CN115875886A - 基于热补偿的吸收式制冷机组的控制方法、系统及介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于热补偿的吸收式制冷机组的控制方法，包括：获取蒸发器的冷冻水出口温度，并将冷冻水出口温度与第一温度阈值进行比较，若冷冻水出口温度处于第一温度阈值范围内，执行一般控制进程；若冷冻水出口温度大于第一温度阈值，执行制冷不足控制进程；若冷冻水出口温度小于第一温度阈值，执行制冷过剩控制进程；所述制冷不足控制进程、制冷过剩控制进程和一般控制进程，用于根据发生器的内部温度或热量平衡方程，判断制冷机组的制冷负荷状态；以及生成控制指令，所述控制指令用于指示加热器调整自身的加热功率，对制冷机组进行热量补偿。本发明的方法能够降低制冷机组整体调节过程的滞后性，进而降低蒸发器的冷冻水出口温度的波动。

Description

基于热补偿的吸收式制冷机组的控制方法、系统及介质

技术领域

本发明涉及低温回收制冷技术领域，尤其涉及一种基于热补偿的吸收式制冷机组的控制方法、系统及介质。

背景技术

吸收式制冷机组是一种以热能为驱动能源实现制冷目的设备，其结构简单，安全可靠，除了利用锅炉蒸气、燃料产生的热能外，还可以利用余热、废热、太阳能等低品位热能作为驱动能源。在当前能源紧缺，环境问题日益严峻的形势下，吸收式制冷机组以其特有的优势受到广泛关注。特别是在企业生产过程中，吸收式制冷机组能够利用热媒水做为热源，对生产中产生的低温热源进行回收，因而在生产企业特别是石化企业中得到较好的普及。由于企业的热媒水系统与吸收式制冷机组处于生产工艺流程中能量集成的末端，因此往往需要承担生产工艺流程中低温余热的全部供热波动。而企业生产工艺的波动和环境温度的变化，导致以热媒水作为供热侧单一热源的吸收式制冷机组的制冷量长期处于波动状态，影响用冷侧装置的稳定运行。此外，用冷侧的用冷需求波动也会影响吸收式制冷机组供冷的稳定性，特别地，当用冷侧生产负荷下降、或者有装置异常停车时，吸收式制冷机组的冷冻水出口温度由于用冷需求骤降而在短时间内急速下降，导致吸收式制冷机组无法稳定运行，严重时甚至直接宕机，对机组设备造成损坏。

为了应对上述问题，现有的解决方法通常依赖控制模型或控制算法，以冷冻水出口温度波动范围为被控参量，调整吸收式制冷机组的控制参数，以提高吸收式制冷机组运行的稳定性。例如公开号为CN109858163A的专利文献，公开了一种溴化锂吸收式制冷机的自抗扰前馈控制方法，该方法采用开环阶跃辨识获得吸收式制冷机的对象传递函数，以及来自热源水入口温度、冷却水入口温度、冷媒水(也即冷冻水)入口温度的扰动传递函数；该控制方法以冷媒水出口温度为被控参量，以热源水流量为控制量，设计自抗扰控制算法，以提高冷媒水出口温度对扰动抑制速度，减小冷媒水出口温度波动范围。但是，由于吸收式制冷机组的制冷循环流程较长，冷冻水出口温度变化较供热侧的供热量波动有一定滞后性，因而上述控制方法仅以冷冻水出口温度为参考对制冷机组进行控制时，其生成的控制决策也具有滞后性，会导致制冷机组的冷冻水出口温度频繁波动。而且，上述方法是通过调整热媒水的流量来完成供热侧工供热量控制的，在面对供热侧幅度较大的流量波动和温度波动、特别是在供热侧的供热量下降的状况时，其调整能力有限。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种基于热补偿的吸收式制冷机组的控制方法，其解决了现有技术对吸收式制冷机组的控制方法具有滞后性导致的冷冻水出口温度频繁波动的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明实施例提供一种基于热补偿的吸收式制冷机组的控制方法，所述制冷机组包括发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器，所述发生器内部设有加热器，所述加热器用于对制冷机组进行热量补偿；所述控制方法包括：

在每个预设的控制周期内，获取蒸发器的冷冻水出口温度，并将冷冻水出口温度与第一温度阈值进行比较，

若冷冻水出口温度处于第一温度阈值范围内，执行一般控制进程；

若冷冻水出口温度大于第一温度阈值，执行制冷不足控制进程；

若冷冻水出口温度小于第一温度阈值，执行制冷过剩控制进程；

其中，所述制冷不足控制进程、制冷过剩控制进程和一般控制进程，用于基于制冷机组与外界的热量交换过程，根据发生器的内部温度或热量平衡方程，判断所述制冷机组的制冷负荷状态；以及，基于所述制冷机组的制冷负荷状态生成控制指令，所述控制指令至少用于指示加热器调整自身的加热功率。

