CN1223817C - 深冷混合工质节流制冷系统变工况运行的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的深冷多元混合工质制冷系统变工况运行的控制方法，该制冷系统包括润滑油分离装置的压缩机单元、冷却器、回热单元、节流控制单元组、蒸发器单元，控制单元；控制单元的输入参数为制冷系统压缩机吸气压力和排气压力值，和/或蒸发器出口温度值，输出参数为节流控制单元组开启和关闭的指令。所述的节流控制单元组，包括可控主节流元件(A)，可控辅助节流元件(B)和可控旁通节流元件(C)组成；对于深冷混合工质节流制冷系统不同运行工况，该控制方法根据预先设定值与输入参数的比较，通过控制节流元件的开闭或通量，实现对循环工质流量的控制，最终实现制冷机在不同工况之间的稳定、可靠、高效的运行。
Description
发明领域
本发明涉及低温制冷技术，特别涉及到一种深冷混合工质节流制冷系统变工况运行的控制方法，以实现混合工质节流制冷系统在变工况情况下高效可靠的运行。
背景技术
传统单级蒸汽压缩制冷循环最低有效制冷温度一般在-40℃左右，要实现更低的制冷温度，往往需要采用多级压缩及多级外部复叠循环，但是这种措施显然使制冷系统变得十分复杂，可靠性降低，目前较多采用的是采用两级压缩实现-60℃左右的制冷温度，采用两级复叠循环实现-80℃左右的制冷温度。当制冷温度再低时很少再使用上述方法。
采用回热方式的多元混合工质制冷机可以有效降低运行压力，并且可以利用普冷领域广泛应用的单级油润滑压缩机驱动，因而成为一种高效实现从-40℃(232K)至-196℃(液氮温度80K)这一广阔温区的制冷方式。混合工质节流制冷机可以在制冷系统硬件不做大的改动情况下通过充配不同混合物工质实现从液氮温度(80K)到230K(传统单级蒸汽压缩制冷循环的有效制冷温度的下限)的制冷温度范围。随着生物工程、医药医学、能源、通讯以及军工等高科技领域的迅速发展，对制冷温度处在上述温区的需求越来越多。由于这种制冷机可以采用普冷领域广泛采用的单级油润滑商用压缩机，使得该种制冷机成本降低、可靠性大大增强，容易实现规模化生产。因此，多元混合工质节流制冷技术具有重要的现实意义。
但是由于制冷系统中混合工质与普冷制冷工质在物性上具有很大的区别，在采用普冷领域油润滑压缩机时，会导致压缩机运行参数与采用普冷工质有很大变化。对普冷运行工况时，由于温区跨度相对较小及工质本身的特性，当环境温度确定，压缩机冷凝压力(排气压力)就已经确定，当达到制冷温度时，蒸发压力也就确定，因此系统在整个运行过程中压力工况(排气压力值和压比)变化不大。但是对于深冷混合工质制冷系统，由于强非共沸工质的采用，整个过程中工质在冷凝器内基本为气相放热(可能会出现少量液体工质)，运行高压已基本不受环境温度控制，而基本由工质充注量和系统结构参数决定。在制冷机启动过程初期，整个系统基本均处于较高温度，系统内工质绝大部分为气相，随着制冷温度的降低，制冷系统中在除冷凝器外的其它部件内工质的液相含量则会逐步增加，当制冷温度达到极限值时，整个制冷系统内的工质液相含量达到最高。一方面汽液相比容相差很大，另一方面，对于固定通道面积的节流元件(如常用的毛细管)，其气相工质的通过能力显然没有液相工质大，因此对于一个容积固定的制冷系统，在一定工质充注量的情况下，必然会导致压力(高压、吸气压力值和压比)变化很大。大的压力变化会导致这样的情况：一种是当实际工质充注量是为满足在较低温度正常运行工况时，通常会导致压缩机在启动运行工况(制冷系统降温过程)运行压比过大，排气压力值过高，吸气压力值很低，同时大的运行压比，会使压缩机排气温度很高，此时很容易导致压缩机过载，排气压力和排气温度过高均会导致压缩机无法正常运行，甚至引起损坏。另一种是如果仅满足启动过程运行要求进行工质充注，则往往达不到正常使用工况时工质循环量的需求，随制冷温度降低，运行压力会显著下降，以致无法提供足够的制冷量，无法实现预期目标。
另外，当制冷机设计运行温区较宽时也会存在同样的问题，即制冷机在不同工况运行存在矛盾，传统混合工质制冷系统无法兼顾高效和可靠性。具体如高低温度实验设备，其运行温度通常在-110℃至120℃之间，在这样大的温区变化范围，需要合理控制制冷系统，才能确保系统正常运行，并确保在正常制冷温区内高效运行。因此需要采取相应的控制措施，确保制冷机能够实现不同运行工况的正常、高效和可靠地运行。
目前针对深冷混合工质制冷系统变工况运行控制技术的公开报道(文章、专利)非常少。只有美国专利申请(申请号：US09/870385，公开号：US2002/0017106A1)报道了一种深冷混合工质制冷系统的除霜循环，其具体采用了从压缩机出口的热气旁通至蒸发器，实现对蒸发器的加热，同时返流气体不经过换热器而回到压缩机的一个旁通回路来完成蒸发器的除霜过程，并通过一种开环控制方式实现压缩机正常运行，避免在连续除霜过程的压缩机过载。该专利申请描述的循环比较复杂，有多达几十个可控阀门来实现除霜过程，同时在除霜时制冷系统(换热器部分)没有制冷工质提供持续冷却，必然存在温度上升，造成下一次降温过程时间增大，即系统恢复延迟。另外，采用压缩机出口高温排气不经过冷凝器直接进入蒸发器放热实现除霜的方式，已经是普冷领域成熟的技术，称为热气除霜(川平睦义，封闭式制冷机，北京：轻工业出版社，1987，pp.387-411)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够使深冷混合工质节流制冷系统在变工况情况下高效可靠运行的深冷混合工质节流制冷系统变工况运行的控制方法；
本发明的技术方案如下：
本发明提供的深冷混合工质节流制冷系统变工况运行的控制方法，该制冷系统包括带有润滑油分离装置的压缩机单元1、冷却器2、回热单元3、节流控制单元组4、蒸发器单元5和控制单元6；该制冷系统联接方式是：压缩机单元1出口连接冷却器2入口，冷却器2出口连接回热单元3高压进口HHI，回热单元3高压出口HHO连接节流控制单元组4进口，节流控制单元组4出口连接蒸发器单元5入口，蒸发器单元5出口连接回热单元3低压入口HLI，回热单元3低压出口HLO连接压缩机单元入口；所述控制单元6的输入参数为制冷系统压缩机单元1的吸气压力值601和排气压力值602，和/或蒸发器单元5的出口温度值603；所述控制单元6的输出参数为节流控制单元组4的开启/关闭指令；所述的节流控制单元组4包括并联的可控主节流元件A，可控辅助节流元件B和可控旁通节流元件C；其特征在于，该深冷混合工质节流制冷系统变工况运行的控制步骤如下：
一、对于受控降温工况：开启可控主节流元件A，关闭可控旁通节流元件C；在控制单元6满足以下条件之一时，开启可控辅助节流元件B：
(1)控制单元6的输入参数中的压缩机单元1的排气压力值602在设定值1.5MPa至2.5MPa范围内；
(2)控制单元6的输入参数中的压缩机单元1的吸气压力值601在设定值0.2MPa至0.7MPa范围内；
(3)控制单元6的输入参数中的排气压力值602与吸气压力值601的压差在0.8MPa至2.3MPa设定值范围内；
(4)控制单元6的输入参数中的排气压力值602与吸气压力值601的压比在设定值3至6范围内；
(5)蒸发器单元5的出口温度值603在设定值150K至250K范围内；
二、对于维持制冷工况：开启主节流元件A，关闭可控辅助节流元件B和旁通节流元件C；
三、对于受控升温工况：开启主节流元件A，继续向蒸发器单元5，提供制冷量；关闭辅助节流元件B，开启旁通节流元件C；
