CN118008861A - 一种磁悬浮压缩机控制方法及控制系统 - Google Patents

一种磁悬浮压缩机控制方法及控制系统 Download PDF

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Abstract

一种磁悬浮压缩机控制方法及控制系统,其中控制方法包括:将压缩机调节分为强制减载、防喘振调节和负荷调节;所述负荷调节包括能量加载和能量减载调节,所述能量加载包括:增加入口导叶开度,当入口导叶开到最大后再提高压缩机运行频率;又或在入口导叶执行器出现故障时直接提高压缩机运行频率;所述能量减载包括:先降低压缩机运行频率,当压缩机运行频率无法进一步降低时,再继续减小入口导叶开度。本发明还包括一种磁悬浮压缩机控制系统。本发明能够使冷水机组控制系统及时获得压缩机的喘振线以及压缩机状态,减少通讯延时时间,降低运行维护成本,且大大提高控制精准度;且解决了传统控制算法频率与入口导叶开度同时调节,机组能效低,调节范围小且容易喘振停机等问题。

Description

一种磁悬浮压缩机控制方法及控制系统
技术领域
本发明涉及磁悬浮压缩机与冷水机组控制技术领域,特别是一种磁悬浮压缩机控制方法及控制系统。
背景技术
磁悬浮压缩机是一种采用磁悬浮技术实现无接触式运转的压缩机,其控制方式主要包括磁悬浮轴承控制、变频器控制、温度控制、压力控制和故障保护与诊断等方面。例如:磁悬浮压缩机的核心部分是磁悬浮轴承系统,用于支撑和控制转子的运动,磁悬浮轴承控制方法主要包括轴承力的控制和稳定控制,以保持转子的平衡和稳定运转;磁悬浮压缩机通常使用变频器来控制电动机的转速。通过变频器调节电机的输出频率和电压,可以实现对压缩机的容量调节;磁悬浮压缩机需要对压缩机内部的温度(定子绕组温度)、吸排气温度、吸排气压力进行实时监测,以保证压缩机的正常运行;通过控制器,可以实时调节压缩机的工作状态,以满足系统的要求。
现有的磁悬浮压缩机与冷水机组结合后,通常是设置成两个独立的系统,即磁悬浮压缩机通常采用自主控制系统进行控制,冷水机组一般采用集中控制系统进行控制,冷水机组控制器根据冷冻水出口负荷需求,控制压缩机的运行状态(开启/关闭)以及调节压缩机的容量(变频调速或多台压缩机的组合)来实现冷冻水出口的温度控制;通过控制冷冻水泵的运行状态和调节泵的转速,实现冷冻水流量的控制,以满足机组负荷的需求。压缩机控制器根据冷水机组计算的负荷需求进行能量调节。
然而现有的磁悬浮压缩机与冷水机组设置成两个独立的系统会导致冷水机组不能及时获得压缩机的喘振线以及压缩机状态,冷水机组控制器会做出错误的判断,导致压缩机喘振甚至停机,冷水机组与磁悬浮压缩机控制器数据交互过程中的通讯延时导致数据不能及时同步,使得冷水机组对压缩机控制不够精准;并且两个控制系统会使机组后期运行维护成本比较高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种通讯延时时间短,控制精准的磁悬浮压缩机控制方法及控制系统。
本发明的技术方案是:
本发明之一种磁悬浮压缩机控制方法,包括以下步骤:
将压缩机调节分为强制减载、防喘振调节和负荷调节;
所述负荷调节包括能量加载和能量减载调节,所述能量加载包括:增加入口导叶开度,当入口导叶开到最大后再提高压缩机运行频率;又或在入口导叶执行器出现故障时直接提高压缩机运行频率;所述能量减载包括:先降低压缩机运行频率,当压缩机运行频率无法进一步降低时,再继续减小入口导叶开度;
