CN117647033B - 一种引射回油控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于制冷系统技术领域，涉及一种引射回油控制方法，应用于空调机组，所述空调机组包括压缩机、油箱、蒸发器、调节阀、电磁阀、第一压力传感器和引射器，引射器的驱动侧入口通过高压管与压缩机的出口连接，引射器的被驱动侧入口通过被驱动管与蒸发器的富油区连通，引射器的混合流体出口与油箱连通，调节阀安装在高压管上，被驱动管上连接有支路管，第一压力传感器和电磁阀均安装在支路管上，且电磁阀安装在被驱动管与第一压力传感器之间；还包括引射回油控制方法，在离心制冷或热泵机组的多工况运行中，本发明的引射回油控制方法能够实现引射器驱动侧调节阀开度的自动调节。

Description

一种引射回油控制方法

技术领域

本发明涉及一种引射回油控制方法，属于制冷系统技术领域。

背景技术

当离心制冷机组或者热泵机组运转后，压缩机的各轴系部分需要油润滑，油箱内的润滑油借助于油泵驱动，一方面对轴承、齿轮等旋转部品进行润滑，另外一方面也对旋转部件起到冷却作用，避免轴系部分的失效。但是离心机组的油路跟冷媒流路并非完全隔离，运转过程中会有油品通过密封件的泄漏进入冷媒系统，这些油随着冷媒循环最终会汇集到蒸发器的底部区域形成富油区。如果不对油品进行回收，油箱的油位将不断下降，导致油泵吸空和低油压报警停机。因此，需要将蒸发器富油区的油与冷媒的混合物一并回收至油箱。目前制冷行业的常规做法是通过引射器，引射器的一端连接压缩机的高压排气吐出管，提供驱动流体，而另一端则连接被驱动的油跟冷媒混合管。这样高压驱动低压，将润滑油与冷媒混合物引射回油箱中。

但是，由于现有的离心制冷或者热泵机组，一方面机组随着功能的扩展，如串联机组、75℃以上的高温热泵机组等使得机组的两器压比（冷凝器和蒸发器之间的压力比）越来越高；另外在实际运行中，既要满足高温工况运行的同时，还要随季节或者工艺调整，兼顾制冷工况需求。这就导致标配的引射回油器偏离了原有常规压比下的最佳运行区间，难以发挥出原有性能，不能将富油区的油引射回油箱中，从而导致油箱油位逐渐降低，最终油泵吸空引发机组停机，影响机组安全稳定运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种引射回油控制方法，以改善或解决如上所述的现有技术中存在的离心制冷或热泵机组在非额定空调工况下引射回油器不能有效回油的技术问题。

本发明提供的技术方案如下：一种引射回油控制方法，应用于空调机组，所述空调机组包括压缩机、油箱、蒸发器、调节阀、电磁阀、第一压力传感器和引射器，所述引射器的驱动侧入口通过高压管与所述压缩机的出口连接，所述引射器的被驱动侧入口通过被驱动管与所述蒸发器的富油区连通，所述引射器的混合流体出口与油箱连通，所述调节阀安装在所述高压管上，所述被驱动管上连接有支路管，所述第一压力传感器和电磁阀均安装在所述支路管上，且所述电磁阀安装在所述被驱动管与所述第一压力传感器之间，引射回油控制方法如下：

S1、首先，压缩机启动，使调节阀处于全开状态，开机时间T0后，开始进行空调机组内水温的监测，待工况稳定后执行步骤S2；

S2、利用所述第一压力传感器获取所述电磁阀开闭前后所述支路管内的压力，并且在所述电磁阀开阀或闭阀时间t1内取样，设所述电磁阀开启后所述第一压力传感器检测的压力为Ps1，所述电磁阀关闭后所述第一压力传感器检测的压力为Ps2，判断是否满足（Ps1-Ps2）/Ps1≥X%；

