CN116086070A - 一种防液击的控制方法及氟泵制冷系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及空调制冷技术领域,具体公开一种防液击的控制方法及氟泵制冷系统,所述方法包括:处于液泵制冷循环时,实时获取蒸发器的饱和温度T饱和和蒸发温度T蒸发;根据所述饱和温度T饱和和蒸发温度T蒸发判断是否调节冷凝风机的转速。本发明提供一种防液击的控制方法及氟泵制冷系统,能有效解决液泵制冷循环向压缩机制冷循环切换时容易出现液击的问题。
Description
技术领域
本发明涉及空调制冷技术领域,尤其涉及一种防液击的控制方法及氟泵制冷系统。
背景技术
参见图1,氟泵制冷系统除包括压缩机1、冷凝器2(包括冷凝换热器和冷凝风机)、节流装置3以及蒸发器4(包括蒸发换热器和蒸发风机)外,还设有液泵5。
当室外温度较高时(例如夏季),室内的制冷需求量通常也较大,此时,主要使用压缩机1作为动力装置,即,液泵5不参与冷媒循环,冷媒依次流经压缩机1、冷凝器2、节流装置3以及蒸发器4,形成压缩机制冷循环;
当室外温度较低时(例如冬季),室内的制冷需求量通常也较小,此时,主要使用能耗更低的液泵5作为动力装置,即,压缩机1不参与冷媒循环,冷媒依次流经液泵5、蒸发器4以及冷凝器2,形成液泵制冷循环。
在压缩机制冷循环中,系统会时刻关注压缩机1的吸气温度,若吸气温度T吸气(一般地,吸气温度T吸气可以认为等同于蒸发换热器的冷媒出口处的蒸发温度T蒸发,通过蒸发传感器6进行采集)过低,说明蒸发器4蒸发能力不足,压缩机1存在回液风险,因此,系统会自动控制蒸发风机、冷凝风机和节流装置3等执行相应的调节措施,保证吸气温度T吸气与蒸发器4内的饱和温度T饱和相比,具有充足的吸气过热度。
在液泵制冷循环中,压缩机1是不参与冷媒循环的,因此,当液泵5工作时,系统是不会根据吸气温度T吸气或者蒸发温度T蒸发对蒸发风机、冷凝风机和节流装置3等进行调节的。
目前液泵制冷循环的主要调节方式如下:
情况①:当室内实测温度T室内(可以用蒸发器4的进风温度T回风或者蒸发器4的出风温度T送风来表征室内实测温度T室内)和室内设定温度T设定(用户通过遥控器等控制装置进行设定)二者的差值较大时,说明室内的制冷需求较大,则系统自动提高冷凝风机的转速,增大冷凝器2的换热量(冷凝器2内的冷凝温度T冷凝下降),冷凝温度T冷凝下降后,蒸发器4的蒸发温度T蒸发也会下降,蒸发器4内的冷媒大量换热,进而加快制冷速度,使室内实测温度T室内快速靠近室内设定温度T设定;
情况②:当室内实测温度T室内和室内设定温度T设定二者的差值较小时,说明室内的制冷需求较小,为了减小冷凝风机的能耗,系统会自动降低冷凝风机的转速,减小冷凝器2的换热量(冷凝器2内的冷凝温度T冷凝上升),冷凝温度T冷凝上升后,蒸发器4的蒸发温度T蒸发也会上升,蒸发器4内的冷媒换热量小,虽然制冷速度有所下降,但系统整体能耗更低。
上述情况①中,虽然蒸发温度T蒸发较低,但蒸发器4的总换热量也较大,冷媒基本能在蒸发换热器内完成汽化,实验表明,离开蒸发换热器后的冷媒,仍具有一定的过热度,即,在情况①中,若此时直接切换至压缩机制冷循环,蒸发温度T蒸发依然是具有充足的过热度的,因此,压缩机1内部不存在液击风险;
上述情况②中,虽然蒸发温度T蒸发较高,但蒸发器4的总换热量也较小,导致大量冷媒未完成汽化就离开了蒸发换热器,实验表明,离开蒸发换热器后的冷媒,经常存在蒸发温度T蒸发的过热度不足的情况,即,在情况②中,若此时直接切换至压缩机制冷循环,蒸发温度T蒸发的过热度不足,因此,压缩机1内部存在较大的液击风险。