所述防喘振调节包括频率分区域控制步骤,即:当检测到压缩机实际运行频率大于喘振防护频率时,进行所述负荷调节,控制变频器正常升降速;当检测到压缩机实际运行频率小于喘振防护频率、且大于喘振最低运行频率时,限制能量减载避免压缩机进入喘振区运行;当检测到压缩机实际运行频率小于喘振最低运行频率时,退出所述负荷调节,进入防喘振调节模式,控制频率在喘振最低频率之上;
所述强制减载的触发条件为:在压缩机运行过程中,当检测到变频器运行电流大于第一电流目标值或变频器温度大于第一温度目标值时,则进行强制能量减载调节;所述强制减载退出条件为:在压缩机运行过程中,当检测到变频器运行电流小于第二电流目标值或变频器温度小于第二温度目标值时 ,则退出强制减载模式;当检测到变频器运行电流大于第三电流目标值或变频器温度大于第三温度目标值时,则立即停机。
进一步,所述压缩机的调节优先级顺序为:强制减载>防喘振调节>负荷调节。
进一步,所述第三电流目标值>第一电流目标值>第二电流目标值;所述第三温度目标值>第一温度目标值>第二温度目标值。
进一步,在所述防喘振调节中,实时监测并更新压缩机的吸排气温度、吸排气压力值和入口导叶开度,并计算实时运行压缩比和导叶开度百分比;控制所述实时运行压缩比和导叶开度下的压缩机实际运行频率不得低于计算的最低运行频率,也即防喘振频率;将该喘振最低运行频率乘以调节系数作为所述喘振防护频率。
进一步,在所述防喘振调节中,当压缩机实际运行频率大于计算的喘振防护频率后,退出防喘振调节,进入所述负荷调节,且防喘振调节在压缩机启动完成之后开始实施检测,当检测到喘振剧烈导致压缩机的轴心轨迹波动严重时则进入停机状态。
进一步,所述强制减载触发条件为:在压缩机运行过程中,当检测到变频器运行电流大于370A或变频器温度大于85℃时进行强制减载;所述强制减载的退出条件为:在压缩机运行过程中,当检测到变频器运行电流小于360A或变频器温度小于80℃;当检测到变频器运行电流超过380A或变频器温度大于90℃时,则立即停机。
进一步,还包括压缩机的启动步骤:
当压缩机接收到控制器的启动指令后,开启启动模式,系统自检;
在自检完成后,延时一定时间再启动;
启动后,控制磁轴承悬浮;
一定时间内检测到磁轴承为悬浮状态,否则发开机失败警告,开机结束;
磁轴正常悬浮后延时启动压缩机的冷却电磁阀,打开入口导叶执行器,打开切入阀;
入口导叶执行器启动完成后,通过控制器向变频器发送启动指令;
开机变频器加速至最大频率的60%,当检测到喘振频率小于所述最大频率的60%时,则在此频率运行一定时间后,按正常负荷调节频率运行;当检测到喘振频率大于所述最大频率的60%时,则直接按喘振防护频率运行;
压缩机启动完成,逐渐关闭切入阀;
待压缩机运行频率到达主动寻优算法计算的频率时,启动补气阀;
补气阀启动完成,进入所述负荷调节模式。
进一步,还包括压缩机的停机步骤:
当压缩机收到控制器接停机命令时,停止优化运行模式进入停机模式,打开切入阀;
正常停机时,当检测到压缩机当前运行频率高于停机指定频率,则先控制变频器降速至停机指定频率,当检测到当前运行频率低于或等于停机指定频率,则无需调节压缩机的转速;
正常停机时,当前频率小于或等于停机指定频率,执行自由停机;紧急停机时,无论当前频率高低,直接执行自由停机;
变频器停机完成,关闭压缩机的冷却电磁阀;
关闭切入阀、关闭入口导叶执行器;
入口导叶关闭到位后延时一定时间或实际转速小于目标频率后落轴,落轴完成,关机结束。