若（Ps1-Ps2）/Ps1≥X%，说明运转工况正好处于引射高效区，所述调节阀的开度维持当前开度不变，然后获取机组的冷凝压力Pc及蒸发压力Pe，并计算Pc/Pe的比值，记录为前工况（Pc/Pe）_前，执行步骤S3；

若（Ps1-Ps2）/Ps1＜X%，说明引射流动较弱，关小所述调节阀，每关小一定比例，返回步骤S2，

S3、继续每隔时间T2对机组的运转工况进行再判断，具体地，获取所述电磁阀开闭前后所述支路管内的压力，判断是否满足（Ps1-Ps2）/Ps1≥X%；

若是，则维持所述调节阀的开度，并获取此时的机组的冷凝压力Pc及蒸发压力Pe，并计算Pc/Pe的比值，更新前工况（Pc/Pe）_前，返回步骤S3；

否则，执行步骤S4；

S4、获取此时的机组的冷凝压力Pc及蒸发压力Pe，并计算Pc/Pe的比值，得到当前工况（Pc/Pe）_后，并与前工况进行比较，

如果（Pc/Pe）_后＞（Pc/Pe）_前，则关小所述调节阀的阀门开度；

否则，开大所述调节阀的阀门开度，返回步骤S3。

本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明提供了一种控制方法，在离心制冷或热泵机组的多工况运行中，能够实现引射器驱动侧调节阀开度的自动调节。通过改变冷凝压力与蒸发压力之间的压力比，引射系统得以保持在高效工作区域，确保回油系统的正常运行。该方法通过判断电磁阀开闭前后的压差变化率来监测被驱动流体的流动状况。此外，通过设定特定参数，该方法不受冷媒物性、运转温度、油品粘度以及管压损变化等因素的影响，确保油品回收的顺利进行。与常规机组相比，本发明仅需增加一处压力测定点，其余的温度信号和压力信号可利用机组常规标配计测点，本发明的这一控制方法适用于常规机组的控制逻辑以及控制系统配置。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步地，X%≥（H2-H1）/H3，其中，H1表示刚好克服掉管道压损时引射器的引射能力值，H2表示满足回油流动需求时的引射能力值，H3表示引射器的最大引射能力值。

采用上述进一步方案的有益效果是，由于引射器的类型、冷媒和润滑油的差异、运行工况的变化以及冷媒比容的变化，使得难以完全匹配的引射器性能曲线。通过引入X作为设定值，可以根据实际运行工况和需求动态调整引射器的运行参数，从而优化引射效果和性能，有助于提高引射器的稳定性，满足最终的使用需求。

进一步地，X的大小根据观察油箱油位不下降进行动态浮动调整。

进一步地，在步骤S1中，检测空调机组内冷凝器的热水出口和蒸发器的冷水出口的水温，计算所述热水出口的第一温度振幅比和所述冷水出口的第二温度振幅比，所述第一温度振幅比不超2%且所述第二温度振幅比不超4%，则判定工况稳定，如果工况不稳定，继续检测水温。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过检测冷凝器的热水出口和蒸发器的冷水出口的水温，并计算相应的温度振幅比，可以更准确地判断空调机组的工况是否稳定。这种基于具体参数的判断方法比传统的经验判断更为科学和可靠。

进一步地，所述第一温度振幅比是指在开始计算后的时间T1内，检测到的所述热水出口的最高温度与最低温度的比值。

进一步地，所述第二温度振幅比是指在开始计算后的时间T1内，检测到的所述冷水出口的最高温度与最低温度的比值。

进一步地，还包括第二压力传感器，所述第二压力传感器安装在空调机组的冷凝器上或安装在所述压缩机的排气吐出管处，通过所述第二压力传感器获取冷凝压力Pc。

进一步地，还包括第三压力传感器，所述第三压力传感器安装在所述蒸发器上，通过所述第三压力传感器获取蒸发压力Pe。

进一步地，根据冷凝温度及蒸发温度换算得到冷凝压力及蒸发压力。

采用上述进一步方案的有益效果是，在制冷系统中，压力和温度有着密切的关系，通过冷凝温度及蒸发温度换算可以准确地推算出冷凝压力及蒸发压力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为引射器引射能力与压比的关系图；

