，吸收来自蒸发器800的热量，蒸发成低温低压的制冷剂气体，回到压缩机500，制冷剂形成一个循环。
本发明一些实施例的电子膨胀阀700的控制方法，包括如下步骤：
1)压缩机500开启前的第30秒，电子膨胀阀700的开度自动运行到最大步数A。这个步骤可以起到平衡压缩机500排气和吸气侧的压力的作用，减少压缩机500带压启动或甚至压缩机500由于吸气和排气压力相差过大而无法启动的情况发生。
2)压缩机500启动后的第15秒，电子膨胀阀700自动运行到步数E1。具体地，步数E1的计算公式为：E1＝A+K1×(T1-20)，其中，K1为电子膨胀阀700环境温度的第一调节系数，T1为实际环境温度。这个步骤的作用是开机将电子膨胀阀700自动调节到合适的范围。现有的方案通常需要由初始开度慢慢调节，需要很长时间才能调节到最佳步数。机组在没达到最佳步数的这段时间，能效通常很低下，造成浪费。
3)压缩机500启动后的第30秒，电子膨胀阀700开始自动调节实际步数E。具体地，实际步数E的计算公式为：E＝E1+ΔE。更为具体地，ΔE的计算公式为：ΔE＝K2×(T环境-T盘管)+K3×(T回气-T盘管)。其中，K2为电子膨胀阀700环境温度的第二调节系数，K3为电子膨胀阀700环境温度的第三调节系数，T环境为环境温度，T盘管为蒸发器800中制冷剂的温度，T回气为压缩机500回气制冷剂的温度。
可以理解的是，本发明电子膨胀阀700的控制方法的一些实施例中，
如果(T环境-T盘管)＜2时，K2＝4；
如果2<(T环境-T盘管)≤4时,K2＝3；
如果2<(T环境-T盘管)≤6时,K2＝1；
如果(T环境-T盘管)>6时,K2＝0。
可以理解的是，本发明电子膨胀阀700的控制方法的一些实施例中，
如果(T回气-T盘管)＜-1时，K3＝3；
如果-1<(T回气-T盘管)≤0时,K3＝2；
如果(T回气-T盘管)>0时,K3＝1。
可以理解的是，这个步骤3)这个阶段调节的作用有：①电子膨胀阀700能快速调节到需要的步数，避免花费很长时间才调到最佳步数，造成的浪费；②能保障制冷剂在蒸发器800中蒸发时的蒸发温度能比环境温度低6℃。因为制冷剂需要比环境温度低6℃及以上时，才能保证有良好的换热性能；③保证除霜后等异常情况下，电子膨胀阀700不会乱调节。机组在低环境温度(如环境温度在0℃以下时)运行时，一定需要除霜，由于除霜需要将蒸发器800加热到零℃以上来除去蒸发器800上面结的冰霜。除霜结束后，盘管温度会高达10℃甚至更高。这时候回气温度会小于或等于盘管温度。以往的系统会判定电子膨胀阀700需要加大开度，从而导致电子膨胀阀700长时间不能恢复到机组最优的位置，甚至导致机组一直不能恢复到最佳位置，严重的会导致故障及停机。
可以理解的是，本发明提出可读储存介质。具体地，可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器读取并运行时，实现上述一些实施例的电子膨胀阀700的控制方法。
可以理解的是，本发明提出电子膨胀阀700的控制装置。具体地，处理器读取并运行计算机程序时，实现上述一些实施例的电子膨胀阀700的控制方法。
热泵系统为热泵热水器时。在热水器除霜时，热水器需要将蒸发器800加热，以便除去蒸发器800上面的冰霜。当除霜结束时，蒸发器800内的制冷剂温度通常高于环境温度，也高于或等于回气温度，这时候的过热度，即(T回气-T盘管)的温度通常为零或负值。在传统的电子膨胀阀700调节方案中，也就是保证过热度为5℃，即(T回气-T盘管)＝5℃的方案中，就需要快速关小电子膨胀阀700，这时候可能就导致电子膨胀阀700关死，轻则导致系统长时间不能回到最优工作区间，重则导致系统无法正常使用。
本发明可以实现快速准确调节电子膨胀阀700，并减少电子膨胀阀700乱调节来达到最佳节能效果的热泵热水器的控制方法。具有根据环境温度在开机可以一次直接调节电子膨胀阀700开度，一次性调节到位。避免不同环境温度都需要从同一个初始步数缓慢调节到最优的步数的情况。本发明电子膨胀阀700的调节方法，优先保持盘管温度降低到低于环境温度6℃，再根据盘管及回气温度调节电子膨胀阀700开度。在压缩机500开启前的第30秒，电子膨胀阀700自动运行到最大步数，即电子膨胀阀700的开度最大。压缩机500开启后的第15秒，电子膨胀阀700再从最大步数开始调节。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“另一些实施例”、“示意性实施例”、“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。
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，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，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，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.电子膨胀阀的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
设置控制装置，所述控制装置包括进风结构、出风结构、风机以及采用管路依次连通的压缩机、电子膨胀阀以及蒸发器；
所述出风结构与所述进风结构通过风道连通，所述蒸发器设于所述进风结构与所述出风结构之间连通的所述风道内，所述蒸发器上设有用于测量所述蒸发器中制冷剂的温度的第一感温器，所述进风结构内设有用于测量环境温度的第二感温器，所述压缩机的进气端设有用于测量进入所述压缩机的制冷剂的温度的第三感温器；
1)压缩机开启前的第30秒，电子膨胀阀的开度自动运行到最大步数A；
2)压缩机启动后的第15秒，电子膨胀阀自动运行到步数E1；
3)压缩机启动后的第30秒，电子膨胀阀开始自动调节实际步数E；
步数E1的计算公式为：E1＝A+K1×(T1-20)；
其中，K1为电子膨胀阀环境温度的第一调节系数，T1为实际环境温度；
实际步数E的计算公式为：E＝E1+ΔE；
ΔE的计算公式为：ΔE＝K2×(T环境-T盘管)+K3×(T回气-T盘管)；
其中，K2为电子膨胀阀环境温度的第二调节系数，K3为电子膨胀阀环境温度的第三调节系数，T环境为环境温度，T盘管为蒸发器中制冷剂的温度，T回气为压缩机回气制冷剂的温度。
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：
如果(T环境-T盘管)＜2时，K2＝4；
如果2<(T环境-T盘管)≤4时,K2＝3；
如果2<(T环境-T盘管)≤6时,K2＝1；
如果(T环境-T盘管)>6时,K2＝0。
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：
如果(T回气-T盘管)＜-1时，K3＝3；
如果-1<(T回气-T盘管)≤0时,K3＝2；
如果(T回气-T盘管)>0时,K3＝1。
4.可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现如权利要求1至3任一项所述的电子膨胀阀的控制方法。
5.热泵系统，其特征在于，包括如权利要求4所述的可读存储介质以及处理器，所述处理器读取并运行所述计算机程序时，实现如权利要求1至3任一项所述的电子膨胀阀的控制方法。
6.根据权利要求5所述的热泵系统，其特征在于，所述热泵系统为热泵热水器，所述热泵热水器包括水箱和换热器，所述换热器设于所述水箱内。
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