本发明实施例提出的控制方法，基于制冷机组与外界的热量交换过程，根据发生器的内部温度和热量平衡方程，判断所述制冷机组的制冷负荷状态，并基于制冷机组的制冷负荷状态生成控制决策，并指示加热器通过调整自身的加热功率调整其对制冷机组的补偿热量。本发明提供的方法，除了以制冷机组的冷冻水出口温度作为被控参量外，还新增了发生器的内部温度这一参考温度点。基于发生器的内部温度，本控制方法能够实时了解制冷机组供热侧的供热量变化情况，对由供热侧的供热波动导致的潜在的制冷量波动进行预防，并且能够根据发生器的内部温度或热量平衡方程判断制冷机组的制冷负荷状态，对制冷机组的控制参数进行调节，有效减少或消除冷冻水出口温度的波动。与现有技术相比，本控制方法有效降低了制冷机组整体调节过程的滞后性，进而降低冷冻水出口温度的波动，保证制冷机组供冷的稳定性。

此外，本控制方法还在制冷机组的发生器内部设有加热器，并能够根据制冷机组的制冷负荷状态调整加热器的加热功率，从而在供热侧出现波动时提供相应程度的热量补偿，降低供热侧波动的幅度，从而缩小冷冻水出口温度的波动范围，为制冷机组向用冷侧装置的稳定供冷提供支持，特别是在供热侧的供热量下降时，加热器能够通过提高自身的加热功率来中和供热量下降造成的影响，提高制冷机组供冷的稳定性。

可选地，所述发生器通过流经其内部的热媒水从外界吸收热量，所述吸收器和冷凝器通过依次流过两者的冷却水向外界散发热量，所述蒸发器通过流经其内部的冷冻水从外界吸收热量，所述加热器向发生器补偿热量；

所述热量平衡方程为：

ΔQ＝Q_热媒水+Q_补+Q_e-Q_a-Q_c＝0(1)

公式(1)中，Q_热媒水表示热媒水向发生器提供的热量；

Q_补表示加热器向发生器提供的热量；

Q_e表示冷冻水向蒸发器提供的热量；

Q_a表示冷却水从吸收器中带走的热量；

Q_c表示冷却水从冷凝器中带走的热量。

可选地，所述Q_热媒水、Q_补、Q_e、Q_a、Q_c分别基于公式(2)～(6)求得，所述公式(2)～(6)分别为：

Q_补＝εQ_加热器(3)

公式(2)～(6)中，c表示水的比热容，ρ表示水的密度，v^热媒水表示流经发生器的热媒水的流量，

表示热媒水进入发生器时的热媒水入口温度；/>

表示热媒水离开发生器时的热媒水出口温度，ε表示加热器的能量转化效率，Q_加热器表示加热器消耗的能量；v^e表示流经蒸发器的冷冻水的流量，/>

表示冷冻水进入蒸发器时的冷冻水入口温度，/>

表示冷冻水离开蒸发器时的冷冻水出口温度；v^a表示流经吸收器的冷却水的流量，/>

表示冷却水进入吸收器时的第一冷却水入口温度，/>

表示冷却水离开吸收器时的第一冷却水出口温度；v^c表示流经冷凝器的冷却水的流量，/>

表示冷却水进入冷凝器时的第二冷却水入口温度，

表示冷却水离开冷凝器时的第二冷却水出口温度。

可选地，所述一般控制进程包括：

A1、获取发生器的内部温度，并将所述发生器的内部温度与第二温度阈值进行比较，

若发生器的内部温度低于第二温度阈值，执行A2；

若发生器的内部温度高于第二温度阈值，执行A3；

若发生器的内部温度处于第二温度阈值范围内，结束当前一般控制进程；

A2、判断加热器的当前加热功率是否达到极限，

若是，输出制冷负荷即将不足的预警信号；

若否，提高加热器的加热功率；

A3、判断加热器是否开启，

若否，输出制冷负荷即将过剩的预警信号；

若是，降低加热器的加热功率。

可选地，所述制冷不足控制进程包括：

B1、获取发生器的内部温度，并将所述发生器的内部温度与第二温度阈值进行比较，

若发生器的内部温度低于第二温度阈值，执行B2；

若发生器的内部温度不低于第二温度阈值，执行B3；

B2、判断加热器的当前加热功率是否达到极限，

若是，输出制冷负荷即将不足的预警信号；

若否，提高加热器的加热功率；

B3、基于热平衡方程计算ΔQ的值，并将ΔQ与0进行比较，

若ΔQ<0，跳转至B2；

若ΔQ>0，判断加热器是否开启，若否，输出制冷负荷即将过剩的预警信号；若是，降低加热器的加热功率；

若ΔQ＝0，结束当前制冷不足控制进程。

可选地，所述制冷过剩控制进程包括：

C1、获取发生器的内部温度，并将所述发生器的内部温度与第二温度阈值进行比较，

若发生器的内部温度不低于第二温度阈值，执行C2；

若发生器的内部温度低于第二温度阈值，执行C3；

C2、判断加热器是否开启，

若是，降低加热器的加热功率；

若否，输出制冷负荷即将过剩的预警信号；和/或，降低热媒水流量；和/或，启动宕机保护进程；

C3、基于热平衡方程计算ΔQ的值，并将ΔQ与0进行比较，

若ΔQ>0，跳转至C2；

若ΔQ<0，判断加热器的当前加热功率是否达到极限，若是，输出制冷负荷即将不足的预警信号；若否，提高加热器的加热功率；

若ΔQ＝0，结束当前制冷过剩控制进程。

第二方面，本发明实施例提供一种基于热补偿的吸收式制冷机组的控制系统，所述制冷机组包括发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器，所述控制系统包括：

传感器模组，用于分别采集关于发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器与外界的热量交换过程的实时数据；