图2为本发明的空调机组的结构示意图；

图3为本发明的空调机组内水温与调节时间的关系图；

图4为本发明的获取电磁阀开闭前后支路管内的压力的动作与时间的关系图；

图5为本发明的引射回油控制方法的控制流程图；

图中，1、压缩机；2、油箱；3、蒸发器；4、引射器；5、第二压力传感器； 6、第三压力传感器；7、调节阀；8、电磁阀；9、第一压力传感器；10、支路管；11、吐出管；12、高压管；13、被驱动管；14、汇集管。

具体实施方式

以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示为常规引射器的性能曲线，横坐标表示驱动侧与被驱动侧压比，纵坐标是引射压头引射能力的大小。可知当引射器4的驱动侧与被驱动侧压比过小或者过大时，都会导致引射能力的下降。如图中A0及A3表示有流动能力的最小压比及最大压比（驱动流体的压力与被驱动流体的压力比）；此时引射压头H1可理解成刚好克服掉管路压损。所以为保证引射的稳定性，通常要预留部分引射能力余量，如A1-A2表示开始具备良好引射能力的压比区间。常规的制冷运行工况基本处于A1-A2区间。但由于工况运行的多样，尤其是高温热泵机组的高压比特性，导致冷凝压力Pc越来越高，从而Pc/Pe数值超限，这样就容易导致一台机组在运转中面临引射失效的风险。

如图2和图3所示，一种引射回油控制方法，应用于空调机组，所述空调机组包括压缩机1、油箱2、蒸发器3、调节阀7、电磁阀8、第一压力传感器9和引射器4，所述引射器4的驱动侧入口通过高压管12与所述压缩机1的出口连接，所述引射器4的被驱动侧入口通过被驱动管13与所述蒸发器3的富油区连通，所述引射器4的混合流体出口通过汇集管14与油箱2连通，所述调节阀7安装在所述高压管12上，所述被驱动管13上连接有支路管10，所述第一压力传感器9和电磁阀8均安装在所述支路管10上，且所述电磁阀8安装在所述被驱动管13与所述第一压力传感器9之间；所述空调机组的引射回油控制方法如下：

S1、首先，压缩机1启动，使调节阀7处于全开状态，开机时间T0后，开始进行空调机组内水温的监测，待工况稳定后执行步骤S2；

初始状态机组冷凝器和蒸发器的焓差较小，通过压缩机的做功压比会逐渐提升，所以开机初始阶段调节阀7处于全开状态。

检测机组内冷凝器的热水出口和蒸发器3的冷水出口的水温，计算热水出口的第一温度振幅比和冷水出口的第二温度振幅比，所述第一温度振幅比不超2%且所述第二温度振幅比不超4%，则判定工况稳定，如果工况不稳定，继续检测水温。所述第一温度振幅比是指在开始计算后的时间T1内，检测到的所述热水出口的最高温度与最低温度的比值；所述第二温度振幅比是指在开始计算后的时间T1内，检测到的所述冷水出口的最高温度与最低温度的比值。

S2、利用所述第一压力传感器9获取所述电磁阀8开闭前后所述支路管10内的压力，并且在所述电磁阀8开阀或闭阀时间t1内取样，设所述电磁阀8开启后所述第一压力传感器9检测的压力为Ps1，所述电磁阀8关闭后所述第一压力传感器9检测的压力为Ps2，判断是否满足（Ps1-Ps2）/Ps1≥X%；