四、对于快速升温工况：同时关闭主节流元件A和辅助节流元件B，开启旁通节流元件C；
所述的节流控制单元组4中的可控辅助节流元件B由并联的第一可控辅助节流元件B1和第二可控辅助节流元件B2组成，该深冷混合工质节流制冷系统变工况运行的控制步骤如下：
一、对于受控降温工况：开启主节流元件A，关闭可控旁通节流元件C：
1)控制单元6满足以下条件之一时，同时开启第一可控辅助节流元件B1和第二可控辅助节流元件B2：
(1)压缩机单元1的排气压力值602在设定值1.8MPa至2.5MPa范围内；
(2)压缩机单元1的吸气压力值601在设定值0.4MPa至0.7MPa范围内；
(3)压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压差在设定值1.2MPa至2.1MPa范围内；
(4)压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压比在设定值4至6范围内；
(5)蒸发器单元5的出口温度值603在设定值200K至250K；
2)控制单元6满足以下条件之一时，开启第一可控辅助节流元件B1或第二可控辅助节流元件B2：
(1)压缩机单元1的排气压力值602在设定值1.6MPa至2.2MPa范围内；
(2)压缩机单元1的吸气压力值601在设定值0.2MPa至0.5MPa范围内；
(3)压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压差在设定值1.1MPa至2.0MPa范围内；
(4)压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压比在设定值3至5范围内；
(5)蒸发器单元5的出口温度值(603)在设定值150K至200K范围内；
二、对于维持制冷工况：开启主节流元件A，同时关闭第一可控辅助节流元件B1和第二可控辅助节流元件B2，关闭旁通节流元件C；
三、对于受控升温工况：开启节流元件A，同时关闭第一可控辅助节流元件B1和第二可控辅助节流元件B2，开启旁通节流元件C；
四、对于快速升温工况：同时关闭主节流元件A、第一可控辅助节流元件B1和第二可控辅助节流元件B2，开启旁通节流元件C；
所述的节流控制单元组4中的可控辅助节流元件B由并联的第一可控辅助节流元件B1、第二可控辅助节流元件B2和第三可控辅助节流元件B3组成，该深冷混合工质制冷系统变工况运行的控制步骤为：
一、对于受控降温工况：开启主节流元件A，关闭可控旁通节流元件C，
1)在控制单元6满足以下条件之一时，同时开启第一可控辅助节流元件B1、第二可控辅助节流元件B2和第三可控辅助节流元件B3：
(1)压缩机单元1的排气压力值602在设定值2.0MPa至2.5MPa范围内；
(2)压缩机单元1的吸气压力值601在设定值0.4MPa至0.7MPa范围内；
(3)压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压差在设定值1.2MPa至2.1MPa范围内；
(4)压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压比在设定值4至6范围内；
(5)蒸发器单元5的出口温度值603在设定值210K至250K；
2)控制单元6满足以下条件之一时，开启第一可控辅助节流元件B1、第二可控辅助节流元件B2和第三可控辅助节流元件B3中的任意两个元件：
(1)压缩机单元1的排气压力值602在设定值1.6MPa至2.2MPa范围内；
(2)压缩机单元1的吸气压力值601在设定值0.3MPa至0.6MPa范围内；
(3)压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压差在设定值1.0MPa至1.9MPa范围内；
(4)压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压比在设定值3至5范围内；
(5)蒸发器单元5的出口温度值603在设定值170K至210K之间范围内；
3)控制单元6满足以下条件之一时，开启第一可控辅助节流元件B1、第二可控辅助节流元件B2、和第三可控辅助节流元件B3中的一个元件：
(1)压缩机单元1的排气压力值602在设定值1.4MPa至1.8MPa范围内；
(2)压缩机单元1的吸气压力值601在设定值0.2MPa至0.5MPa范围内；
(2)压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压差在设定值0.9MPa至1.6MPa范围内；
(3)压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压比在设定值3至5范围内；
(5)蒸发器单元5的出口温度值603在设定值140K至170K范围内；
二、对于维持制冷工况：开启主节流元件A，同时关闭第一可控辅助节流元件B1、第二可控辅助节流元件B2和第三可控辅助节流元件B3，关闭旁通节流元件；
三、对于受控升温工况：开启节流元件A，同时关闭第一可控辅助节流元件B1、第二可控辅助节流元件B2和第三可控辅助节流元件B3，开启旁通节流元件C；
四、对于快速升温工况：同时关闭主节流元件A和第一可控辅助节流元件B1、第二可控辅助节流元件B2和第三可控辅助节流元件B3，开启旁通节流元件C；
所述的节流控制单元组4的旁通节流元件C还可以由并联的第一旁通节流元件C1和第二旁通节流元件C2组成，该深冷混合工质制冷系统变工况运行的控制步骤为：
对于受控升温工况：开启节流元件A，关闭可控辅助节流元件B或者同时关闭第一可控辅助节流元件B1和第二可控辅助节流元件B2或者同时关闭第一可控辅助节流元件B1和第二可控辅助节流元件B2和第三可控辅助节流元件B3；
1)当控制单元6满足以下条件之一时，开启第一旁通节流元件C1和第二旁通节流元件C2：
(1)压缩机单元1的排气压力值602在设定值1.8MPa至2.5MPa范围内；
(2)压缩机单元1的吸气压力值601在设定值0.4MPa至0.7MPa范围内；
(3)压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压差在设定值1.1MPa至2.1MPa范围内；
(4)压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压比在设定值4-6范围内；
(5)蒸发器单元5的出口温度值603在设定值200K至250K范围内；
2)控制单元6满足以下条件之一时，开启第一旁通节流元件C1、第二旁通节流元件C2中的一个元件
(1)压缩机单元1的排气压力值602在设定值1.6MPa至2.2MPa范围内；
(2)压缩机单元1的吸气压力值601在设定值0.2MPa至0.5MPa范围内；
(3)压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压差在设定值1.1MPa至2.0MPa范围内；
(4)压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压比在设定值3至5范围内；
(5)蒸发器单元5的出口温度值603在设定值150K至200K范围内。
所述的节流控制单元组4的旁通节流元件C由并联的第一旁通节流元件C1、第二旁通节流元件C2和第三旁通节流元件C3组成，该深冷混合工质制冷系统变工况运行的控制步骤为；