控制模块，用于基于传感器模组采集的实时数据，根据权利要求1～6任一项所述的基于热补偿的吸收式制冷机组的控制方法，生成控制指令；

加热器，设置于发生器内部，用于基于所述控制指令，调整自身的加热功率，对发生器进行相应的热量补偿。

可选地，所述传感器模组包括：

发生器温度传感器，用于测量发生器的内部温度；

热媒水流量计，用于测量流经发生器的热媒水的流量v^热媒水；

热媒水入口温度传感器，用于测量发生器的热媒水入口温度

热媒水出口温度传感器，用于测量发生器的热媒水出口温度

冷却水流量计，用于测量进入吸收器的第一冷却水流量；

第一冷却水入口温度传感器，用于测量吸收器的第一冷却水入口温度

第一冷却水出口温度传感器，用于测量吸收器的第一冷却水出口温度

第二冷却水流量计，用于测量流经冷凝器的第二冷却水流量v^c；

第二冷却水入口温度传感器，用于测量冷凝器的第二冷却水入口温度

第二冷却水出口温度传感器，用于测量冷凝器的第二冷却水出口温度

冷冻水流量计，用于测量流经蒸发器的冷冻水流量v^e；

冷冻水入口温度传感器，用于测量蒸发器的冷冻水入口温度

冷冻水出口温度传感器，用于测量蒸发器的冷冻水出口温度

可选地，所述加热器为电加热器或燃气加热器。

第三方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的基于热补偿的吸收式制冷机组的控制方法。

(三)有益效果

本发明实施例提出的控制方法及系统，基于制冷机组与外界的热量交换过程，根据发生器的内部温度和热量平衡方程，判断所述制冷机组的制冷负荷状态，并基于制冷机组的制冷负荷状态生成控制决策，并指示加热器通过调整自身的加热功率调整其对制冷机组的补偿热量。本发明提供的方法，除了以制冷机组的冷冻水出口温度作为被控参量外，还新增了发生器的内部温度这一参考温度点。基于发生器的内部温度，本控制方法能够实时了解制冷机组供热侧的供热量变化情况，对由供热侧的供热波动导致的潜在的制冷量波动进行预防，并且能够根据发生器的内部温度或热量平衡方程判断制冷机组的制冷负荷状态，对制冷机组的控制参数进行调节，有效减少或消除冷冻水出口温度的波动。与现有技术相比，本控制方法有效降低了制冷机组整体调节过程的滞后性，进而降低冷冻水出口温度的波动，从而保证了制冷机组供冷的稳定性。

此外，本控制方法还在制冷机组的发生器内部设有加热器，并能够根据制冷机组的制冷负荷状态调整加热器的加热功率，从而在供热侧出现波动时提供相应程度的热量补偿，降低供热侧波动的幅度，从而缩小冷冻水出口温度的波动范围，为制冷机组向用冷侧装置的稳定供冷提供支持，特别是在供热侧的供热量下降时，加热器能够通过提高自身的加热功率来中和供热量下降造成的影响，提高制冷机组供冷的稳定性。

附图说明

图1为实施例中提供的一种基于热补偿的吸收式制冷机组的控制方法的流程示意图；

图2为实施例中溴化锂吸收式制冷机组的结构示意图；

图3为实施例中一般控制进程的流程示意图；

图4为实施例中制冷不足控制进程的流程示意图；

图5为实施例中制冷过剩控制进程的流程示意图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例一

本实施例提供一种基于热补偿的吸收式制冷机组的控制方法。本实施例的控制方法可在任一电子设备上实现，所述电子设备具体可为计算机设备或控制器。

具体地，所述吸收式制冷机组包括发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器。所述吸收式制冷机组可为溴化锂吸收式制冷机组或氨水吸收式制冷机组，为了方便本领域技术人员理解本实施提供的控制方法，本实施例首先对制冷机组的工作原理及加热器的设置位置进行说明：

如图2所示，以溴化锂吸收式制冷机组为例，所述制冷机组的制冷原理是，吸收器1中的溴化锂稀溶液被溶液泵2抽出，经热交换器3升温后进入发生器4，在发生器4中被供热侧的热媒水经传热管加热，产生冷剂蒸汽，溴化锂稀溶液浓缩成浓溶液。发生器4中产生的冷剂蒸汽流入冷凝器5内，被流经冷凝器5的冷却水经传热管冷凝成冷剂水，而冷剂蒸汽携带的热量被冷却水吸收并带入大气中。冷凝器5中产生的冷剂水经U形管6节流后进入蒸发器7，因蒸发器7内部的压力较低，进入蒸发器7的一部分冷剂水重新闪发成冷剂蒸汽，而另一部分冷剂水则因自身热量被闪发的那一部分带走而降温成饱和冷剂水后流入蒸发器7中的水盘，被冷剂泵8抽送喷淋在蒸发器7内部的传热管表面，吸收流经传热管内的冷冻水的热量而沸腾蒸发，重新成为冷剂蒸汽。蒸发器7中沸腾蒸发产生的冷剂蒸汽和闪发产生的冷剂蒸汽一起进入吸收器1，被从发生器4泵回至吸收器1中的溴化锂浓溶液吸收。而从用冷侧过来的冷冻水则在流经蒸发器7时被冷剂水带走热量后温度降低，流出制冷机组，返回用冷侧供冷。吸收器1中的溴化锂浓溶液在吸收了冷剂蒸汽后，温度升高，浓度降低，再次变为溴化锂稀溶液，被溶液泵2再次泵送至发生器4进行加热浓缩，此外，吸收器1通过流经其内部的冷却水降温，防止吸收器1内部的温度过高。上述过程不断循环进行，蒸发器7就能够连续不断地制取所需温度的冷冻水。