本发明之一种磁悬浮压缩机控制系统,包括控制器以及与控制器相连的温度采集模块、模拟量采集模块、阀门控制模块和通讯模块;
所述温度采集模块分别连接吸气温度传感器、排气温度传感器和定子绕组温度传感器,用于采集压缩机的吸气温度、排气温度以及电机定子绕组温度;
所述模拟量采集模块分别连接吸气压力传感器、排气压力传感器、补气压力传感器和IGV反馈开度传感器,以分别用于采集压缩机的吸气压力、排气压力、补气压力以及入口导叶开度大小;
所述阀门控制模块的输出端分别连接入口导叶执行器、冷却电磁阀、切入阀和补气阀;
所述控制器还通过通讯模块连接磁轴承控制板、触摸屏、电机腔膨胀阀和变频器控制板;所述冷却电磁阀设置在冷水机组的冷凝器出口与压缩机电机腔膨胀阀之间的管路上,用于控制此管路的通断,冷却电磁阀与电机腔膨胀阀对冷凝器出口到电机腔的管路形成双重冗余控制;所述切入阀设置在压缩机的排气口到冷水机组的蒸发器的管路上;
所述控制器为冷水机组的控制器,压缩机控制逻辑集成于所述控制器中,用于在获取到压缩机的吸排气压力以及入口导叶开度后,计算实时运行压缩比和导叶开度百分比,获得喘振防护频率,以及通过比较压缩机实际运行频率与喘振防护频率,进行负荷调节和防喘振调节;还用于根据压缩机的吸排气温度计算吸排气过热度,以及判断定子绕组温度是否超过目标温度,一旦超过则进行故障报警,并控制压缩机停机。
具体地,吸排气过热度=吸排气温度-吸排气压力对应的饱和温度;通过获得吸排气过热度来参与压缩机保护;当压缩机启动完成且检测到排气过热度≤2℃时, 故障报警停压缩机,且停机过程不检测;当压缩机启动完成且检测到吸气过热度≤-2℃, 故障报警停压缩机,且停机过程不检测。另外,当定子绕组温度传感器检测到定子绕组温度≥110℃时,故障报警停压缩机。
进一步,所述控制器还用于:当检测到变频器运行电流大于第一电流目标值或变频器温度大于第一温度目标值时进行强制能量减载调节;在压缩机运行过程中,当检测到变频器运行电流小于第二电流目标值或变频器温度小于第二温度目标值时 ,则退出强制减载模式;当检测到变频器运行电流大于第三电流目标值或变频器温度大于第三温度目标值时,则立即停机。
本发明的有益效果:
(1)通过将压缩机控制逻辑集成于冷水机组的控制器中,与冷水机组共用控制器,能够使冷水机组控制系统及时获得压缩机的喘振线以及压缩机状态,避免通讯延时造成数据不同步,降低运行维护成本,且大大提高控制精准度,解决了以往冷水机组与压缩机控制器通讯延时长,控制输出有所滞后的问题;
(2)控制器通过通讯模块建立磁控器数据模型、压缩机变频器数据模型、电机腔膨胀阀数据模型,并在此基础上通过控制器加载的主动寻优控制算法进行自动寻优计算,寻优控制算法以冷水机组的冷冻水出口温度作为目标值,在高负荷调节时通过改变频率来控制压缩机能量输出,低负荷时通过入口导叶开度来控制压缩机能量输出,解决了传统控制算法频率与入口导叶开度同时调节,机组能效低,调节范围小且容易喘振停机等问题。
附图说明
图1是本发明实施例的系统结构示意图。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示:一种磁悬浮压缩机控制系统,包括控制器以及与控制器连接的温度采集模块、模拟量采集模块、阀门控制模块和通讯模块。
具体地,温度采集模块分别连接吸气温度传感器、排气温度传感器和定子绕组温度传感器,其中吸气温度传感器设于压缩机的吸气管路上,用于检测压缩机的吸气温度;排气温度传感器设于压缩机的排气管路上,用于检测压缩机的排气温度;定子绕组温度传感器设于定子的相应位置,用于检测电机定子绕组温度。三个传感器均连接温度采集模块的输入端,经温度采集模块进行数据处理后发送给控制器。