若（Ps1-Ps2）/Ps1≥X%，说明运转工况正好处于引射高效区，所述调节阀7的开度维持当前开度不变，然后获取机组的冷凝压力Pc及蒸发压力Pe，并计算Pc/Pe的比值，记录为前工况（Pc/Pe）_前，执行步骤S3；

若（Ps1-Ps2）/Ps1＜X%，说明引射流动较弱，关小所述调节阀7，每关小一定比例，返回步骤S2；

S3、继续每隔时间T2对机组的运转工况进行再判断，具体地，获取所述电磁阀8开闭前后所述支路管10内的压力，判断是否满足（Ps1-Ps2）/Ps1≥X%；

若是，则维持所述调节阀7的开度，并获取此时的机组的冷凝压力Pc及蒸发压力Pe，并计算Pc/Pe的比值，更新前工况（Pc/Pe）_前，返回步骤S3；

否则，执行步骤S4；

S4、获取此时的机组的冷凝压力Pc及蒸发压力Pe，并计算Pc/Pe的比值，得到当前工况（Pc/Pe）_后，并与前工况进行比较，

如果（Pc/Pe）_后＞（Pc/Pe）_前，则关小所述调节阀7的阀门开度，直至（Ps1-Ps2）/Ps1≥X%后维持调节阀7的阀门开度；

否则，开大所述调节阀7的阀门开度，直至（Ps1-Ps2）/Ps1≥X%后维持调节阀7的阀门开度，返回步骤S3继续检测。

在本实施例中，对所述冷凝压力和蒸发压力的获取方法不进行限定，可以根据冷凝温度及蒸发温度换算得到冷凝压力及蒸发压力，也可以通过增加第二压力传感器5和第三压力传感器6来获取，所述第二压力传感器5安装在所述压缩机1的吐出管11处，此处的压力与冷凝器的冷凝压力相等，因此可以通过所述第二压力传感器5获取冷凝压力Pc；所述第三压力传感器6安装在所述蒸发器3上，通过所述第三压力传感器6获取所述蒸发器3的蒸发压力Pe。

更具体地，在机组运转中，在被驱动管13上追加电磁阀8及第一压力传感器9。通过电磁阀8开闭前后的压力变化来判定流动性。假定电磁阀8开启后的压力Ps1，电磁阀8关闭后压力Ps2；当Ps1-Ps2=0时，说明开关阀门对压力无影响，可进一步推断此时引射静止，不具备回油能力。所以满足被驱动侧流动的先决条件是Ps1-Ps2＞0，即压力发生变化时说明有流动。但为了保证一定的引射速度，可将（Ps1-Ps2）/Ps1≥X%作为相应的判定条件，X为可以根据工况需求进行设定，X%不低于（H2-H1）/H3，其中，H1表示刚好克服掉管道压损时引射器的引射能力值，H2表示满足回油流动需求时的引射能力值，H3表示引射器的最大引射能力值。当然，X的大小也可根据观察油箱油位不下降进行动态浮动调整。管道压损是指流体从管道的一端流向另一端时，由于管道内摩擦阻力和流体惯性阻力等因素导致的压力降低。

另外，本发明在驱动管上追加一路可调开度的调节阀7，例如电动阀，所述电动阀能起到孔板节流作用，在一定的控制逻辑下实现此电动阀的开度调节，从而引起高压管12上的压力发生变化，最终使引射器4处于高性能区域，从而维持正常的油回收过程。

由于引射器4的类型、冷媒的差异、润滑油的差异、运行工况的变化以及冷媒比容的变化，都可能导致引射管压损值的差异，这些因素使得难以找到完全匹配的引射器4性能曲线作为直接的参数化的设置值。因此，需要引入本发明的控制方法，来满足最终的使用需求。