基于上述制冷机组，本实施例创造性地在发生器4内部设置了加热器9，用于基于本实施提供的控制方法，对制冷机组进行热量补偿。

如图1所示，本实施例的控制方法包括：

在每个预设的控制周期内，获取蒸发器的冷冻水出口温度，并将冷冻水出口温度与第一温度阈值进行比较，根据比较结果确定要执行的控制进程。此处将冷冻水出口温度与第一温度阈值进行比较，是为了初步判定制冷机组当前的制冷负荷状态，以便选择后继的控制进程，对制冷机组的制冷负荷状态进行更加精细的判定。所述控制周期可根据实际需求进行设定，周期越短，则本实施例提供的控制方法实时性越高；较佳地，所述控制周期为10秒～60秒；更佳地，所述控制周期为30秒。所述第一温度阈值是根据预设的用冷需求设定的，第一温度阈值越低，代表用冷需求越大。具体地，上述根据比较结果确定要执行的控制进程包括：

若冷冻水出口温度处于第一温度阈值范围内，表明制冷机组的制冷量与用冷需求相匹配，制冷机组承受的波动主要来自于供热侧的波动，可执行一般控制进程进行判定和调节；

若冷冻水出口温度大于第一温度阈值，表明制冷机组的制冷量小于用冷需求，制冷机组承受的波动可能是来自用冷侧的用冷需求提升，和/或，供热侧的供热量下降，可执行制冷不足控制进程进行进一步判定和调节；

若冷冻水出口温度小于第一温度阈值，表明制冷机组的制冷量大于用冷侧的用冷需求，制冷机组承受的波动可能是来自于用冷侧的用冷需求下降，和/或，供热侧的供热量升高，可执行制冷过剩控制进程进行进一步判定和调节。

其中，所述制冷不足控制进程、制冷过剩控制进程和一般控制进程的判定和调节过程为，根据发生器的内部温度判定制冷机组承受的波动是来自供热侧还是用冷侧，并基于制冷机组与外界的热量交换过程，根据发生器的内部温度或热量平衡方程，对所述制冷机组的制冷负荷状态进行精细的判定。然后，基于所述制冷机组的制冷负荷状态生成控制指令，所述控制指令至少用于指示加热器调整自身的加热功率。此外，所述控制指令还包括用于指示制冷机组调节其他控制参数的指令，例如调节流经发生器的热媒水的流量的控制参数等，这些生成调节其他控制参数的指令可通过现有技术实现。在上述控制进程中，所述制冷机组的制冷负荷状态本质上是指制冷机组的制冷量与用冷需求的匹配关系。

需要说明的是，上述供热侧的供热量升高或降低，通常包括热媒水的流量波动和温度波动，其对制冷机组造成的影响可统一称为供热量波动。同理，上述用冷侧的用冷需求升高或降低，通常包括冷冻水的流量波动和温度波动，其对制冷机组造成的影响可统一称为用冷需求波动。

具体地，所述发生器通过流经其内部的热媒水从外界吸收热量，所述吸收器和冷凝器通过依次流过两者的冷却水向外界散发热量，所述蒸发器通过流经其内部的冷冻水从外界吸收热量，所述加热器向发生器补偿热量，则所述热量平衡方程为：

ΔQ＝Q_热媒水+Q_补+Q_e-Q_a-Q_c＝0(1)

公式(1)中，Q_热媒水表示热媒水向发生器提供的热量；

Q_补表示加热器向发生器提供的热量；

Q_e表示冷冻水向蒸发器提供的热量；

Q_a表示冷却水从吸收器中带走的热量；

Q_c表示冷却水从冷凝器中带走的热量。

当ΔQ＝0时，说明制冷机组当前接收的热量(包括热媒水提供的热量和加热器提供的热量)，即制冷机组的制冷负荷，与用冷侧当前的用冷需求相匹配；当ΔQ>0时，说明制冷机组的制冷负荷大于用冷侧的用冷需求，若不及时调节则会出现制冷负荷过剩的情况；当ΔQ<0时，说明制冷机组的制冷负荷小于用冷侧的用冷需求，若不及时调节则会出现制冷负荷不足的情况。

进一步具体地，所述Q_热媒水、Q_补、Q_e、Q_a、Q_c分别基于公式(2)～(6)求得，所述公式(2)～(6)分别为：

Q_补＝εQ_加热器(3)

公式(2)～(6)中，c表示水的比热容，ρ表示水的密度，v^热媒水表示流经发生器的热媒水的流量，

表示热媒水进入发生器时的热媒水入口温度；/>

表示热媒水离开发生器时的热媒水出口温度，ε表示加热器的能量转化效率，Q_加热器表示加热器消耗的能量；v^e表示流经蒸发器的冷冻水的流量，/>

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表示冷冻水离开蒸发器时的冷冻水出口温度；v^a表示流经吸收器的冷却水的流量，/>

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表示冷却水离开吸收器时的第一冷却水出口温度；v^c表示流经冷凝器的冷却水的流量，/>