液击会严重损毁压缩机,因此,需要对现有调节方式进行改进,以解决其在液泵制冷循环向压缩机制冷循环切换时容易出现液击的问题。
发明内容
本发明的一个目的在于,提供一种防液击的控制方法及氟泵制冷系统,能有效解决液泵制冷循环向压缩机制冷循环切换时容易出现液击的问题。
为达以上目的,一方面,本发明提供一种防液击的控制方法,包括:
处于液泵制冷循环时,实时获取蒸发器的饱和温度T饱和和蒸发温度T蒸发;
根据所述饱和温度T饱和和蒸发温度T蒸发判断是否调节冷凝风机的转速。
可选的,步骤“处于液泵制冷循环时,实时获取蒸发器的饱和温度T饱和和蒸发温度T蒸发”,包括:
处于液泵制冷循环时,实时获取所述蒸发器的蒸发压力P蒸发;
根据所述蒸发压力P蒸发换算得到对应的所述饱和温度T饱和。
可选的,步骤“根据所述饱和温度T饱和和蒸发温度T蒸发判断是否调节冷凝风机的转速”,包括:
实时计算各时刻下的蒸发过热度T过热,蒸发,其中,T过热,蒸发=蒸发温度T蒸发-饱和温度T饱和;
当所述蒸发过热度T过热,蒸发比目标过热度T过热,目标低第八预设值Y8时,记为“置位状态”;其中,第八预设值Y8为温度数值,且不大于所述目标过热度T过热,目标;
当所述蒸发过热度T过热,蒸发等于目标过热度T过热,目标时,记为“复位状态”;
从所述置位状态到与该置位状态相邻的下一复位状态为一个统计周期,各所述统计周期依次记为第1周期、第2周期、第3周期……第n周期,其中,n为自然数;
获取各所述统计周期内的蒸发过热度T过热,蒸发的最小值T过热,蒸发,min,n;
计算各所述统计周期内的过热度偏差极值ΔT过热度,n,其中,ΔT过热度,n=T过热,目标-T过热,蒸发,min,n;
计算下一统计周期的ΔT过热度,n+1相对上一统计周期的ΔT过热度,n的第(n+1)统计周期驻留比δn+1,其中,δn+1=ΔT过热度,n+1/ΔT过热度,n:
若所述饱和温度T饱和和所述δn+1二者均达到对应的预设值,则采取异常调节措施。
可选的,步骤“若所述饱和温度T饱和和所述δn+1二者均达到对应的预设值,则采取异常调节措施”,包括:
若饱和温度T饱和>第一预设值Y1,且驻留比δn+1>第二预设值Y2,则采取异常调节措施;
否则,不采取异常调节措施;
其中,
所述第一预设值Y1为温度数值;
所述第二预设值Y2为百分比数值,处于0%~100%之间。
可选的,所述异常调节措施包括:
若饱和温度T饱和>第三预设值Y3,则增大冷凝风机的转速;
若饱和温度T饱和=第三预设值Y3,则维持冷凝风机的转速不变;
若饱和温度T饱和<第三预设值Y3,则减小冷凝风机的转速;
其中,所述第三预设值Y3为温度数值。
可选的,所述异常调节措施还包括:
当负荷需求Q>第四预设值Y4且驻留比δn+1<第二预设值Y2时开始计时,若持续时间S1>第五预设值Y5,则停止执行所述异常调节措施;
其中,
第四预设值Y4为百分比数值,且大于0%;
第五预设值Y5为时间数值,且大于零。
可选的,
Q=|T回风-T设定|/第六预设值Y6×100%,
或者,
Q=|T送风-T设定|/第六预设值Y6×100%;
其中,
第六预设值Y6为温度数值;
T回风为蒸发器的进风温度;
T送风为蒸发器的出风温度;
T设定为室内设定温度。
可选的,所述异常调节措施还包括:
当开始执行异常调节措施开始计时,若持续时间S2>第七预设值Y7,则退出所述液泵制冷循环;
其中,
第七预设值Y7为时间数值,且大于所述第五预设值Y5。
可选的,根据以下PID调节公式控制所述冷凝风机的转速:
其中,
Vfans为冷凝风机的目标转速与额定转速的比值;
Vmin为冷凝风机的最低转速与额定转速的比值;
KM为比例系数;
e(k)为第k次采样时刻,蒸发器的蒸发过热度T过热,蒸发与目标过热度T过热,目标的差值;