模拟量采集模块分别连接吸气压力传感器、排气压力传感器、补气压力传感器和IGV反馈开度传感器。吸气压力传感器设于压缩机的吸气管路上,用于检测压缩机的吸气压力;排气压力传感器设于压缩机的排气管路上,用于检测压缩机的排气压力;补气压力传感器设于压缩机的补气管路上,用于检测压缩机的补气压力;IGV反馈开度传感器设置在压缩机的入口导叶位置处,用于检测入口导叶开度大小,通过模拟量采集模块将IGV开度大小转换为电信号发送给控制器,以实现对导叶开度的自动控制,控制器根据接收到的IGV反馈开度信号,控制入口导叶执行器调节IGV的开度大小,从而达到控制压缩机进气量、压力、温度等性能参数的目的。
本实施例中,阀门控制模块的输出端分别连接入口导叶执行器、冷却电磁阀、切入阀和补气阀,用于控制各阀门开断。其中,入口导叶设置在压缩机的进气口处,用于调节进入压缩机的气流,通过控制器驱动入口导叶执行器来控制入口导叶的开度,从而调整气流的流量和速度,以提高压缩机的效率和性能。冷却电磁阀设置在冷水机组的冷凝器出口与压缩机电机腔膨胀阀之间的管路上,用于控制此管路的通断,冷却电磁阀与电机腔膨胀阀对冷凝器出口到电机腔的管路形成双重冗余控制,即使电机腔膨胀阀出现故障关不紧时或此管路发生破裂时,为了避免能量浪费或制冷剂泄露也可通过冷却电磁阀关闭此管路的制冷剂流动。所述切入阀设置在压缩机的排气口到蒸发器的管路上,用于压缩机启停时平衡两器的压比,以防止压比过高,压缩机发生喘振。补气阀设于压缩机的补气管路上,用于控制补气管路的通断。
本实施例中,控制器通过通讯模块连接磁轴承控制板、触摸屏、电机腔膨胀阀和变频器控制板。其中,磁轴承控制板用于控制磁轴承工作的电路板,由于磁轴承是一种无接触的轴承方式,利用电磁力使得转子能够悬浮旋转,通过磁轴承控制板为磁轴承提供稳定的电源,以及监测磁轴承的转速、温度、振动等参数,以便及时发现异常情况并进行处理;以及通过调节磁轴承的电磁力大小和方向,磁轴承控制板可以控制转子的位置和运动状态。触摸屏用于人机交互,对相关参数进行设置和检测显示等,例如压缩机的最大频率值、最低运行频率可通过触摸屏进行设置。电机腔膨胀阀是用于精确调节流向电机腔制冷剂的流量,在冷却循环过程中,制冷剂从冷凝器流出,经冷却电磁阀的调节后进入压缩机电机腔,而制冷剂在压缩机电机腔内蒸发吸收周围热量,变成蒸汽后进入压缩机吸气口,如此循环往复,使电机腔温度处于合理区间。变频器控制板则用于精确控制电机的转速、频率和电压。
本实施例中,控制器为可编程逻辑控制器,用于在获取到压缩机的吸排气压力以及入口导叶开度后,计算实时运行压比和导叶开度百分比,获得喘振防护频率,以及通过比较压缩机实际运行频率与喘振防护频率,进行负荷调节和防喘振调节。
控制器还用于:当检测到变频器运行电流大于第一电流目标值或变频器温度大于第一温度目标值时进行强制能量减载调节;在压缩机运行过程中,当检测到变频器运行电流小于第二电流目标值或变频器温度小于第二温度目标值时 ,则退出强制减载模式;当检测到变频器运行电流大于第三电流目标值或变频器温度大于第三温度目标值时,则立即停机。
控制器还用于:根据吸气温度传感器、排气温度传感器检测到的压缩机的吸排气温度计算出吸排气过热度,其中,吸排气过热度=吸排气温度-吸排气压力对应的饱和温度;通过获得吸排气过热度来参与压缩机保护;当压缩机启动完成且检测到排气过热度≤2℃时, 故障报警停压缩机,且停机过程不检测;当压缩机启动完成且检测到吸气过热度≤-2℃, 故障报警停压缩机,且停机过程不检测。