表示冷却水进入冷凝器时的第二冷却水入口温度，

表示冷却水离开冷凝器时的第二冷却水出口温度。

本实施例提供的控制方法，除了以制冷机组的冷冻水出口温度作为被控参量外，还新增了发生器的内部温度这一参考温度点。基于发生器的内部温度，本控制方法能够实时了解制冷机组供热侧的供热量变化情况，对由供热侧的供热波动导致的潜在的制冷量波动进行预防，并且能够根据发生器的内部温度或热量平衡方程判断制冷机组的制冷负荷状态，对制冷机组的控制参数进行调节，有效减少或消除冷冻水出口温度的波动。与现有技术相比，本控制方法有效降低了制冷机组整体调节过程的滞后性，进而降低冷冻水出口温度的波动，从而保证了制冷机组供冷的稳定性。

此外，本控制方法还在制冷机组的发生器内部设有加热器，并能够根据制冷机组的制冷负荷状态调整加热器的加热功率，从而在供热侧出现波动时提供相应程度的热量补偿，降低供热侧波动的幅度，从而缩小冷冻水出口温度的波动范围，为制冷机组向用冷侧装置的稳定供冷提供支持，特别是在供热侧的供热量下降时，加热器能够通过提高自身的加热功率来中和供热量下降造成的影响，提高制冷机组供冷的稳定性。

实施例二

为了更好地理解实施例一，本实施例结合具体的步骤进行进行详细说明。

本实施例提供的控制方法，在每个预设的控制周期内，执行下述步骤：

S1、获取蒸发器的冷冻水出口温度。

S2、将冷冻水出口温度与第一温度阈值进行比较，

若冷冻水出口温度处于第一温度阈值范围内，执行一般控制进程；

若冷冻水出口温度大于第一温度阈值，执行制冷不足控制进程；

若冷冻水出口温度小于第一温度阈值，执行制冷过剩控制进程。

所述制冷不足控制进程、制冷过剩控制进程和一般控制进程根据发生器的内部温度判定制冷机组承受的波动是来自供热侧还是用冷侧，并基于制冷机组与外界的热量交换过程，根据发生器的内部温度或热量平衡方程，对所述制冷机组的制冷负荷状态进行精细的判定并做出控制决策。需要说明的是，所述控制决策除了下述对加热器加热功率的调节、对热媒水流量的调节、预警信号外，还可包括通过现有技术生成的其他控制信息，以保证制冷机组的稳定运行。

以下分别对所述制冷不足控制进程、制冷过剩控制进程和一般控制进程进行详细说明。

一般控制进程：

当在一个控制周期中，经步骤S2进行初步的判定后执行一般控制进程时，表明制冷机组的制冷量与用冷需求相匹配，制冷机组只需针对供热侧的波动进行调节即可。如图3所示，所述一般控制进程包括以下子步骤：

A1、获取发生器的内部温度，并将所述发生器的内部温度与第二温度阈值进行比较，以确定供热侧的供热量是否发生了波动。所述第二温度阈值通常为发生器正常工作时的温度范围，其具体数值可根据具体的制冷机组进行设置。基于A1的比较结果，

若发生器的内部温度低于第二温度阈值，表明供热侧的供热量下降，执行A2进行调节；

若发生器的内部温度高于第二温度阈值，表明供热侧的供热量升高，执行A3进行调节；

若发生器的内部温度处于第二温度阈值范围内，表明制冷机组当前接收到的热量与用冷需求是匹配的，无需调节制冷机组的控制参数，直接结束当前一般控制进程。

A2、判断加热器的当前加热功率是否达到极限。基于步骤A1已知供热侧的供热量下降，应当提高加热器的加热功率以对供热量下降的部分进行补偿。基于A2的判断结果，

若是，则说明加热器满额补偿的热量也无法抵消供热侧热量下降幅度，制冷机组的制冷负荷即将无法满足用冷侧的用冷需求，因而输出制冷负荷即将不足的预警信号，方便用户预先采取应对措施；具体地，所述预警信号可为文字信息、画面信息或声光报警信息。

若否，则说明加热器在当前的加热功率下没有完全抵消供热侧供热量下降带来的波动，故提高加热器的加热功率以增加加热器对发生器的热量补偿。

A3、判断加热器是否开启。基于步骤A1已知供热侧的供热量升高，应当降低加热器的加热功率以降低制冷机组整体接收的热量，进而防止制冷机组的制冷负荷过剩。基于A3的判断结果，

若否，则说明供热侧的供热量过高，即使关闭加热器，制冷机组的制冷量仍然会大于用冷需求，故输出制冷负荷即将过剩的预警信号，方便用户预先采取应对措施；

若是，则说明加热器在当前的加热功率下补偿的热量高于制冷机组实际的需求量，故降低加热器的加热功率以使制冷机组的制冷量与用冷需求相匹配。

制冷不足控制进程：

当在一个控制周期中，经步骤S2进行初步的判定后执行制冷不足控制进程时，表明制冷机组的制冷量小于用冷需求，制冷机组承受的波动可能是来自用冷侧的用冷需求提升，也可能来自供热侧的供热量下降，需要首先判断波动的来源，然后再做出控制决策。具体地，如图4所示，所述制冷不足控制进程包括以下子步骤：