对于受控升温工况：开启节流元件A，关闭辅助节流元件B或者同时关闭第一辅助节流元件B1和第二可控辅助节流元件B2或者同时关闭第一可控辅助节流元件B1、第二可控辅助节流元件B2和第三可控辅助节流元件B3；
1)控制单元(6)满足以下条件之一时，同时开启第一旁通节流元件C1、第二旁通节流元件C2和第三旁通节流元件C3：
(1)压缩机单元1的排气压力值602在设定值2.0MPa至2.5MPa范围内；
(2)压缩机单元1的吸气压力值601在设定值0.4MPa至0.7MPa范围内；
(3)压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压差在设定值1.3MPa至2.1MPa范围内；
(4)压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压比在设定值4至6范围内；
(5)蒸发器单元5出口温度值603在设定值210K至250K范围内；
2)控制单元6满足以下条件之一时，开启第一旁通节流元件C1、第二旁通节流元件C2和第三旁通节流元件C3中的两个元件：
(1)压缩机单元1的排气压力值602在设定值1.6MPa至2.2MPa范围内；
(2)压缩机单元1的吸气压力值601在设定值0.2MPa至0.5MPa范围内；
(3)压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压差在设定值1.1MPa至2.0MPa范围内；
(4)压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压比在设定值3至5范围内；
(5)蒸发器单元5的出口温度值603在设定值170K至210K范围内；
3)控制单元6满足以下条件之一时，开启第一旁通节流元件C1、第二旁通节流元件C2和第三旁通节流元件C3中的一个元件：
(1)压缩机单元1的排气压力值602在设定值1.4MPa至1.8MPa范围内；
(2)压缩机单元1的吸气压力值601在设定值范围内：0.2MPa＜吸气压力值601＜0.4MPa；
(3)压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压差在设定值1.0MPa至1.6MPa范围内；
(4)压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压比在设定值3至5范围内；
(5)蒸发器单元5的出口温度值603在设定值140K至170K范围内。
在本深冷混合工质节流制冷系统变工况运行的控制方法中，所述的受控降温工况是指制冷机以某个期望的降温速度实现从环境温度降低到所需制冷温度的运行工况；所述维持制冷工况是指制冷机在达到所需制冷温度时在该固定温度为被冷却对象提供冷量的运行工况；所述的受控升温工况是指制冷机以某种速度升温，此时蒸发器仅需要较少量制冷量，如制冷机蒸发器受控加热升高到另一温度(有可能高于环境温度，如在高低温实验设备中的程序升温)；所述的快速升温工况是指制冷机快速升温，此时蒸发器不需要制冷量，如制冷机蒸发器快速加热升高到另一温度(有可能高于环境温度，如在高低温实验设备中的快速升温，又如除霜)。为了快速实现制冷机下次降温过程，需要保持制冷系统中换热器正常制冷工况下的温度分布，因此，在升温工况中，压缩机不停机，而制冷混合工质部分经过或完全不经过蒸发器而通过旁通节流元件部分或完全回到换热器内，此时的制冷效果用来确保换热器保持正常温度分布，减小下次降温的时间。
在深冷混合工质节流制冷系统中采用普冷领域单级商用油润滑压缩机驱动使制冷机可以大大降低成本，易于实现规模化生产，对推动如生物工程等领域的迅速发展具有重要意义。但是，为了使制冷系统更加可靠，必须采取合理的控制方式，确保压缩机正常工作。本发明的意义就在于采用较为简单的方式能够实现利用普冷单级商用油润滑压缩机驱动深冷制冷系统的高效、可靠运行。
附图说明
附图1为实施例1的深冷混合工质制冷系统及其控制示意图；
附图2为实施例10的深冷混合工质制冷系统及其控制示意图；
附图3为实施例11的深冷混合工质制冷系统及其控制示意图；
附图4不带气液分离器的回热单元示意图；
附图5带一级平衡闪蒸汽液分离器的回热单元示意图；
附图6带一级分凝分离器的回热单元示意图；
附图7为实施例10降温工况的压力变化曲线；
附图8为实施例10降温工况的温度变化曲线；
其中：压缩机单元1 冷却器2 回热单元3
节流控制单元组4(虚线框内) 蒸发器单元5 控制单元6
压缩机单元1的吸气压力值601 压缩机单元1的排气压力值602
蒸发器单元5的出口温度值603 可控主节流元件A
可控辅助节流元件B、第一可控辅助节流元件B1、第二可控辅助节流元件B2、第三可控辅助节流元件B3
可控旁通节流元件C、第一旁通节流元件C1、第二旁通节流元件C2、第三旁通节流元件C3
回热单元3高压入HHI 回热单元3高压出口HHO
回热单元3低压入HLI 回热单元3低压出口HLO
压缩机排气压力值602PH 压缩机吸气压力值601PL
环境温度T0 温度设定值TA1
温度设定值TB1 制冷温度Tc
实现降温的时间t1 开启节流元件A实现降温的时间t2
___为只开启主节流元件A，并确保压缩机不过载的降温曲线；
-..-为主节流元件A、第一可控辅助节流元件B1、第二可控辅助节流元件B2全开启，并确保压缩机的降温曲线
——为本发明控制方法实现的降温曲线
对于传统混合工质深冷制冷系统，在制冷机刚启动时，由于制冷系统内绝大部分部件温度较高，混合工质基本为气相，另一方面，对于固定通道面积的节流元件(如常用的毛细管)，其气相工质的通过能力显然没有液相工质大，而且其自身的自调节能力有限，因此对于一个容积固定的制冷系统，在一定工质充注量的情况下，往往会造成压比过大，即排气压力值过高，吸气压力值很低，同时产生很高的运行压比，可能造成压缩机1排气温度很高，此时很容易导致压缩机1过载和过热，排气压力和排气温度过高均会导致压缩机1无法正常运行，甚至引起损坏。但是在采用本发明提出的控制方法时，情况会得到根本改善。以图1所示系统为例，包含所有组分的混合工质经过压缩机单元1压缩成为高温高压工质。然后进入冷却器2温度降低接近环境温度。然后进入回热单元3，被返流低压低温气体进一步冷却后进入节流控制单元组4。对不同运行工况，节流控制单元组4内节流元件的启闭并不相同：
1、在受控降温工况，工质经主节流元件A和辅助节流元件B后进入蒸发器，当输入参数(压力或温度或它们的函数)满足设定条件后，辅助节流元件B关闭，工质由主节流元件A节流后进入蒸发器；
2、之后温度直至降低到正常运行工况(在固定制冷温度提供制冷量)，节流元件A一直处于开启状态；
3、当制冷系统处于受控升温工况，主节流元件A关闭，辅助节流元件B关闭，旁通节流元件C开启，经过预冷的高压工质经节流元件C节流后直接回到换热器单元，冷却换热器，使之保持适当的温度分布，减小系统恢复制冷工况的时间。
4、对于制冷机处于快速升温工况，此时无需精确控温，则主节流元件A和辅助节流元件B均处于关闭状态，旁通节流元件C处于开启状态。
5、对于不同运行工况，控制单元根据输入参数与参数的设定值比较并发出相应的指令，使节流单元不同元件发生相应启闭动作实现制冷剂流量控制，以实现相应运行工况要求，确保压缩机正常工作。根据不同运行工况要求，辅助节流元件B可以有1～3个组成(第一辅助节流元件B1、第二辅助节流元件B2、第三辅助节流元件B3)，旁通节流元件C也可以有1～3个组成(第一旁通节流元件C1、第二旁通节流元件C2、第三旁通节流元件C3)，由多个可控元件组成一种多功能的可控变容量节流控制单元组4，可以实现对混合工质流量的精细调节，使制冷机在不同工况均可以实现稳定、可靠、高效的运行。