控制器还用于:当吸气压力传感器检测到吸气压力小于<10kPa,故障报警停压缩机;当排气压力传感器检测到排气压力≥1550kpa时,故障报警停压缩机。
控制器还用于:当定子绕组温度传感器检测到定子绕组温度≥110℃时,故障报警停压缩机。
控制器还用于:当压缩机的检测系统检测到变频器温度≥85℃时,变频器控制板通过通讯模块传输至控制器,由控制器进行强制减载;当检测到变频器温度≥90℃时,则故障报警停压缩机;当检测到变频器运行电流>370A时报警并强制减载,当检测到变频器运行电流>380A时故障报警停压缩机。
控制器还用于:当压缩机的检测系统检测到振动峰值大(悬浮状态开路),也即振动峰值>5V时,由磁轴承控制板经通讯模块发送信息至控制器,进行异常提醒;当检测到振动峰值>6V则故障报警停压缩机。
控制器还用于,在定子绕组温度传感器异常、电机腔温度传感器异常、电机腔压力传感器异常时,进行故障报警停压缩机;例如定子绕组温度传感器断线。
控制器还用于,当检测到电机腔温度≥60℃时, 故障报警停压缩机;以及当检测到排气温度≥95℃, 故障报警停压缩机。
本实施例中,是将压缩机控制逻辑集成到冷水机组控制器,因此所述控制器为冷水机组的控制器,能够将原本压缩机分散的控制权限及保护权限完全融合到冷水机组控制器一体,使压缩机与冷水机组水温形成真正意义上的闭环控制,大大降低磁悬浮压缩机发生喘振的几率,降低了数据交互过程中的通讯延时,对压缩机加载、减载控制更加精准、负荷调节幅度更宽泛,从而进一步减少压缩机故障报警导致的机组停机,做到节能高效,降低磁悬浮机组运行维护成本。
本实施例磁悬浮压缩机的控制方法,主要包括压缩机启动控制、负荷(能量优化)调节、防喘振调节、强制减载以及压缩机停机控制五大控制模式,且调节优先级顺序为:强制减载>防喘振调节>负荷调节。
S101:启动压缩机,具体步骤如下:
(1)当压缩机接收到控制器的启动指令后,开启启动模式,系统自检,以确保各个组件和系统状态正常;
(2)在自检完成后,延时时间4s后启动,以确保系统稳定;
(3)启动后,控制磁轴承悬浮;
(4)3s内检测到磁轴承为悬浮状态,否则发开机失败警告,开机结束;
(5)磁轴正常悬浮后3s启动压缩机的冷却电磁阀(也即冷却电子膨胀阀),打开入口导叶执行器,打开切入阀(最大开度均为 100%);
(6)入口导叶执行器启动完成后,通过控制器向变频器发送启动指令;
(7)变频器加速至开机频率(最大频率的60%),当检测到喘振频率小于所述最大频率的60%时,则在此频率运行1min后,按正常负荷调节频率运行;当检测到喘振频率大于所述最大频率的60%时,则直接按喘振防护频率运行;
(8)压缩机启动完成,逐渐关闭切入阀,以实现压缩机的平稳启动,减少电流峰值的出现;
(9)待压缩机运行频率到达主动寻优算法计算的频率,启动补气阀;其中,寻优算法是一种用于优化压缩机系统性能的算法,通过在线监测和分析系统的运行状态,根据预设的性能指标,计算出最佳操作参数,包括进气量、排气量等,并进行相应调整。本实施例通过启动补气阀进行调节,可以改变系统的进气量,例如当系统判断需要增加进气量时,启动补气阀,允许更多的空气进入压缩机。
(10)补气阀启动完成,进入负荷调节模式,也即能量优化模式。