本发明的控制方法的控制逻辑如下：参照图3，压缩机1启动后，首要任务是进行水温的负荷调节。由于工况波动较大，且刚启动时，冷凝器和蒸发器压差较小，此时调节阀7处于全开状态。这一阶段主要是为了确保机组在工况拉升过程中能够稳定运行，同时为后续的油回收过程打下基础。开机后，经过1小时，设备将开始监测热水出口和冷水出口的水温，并计算温度振幅比。温度振幅比是指在时间T1内，例如30秒内，最大和最小监测温度的比值。由于热水和冷水的温度基础值不同，所以需要考虑这种差异。

热水出口的第一温度振幅比=F热水峰值/F热水谷值，

其中，F热水峰值表示热水出口最高温度值，F热水谷值表示热水出口最低温度值；

冷水出口的第二温度振幅比=F冷水峰值/F冷水谷值，

其中，F冷水峰值表示冷水出口最高温度值，F冷水谷值表示冷水出口最低温度值。

如果第一温度振幅比不超过2%，且第二温度振幅比不超过4%，那么可以判定工况是稳定的。

待工况相对稳定，开始进入开机后首次电磁阀8的控制，参照图4、图5。控制逻辑如下：获取工况稳定后电磁阀8开闭前后压力，为保证取样的准确性开闭阀后5S取样。此时调节阀7处于全开的初始状态，当判断（Ps1-Ps2）/Ps1≥X%成立时，说明运转工况正好处于引射高效区，调节阀7开度维持最大开度不变。如处于常规的空调工况下的压比，调节阀7全开状态下保证回油流动正常。当（Ps1-Ps2）/Ps1＜X%，说明引射流动较弱，此时将进行机组开机后的首次控制调节阀7，此时对调节阀7关小处理，直至满足引射强度的判定条件，此时调节阀7的阀门开度维持。可以通过压力传感器直接获取冷凝器的冷凝压力Pc及蒸发器3的蒸发压力Pe，并计算冷凝压力Pc及蒸发压力Pe的比值；在制冷系统中，压力和温度有着密切的关系，也可以根据冷凝温度及蒸发温度换算得到冷凝压力及蒸发压力。

由于离心机组后期运转过程中，工况也会根据需求再进行调整，当完成上述初次运转逻辑后，后续继续每隔时间T2，例如1h，对机组的运转工况进行再判断。参照图5，同上获取电磁阀8开闭前后压差，判断是否满足（Ps1-Ps2）/Ps1≥X%；满足则不对之前调整完毕的调节阀7调整。如不满足，则获取此时新的冷凝器跟蒸发器3的压比Pc/Pe，并与之前工况的Pc/Pe比较。如果（Pc/Pe）后＞（Pc/Pe）前，参照图1则说明此时引射器4的工况处于A2点右侧区域，运行的机组压比偏高需对调节阀7进行关小处理，使调节阀7节流后驱动压力下降，往A2左侧方向移动，引射强度回升，通过判断（Ps1-Ps2）/Ps1≥X%条件，调整出满足引射强度的合适的调节阀7的阀门开度。而当（Pc/Pe）后＜（Pc/Pe）前时，说明此时调节阀7的阀门孔板在节流状态下，机组的运行压力比又进一步下降，此时参照图1，说明此时引射器4的工况处于A1点左侧区域，需要将调节阀7的开度增大，释放一定的孔板节流限制，引射前后的实际压力比回升，往A1右侧方向移动，引射强度回升，通过判断（Ps1-Ps2）/Ps1≥X%条件，调整出满足引射强度的合适的调节阀7的阀门开度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种引射回油控制方法，应用于空调机组，其特征在于，所述空调机组包括压缩机、油箱、蒸发器、调节阀、电磁阀、第一压力传感器和引射器，所述引射器的驱动侧入口通过高压管与所述压缩机的出口连接，所述引射器的被驱动侧入口通过被驱动管与所述蒸发器的富油区连通，所述引射器的混合流体出口与油箱连通，所述调节阀安装在所述高压管上，所述被驱动管上连接有支路管，所述第一压力传感器和电磁阀均安装在所述支路管上，且所述电磁阀安装在所述被驱动管与所述第一压力传感器之间，引射回油控制方法如下：