B1、获取发生器的内部温度，并将所述发生器的内部温度与第二温度阈值进行比较，基于比较结果，

若发生器的内部温度低于第二温度阈值，说明波动来自于供热侧的供热量下降，执行B2进行调节；

若发生器的内部温度不低于第二温度阈值，说明波动来自于用冷侧，执行B3进行判断和调节；

B2、判断加热器的当前加热功率是否达到极限。基于步骤B1已知供热侧的供热量下降，应当提高加热器的加热功率以对供热量下降的部分进行补偿。基于B2的判断结果，

若是，则说明加热器满额补偿的热量也无法抵消供热侧热量下降幅度，制冷机组的制冷负荷即将无法满足用冷侧的用冷需求，因而输出制冷负荷即将不足的预警信号，方便用户预先采取应对措施；

若否，则说明加热器在当前的加热功率下没有完全抵消供热侧供热量下降带来的波动，故提高加热器的加热功率以增加加热器对发生器的热量补偿。

B3、基于热平衡方程计算ΔQ的值，并将ΔQ与0进行比较，基于步骤B1已知波动来自于用冷侧，也即用冷侧的用冷需求发生了变化，因而需要判断制冷机组当前的制冷量是否与新的用冷需求匹配。基于B3的比较结果，

若ΔQ<0，则说明制冷机组当前的制冷量小于新的用冷需求，跳转至B2进行调节；

若ΔQ>0，则说明制冷机组当前的制冷量大于新的用冷需求，应当降低加热器的加热功率以降低制冷机组的制冷量。其具体调节步骤为：判断加热器是否开启；若否，则说明供热侧的供热量过高，即使关闭加热器，制冷机组的制冷量仍然会大于用冷需求，故输出制冷负荷即将过剩的预警信号，方便用户预先采取应对措施；若是，则降低加热器的加热功率以使制冷机组的制冷量与用冷需求相匹配。

若ΔQ＝0，则说明虽然用冷需求发生了波动，但制冷机组当前的制冷量与新的用冷需求是匹配的，无需调节制冷机组的控制参数，直接结束当前制冷不足控制进程。

制冷过剩控制进程：

当在一个控制周期中，经步骤S2进行初步的判定后执行制冷过剩进程时，表明制冷机组的制冷量大于用冷侧的用冷需求，制冷机组承受的波动可能是来自于用冷侧的用冷需求下降，也可能来自供热侧的供热量升高，需要首先判断波动的来源，然后再做出控制决策。如图5所示，所述制冷过剩控制进程包括以下子步骤：

C1、获取发生器的内部温度，并将所述发生器的内部温度与第二温度阈值进行比较，基于比较结果，

若发生器的内部温度不低于第二温度阈值，说明波动来自于供热侧的供热量升高，执行C2进行调节；

若发生器的内部温度低于第二温度阈值，说明波动来自于用冷侧，执行C3进行判断和调节。

C2、判断加热器是否开启，基于步骤C1已知供热侧的供热量升高，应当降低加热器的加热功率或降低热媒水的流量以对供热量升高的部分进行中和。基于C2的判断结果，

若是，则说明加热器在当前的加热功率下补偿的热量高于制冷机组实际的需求量，故降低加热器的加热功率以使制冷机组的制冷量与用冷需求相匹配；

若否，则说明供热侧的供热量过高，即使关闭加热器，制冷机组的制冷量仍然会大于用冷需求，故输出制冷负荷即将过剩的预警信号，方便用户预先采取应对措施；另外，也可通过降低热媒水的流量来减少供热侧对制冷机组的热量供应，以减少制冷机组的制冷量；特别地，也可启动宕机保护进程以防制冷机组宕机而使机组设备受损。所述宕机保护进程为现有技术，具体可为：首先逐步关闭热媒水进口阀门，使制冷机组进入稀释运行状态；持续3-5分钟后，关闭冷却塔风机，关闭冷却水泵出口阀门，然后停冷却水泵；待制冷机组稀释运行停止后，依次关闭冷冻水泵出口阀门，停冷冻水泵，最后切断制冷机组控制箱电源，设备停止运行。

C3、基于热平衡方程计算ΔQ的值，并将ΔQ与0进行比较，基于步骤C1已知波动来自于用冷侧，需要判断制冷机组当前的制冷量是否与新的用冷需求匹配。基于C3的比较结果，

若ΔQ>0，则说明制冷机组当前的制冷量大于新的用冷需求，跳转至C2进行调节。

若ΔQ<0，则说明制冷机组当前的制冷量小于新的用冷需求，应当提高加热器的加热功率，以对新增加的那部分用冷需求对应的热量进行补偿。其具体调节步骤为：判断加热器的当前加热功率是否达到极限；若是，则说明加热器满额补偿的热量也无法抵消供热侧热量下降幅度，制冷机组的制冷负荷即将无法满足用冷侧的用冷需求，因而输出制冷负荷即将不足的预警信号，方便用户预先采取应对措施；若否，提高加热器的加热功率以增加加热器对发生器的热量补偿。