工质从蒸发器5(在快速升温工况时，直接从节流元件C返回)出来后返回回热单元3，冷却高压来流工质，自身温度恢复接近环境温度回到压缩机1，最终完成一个制冷循环。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明的思想进行进一步阐述。
实施例1：采用图1所示制冷流程及控制系统，系统包括一个混合工质节流制冷流程和运行控制系统，其中在制冷流程中包括一台单级油润滑商用压缩机1，一个与压缩机配套的冷凝器2，采用一个带平衡闪蒸汽液分离器的换热器组合作为回热单元3(其具体结构示意图见图5)，节流控制单元组4，蒸发器5，以及部分连接管道组成。运行控制系统中包括控制单元6，以及压缩机进气压力传感器601，排气压力传感器602以及蒸发器出口温度传感器603。节流控制单元组中包括主节流元件A、一个辅助节流元件B和一个旁通节流元件C。
根据本发明提出的混合工质节流制冷机变工况运行控制方法，制冷机具有如下运行特征：
一、受控降温过程
在此运行工况，开启可控主节流元件A，关闭可控旁通节流元件C，在控制单元6满足以下条件之一时，开启可控辅助节流元件B：
●控制单元6的输入参数中压缩机的排气压力值602在设定值1.5MPa至2.5MPa范围内；
●控制单元6的输入参数中的压缩机的吸气压力值601在设定值0.2MPa至0.7MPa范围内；
●控制单元6的输入参数中的排气压力值602与吸气压力值601的压差在0.8MPa至2.3MPa设定值范围内；
●控制单元6的输入参数中的排气压力值602与吸气压力值601的比值在设定值3至6范围内；
●蒸发器单元5的出口温度值603在设定值150K至250K范围内；
二、维持制冷工况，开启主节流元件A，关闭可控辅助节流元件B和旁通节流元件C；
三、受控升温工况，开启主节流元件A，继续向蒸发器单元5，提供制冷量；关闭辅助节流元件B，开启旁通节流元件C；
四、快速升温工况，同时关闭主节流元件A和辅助节流元件B，开启旁通节流元件C。
实施例2：一个典型混合工质制冷及控制系统，包括一个混合工质节流制冷流程和运行控制系统，其中在制冷流程中包括一台单级油润滑商用压缩机1，一个与压缩机配套的冷凝器2，采用一个带平衡闪蒸汽液分离器的换热器组合作为回热单元3(其具体结构示意图见图4)，节流控制单元组4，蒸发器5，以及部分连接管道组成。运行控制系统中包括控制单元6，以及压缩机进气压力传感器601，排气压力传感器602以及蒸发器出口温度传感器603。节流控制单元组中包括主节流元件A、一个旁通节流元件C，辅助节流元件B由两个并联的第一可控节流元件B1、第二辅助节流元件B2组成。
根据本发明提出的混合工质节流制冷机变工况运行控制方法，制冷机具有如下运行特征：
一、对于受控降温工况：开启主节流元件A，关闭可控旁通节流元件C：
1)控制单元6满足以下条件之一时，同时开启第一可控辅助节流元件B1和第二可控辅助节流元件B2：
●压缩机单元1的排气压力值602在设定值1.8MPa至2.5MPa范围内；
●压缩机单元1的吸气压力值601在设定值0.4MPa至0.7MPa范围内；
●压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压差在设定值1.2MPa至2.1MPa范围内；
●压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压比在设定值4至6范围内；
●蒸发器单元5的出口温度值603在设定值200K至250K；
2)控制单元6满足以下条件之一时，开启第一可控辅助节流元件B1或第二可控辅助节流元件B2：
●压缩机单元1的排气压力值602在设定值1.6MPa至2.2MPa范围内；
●压缩机单元1的吸气压力值601在设定值0.2MPa至0.5MPa范围内；
●压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压差在设定值1.1MPa至2.0MPa范围内；
●压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压比在设定值3至5范围内；
●蒸发器单元5的出口温度值(603)在设定值150K至200K范围内；
二、对于维持制冷工况：开启主节流元件A，同时关闭第一可控辅助节流元件B1和第二可控辅助节流元件B2，关闭旁通节流元件C；
三、对于受控升温工况：开启节流元件A，同时关闭第一可控辅助节流元件B1和第二可控辅助节流元件B2，开启旁通节流元件C；
四、对于快速升温工况：同时关闭主节流元件A、第一可控辅助节流元件B1和第二可控辅助节流元件B2，开启旁通节流元件C；
实施例3：制冷系统同实施例2，不同之处在于节流控制单元组4中的可控辅助节流元件B由并联的第一可控辅助节流元件B1、第二可控辅助节流元件B2和第三可控辅助节流元件B3组成，该深冷混合工质制冷系统变工况运行的控制步骤为：
一、对于受控降温工况：开启主节流元件A，关闭可控旁通节流元件C，
1)在控制单元6满足以下条件之一时，同时开启第一可控辅助节流元件B1、第二可控辅助节流元件B2和第三可控辅助节流元件B3：
●压缩机单元1的排气压力值602在设定值2.0MPa至2.5MPa范围内；
●压缩机单元1的吸气压力值601在设定值0.4MPa至0.7MPa范围内；
●压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压差在设定值1.2MPa至2.1MPa范围内；
●压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压比在设定值4至6范围内；
●蒸发器单元5的出口温度值603在设定值210K至250K；
2)控制单元6满足以下条件之一时，开启第一可控辅助节流元件B1、第二可控辅助节流元件B2和第三可控辅助节流元件B3中的任意两个元件：
●压缩机单元1的排气压力值602在设定值1.6MPa至2.2MPa范围内；
●压缩机单元1的吸气压力值601在设定值0.3MPa至0.6MPa范围内；
●压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压差在设定值1.0MPa至1.9MPa范围内；
●压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压比在设定值3至5范围内；
●蒸发器单元5的出口温度值603在设定值170K至210K之间范围内；
3)控制单元6满足以下条件之一时，开启第一可控辅助节流元件B1、第二可控辅助节流元件B2、和第三可控辅助节流元件B3中的一个元件：
●压缩机单元1的排气压力值602在设定值1.4MPa至1.8MPa范围内；
●压缩机单元1的吸气压力值601在设定值0.2MPa至0.5MPa范围内；
●压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压差在设定值0.9MPa至1.6MPa范围内；
●压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压比在设定值3至5范围内；
●蒸发器单元5的出口温度值603在设定值140K至170K范围内；