j为0~k中的整数;
TM为积分时间。
可选的,包括压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器以及液泵。
本发明的有益效果在于:提供一种防液击的控制方法及氟泵制冷系统,通过饱和温度T饱和和蒸发温度T蒸发判断是否调节冷凝风机的转速,进而解决液泵制冷循环向压缩机制冷循环切换时容易出现液击的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅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性的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明提供的氟泵制冷系统的结构示意图;
图2是本发明实施例提供的防液击的控制方法的流程图;
图3是本发明实施例提供的蒸发过热度曲线图。
图中:
1、压缩机;2、冷凝器;3、节流装置;4、蒸发器;5、液泵;6、蒸发传感器;7、压力传感器。
具体实施方式
为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂,下面将结合本实施例中的附图,对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而非全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
本实施例提供一种防液击的控制方法,适用于空调制冷领域中液泵与压缩机相互配合工作的应用场景,在液泵制冷循环时合理调节冷凝风机的转速,以解决液泵制冷循环向压缩机制冷循环切换时容易出现液击的问题,所述防液击的控制方法由一种氟泵制冷系统来执行,通过软件和/或硬件实现。
本实施例中,氟泵制冷系统用于执行所述防液击的控制方法,如图1所示,其包括压缩机1、冷凝器2、节流装置3、蒸发器4以及液泵5等。具体地,氟泵制冷系统中各部件的具体连接结构并非本发明的重点,故不作赘述。
上述氟泵制冷系统用于执行图2所提供的防液击的控制方法,参见图2,所述防液击的控制方法包括如下步骤:
S10:处于液泵制冷循环时,实时获取蒸发器的饱和温度T饱和和蒸发温度T蒸发;
具体地,可以在蒸发器4处设置压力传感器7,则处于液泵制冷循环时,即可通过所述压力传感器7实时获取所述蒸发器4的蒸发压力P蒸发;
然后,根据所述蒸发压力P蒸发换算得到对应的所述饱和温度T饱和。
S20:根据所述饱和温度T饱和和蒸发温度T蒸发判断是否调节冷凝风机的转速。
本实施例中,步骤S20包括:
S201:实时计算各时刻下的蒸发过热度T过热,蒸发,其中,T过热,蒸发=蒸发温度T蒸发-饱和温度T饱和。
具体地,将各个时刻获取到的T过热,蒸发按照时间先后顺序排布,即可得到图3所示的蒸发过热度曲线图。
S202:当所述蒸发过热度T过热,蒸发比目标过热度T过热,目标低第八预设值Y8时,记为“置位状态”;其中,第八预设值Y8为温度数值,且不大于所述目标过热度T过热,目标;
当所述蒸发过热度T过热,蒸发等于目标过热度T过热,目标时,记为“复位状态”;
从所述置位状态到与该置位状态相邻的下一复位状态为一个统计周期,各所述统计周期依次记为第1周期、第2周期、第3周期……第n周期,其中,n为自然数。
需要说明的是,图3中,第八预设值Y8取值3℃,即置位线比目标过热度T过热,目标低3℃;
S203:获取各所述统计周期内的蒸发过热度T过热,蒸发的最小值T过热,蒸发,min,n。
可以理解的是,最小值T过热,蒸发,min,n相当于是各个统计周期对应的蒸发过热度曲线的最低点。