本发明采用模糊控制算法进行主动寻优计算和冷水机组的水温趋势预测,模糊控制算法是从行为上模拟人的模糊推理和决策过程的一种智能控制算法,它首先将操作人员和专家经验编成模糊规则,然后将来自传感器的实时信号模糊化,将模糊化后的信号作为模糊规则的输入,形成模糊推理,将推理后得到输出量加到执行压缩机上。模糊控制算法的主动寻优计算及水温趋势预测能弥补传统PID控制器广而不专的缺陷,可以让机组在10%~100%的范围内实现无极调节而不发生喘振停机,同时控制系统通过触摸屏上简单的参数调节即可以满足不同用户系统调节需求,大幅减少空调机组运维时间,完全实现系统自动控制且高效节能,具有较高的市场推广价值。可以说,本实施例采用寻优算法进行负荷调节、防喘振调节和强制减载,且以冷水机组的冷冻水出口温度作为目标值,在高负荷调节时通过改变频率来控制压缩机能量输出,低负荷时通过入口导叶开度来控制压缩机能量输出,解决了传统控制算法频率与入口导叶开度同时调节,机组能效低,调节范围小且容易喘振停机等问题。
S102:负荷(能量优化)调节,具体包括:
(1)基本逻辑:在负荷增加过程中,遵循先增加入口导叶开度,后增加压缩机运行频率(也即变频器频率)的原则;在负荷减少过程中,遵循先降低压缩机运行频率,后减小入口导叶开度的原则;
(2)能量加载:加载过程中,优先增加入口导叶开度,当入口导叶开到最大后再提高压缩机运行频率;若入口导叶执行器出现故障时,如需加载则不再优先开大导叶,可直接提高压缩机运行频率;
(3)能量减载:减载过程中,优先降低压缩机运行频率,当压缩机运行频率无法进一步降低时(受防喘振调节和最低运行频率限制),再继续减小入口导叶开度。
本实施例的上述负荷调节,是在压缩机与冷水机组结合后进行的,其负荷是指冷水机组所需的冷热负荷,冷水机组根据冷热负荷的需求,经控制器控制压缩机的运行状态。
S103:防喘振调节,具体包括:
(1)控制器实时监测并更新压缩机的吸排气压力值和入口导叶开度,并计算实时运行压缩比和导叶开度百分比;控制该实时运行压缩比和导叶开度下压缩机实时运行频率不得低于计算的最低运行(防喘振)频率;将该喘振最低运行频率乘以调节系数(默认的调节系数为 1.01,可通过触摸屏进行修改)作为喘振防护频率。
(2)根据频率分区域控制。
a. 当压缩机实际运行频率大于喘振防护频率时,进行能量优化调节(即步骤S102的负荷调节),控制变频器正常升降速;
b.当压缩机实际运行频率小于喘振防护频率、且大于喘振最低运行频率时,限制能量减载避免压缩机进入喘振区运行,但一般不限制能量加载。
c.当压缩机实际运行频率小于喘振最低运行频率时,则退出能量优化调节,进入防喘振调节,此时频率不再降低并作适当提升,保证频率在喘振最低频率之上。
(3)当压缩机实际运行频率大于计算的喘振防护频率之后,退出防喘振调节,进入正常能量优化调节,且防喘振调节在压缩机启动完成之后开始实施检测,在部分不稳定工况下,压缩机仍然可能出现喘振现象,当喘振剧烈导致轴心轨迹波动严重时可能会触发压缩机的喘振保护,则进入停机状态。
S104:强制减载,具体包括:
(1)强制减载触发条件:压缩机运行过程中,变频器运行电流大于370A或变频器温度大于85℃;此时进行强制减载,则进入步骤S102按照能量减载进行控制;
(2)如果减载速度慢或者没有效果,且运行电流超过380A或变频器温度大于90℃时,立即停机;
(3)强制减载退出条件:压缩机运行过程中,运行电流小于360A或变频器温度小于80℃。
S105:压缩机停机控制,具体包括:
(1)当压缩机收到控制器的停机命令时,停止优化运行模式进入停机模式,打开切入阀;