二、对于维持制冷工况：开启主节流元件A，同时关闭第一可控辅助节流元件B1、第二可控辅助节流元件B2和第三可控辅助节流元件B3，关闭旁通节流元件；
三、对于受控升温工况：开启节流元件A，同时关闭第一可控辅助节流元件B1、第二可控辅助节流元件B2和第三可控辅助节流元件B3，开启旁通节流元件C；
四、对于快速升温工况：同时关闭主节流元件A和第一可控辅助节流元件B1、第二可控辅助节流元件B2和第三可控辅助节流元件B3，开启旁通节流元件C；
实施例4：制冷系统同实施例1，不同之处在于节流控制单元组4中的旁通节流元件C由并联的第一旁通节流元件C1和第二旁通节流元件C2组成，该深冷混合工质制冷系统变工况运行的控制步骤为：
对于受控降温过程及维持制冷过程的控制方式同前述实施例1。本实施例主要介绍受控升温工况：
对于受控升温工况：开启节流元件A，关闭可控辅助节流元件B；
一、当控制单元6满足以下条件之一时，开启第一可控旁通节流元件C1和第二旁通节流元件C2：
●压缩机单元1的排气压力值602在设定值1.8MPa至2.5MPa范围内；
●压缩机单元1的吸气压力值601在设定值0.4MPa至0.7MPa范围内；
●压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压差在设定值1.1MPa至2.1MPa范围内；
●压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压比在设定值4-6范围内；
●蒸发器单元5的出口温度值603在设定值200K至250K范围内；
二、控制单元6满足以下条件之一时，开启第一旁通节流元件C1、第二旁通节流元件C2中的一个元件
●压缩机单元1的排气压力值602在设定值1.6MPa至2.2MPa范围内；
●压缩机单元1的吸气压力值601在设定值0.2MPa至0.5MPa范围内；
●压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压差在设定值1.1MPa至2.0MPa范围内；
●压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压比在设定值3至5范围内；
●蒸发器单元5的出口温度值603在设定值150K至200K范围内。
实施例5：制冷系统同实施例2，不同之处在于节流控制单元组4中的旁通节流元件C由并联的第一旁通节流元件C1和第二旁通节流元件C2组成，该深冷混合工质制冷系统变工况运行的控制步骤为：对于受控降温过程及维持制冷过程的控制方式同前述实施例2，
对于受控升温工况：开启节流元件A，同时关闭第一可控辅助节流元件B1和第二可控辅助节流元件B2；
受控升温工况的控制同实施例4。
实施例6：制冷系统同实施例3，不同之处在于节流控制单元组4中的旁通节流元件C由并联的第一旁通节流元件C1和第二旁通节流元件C2组成，该深冷混合工质制冷系统变工况运行的控制步骤为：对于受控降温过程及维持制冷过程的控制方式同前述实施例3，
对于受控升温工况：开启节流元件A，同时关闭第一可控辅助节流元件B1、第二可控辅助节流元件B2、第三可控辅助节流元件B3；
受控升温工况的控制同实施例4。
实施例7：制冷系统同实施例1，不同之处在于节流控制单元组4中的旁通节流元件C由并联的第一旁通节流元件C1、第二旁通节流元件C2和第三旁通节流元件C3组成，该深冷混合工质制冷系统变工况运行的控制步骤为：对于受控降温过程及维持制冷过程的控制方式同前述实施例1，受控升温工况的控制步骤如下：
对于受控升温工况：开启节流元件A，关闭辅助节流元件B；
一、控制单元(6)满足以下条件之一时，同时开启第一可控旁通节流元件C1、第二旁通节流元件C2和第三旁通节流元件C3：
●压缩机单元1的排气压力值602在设定值2.0MPa至2.5MPa范围内；
●压缩机单元1的吸气压力值601在设定值0.4MPa至0.7MPa范围内；
●压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压差在设定值1.3MPa至2.1MPa范围内；
●压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压比在设定值4至6范围内；
●蒸发器单元5出口温度值603在设定值210K至250K范围内；
二、控制单元6满足以下条件之一时，开启第一旁通节流元件C1、第二旁通节流元件C2、第三旁通节流元件C3中的两个元件：
●压缩机单元1的排气压力值602在设定值1.6MPa至2.2MPa范围内；
●压缩机单元1的吸气压力值601在设定值0.2MPa至0.5MPa范围内；
●压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压差在设定值1.1MPa至2.0MPa范围内；
●压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压比在设定值3至5范围内；
●蒸发器单元5的出口温度值603在设定值170K至210K范围内；
三、控制单元6满足以下条件之一时，开启第一旁通节流元件C1、第二旁通节流元件C2、第三旁通节流元件C3中的一个元件：
●压缩机单元1的排气压力值602在设定值1.4MPa至1.8MPa范围内；
●压缩机单元1的吸气压力值601在设定值范围内：0.2MPa＜吸气压力值601＜0.4MPa；
●压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压差在设定值1.0MPa至1.6MPa范围内；
●压缩机单元1的排气压力值602与吸气压力值601的压比在设定值3至5范围内；
●蒸发器单元5的出口温度值603在设定值140K至170K范围内。
实施例8：制冷系统同实施例2，不同之处在于节流控制单元组4中的旁通节流元件C由并联的第一旁通节流元件C1、第二旁通节流元件C2和第三旁通节流元件C3组成，该深冷混合工质制冷系统变工况运行的控制步骤为：对于受控降温过程及维持制冷过程的控制方式同前述实施例1，受控升温工况的控制步骤如下：
对于受控升温工况：开启节流元件A，同时关闭第一可控辅助节流元件B1和第二可控辅助节流元件B2；
受控升温工况的控制同实施例7。
实施例9：制冷系统同实施例3，不同之处在于节流控制单元组4中的旁通节流元件C由并联的第一旁通节流元件C1、第二旁通节流元件C2和第三旁通节流元件C3组成，该深冷混合工质制冷系统变工况运行的控制步骤为：对于受控降温过程及维持制冷过程的控制方式同前述实施例1，受控升温工况的控制步骤如下：
对于受控升温工况：开启节流元件A，同时关闭第一可控辅助节流元件B1、第二可控辅助节流元件B2、第三可控辅助节流元件B3；
受控升温工况的控制同实施例7。
实施例10：采用图2所示制冷流程及控制系统，系统包括一个混合工质节流制冷流程和运行控制系统，其中在制冷流程中包括一台单级油润滑商用压缩机1，一个与压缩机配套的冷凝器2，一个带一级平衡闪蒸汽液分离器的换热器组合作为回热单元3(其具体结构示意图见图5)，节流单元4，蒸发器5，以及部分连接管道组成。
在运行控制系统中包括控制单元6，以及压缩机进气压力传感器601，排气压力传感器602以及蒸发器出口温度传感器603。在上述系统节流单元中包括主节流元件A、第一辅助节流元件B1、第二可控辅助节流元件B2。