S204:计算各所述统计周期内的过热度偏差极值ΔT过热度,n,其中,ΔT过热度,n=T过热,目标-T过热,蒸发,min,n;
计算下一统计周期的ΔT过热度,n+1相对上一统计周期的ΔT过热度,n的第(n+1)统计周期驻留比δn+1,其中,δn+1=ΔT过热度,n+1/ΔT过热度,n。
需要说明的是,驻留比δn+1可以表征随着时间的推移,蒸发过热度T过热,蒸发是否在快速靠近目标过热度T过热,目标,例如:
若驻留比δn+1的数值较大,说明后一周期的蒸发过热度T过热,蒸发,n+1与上一周期的蒸发过热度T过热,蒸发,n相比,上升幅度不大,随后的若干统计周期中,蒸发过热度T过热,蒸发可能仍会大量时间均处于一个较低的数值,无法达到目标过热度T过热,目标;
相反,若驻留比δn+1的数值较小,说明后一周期的蒸发过热度T过热,蒸发,n+1与上一周期的蒸发过热度T过热,蒸发,n相比,上升幅度很大,随后的若干统计周期中,蒸发过热度T过热,蒸发可能已经处于一个较高的数值,甚至随后已经不存在置位状态,即,随后所有的蒸发过热度T过热,蒸发均大于(目标过热度T过热,目标-第八预设值Y8);
S205:若所述饱和温度T饱和和所述δn+1二者均达到对应的预设值,则采取异常调节措施。
S205可以细化为:
S2051:若饱和温度T饱和>第一预设值Y1,且驻留比δn+1>第二预设值Y2,则采取异常调节措施;
S2052:否则,不采取异常调节措施。
其中,
所述第一预设值Y1为温度数值;本实施例中,第一预设值Y1取值9℃;
所述第二预设值Y2为百分比数值,处于0%~100%之间;本实施例中,第二预设值Y2取值75%。
需要说明的是:
A.当饱和温度T饱和<第一预设值Y1时,说明饱和温度T饱和较低,此时,属于背景技术中的情况①,根据实验经验,此时的蒸发过热度T过热,蒸发一般是足够的,即便立刻切换至压缩机制冷循环,压缩机也不会出现液击风险,因此,此时不需要执行异常调节措施;
B.当饱和温度T饱和>第一预设值Y1,且驻留比δn+1>第二预设值Y2时,饱和温度T饱和>第一预设值Y1说明饱和温度T饱和较高,此时,属于背景技术中的情况②,根据实验经验,此时的蒸发过热度T过热,蒸发可能是不够;
进一步地,驻留比δn+1>第二预设值Y2说明蒸发过热度T过热,蒸发的回升速度很慢,后续很长一段时间可能都处于蒸发过热度不足的情况,这种情况下若切换至压缩机制冷循环,压缩机出现液击的风险很高,因此,此时就很有必要立刻采取异常调节措施;
C.当饱和温度T饱和>第一预设值Y1,且驻留比δn+1<第二预设值Y2时,虽然饱和温度T饱和较高,但驻留比δn+1<第二预设值Y2说明蒸发过热度T过热,蒸发的回升速度很快,根据过往实验经验,后续很短一段时间内蒸发过热度T过热,蒸发即可回升到一个较高的水平,因此,此时也不需要立刻执行异常调节措施。
本实施例中,所述异常调节措施包括以下步骤:
S2051a:计算负荷需求Q。
具体地,负荷需求Q可以分为制冷需求Q制冷或者除湿需求Q除湿,无论是制冷需求Q制冷还是除湿需求Q除湿,都可以按照下面的公式进行计算:
Q=|T回风-T设定|/第六预设值Y6×100%,
或者,
Q=|T送风-T设定|/第六预设值Y6×100%;
其中,
第六预设值Y6为温度数值,在一定程度上可以表征氟泵制冷系统的制冷能力;例如,第六预设值Y6可以为在标定工况下于标定房间内单位时间能使标定房间下降的温度数值;当然,第六预设值Y6也可以为其它经验参数,本实施例对此不作限定;
T回风为蒸发器的进风温度;
T送风为蒸发器的出风温度;
T设定为室内设定温度。
