CN1183366C - 制冷系统的回油控制方法 - Google Patents

Abstract

一种制冷系统的回油控制方法，其特征在于，通过控制其四通阀的定时换向，利用逆向运行方式进行回油，其中，在制热工况下：压缩机开机后连续运行第一次满4小时，四通阀换向进行回油；从第一次满4小时后，压缩机每次连续运行满8小时，四通阀换向进行回油。在制冷工况下：压缩机运行第一次2小时，四通阀换向进行回油；从第一次满2小时后，压缩机每次连续运行满4小时，四通阀换向进行回油。每次回油的时间可定为2分钟。

Description

制冷系统的回油控制方法

本发明涉及制冷设备，更具体地说，涉及一种制冷系统的逆向运行回油控制方法。

由于压缩机在运转过程中，需要机油来润滑以减少磨擦作用，但同时，压缩机在压缩时把油和制冷剂一起排出，流动过程中制冷剂在液态与气态之间发生相变，油却不会发生相变，油与气态制冷剂会逐渐分层，使油沉积在制冷管道的底部，不能流回压缩机。当油停滞在管道底部过多，缺油润滑的压缩机就会损坏，严重时可能烧坏压缩机。普通的空调机不用考虑系统的回油问题，因为其连管只有5米，制冷剂流动距离比较短，油在制冷剂的粘滞阻力作用下，大部分油能流回压缩机。当制冷系统为一拖多时，其连管可长达200米，室内外机之间的落差可达50米，由于长连管、高落差的影响，油不能流回压缩机，如果不充分回油，在运行10小时左右后就有可能烧坏压缩机，所以系统能否正常回油是保证一拖多空调系统稳定运行的非常关键的技术环节。

经研究表明，油在制冷系统中的循环运动与制冷剂的各种因素有以下关系：

(a)油能充分溶于液态制冷剂，因此能与液态制冷剂一起流动；油难溶于气态制冷剂，因此难以随气态制冷剂一起运动，但在高温、高压及高速条件下，油能与气态制冷剂一起流动，可见回油的重点是要研究气态制冷剂处于非高温、高压及高速流动情况下时的回油。

(b)制冷系统在制冷工况时，其制冷剂由液态到气态的相变发生在蒸发器上，从蒸发器出口侧至压缩机回气口侧为气态，所以此时回油重点要考虑回气侧，也就是考虑从蒸发器至压缩机回气口之间的管道。

(c)制冷系统在制热工况时，其制冷剂由液态到气态的相变发生在冷凝器上，从冷凝器出口侧至压缩机回气口侧为气态，所以对这段管道要考虑回油。

本发明的目的是提供一种制冷系统的回油控制方法，可以解决现有技术制冷系统的油循环运动的问题，减小油在制冷系统环中的蓄贮损失，提高系统的稳定性和延长压缩机的使用寿命。

本发明的制冷系统的回油控制方法，主要是利用上面所描述的油与液态或气态制冷剂的关系，通过控制其四通阀的定时换向，利用逆向运行方式进行回油，其中：

在制热工况下，压缩机开机后连续运行第一次满时间段Tb1时，四通阀换向，由制热工况换到制冷工况回油运行时间段T1后，四通阀再换向，回到制热工况；从第一次满所述时间段Tb1后，压缩机每次连续运行满时间段Tb2时，四通阀换向，由制热工况换到制冷工况回油运行时间段T2后，四通阀再换向，回到制热工况。

在制冷工况下，压缩机开机后连续运行第一次满时间段Ta1时，四通阀换向，由制冷工况换到制热工况回油运行时间段T3后，四通阀再换向，回到制冷工况；从第一次满所述时间段Ta1后，压缩机每次连续运行满时间段Ta2时，四通阀换向，由制冷工况换到制热工况回油运行时间段T4后，四通阀再换向，回到制冷工况。