若ΔQ＝0，则说明虽然用冷需求发生了波动，但制冷机组当前的制冷量与新的用冷需求是匹配的，无需调节制冷机组的控制参数，直接结束当前制冷过剩控制进程。

需要说明的是，在上述制冷不足控制进程、制冷过剩控制进程和一般控制进程中，对加热器提高或降低加热功率的调节操作具体可为：预先将加热器的额定加热功率范围按照一定的梯度划分为多个加热等级，若需要加热器提高加热功率，则基于加热器当前的加热等级提高一级，若需要加热器降低加热功率，则基于加热器当前的加热等级降低一级。对应地，加热等级的最低级代表加热器处于关闭状态，加热等级的最高级代表加热器的加热功率达到极限。

基于上述制冷不足控制进程、制冷过剩控制进程和一般控制进程的子步骤可以看出，本实施例提供的控制方法，本质上是首先通过冷冻水出口温度对制冷机组的制冷负荷状态进行初步的判断。若判断制冷负荷不匹配时，再基于发生器的内部温度判断导致制冷负荷不匹配的波动是来自供热侧的供热波动，还是来自用冷侧的用冷需求；若波动为来自供热侧的供热波动，则通过调整加热器和/或热媒水的流量来对该供热波动进行补偿；若波动来自用冷侧的需求波动，则根据热量平衡方程计算制冷机组基于当前接收的热量生产的制冷量与新的用冷需求是否匹配；若是，则无需调节制冷机组的控制参数，制冷机组基于当前供热侧提供的热量会使冷冻水出口温度回到第一温度阈值范围内；若否，再通过调整加热器和/或热媒水的流量来对该需求波动进行补偿。

实施例三

本实施例还提供一种基于热补偿的吸收式制冷机组的控制系统，用于基于实施例一或二提供的控制方法，对制冷机组的制冷过程进行控制。所述控制系统包括：

控制模块，用于基于传感器模组采集的实时数据，根据实施例一或二所述的基于热补偿的吸收式制冷机组的控制方法，生成控制指令，和/或，输出预警信号。所述控制模块具体可为控制器或计算机设备。

加热器，设置于发生器内部，用于基于所述控制指令，调整自身的加热功率，对发生器进行相应的热量补偿。所述加热器具体可为为电加热器或燃气加热器。

传感器模组，用于分别采集关于发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器与外界的热量交换过程的实时数据。

具体地，所述传感器模组包括：

发生器温度传感器，用于测量发生器的内部温度；

热媒水流量计，用于测量流经发生器的热媒水的流量v^热媒水；

热媒水入口温度传感器，用于测量发生器的热媒水入口温度

热媒水出口温度传感器，用于测量发生器的热媒水出口温度

冷却水流量计，用于测量进入吸收器的第一冷却水流量v^a；

第一冷却水入口温度传感器，用于测量吸收器的第一冷却水入口温度

第一冷却水出口温度传感器，用于测量吸收器的第一冷却水出口温度

第二冷却水流量计，用于测量流经冷凝器的第二冷却水流量v^c；

第二冷却水入口温度传感器，用于测量冷凝器的第二冷却水入口温度

第二冷却水出口温度传感器，用于测量冷凝器的第二冷却水出口温度

冷冻水流量计，用于测量流经蒸发器的冷冻水流量v^e；

冷冻水入口温度传感器，用于测量蒸发器的冷冻水入口温度

冷冻水出口温度传感器，用于测量蒸发器的冷冻水出口温度

另一方面，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现实施例一或二所述的基于热补偿的吸收式制冷机组的控制方法。

由于本发明上述实施例所描述的系统/装置，为实施本发明上述实施例的方法所采用的系统/装置，故而基于本发明上述实施例所描述的方法，本领域所属技术人员能够了解该系统/装置的具体结构及变形，因而在此不再赘述。凡是本发明上述实施例的方法所采用的系统/装置都属于本发明所欲保护的范围。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例，或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何附图标记理解成对权利要求的限制。词语“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件来具体体现。词语第一、第二、第三等的使用，仅是为了表述方便，而不表示任何顺序。可将这些词语理解为部件名称的一部分。

此外，需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员在得知了基本创造性概念后，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，权利要求应该解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也应该包含这些修改和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于热补偿的吸收式制冷机组的控制方法，所述制冷机组包括发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器，其特征在于，所述发生器内部设有加热器，所述加热器用于对制冷机组进行热量补偿；所述控制方法包括：

在每个预设的控制周期内，获取蒸发器的冷冻水出口温度，并将冷冻水出口温度与第一温度阈值进行比较，

若冷冻水出口温度处于第一温度阈值范围内，执行一般控制进程；

若冷冻水出口温度大于第一温度阈值，执行制冷不足控制进程；

若冷冻水出口温度小于第一温度阈值，执行制冷过剩控制进程；

其中，所述制冷不足控制进程、制冷过剩控制进程和一般控制进程，用于基于制冷机组与外界的热量交换过程，根据发生器的内部温度或热量平衡方程，判断所述制冷机组的制冷负荷状态；以及，基于所述制冷机组的制冷负荷状态生成控制指令，所述控制指令至少用于指示加热器调整自身的加热功率。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述发生器通过流经其内部的热媒水从外界吸收热量，所述吸收器和冷凝器通过依次流过两者的冷却水向外界散发热量，所述蒸发器通过流经其内部的冷冻水从外界吸收热量，所述加热器向发生器补偿热量；

所述热量平衡方程为：

ΔQ＝Q_热媒水+Q_补+Q_e-Q_a-Q_c＝0 (1)