需要说明的是,室内空间的环境温度通常可以用T回风或者T送风进行表征,因此,T回风或者T送风均可用于计算负荷需求Q。
负荷需求Q越大,说明室内实际温度和室内设定温度T设定之间的差值越大,越容易进入背景技术中的情况①,不容易发生液击风险;
反之,负荷需求Q越小,说明室内实际温度和室内设定温度T设定之间的差值越小,越容易进入背景技术中的情况②,容易发生液击风险。
S2051b:
若饱和温度T饱和>第三预设值Y3,说明饱和温度T饱和过高,需要降低蒸发温度T蒸发,因此,可以适当增大冷凝风机的转速;
若饱和温度T饱和=第三预设值Y3,说明饱和温度T饱和刚好处于临界值,不过大也不过小,因此,可以保持冷凝风机的转速不变;
若饱和温度T饱和<第三预设值Y3,说明饱和温度T饱和过低,需要提高蒸发温度T蒸发,因此,可以适当减小冷凝风机的转速;
其中,所述第三预设值Y3为温度数值,本实施例中,取值9℃。
可选的,可以使用PID控制的方式调节冷凝风机的转速。具体地,根据以下PID调节公式控制所述冷凝风机的转速:
其中,
Vfans为冷凝风机的目标转速与额定转速的比值;
Vmin为冷凝风机的最低转速与额定转速的比值;
uP_M(k)为第k次采样时刻的比例调节作用值;
ui_M(k)为第k次采样时刻的积分调节作用值;
KM为比例系数;
e(k)为第k次采样时刻,蒸发器的蒸发过热度T过热,蒸发与目标过热度T过热,目标的差值;
j为0~k中的整数;
TM为积分时间。
S2051c:持续执行S2051b,直至满足以下条件时,退出执行异常调节措施。
A.当负荷需求Q>第四预设值Y4且驻留比δn+1<第二预设值Y2时开始计时,若持续时间S1>第五预设值Y5,则停止执行所述异常调节措施;
其中,
第四预设值Y4为百分比数值,且大于0%;本实施例中,第四预设值Y4取值25%;
第五预设值Y5为时间数值,且大于零;本实施例中,第五预设值Y5取值10min。
需要说明的是,负荷需求Q>第四预设值Y4且驻留比δn+1<第二预设值Y2时,说明经过步骤S2051b的反复调节,负荷需求Q已经达到较高的水平,且蒸发过热度T过热,蒸发的回升速度较快,持续时间S1较长说明这样的状态已经相对稳定,因此,可以退出执行异常调节措施;
B.当开始执行异常调节措施开始计时,若持续时间S2>第七预设值Y7,则退出所述液泵制冷循环;
其中,
第七预设值Y7为时间数值,且大于所述第五预设值Y5;本实施例中,第五预设值Y5取值30min。
需要说明的是,长时间执行异常调节措施,均不能达到“负荷需求Q>第四预设值Y4、驻留比δn+1<第二预设值Y2、持续时间S1>第五预设值Y5”的正常退出条件,说明S2051b的调节方式已经无法达到调节目标,因此,为了避免无谓的能量浪费,应当停止执行异常调节措施,退出液泵制冷循环,甚至自动关机。
进一步地,关闭液泵后,若再次收到液泵开启请求,可以先判断一段时间(例如2h)内是否因为上述条件B而退出液泵制冷循环,若是,则屏蔽该次的液泵开启请求,以免多次反复执行无意义的异常调节措施。
本实施例提供的防液击的控制方法及氟泵制冷系统,可以用于空调制冷技术领域中的液泵制冷情形,通过饱和温度T饱和和蒸发温度T蒸发判断是否调节冷凝风机的转速,并在需要进行调节时采取合适的异常调节措施,使得蒸发过热度可以保持在一个较高的水平,进而解决液泵制冷循环向压缩机制冷循环切换时容易出现液击的问题。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种防液击的控制方法,其特征在于,包括:
处于液泵制冷循环时,实时获取蒸发器的饱和温度T饱和和蒸发温度T蒸发;
根据所述饱和温度T饱和和蒸发温度T蒸发判断是否调节冷凝风机的转速。