在本发明提供的制冷系统的回油控制方法中，在制热工况下，还考虑有除霜运行的情况：因为除霜运行过程对系统来说也是一个回油过程，压缩机开机后连续运行过程中如果有除霜运行，则从每次除霜运行结束后，压缩机每次连续运行满时间段Tb2时，四通阀换向，由制热工况换到制冷工况回油运行时间段T2后，四通阀再换向，回到制热工况。

在本发明提供的制冷系统的回油控制方法中，还考虑有停机命令的情况：如果接到停机命令时压缩机运行于回油状态，则在回油运行结束后，执行停机命令；如果接到停机命令时压缩机运行于除霜状态，则在除霜运行结束后，执行停机命令；如果接到停机命令时压缩机运行于回油与除霜之外的正常运行状态，则四通阀换向执行回油运行，回油运行结束后，再执行停机命令。

在本发明提供的制冷系统的回油控制方法中，可在所述制冷系统的冷凝器与电子膨胀阀之间引出一根带毛细管的管路，经电磁阀后接到低压贮液器的进口端，在满足回油条件由制冷工况换到制热工况回油运行时，所述管路上的所述电磁阀打开，可起到分流降低压缩机排气温度及压力的作用。

在本发明提供的制冷系统的回油控制方法中，还考虑各室内机运行状态：在压缩机每一运行时间段内，对于制热工况，如果与所述压缩机连接的某一室内机未启动过，则在回油过程中该室内机保持关闭状态；如果与所述压缩机连接的某一室内机有启动过，则在回油过程中该室内机的电子膨胀阀呈半开状态、室内机风扇关闭，回油结束后该室内机返到回油前的运行状态。对于制冷工况下，区别在于所述压缩机连接的某一室内机有启动过时，该室内机的电子膨胀阀呈全开状态而不是半开状态。

在本发明提供的制冷系统的回油控制方法中，在所述制冷系统满足回油条件由制冷工况换到制热工况、或满足回油条件由制热工况换到制冷工况时，压缩机停机达时间段T5后，再次启动进行回油。

在本发明提供的制冷系统的回油控制方法中，所述时间段Ta1为2小时；Ta2为4小时；Tb1为4小时；Tb2为8小时；T1、T2、T3、T4都为2分钟；T5为59秒。

实施本发明提供的制冷系统的回油控制方法，具有以下显著优点：回油效果好，工艺比较简单，适用范围广，适用于冰箱，空调，冷柜，大、小中央空调的制冷系统；能有效保护压缩机，延长压缩机的使用寿命；可大大提高系统的可靠性能。

下面结合附图和实施例，进一步说明本发明的特点，附图中：

图1是采用本发明回油控制方法的制冷系统在制冷工况时的示意图；

图2是采用本发明回油控制方法的制冷系统在制热工况时的示意图；

图3是采用本发明回油控制方法的制冷系统加装喷射管路时的示意图；

图4是采用本发明回油控制方法的制冷系统在制热工况时的工作流程图；

图5是图4中的流程取Ta1＝Ta2＝2分钟时的简化流程图；

图6是采用本发明回油控制方法的制冷系统在制冷工况时的实施例工作流程图。

油能与液态制冷剂任意比充分混和，所以，油能随液态制冷剂以任意速度流动。这样，油就不会停在液态制冷剂区域。油与气态制冷剂不溶，要使油能流动，就需要很大的粘滞力作用。如果粘滞力不足够大，油就会停滞在气态区域，若越积越多，压缩机就会缺油。所以，系统可能贮油区域在制冷剂的气态侧。在制冷工况下，对制冷剂而言，温度的最低点在蒸发器上(制热运行时在冷凝器)，所以，在蒸发器最容易贮油，对蒸发器的贮油就是采用油能与液态制冷剂任意比充分混和这一特殊性进行回油。