上述系统将根据制冷机不同运行状态进行相应方式的控制。如当制冷机从环境温度开始启动，降低至温度为120K，并在此温度温度运行。根据上述运行工况，在启动降温过程，温度传感器603测量蒸发器5的出口温度，控制单元预先设置两个温度参数：
蒸发器5的出口温度；200K(可以在200K～250K范围内变动，具体由制冷系统结构和降温要求决定)；
蒸发器5的出口温度：160K(可以在150K～200K范围内变动，具体由制冷系统结构和降温要求决定)。
在启动工况，主节流元件A开启，第一辅助节流元件B1、第二可控辅助节流元件B2的开启根据以下关系进行：
当温度603＜200K时B1、B2全部开启；
当温度160K＜603＜TA1＝200K时B1、B2中只开启其中一个；
当温度603＜160K时B1、B2全部关闭。
此时只有主节流元件A处于开启状态，其他节流元件均处于关闭状态。迅速实现最低制冷温度120K，其典型降温曲线见图7所示，图中还同时给出了三个节流元件A、B1、B2同时开启及只开启主节流元件A的降温曲线。对于三个节流元件均处于开启状态，只是在开始降温与本发明提出的控制方法降温相同，但是由于吸气压力值较高，最终制冷温度达不到目标温度；对于只开启节流元件A情况，要确保压缩机正常工作，充气量较少，导致实际制冷量小，因此降温慢，在某些情况会达不到目标制冷温度。
上述混合工质系统在所述运行启动运行工况还可以根据另外输入参数控制。制冷机降温目标相同为120K。控制单元输入参数为压缩机排气压力值和吸气压力值，分别由压力传感器601和602测量。针对第一辅助可控节流元件B1、第二可控辅助节流元件B2的控制，有两组压力预先设定值，分别为：
设定值范围1：1.8MPa＜602(排气压力值)＜2.5MPa；
0.4MPa＜601(吸气压力值)＜0.7MPa；
1.1MPa＜602-601(压差)＜2.1MPa；
4＜602/601(压比)＜6；
设定值范围2：1.6MPa＜602(排气压力值)＜2.2MPa；
0.2MPa＜601(吸气压力值)＜0.5MPa；
1.1MPa＜602-601(压差)＜2.0MPa；
3＜602/601(压比)＜5。
因此在启动时，节流元件A、B1、B2全部处于开启状态，排气压力值在2.2MPa左右，吸气压力值在0.5MPa左右；随着制冷机的运行，温度降低，同时系统中出现液体，排气压力值也开始下降，背压逐渐升高，压比会减小，当参数如压比小于设定值范围1中的压比范围，如通过压力传感器601、602测量到排气压力值降低到1.9MPa，吸气压力值升高到0.6MPa，由控制元件计算得到压比为3.1＜4，此时控制单元发出指令，第二辅助节流元件B2关闭，排气压力值又上升至2.0MPa左右，吸气压力值下降至0.4MPa，降温速度加快，随着温度的下降，系统中液体成分越来越多，对相同通径的节流元件，其通过液相工质的能量要比通过气相工质的能力高，因此，导致吸气压力值又逐渐升高，排气压力值逐渐下降，如由传感器602测量到排气压力值降低小于设定值范围2中的排气压力值范围，如1.5MPa，控制单元发出指令，继续降温，直至到达目标温度120K。压力变化情况及降温曲线分别见图7、图8所示。
实施例11：采用图3所示制冷流程及控制系统，系统包括一个混合工质节流制冷流程和运行控制系统，其中在制冷流程中包括一台单级油润滑商用压缩机1，一个与压缩机配套的冷凝器2，一个带分凝分离器的换热器组合作为回热单元3(其具体结构示意图见图6)，节流单元4，蒸发器5，以及部分连接管道组成。
运行控制系统中包括控制单元6，以及压缩机进气压力传感器601，排气压力传感器602和蒸发器出口温度传感器603。在上述系统节流单元中包括主节流元件A、三个辅助节流元件第一可控辅助节流元件B1、第二可控辅助节流元件B2、第三可控辅助节流元件B3和三个旁通节流元件第一旁通节流元件C1、第二旁通节流元件C2、第三旁通节流元件C3。
该混合工质节流制冷系统采用本发明提出的控制方法可以实现精确温度控制，即可以实现程序控制降温和升温过程(升温过程需要相应加热控制元件)。根据不同的降温速度和升温速度，按照本发明提出的控制方法，可以实现压缩机在不同工况间安全可靠和高效运行。在本实施例中，该混合工质制冷系统要实现从390K至100K之间的受控变温度工况运行，假定温度变化规律如下：第一个循环从环境温度启动，先以最可能快的速度降至100K，在100K维持一定运行时间，然后以某一可控速度升温至390K，维持一定时间，高温结束后要求以最快的速度降温，这种运行方式是某些设备或材料进行温度冲击试验的典型情况。根据目标制冷温度(以最低制冷温区优化混合工质)在控制单元预先设置三个温度设定值，分别是：
蒸发器5的出口温度603：210K(根据具体系统要求，可以在210K至250K范围内)；
蒸发器5的出口温度603：170K(根据具体系统要求，可以在170K至210K范围内)；
蒸发器5的出口温度603：140K(根据具体系统要求，可以在140K至170K范围内)。
依据本发明提出的控制方式，见图3，上述变工况运行可以进行如下控制：在启动工况，主节流元件A和三个旁通节流元件C1、C2、C3全部关闭，三个辅助节流元件B1、B2、B3的开启根据以下关系进行：
当温度603≥210K时B1、B2、B3中全部开启；
当温度210K＜603＜170K时B1、B2、B3中只开启其中二个；
当温度170K＜603＜140K时B1、B2、B3中只开启其中一个。
到达温度603＜140K时，全部关闭。这样直到最低制冷温度只有主节流元件A开启工作。
系统通过主节流元件A节流制冷在最低制冷温度维持需要时间后，系统要按照要求进行升温，不同升温区间同样对应着不同的控制方式。如果需要快速升温至最高温度，则主节流元件A和辅助节流元件B1、B2、B3关闭，旁通节流元件C1开启，由于混合工质制冷系统中换热单元3已经建立了相应的温度分布，维持这个温度分布并不需要很大制冷量，因此只开启第一旁通节流元件C1已经足够，另外虽然蒸发器被加热到很高温度，但是并没有经过蒸发器的工质流动，因此由蒸发器5给造成换热器单元3带来的热负荷很小。
由于制冷系统硬件的热容，不可避免地带来了热延迟，因此在系统升温控制中对于精确温控带来一定问题，例如系统能够精确稳定在370K，一般在加热过程中，当显示温度接近370K时，通常会减小加热量，即使这样在停止加热时，系统温度也会超过370K，过冲温度有可能大于3K，为解决这个问题，希望在蒸发器内能够有一股冷气流来减小蒸发器温度过冲，实现精确温度控制，在这种运行模式下，主节流元件A在升温过程仍然是开启的，但是经过蒸发器5后，由于被加热温度升高，进入换热器单元3后相当于对换热器加热，因此为了减小由此对换热器温度分布带来影响，旁通节流流量需要增大，即应当产生更多的制冷量来抵消由蒸发器5来的热气流。根据不同情况，除第一旁通节流元件C1开启外，还应当有第二旁通节流元件C2开启或者第二旁通节流元件C2、第三旁路节流元件C3同时开启，具体是：
当170K＞温度603＞140K时C1、C2、C3中只开启其中一个；
当210K＞温度603＞170K时C1、C2、C3中只开启其中二个；
当温度603＜210K时C1、C2、C3中全部开启。
上述混合工质系统在所述运行启动运行工况还可以根据另外输入参数控制。制冷机降温目标相同为100K。控制单元输入参数为压缩机排气压力值和吸气压力值，分别由压力传感器601和602测量。针对多个可控节流元件的启闭，有三组压力预先设定值，分别为：
压力设定值范围1：2.0MPa＜排气压力值(602)＜2.5MPa；
0.4MPa＜吸气压力值(601)＜0.7MPa；