(2)正常停机时,实行先减速后停机,如当前运行频率高于停机指定频率(最大频率的55%),先让变频器降速至停机指定频率,如当前运行频率低于或等于停机指定频率,则无需调节压缩机的转速;
(3)控制器给变频器发送停机指令,正常停机时,当检测到当前频率小于或等于停机指定频率,执行自由停机;紧急停机时,无论当前频率高低,直接执行自由停机;
(4)变频器停机完成,关闭压缩机冷却冷却电磁阀;
(5)关闭切入阀、关闭入口导叶执行器;
(6)入口导叶关到位后延时 120s 或实际转速小于10HZ落轴;
(7)落轴完成,关机结束。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种磁悬浮压缩机控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
将压缩机调节分为强制减载、防喘振调节和负荷调节;
所述负荷调节包括能量加载和能量减载调节,所述能量加载包括:增加入口导叶开度,当入口导叶开到最大后再提高压缩机运行频率;又或在入口导叶执行器出现故障时直接提高压缩机运行频率;所述能量减载包括:先降低压缩机运行频率,当压缩机运行频率无法进一步降低时,再继续减小入口导叶开度;
所述防喘振调节包括频率分区域控制步骤,即:当检测到压缩机实际运行频率大于喘振防护频率时,进行所述负荷调节,控制变频器正常升降速;当检测到压缩机实际运行频率小于喘振防护频率、且大于喘振最低运行频率时,限制能量减载避免压缩机进入喘振区运行;当检测到压缩机实际运行频率小于喘振最低运行频率时,退出所述负荷调节,进入防喘振调节模式,控制频率在喘振最低频率之上;
所述强制减载的触发条件为:在压缩机运行过程中,当检测到变频器运行电流大于第一电流目标值或变频器温度大于第一温度目标值时,则进行强制能量减载调节;所述强制减载退出条件为:在压缩机运行过程中,当检测到变频器运行电流小于第二电流目标值或变频器温度小于第二温度目标值时 ,则退出强制减载模式;当检测到变频器运行电流大于第三电流目标值或变频器温度大于第三温度目标值时,则立即停机。
2.根据权利要求1所述的磁悬浮压缩机控制方法,其特征在于,所述压缩机的调节优先级顺序为:强制减载>防喘振调节>负荷调节。
3.根据权利要求1所述的磁悬浮压缩机控制方法,其特征在于,所述第三电流目标值>第一电流目标值>第二电流目标值;所述第三温度目标值>第一温度目标值>第二温度目标值。
4.根据权利要求1所述的磁悬浮压缩机控制方法,其特征在于,在所述防喘振调节中,实时监测并更新压缩机的吸排气温度、吸排气压力值和入口导叶开度,并计算实时运行压缩比和导叶开度百分比;控制所述实时运行压缩比和导叶开度下的压缩机实际运行频率不得低于计算的最低运行频率,也即防喘振频率;将该喘振最低运行频率乘以调节系数作为所述喘振防护频率。
5.根据权利要求1所述的磁悬浮压缩机控制方法,其特征在于,在所述防喘振调节中,当压缩机实际运行频率大于计算的喘振防护频率后,退出防喘振调节,进入所述负荷调节,且防喘振调节在压缩机启动完成之后开始实施检测,当检测到喘振剧烈导致压缩机的轴心轨迹波动严重时则进入停机状态。
6.根据权利要求3所述的磁悬浮压缩机控制方法,其特征在于,所述强制减载触发条件为:在压缩机运行过程中,当检测到变频器运行电流大于370A或变频器温度大于85℃时进行强制减载;所述强制减载的退出条件为:在压缩机运行过程中,当检测到变频器运行电流小于360A或变频器温度小于80℃;当检测到变频器运行电流超过380A或变频器温度大于90℃时,则立即停机。