在制冷工况时，油和制冷剂在系统环中的流动方向如图1中箭头方向所示，从压缩机1排气口经四通换向阀2至冷凝器3入口，流动的是高温、高压，高速的气体，这三个因素有利回油，同时，压缩机1排气口经四通换向阀2至冷凝器3入口管路很短，更不会贮油。从冷凝器3至蒸发器5入口，流动的是液态制冷剂，所以，油不会停滞该管段。从蒸发器5经四通换向阀2至压缩机1流动的是低温、低压、低速的气态制冷剂，包括蒸发器1出口前的气态区。油可能贮存在这段管路上。

逆向回油就是在制冷工况下把制冷改成制热运行。这时制冷剂流动方向如图2中箭头方向所示，从压缩机1排气口经四通换向阀2至蒸发器5入口，流动的是高温、高压，高速的气体制冷剂，这三个因素有利回油，原来停滞在该管的油由于受到高温、高压，高速的气体制冷剂的影响，把原来停滞在该管的油带至蒸发器5，这时的蒸发器5把气态制冷剂冷凝成液体，同时改变了蒸发器气液两相分布区域，原来停滞在蒸发器5气态区的油溶于液态制冷剂并随液态制冷剂流动。从蒸发器5经电子膨胀阀4至冷凝器3为液态制冷剂，这段管路不会贮油。从冷凝器3经四通换向阀2至压缩机1之间流动的是低温、低压、低速的制冷剂气体，理论上，这段管路会贮油，但这段管路很短，实际贮油量并不多。

如果系统是在进行制热运行，制冷剂流动如图2所示。经长时间运行后，冷凝器3就可能会贮油。采用逆向回油，也即是把制热运行改成制冷运行，这时制冷剂流动如图1所示。高温、高压，高速的气体制冷剂把停滞在冷凝器3上的油带走，大部分的油被带回压缩机1，有一小部分油被贮存在回气管上。如果逆向运行时间过长，回气管上贮油量就会增加，所以逆向运行时间过长不宜过长。换言之，回油运行时间不宜过长。对系统而言，能够实现回油，实际上是利用短时间内的回油量大于贮油量实现系统的回油。所以，无论制热运行或是制冷运行，系统都会贮存一部分油。

在制冷工况需进行回油运行时，系统在高温制热，如果系统不考虑一定的保护控制，可能会引起排气压力导常偏高，为使系统稳定运行，采用喷射制冷剂的办法，冷却回气温度，从而降低排气温度以减少排气压力。所述喷射制冷剂系统如图3所示，与图1相比是在冷凝器3出口经毛细管7节流降温、降压后进入低压贮液器6，中间通过电磁阀8进行开/关控制。当系统处于制冷运行需要回油时，采用逆向回油实际是把制冷运行改为制热运行，这时系统处于高温制热，压缩机1的排气温度、排气压力增大，在短时间内会超出允许值，为了保证系统连续稳定运行，电磁阀8打开，从冷凝器3分流一部分液态制冷剂经毛细管的7节流降温、降压后进入低压贮液器6冷却过热的回气，降低压缩机1的吸气温度，以降低压缩机1的排气温度、排气压力，保证系统的回油运行。

本发明的制冷系统在制热工况时的工作流程如图4所示，从图中的步骤401、402、403、404可以看出，在制热工况下，压缩机开机开始运行的同时，计时器清零开始计时，连续运行满时间段Tb1时，判断是否为开机以后第一次满时间段Tb1，如果是则执行步骤405，否则执行步骤414。其中，步骤405-409为压缩机开机以后第一次满时间段Tb1时应的执行动作：

步骤405：如果在T＜Tb1时间段内曾有过除霜运行，因为除霜运行就是制热运行切换成制冷运行，换言之，除霜运行过程对系统来说也是一个回油过程，所以如果有过除霜运行则不必再次进行回油运行，回到步骤402重新开始计时，否则执行步骤406；

步骤406、407、408、409：计时器清零后开始回油计时，同时制冷系统开始回油运行，回油时间满T1时，制冷系统返回到回油前的运行状态，回到步骤402重新开始计时。