S1、首先，压缩机启动，使调节阀处于全开状态，开机时间T0后，开始进行空调机组内水温的监测，待工况稳定后执行步骤S2；

S2、利用所述第一压力传感器获取所述电磁阀开闭前后所述支路管内的压力，并且在所述电磁阀开阀或闭阀时间t1内取样，设所述电磁阀开启后所述第一压力传感器检测的压力为Ps1，所述电磁阀关闭后所述第一压力传感器检测的压力为Ps2，判断是否满足（Ps1-Ps2）/Ps1≥X%；

若（Ps1-Ps2）/Ps1≥X%，说明运转工况正好处于引射高效区，所述调节阀的开度维持当前开度不变，然后获取机组的冷凝压力Pc及蒸发压力Pe，并计算Pc/Pe的比值，记录为前工况（Pc/Pe）_前，执行步骤S3；

若（Ps1-Ps2）/Ps1＜X%，说明引射流动较弱，关小所述调节阀，每关小一定比例，返回步骤S2；

S3、继续每隔时间T2对机组的运转工况进行再判断，具体地，获取所述电磁阀开闭前后所述支路管内的压力，判断是否满足（Ps1-Ps2）/Ps1≥X%；

若是，则维持所述调节阀的开度，并获取此时的机组的冷凝压力Pc及蒸发压力Pe，并计算Pc/Pe的比值，更新前工况（Pc/Pe）_前，返回步骤S3；

否则，执行步骤S4；

S4、获取此时的机组的冷凝压力Pc及蒸发压力Pe，并计算Pc/Pe的比值，得到当前工况（Pc/Pe）_后，并与前工况进行比较，

如果（Pc/Pe）_后＞（Pc/Pe）_前，则关小所述调节阀的阀门开度，直至（Ps1-Ps2）/Ps1≥X%后维持调节阀的阀门开度；

否则，开大所述调节阀的阀门开度，直至（Ps1-Ps2）/Ps1≥X%后维持调节阀的阀门开度，返回步骤S3继续检测。

2.根据权利要求1所述的引射回油控制方法，其特征在于，X%≥（H2-H1）/H3，其中，H1表示刚好克服掉管道压损时引射器的引射能力值，H2表示满足回油流动需求时的引射能力值，H3表示引射器的最大引射能力值。

3.根据权利要求1所述的引射回油控制方法，其特征在于，X的大小根据观察油箱油位不下降进行动态浮动调整。

4.根据权利要求2所述的引射回油控制方法，其特征在于，在步骤S1中，检测空调机组内冷凝器的热水出口和蒸发器的冷水出口的水温，计算所述热水出口的第一温度振幅比和所述冷水出口的第二温度振幅比，所述第一温度振幅比不超2%且所述第二温度振幅比不超4%，则判定工况稳定，如果工况不稳定，继续检测水温。

5.根据权利要求4所述的引射回油控制方法，其特征在于，所述第一温度振幅比是指在开始计算后的时间T1内，检测到的所述热水出口的最高温度与最低温度的比值。

6.根据权利要求5所述的引射回油控制方法，其特征在于，所述第二温度振幅比是指在开始计算后的时间T1内，检测到的所述冷水出口的最高温度与最低温度的比值。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的引射回油控制方法，其特征在于，还包括第二压力传感器，所述第二压力传感器安装在空调机组的冷凝器上或安装在所述压缩机的排气吐出管处，通过所述第二压力传感器获取冷凝压力Pc。

8.根据权利要求7所述的引射回油控制方法，其特征在于，还包括第三压力传感器，所述第三压力传感器安装在所述蒸发器上，通过所述第三压力传感器获取蒸发压力Pe。

9.根据权利要求1-6任意一项所述的引射回油控制方法，其特征在于，根据冷凝温度及蒸发温度换算得到冷凝压力及蒸发压力。