7.根据权利要求1所述的磁悬浮压缩机控制方法,其特征在于,还包括压缩机的启动步骤:
当压缩机接收到控制器的启动指令后,开启启动模式,系统自检;在自检完成后,延时一定时间再启动;启动后,控制磁轴承悬浮;一定时间内检测到磁轴承为悬浮状态,否则发开机失败警告,开机结束;磁轴正常悬浮后延时启动压缩机的冷却电磁阀,打开入口导叶执行器,打开切入阀;入口导叶执行器启动完成后,通过控制器向变频器发送启动指令;开机变频器加速至最大频率的60%,当检测到喘振频率小于所述最大频率的60%时,则在此频率运行一定时间后,按正常负荷调节频率运行;当检测到喘振频率大于所述最大频率的60%时,则直接按喘振防护频率运行;压缩机启动完成,逐渐关闭切入阀;待压缩机运行频率到达主动寻优算法计算的频率时,启动补气阀;补气阀启动完成,进入所述负荷调节模式。
8.根据权利要求1所述的磁悬浮压缩机控制方法,其特征在于,还包括压缩机的停机步骤:
当压缩机收到控制器接停机命令时,停止优化运行模式进入停机模式,打开切入阀;正常停机时,当检测到压缩机当前运行频率高于停机指定频率,则先控制变频器降速至停机指定频率,当检测到当前运行频率低于或等于停机指定频率,则无需调节压缩机的转速;正常停机时,当前频率小于或等于停机指定频率,执行自由停机;紧急停机时,无论当前频率高低,直接执行自由停机;变频器停机完成,关闭压缩机的冷却电磁阀;关闭切入阀、关闭入口导叶执行器;入口导叶关闭到位后延时一定时间或实际转速小于目标频率后落轴,落轴完成,关机结束。
9.一种磁悬浮压缩机控制系统,其特征在于,包括控制器以及与控制器相连的温度采集模块、模拟量采集模块、阀门控制模块和通讯模块;
所述温度采集模块分别连接吸气温度传感器、排气温度传感器和定子绕组温度传感器,用于采集压缩机的吸气温度、排气温度以及电机定子绕组温度;
所述模拟量采集模块分别连接吸气压力传感器、排气压力传感器、补气压力传感器和IGV反馈开度传感器,用于采集压缩机的吸气压力、排气压力、补气压力和入口导叶开度大小;
所述阀门控制模块的输出端分别连接入口导叶执行器、冷却电磁阀、切入阀和补气阀;所述控制器还通过通讯模块连接磁轴承控制板、触摸屏、电机腔膨胀阀和变频器控制板;所述冷却电磁阀设置在冷水机组的冷凝器出口与压缩机电机腔膨胀阀之间的管路上,用于控制此管路的通断,冷却电磁阀与电机腔膨胀阀对冷凝器出口到电机腔的管路形成双重冗余控制;所述切入阀设置在压缩机的排气口到冷水机组的蒸发器的管路上;
所述控制器为冷水机组的控制器,压缩机控制逻辑集成于所述控制器中,用于在获取到压缩机的吸排气压力以及入口导叶开度后,计算实时运行压缩比和导叶开度百分比,获得喘振防护频率,以及通过比较压缩机实际运行频率与喘振防护频率,进行负荷调节和防喘振调节;还用于根据压缩机的吸排气温度计算吸排气过热度,以及判断定子绕组温度是否超过目标温度,一旦超过则进行故障报警,并控制压缩机停机。
10.根据权利要求9所述的磁悬浮压缩机控制系统,其特征在于,所述控制器还用于:当检测到变频器运行电流大于第一电流目标值或变频器温度大于第一温度目标值时进行强制能量减载调节;在压缩机运行过程中,当检测到变频器运行电流小于第二电流目标值或变频器温度小于第二温度目标值时 ,则退出强制减载模式;当检测到变频器运行电流大于第三电流目标值或变频器温度大于第三温度目标值时,则立即停机。
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