其中，步骤415-420为压缩机开机第一次满时间段Tb1以后，计时器每计时满时间段Tb2时应执行动作：

步骤416：如果在T＜Tb2时间段内曾有过除霜运行，则回到步骤402重新开始计时，否则执行步骤417；

步骤417、418、419、420：计时器清零后开始回油计时，同时制冷系统开始回油运行，回油时间满T2时，返回到回油前的运行状态，回到步骤402重新开始计时。

在流程中还包括与停机命令有关的步骤，收到停机命令时制冷系统可能工作于三种情况下：

其一、正在回油运行状态，如图4中的步骤410、411、412、及421、422、423，则制冷系统在完成其回油运行后停机；

其二、正在除霜运行状态，如步骤424、425，则制冷系统在完成其除霜运行后停机；

其三、处于正常制热运行状态，如步骤403、414、426，则制冷系统接到停机命令后应执行完一次回油运行后才能停机，即完成步骤426、422、423后停机。

在上述制热运行过程中，可取Tb1为4小时；Tb2为8小时；T1、T2都为2分钟，此时流程图可进一步合并简化为如图5所示。从图中可以看出，因T1＝T2＝2分钟，则图4中的步骤406-412与417-423是同样的步骤，可以合并为一个流程，即为图5中的步骤506-512。图5中全部流程为步骤501-519，与图4中的步骤401-426相比，就少了417-423这7个步骤。其它关于停机及除霜运行的步骤与图4中相同，只是步骤序号不一样。

本发明制冷系统在制冷工况时的流程如图6所示，其中取第一次回油周期为2小时，第一次以后的回油周期为4小时，每次回油运行的时间为2分钟，因制冷过程中无除霜运行，所以整个流程比制热工况时更简单。步骤601-608及614为正常运行过程，步骤603、609-612及613为有停机命令时的情况，其原理与图4及图5中流程类似。

本发明的回油控制方法中，为了防止压缩机大压差启动，在所述制冷系统满足回油条件由制冷工况换到制热工况、或满足回油条件由制热工况换到制冷工况时，压缩机停机59秒，在第60秒时，再次启动。

在本发明提供的制冷系统的回油控制方法中，如果制冷系统为一拖多系统，即一个室外机带动多个室内机，则还需要考虑各室内机的运行状态：

其一、对于制热工况，在压缩机每一运行时间段内，如果与所述压缩机连接的某一室内机未启动过，则在回油过程中该室内机保持关闭状态；如果与所述压缩机连接的某一室内机有启动过，则在回油过程中该室内机的电子膨胀阀呈半开状态、室内机风扇关闭，回油结束后该室内机返到回油前的运行状态。

其二、对于制冷工况，在压缩机每一运行时间段内，如果与所述压缩机连接的某一室内机未启动过，则在回油过程中该室内机保持关闭状态；如果与所述压缩机连接的某一室内机有启动过，则区别在于该室内机的电子膨胀阀呈全开状态、室内机风扇关闭，回油结束后该室内机返到回油前的运行状态。

Claims (10)

1、一种制冷系统的回油控制方法，其特征在于，通过控制其四通阀的定时换向，利用逆向运行方式进行回油，其中：

(1)在制热工况下，按以下步骤进行回油：

(1.1)压缩机开机后连续运行第一次满时间段Tb1时，四通阀换向，由制热工况换到制冷工况回油运行时间段T1后，四通阀再换向，回到制热工况；

(1.2)从第一次满所述时间段Tb1后，压缩机每次连续运行满时间段Tb2时，四通阀换向，由制热工况换到制冷工况回油运行时间段T2后，四通阀再换向，回到制热工况，

(2)在制冷工况下，按以下步骤进行回油：

(2.1)压缩机开机后连续运行第一次满时间段Ta1时，四通阀换向，由制冷工况换到制热工况回油运行时间段T3后，四通阀再换向，回到制冷工况；

(2.2)从第一次满所述时间段Ta1后，压缩机每次连续运行满时间段Ta2时，四通阀换向，由制冷工况换到制热工况回油运行时间段T4后，四通阀再换向，回到制冷工况。

2、根据权利要求1所述的制冷系统的回油控制方法，其特征在于，在制热工况下，还包括与除霜运行有关的下述步骤：

压缩机开机后连续运行过程中如果有除霜运行，则从每次除霜运行结束后，压缩机每次连续运行满时间段Tb2时，四通阀换向，由制热工况换到制冷工况回油运行时间段T2后，四通阀再换向，回到制热工况。