公式(1)中，Q_热媒水表示热媒水向发生器提供的热量；

Q_补表示加热器向发生器提供的热量；

Q_e表示冷冻水向蒸发器提供的热量；

Q_a表示冷却水从吸收器中带走的热量；

Q_c表示冷却水从冷凝器中带走的热量。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，

所述Q_热媒水、Q_补、Q_e、Q_a、Q_c分别基于公式(2)～(6)求得，所述公式(2)～(6)分别为：

Q_补＝εQ_加热器 (3)

公式(2)～(6)中，c表示水的比热容，ρ表示水的密度，v^热媒水表示流经发生器的热媒水的流量，

表示热媒水进入发生器时的热媒水入口温度；/>

表示热媒水离开发生器时的热媒水出口温度，ε表示加热器的能量转化效率，Q_加热器表示加热器消耗的能量；v^e表示流经蒸发器的冷冻水的流量，/>

表示冷冻水进入蒸发器时的冷冻水入口温度，/>

表示冷冻水离开蒸发器时的冷冻水出口温度；v^a表示流经吸收器的冷却水的流量，/>

表示冷却水进入吸收器时的第一冷却水入口温度，/>

表示冷却水离开吸收器时的第一冷却水出口温度；v^c表示流经冷凝器的冷却水的流量，/>

表示冷却水进入冷凝器时的第二冷却水入口温度，/>

表示冷却水离开冷凝器时的第二冷却水出口温度。

4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述一般控制进程包括：

A1、获取发生器的内部温度，并将所述发生器的内部温度与第二温度阈值进行比较，

若发生器的内部温度低于第二温度阈值，执行A2；

若发生器的内部温度高于第二温度阈值，执行A3；

若发生器的内部温度处于第二温度阈值范围内，结束当前一般控制进程；

A2、判断加热器的当前加热功率是否达到极限，

若是，输出制冷负荷即将不足的预警信号；

若否，提高加热器的加热功率；

A3、判断加热器是否开启，

若否，输出制冷负荷即将过剩的预警信号；

若是，降低加热器的加热功率。

5.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述制冷不足控制进程包括：

B1、获取发生器的内部温度，并将所述发生器的内部温度与第二温度阈值进行比较，

若发生器的内部温度低于第二温度阈值，执行B2；

若发生器的内部温度不低于第二温度阈值，执行B3；

B2、判断加热器的当前加热功率是否达到极限，

若是，输出制冷负荷即将不足的预警信号；

若否，提高加热器的加热功率；

B3、基于热平衡方程计算ΔQ的值，并将ΔQ与0进行比较，

若ΔQ<0，跳转至B2；

若ΔQ>0，判断加热器是否开启，若否，输出制冷负荷即将过剩的预警信号；若是，降低加热器的加热功率；

若ΔQ＝0，结束当前制冷不足控制进程。

6.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述制冷过剩控制进程包括：

C1、获取发生器的内部温度，并将所述发生器的内部温度与第二温度阈值进行比较，

若发生器的内部温度不低于第二温度阈值，执行C2；

若发生器的内部温度低于第二温度阈值，执行C3；

C2、判断加热器是否开启，

若是，降低加热器的加热功率；

若否，输出制冷负荷即将过剩的预警信号；和/或，降低热媒水流量；和/或，启动宕机保护进程；

C3、基于热平衡方程计算ΔQ的值，并将ΔQ与0进行比较，

若ΔQ>0，跳转至C2；

若ΔQ<0，判断加热器的当前加热功率是否达到极限，若是，输出制冷负荷即将不足的预警信号；若否，提高加热器的加热功率；

若ΔQ＝0，结束当前制冷过剩控制进程。

7.一种基于热补偿的吸收式制冷机组的控制系统，所述制冷机组包括发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器，其特征在于，所述控制系统包括：

传感器模组，用于分别采集关于发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器与外界的热量交换过程的实时数据；

控制模块，用于基于传感器模组采集的实时数据，根据权利要求1～6任一项所述的基于热补偿的吸收式制冷机组的控制方法，生成控制指令；

加热器，设置于发生器内部，用于基于所述控制指令，调整自身的加热功率，对发生器进行相应的热量补偿。

8.根据权利要求7所述控制系统，其特征在于，所述传感器模组包括：

发生器温度传感器，用于测量发生器的内部温度；

热媒水流量计，用于测量流经发生器的热媒水的流量；

热媒水入口温度传感器，用于测量发生器的热媒水入口温度；

热媒水出口温度传感器，用于测量发生器的热媒水出口温度；

冷却水流量计，用于测量进入吸收器的第一冷却水流量；

第一冷却水入口温度传感器，用于测量吸收器的第一冷却水入口温度；

第一冷却水出口温度传感器，用于测量吸收器的第一冷却水出口温度；

第二冷却水流量计，用于测量流经冷凝器的第二冷却水流量；

第二冷却水入口温度传感器，用于测量冷凝器的第二冷却水入口温度；

第二冷却水出口温度传感器，用于测量冷凝器的第二冷却水出口温度；

冷冻水流量计，用于测量流经蒸发器的冷冻水流量；

冷冻水入口温度传感器，用于测量蒸发器的冷冻水入口温度；

冷冻水出口温度传感器，用于测量蒸发器的冷冻水出口温度。

9.根据权利7所述的控制系统，其特征在于，所述加热器为电加热器或燃气加热器。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6任一项所述的基于热补偿的吸收式制冷机组的控制方法。

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