1.3MPa＜排气压力值(602)与吸气压力值(601)之压差＜2.1MPa；
4＜排气压力值(602)与吸气压力值(601)之压比＜6；
压力设定值范围2：1.6MPa＜排气压力值(602)＜2.2MPa；
0.3MPa＜吸气压力值(601)＜0.6MPa；
1.1MPa＜排气压力值(602)与吸气压力值(601)之压差＜1.9MPa；
3＜排气压力值(602)与吸气压力值(601)之压比＜5；
压力设定值范围3：1.4MPa＜排气压力值(602)＜1.8MPa；
0.2MPa＜吸气压力值(601)＜0.5MPa；
0.9MPa＜排气压力值(602)与吸气压力值(601)之压差＜1.6MPa；
3＜排气压力值(602)与吸气压力值(601)之压比＜5；
因此在启动时，节流元件A、B1、B2、B3全部处于开启状态，排气压力值在2.2MPa左右，吸气压力值在0.5MPa左右；随着制冷机的运行，温度降低，同时系统中出现液体，排气压力值也开始下降，背压逐渐升高，压比会减小，如果压比小于设定值，如通过压力传感器601、602测量到排气压力值降低到1.8MPa＜设定值范围1中排气压力值的下限，吸气压力值升高到0.6MPa，同时由控制元件计算得到压比为3＜4，此时控制单元发出指令，辅助节流元件B1、B2、B3其中一个关闭，如关闭B3。排气压力值又上升至2.0MPa左右，吸气压力值下降至0.4MPa，降温速度加快，随着温度的下降，系统中液体成分越来越多，对相同通径的节流元件，其通过液相工质的能量要比通过气相工质的能力高，因此，导致吸气压力值又逐渐升高，排气压力值逐渐下降，如由传感器602测量到排气压力值降低小于1.5MPa小于设定值范围2中排气压力值下限，控制单元发出指令，辅助节流元件关闭剩余两个中的其中一个，如B2关闭。降温又得到加速，运行一段时间后，排气压力值降低到1.3MPa，最后一个辅助节流元件关闭，如B1。此时只有主节流元件A工作，压力参数又恢复到合理范围，继续降温，直至到达目标温度100K。
在受控升温工况，开始阶段：主节流元件A开启，辅助节流元件B1、B2、B3均关闭，三个旁通节流元件C1、C2、C3中其中一个开启，其余关闭；随蒸发器5温度升高，压缩机1吸气压力601、排气压力602均升高，如当测得602压力高于1.8MPa或601高于0.4MPa，三个旁通节流元件C1、C2、C3中其中两个开启；压缩机1进入合理设计工况运行，当温度继续升高，排气压力值602又会升高，如升高到2.2MPa，则三个旁通元件C1、C2、C3均开启，确保系统正常工作。
所述的排气压力值是指压缩机排气压力，所述的吸气压力值是指压缩机吸气压力，所述的压比是指排气压力值与吸气压力值的比值，所述的压差是指排气压力值与吸气压力值的差值。
某些情况下，对于主节流元件A在系统不同运行工况存在均处于开启状态的情况，此时主节流元件可以采用固定通径的节流元件，如毛细管来实现；可控节流元件可以是电磁阀，或其他可以实现控制的元件；节流元件(A、B1、B2、B3)和旁通节流元件(C1、C2、C3)也分别可以部分或全部采用其它可控变通量元件(如可变通量节流阀)。本专业领域的技术人员会理解并且承认，采用不同具体形式的节流元件，均是在本发明基本思想范围内的，并不会影响本发明的精神和权利要求范围。
Claims (5)
1、一种深冷混合工质节流制冷系统变工况运行的控制方法，该制冷系统包括带有润滑油分离装置的压缩机单元(1)、冷却器(2)、回热单元(3)、节流控制单元组(4)、蒸发器单元(5)和控制单元(6)；该制冷系统联接方式是：压缩机单元(1)出口连接冷却器(2)入口，冷却器(2)出口连接回热单元(3)高压进口(HHI)，回热单元(3)高压出口(HHO)连接节流控制单元组(4)进口，节流控制单元组(4)出口连接蒸发器单元(5)入口，蒸发器单元(5)出口连接回热单元(3)低压入口(HLI)，回热单元(3)低压出口(HLO)连接压缩机单元入口；所述控制单元(6)的输入参数为制冷系统压缩机单元(1)的吸气压力值(601)和排气压力值(602)，和/或蒸发器单元(5)的出口温度值(603)；所述控制单元(6)的输出参数为节流控制单元组(4)的开启/关闭指令；所述的节流控制单元组(4)包括并联的可控主节流元件(A)，可控辅助节流元件(B)和可控旁通节流元件(C)；其特征在于，该深冷混合工质节流制冷系统变工况运行的控制步骤如下：
一、对于受控降温工况：开启可控主节流元件(A)，关闭可控旁通节流元件(C)；在控制单元(6)满足以下条件之一时，开启可控辅助节流元件(B)：
1)控制单元(6)的输入参数中的压缩机单元(1)的排气压力值(602)在设定值1.5MPa至2.5MPa范围内；
2)控制单元(6)的输入参数中的压缩机单元(1)的吸气压力值(601)在设定值0.2MPa至0.7MPa范围内；
3)控制单元(6)的输入参数中的排气压力值(602)与吸气压力值(601)的压差在0.8MPa至2.3MPa设定值范围内；
4)控制单元(6)的输入参数中的排气压力值(602)与吸气压力值(601)的压比在设定值3至6范围内；
5)蒸发器单元(5)的出口温度值(603)在设定值150K至250K范围内；
二、对于维持制冷工况：开启主节流元件(A)，关闭可控辅助节流元件(B)和旁通节流元件(C)；
三、对于受控升温工况：开启主节流元件(A)，继续向蒸发器单元(5)提供制冷量；关闭辅助节流元件(B)，开启旁通节流元件(C)；
四、对于快速升温工况：同时关闭主节流元件(A)和辅助节流元件(B)，开启旁通节流元件(C)。
2、按权利要求1所述的深冷混合工质节流制冷系统变工况运行的控制方法，其特征在于：所述的节流控制单元组(4)中的可控辅助节流元件(B)由并联的第一可控辅助节流元件(B1)和第二可控辅助节流元件(B2)组成，该深冷混合工质节流制冷系统变工况运行的控制步骤如下：
一、对于受控降温工况：开启主节流元件(A)，关闭可控旁通节流元件(C)，
1)控制单元(6)满足以下条件之一时，同时开启第一可控辅助节流元件(B1)和第二可控辅助节流元件(B2)：
1-1、压缩机单元(1)的排气压力值(602)在设定值1.8MPa至2.5MPa范围内；
1-2、压缩机单元(1)的吸气压力值(601)在设定值0.4MPa至0.7MPa范围内；
1-3、压缩机单元(1)的排气压力值(602)与吸气压力值(601)的压差在设定值1.2MPa至2.1MPa范围内；
1-4、压缩机单元(1)的排气压力值(602)与吸气压力值(601)的压比在设定值4至6范围内；
1-5、蒸发器单元(5)的出口温度值(603)在设定值200K至250K；
2)控制单元(6)满足以下条件之一时，开启第一可控辅助节流元件(B1)或第二可控辅助节流元件(B2)：
2-1、压缩机单元(1)的排气压力值(602)在设定值1.6MPa至2.2MPa范围内；
2-2、压缩机单元(1)的吸气压力值(601)在设定值0.2MPa至0.5MPa范围内；
2-3、压缩机单元(1)的排气压力值(602)与吸气压力值(601)的压差在设定值1.1MPa至2.0MPa范围内；
2-4、压缩机单元(1)的排气压力值(602)与吸气压力值(601)的压比在设定值3至5范围内；
2-5、蒸发器单元(5)的出口温度值(603)在设定值150K至200K范围内；
二、对于维持制冷工况：开启主节流元件(A)，同时关闭第一可控辅助节流元件(B1)和第二可控辅助节流元件(B2)，关闭旁通节流元件(C)；