2.根据权利要求1所述的防液击的控制方法,其特征在于,步骤“处于液泵制冷循环时,实时获取蒸发器的饱和温度T饱和和蒸发温度T蒸发”,包括:
处于液泵制冷循环时,实时获取所述蒸发器的蒸发压力P蒸发;
根据所述蒸发压力P蒸发换算得到对应的所述饱和温度T饱和。
3.根据权利要求2所述的防液击的控制方法,其特征在于,步骤“根据所述饱和温度T饱和和蒸发温度T蒸发判断是否调节冷凝风机的转速”,包括:
实时计算各时刻下的蒸发过热度T过热,蒸发,其中,T过热,蒸发=蒸发温度T蒸发-饱和温度T饱和;
当所述蒸发过热度T过热,蒸发比目标过热度T过热,目标低第八预设值Y8时,记为“置位状态”;其中,第八预设值Y8为温度数值,且不大于所述目标过热度T过热,目标;
当所述蒸发过热度T过热,蒸发等于目标过热度T过热,目标时,记为“复位状态”;
从所述置位状态到与该置位状态相邻的下一复位状态为一个统计周期,各所述统计周期依次记为第1周期、第2周期、第3周期……第n周期,其中,n为自然数;
获取各所述统计周期内的蒸发过热度T过热,蒸发的最小值T过热,蒸发,min,n;
计算各所述统计周期内的过热度偏差极值ΔT过热度,n,其中,ΔT过热度,n=T过热,目标-T过热,蒸发,min,n;
计算下一统计周期的ΔT过热度,n+1相对上一统计周期的ΔT过热度,n的第(n+1)统计周期驻留比δn+1,其中,δn+1=ΔT过热度,n+1/ΔT过热度,n:
若所述饱和温度T饱和和所述δn+1二者均达到对应的预设值,则采取异常调节措施。
4.根据权利要求3所述的防液击的控制方法,其特征在于,步骤“若所述饱和温度T饱和和所述δn+1二者均达到对应的预设值,则采取异常调节措施”,包括:
若饱和温度T饱和>第一预设值Y1,且驻留比δn+1>第二预设值Y2,则采取异常调节措施;
否则,不采取异常调节措施;
其中,
所述第一预设值Y1为温度数值;
所述第二预设值Y2为百分比数值,处于0%~100%之间。
5.根据权利要求3或4所述的防液击的控制方法,其特征在于,所述异常调节措施包括:
若饱和温度T饱和>第三预设值Y3,则增大冷凝风机的转速;
若饱和温度T饱和=第三预设值Y3,则维持冷凝风机的转速不变;
若饱和温度T饱和<第三预设值Y3,则减小冷凝风机的转速;
其中,所述第三预设值Y3为温度数值。
6.根据权利要求5所述的防液击的控制方法,其特征在于,所述异常调节措施还包括:
当负荷需求Q>第四预设值Y4且驻留比δn+1<第二预设值Y2时开始计时,若持续时间S1>第五预设值Y5,则停止执行所述异常调节措施;
其中,
第四预设值Y4为百分比数值,且大于0%;
第五预设值Y5为时间数值,且大于零。
7.根据权利要求6所述的防液击的控制方法,其特征在于,
Q=|T回风-T设定|/第六预设值Y6×100%,
或者,
Q=|T送风-T设定|/第六预设值Y6×100%;
其中,
第六预设值Y6为温度数值;
T回风为蒸发器的进风温度;
T送风为蒸发器的出风温度;
T设定为室内设定温度。
8.根据权利要求6所述的防液击的控制方法,其特征在于,所述异常调节措施还包括:
当开始执行异常调节措施开始计时,若持续时间S2>第七预设值Y7,则退出所述液泵制冷循环;
其中,
第七预设值Y7为时间数值,且大于所述第五预设值Y5。
10.一种氟泵制冷系统,用于执行权利要求1~9任一项所述的防液击的控制方法,其特征在于,包括压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器以及液泵。
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