3、根据权利要求1所述的制冷系统的回油控制方法，其特征在于，在制热工况下，还包括与停机命令有关的下述步骤：

(1)如果接到停机命令时压缩机运行于回油状态，则在回油运行达时间段T2后，执行停机命令；

(2)如果接到停机命令时压缩机运行于非回油状态，则四通阀换向，由制热工况换到制冷工况回油运行时间段T2后，执行停机命令。

4、根据权利要求2所述的制冷系统的回油控制方法，其特征在于，在制热工况下，还包括与停机命令有关的下述步骤：

(1)如果接到停机命令时压缩机运行于回油状态，则在回油运行达时间段T2后，执行停机命令；

(2)如果接到停机命令时压缩机运行于除霜状态，则在除霜运行结束后，执行停机命令；

(3)如果接到停机命令时压缩机运行于正常运行状态，则四通阀换向，由制热工况换到制冷工况回油运行时间段T2后，执行停机命令。

5、根据权利要求1所述的制冷系统的回油控制方法，其特征在于，在制冷工况下，还包括与停机命令有关的下述步骤：

(1)如果接到停机命令时压缩机运行于回油状态，则在回油运行达时间段T4后，执行停机命令；

(2)如果接到停机命令时压缩机运行于非回油状态，则四通阀换向，由制冷工况换到制热工况回油运行时间段T4后，执行停机命令。

6、根据权利要求4所述的制冷系统的回油控制方法，其特征在于，在制热工况下，还包括下述与各室内机运行状态有关的步骤：在压缩机开机后连续运行第一次满时间段Tb1前、或从满所述时间段Tb1后起，压缩机每次连续运行满时间段Tb2前，

(1)如果与所述压缩机连接的某一室内机未启动过，则在回油过程中该室内机保持关闭状态；

(2)如果与所述压缩机连接的某一室内机有启动过，则在回油过程中该室内机的电子膨胀阀呈半开状态、室内机风扇关闭，回油结束后该室内机返到回油前的运行状态。

7、根据权利要求5所述的制冷系统的回油控制方法，其特征在于，在制冷工况下，还包括下述与各室内机运行状态有关的步骤：在压缩机开机后连续运行第一次满时间段Ta1前、或从满所述时间段Ta1后起，压缩机每次连续运行满时间段Ta2前，

(1)如果与所述压缩机连接的某一室内机未启动过，则在回油过程中该室内机保持关闭状态；

(2)如果与所述压缩机连接的某一室内机有启动过，则在回油过程中该室内机的电子膨胀阀呈全开状态、室内机风扇关闭，回油结束后该室内机返到回油前的运行状态。

8、根据权利要求5所述的制冷系统的回油控制方法，其特征在于，在所述制冷系统的冷凝器与电子膨胀阀之间引出一根带毛细管的管路，经电磁阀后接到低压贮液器的进口端，在满足回油条件由制冷工况换到制热工况回油运行时，所述管路上的所述电磁阀打开，可起到分流降低压缩机排气温度及压力的作用。

9、根据权利要求1-8中任一项所述的制冷系统的回油控制方法，其特征在于，在所述制冷系统满足回油条件由制冷工况换到制热工况、或满足回油条件由制热工况换到制冷工况时，压缩机停机达时间段T5后，再次启动进行回油。

10、根据权利要求1-8中任一项所述的制冷系统的回油控制方法，其特征在于，所述时间段Ta1为2小时；Ta2为4小时；Tb1为4小时；Tb2为8小时；T1、T2、T3、T4都为2分钟；T5为59秒。

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