三、对于受控升温工况：开启节流元件(A)，同时关闭第一可控辅助节流元件(B1)和第二可控辅助节流元件(B2)，开启旁通节流元件(C)；
四、对于快速升温工况：同时关闭主节流元件(A)、第一可控辅助节流元件(B1)和第二可控辅助节流元件(B2)，开启旁通节流元件(C)。
3、按权利要求1所述的深冷混合工质节流制冷系统变工况运行的控制方法，其特征在于：所述的节流控制单元组(4)中的可控辅助节流元件(B)由并联的第一可控辅助节流元件(B1)、第二可控辅助节流元件(B2)和第三可控辅助节流元件(B3)组成，该深冷混合工质制冷系统变工况运行的控制步骤为：
一、对于受控降温工况：开启主节流元件(A)，关闭可控旁通节流元件(C)，
1)在控制单元(6)满足以下条件之一时，同时开启第一可控辅助节流元件(B1)、第二可控辅助节流元件(B2)和第三可控辅助节流元件(B3)：
1-1、压缩机单元(1)的排气压力值(602)在设定值2.0MPa至2.5MPa范围内；
1-2、压缩机单元(1)的吸气压力值(601)在设定值0.4MPa至0.7MPa范围内；
1-3、压缩机单元(1)的排气压力值(602)与吸气压力值(601)的压差在设定值1.2MPa至2.1MPa范围内；
1-4、压缩机单元(1)的排气压力值(602)与吸气压力值(601)的压比在设定值4至6范围内；
1-5、蒸发器单元(5)的出口温度值(603)在设定值210K至250K；
2)控制单元(6)满足以下条件之一时，开启第一可控辅助节流元件(B1)、第二可控辅助节流元件(B2)和第三可控辅助节流元件(B3)中的任意两个元件：
1-1、压缩机单元(1)的排气压力值(602)在设定值1.6MPa至2.2MPa范围内；
1-2、压缩机单元(1)的吸气压力值(601)在设定值0.3MPa至0.6MPa范围内；
1-3、压缩机单元(1)的排气压力值(602)与吸气压力值(601)的压差在设定值1.0MPa至1.9MPa范围内；
1-4、压缩机单元(1)的排气压力值(602)与吸气压力值(601)的压比在设定值3至5范围内；
1-5、蒸发器单元(5)的出口温度值(603)在设定值170K至210K之间范围内；
3)控制单元6满足以下条件之一时，开启第一可控辅助节流元件(B1)、第二可控辅助节流元件(B2)、和第三可控辅助节流元件(B3)中的一个元件：
3-1、压缩机单元(1)的排气压力值(602)在设定值1.4MPa至1.8MPa范围内；
3-2、压缩机单元(1)的吸气压力值(601)在设定值0.2MPa至0.5MPa范围内；
3-3、压缩机单元(1)的排气压力值(602)与吸气压力值(601)的压差在设定值0.9MPa至1.6MPa范围内；
3-4、压缩机单元(1)的排气压力值(602)与吸气压力值(601)的压比在设定值3至5范围内；
3-5、蒸发器单元(5)的出口温度值(603)在设定值140K至170K范围内；
二、对于维持制冷工况：开启主节流元件(A)，同时关闭第一可控辅助节流元件(B1)、第二可控辅助节流元件(B2)和第三可控辅助节流元件(B3)，关闭旁通节流元件(C)；
三、对于受控升温工况：开启节流元件(A)，同时关闭第一可控辅助节流元件(B1)、第二可控辅助节流元件(B2)和第三可控辅助节流元件(B3)，开启旁通节流元件(C)；
四、对于快速升温工况：同时关闭主节流元件(A)和第一可控辅助节流元件(B1)、第二可控辅助节流元件(B2)和第三可控辅助节流元件(B3)，开启旁通节流元件(C)。
4、按权利要求3所述的深冷混合工质节流制冷系统变工况运行的控制方法，其特征在于，所述的节流控制单元组(4)的旁通节流元件(C)还由并联的第一旁通节流元件(C1)和第二旁通节流元件(C2)组成，该深冷混合工质制冷系统变工况运行的控制步骤为：
对于受控升温工况：开启节流元件(A)，关闭可控辅助节流元件(B)或者同时关闭第一可控辅助节流元件(B1)和第二可控辅助节流元件(B2)或者同时关闭第一可控辅助节流元件(B1)和第二可控辅助节流元件(B2)和第三可控辅助节流元件(B3)：
一、当控制单元(6)满足以下条件之一时，开启第一可控旁通节流元件(C1)和第二旁通节流元件(C2)：
1)压缩机单元(1)的排气压力值(602)在设定值1.8MPa至2.5MPa范围内：
2)压缩机单元(1)的吸气压力值(601)在设定值0.4MPa至0.7MPa范围内；
3)压缩机单元(1)的排气压力值(602)与吸气压力值601的压差在设定值1.1MPa至2.1MPa范围内；
4)压缩机单元(1)的排气压力值(602)与吸气压力值(601)的压比在设定值4至6范围内；
5)蒸发器单元(5)的出口温度值(603)在设定值200K至250K范围内：
二、控制单元(6)满足以下条件之一时，开启第一旁通节流元件(C1)、第二旁通节流元件(C2)中的一个元件
1)压缩机单元(1)的排气压力值(602)在设定值1.6MPa至2.2MPa范围内；
2)压缩机单元(1)的吸气压力值(601)在设定值0.2MPa至0.5MPa范围内；
3)压缩机单元(1)的排气压力值(602)与吸气压力值(601)的压差在设定值1.1MPa至2.0MPa范围内：；
4)压缩机单元(1)的排气压力值(602)与吸气压力值(601)的压比在设定值3至5范围内；
5)蒸发器单元(5)的出口温度值(603)在设定值150K至200K范围内。
5、按权利要求3所述的深冷混合工质节流制冷系统变工况运行的控制方法，其特征在于，所述的节流控制单元组(4)的旁通节流元件(C)由并联的第一旁通节流元件(C1)、第二旁通节流元件(C2)和第三旁通节流元件(C3)组成，该深冷混合工质制冷系统变工况运行的控制步骤为：
对于受控升温工况：开启节流元件(A)，关闭辅助节流元件(B)或者同时关闭第一辅助节流元件(B1)和第二辅助节流元件(B2)或者同时关闭第一辅助节流元件(B1)、第二辅助节流元件(B2)和第三辅助节流元件(B3)：
一、控制单元(6)满足以下条件之一时，同时开启可控第一旁通节流元件(C1)、第二旁通节流元件(C2)和第三旁通节流元件(C3)：
1)压缩机单元(1)的排气压力值(602)在设定值2.0MPa至2.5MPa范围内；
2)压缩机单元(1)的吸气压力值(601)在设定值0.4MPa至0.7MPa范围内：
3)压缩机单元(1)的排气压力值(602)与吸气压力值(601)的压差在设定值1.3MPa至2.1MPa范围内；
4)压缩机单元(1)的排气压力值(602)与吸气压力值(601)的压比在设定值4至6范围内；
5)蒸发器单元(5)出口温度值(603)在设定值210K至250K范围内；
二、控制单元(6)满足以下条件之一时，开启第一旁通节流元件(C1)、第二旁通节流元件(C2)、第三旁通节流元件(C3)中的任两个节流元件：
1)压缩机单元(1)的排气压力值(602)在设定值1.6MPa至2.2MPa范围内；
2)压缩机单元(1)的吸气压力值(601)在设定值0.2MPa至0.5MPa范围内；
3)压缩机单元(1)的排气压力值(602)与吸气压力值(601)的压差在设定值1.1MPa至2.0MPa范围内；
4)压缩机单元(1)的排气压力值(602)与吸气压力值(601)的压比在设定值3至5范围内；
5)蒸发器单元(5)的出口温度值(6.03)在设定值170K至210K范围内；
三、控制单元(6)满足以下条件之一时，开启第一旁通节流元件(C1)、第二旁通节流元件(C2)、第三旁通节流元件(C3)中的任一个旁通节流元件：
1)压缩机单元(1)的排气压力值(602)在设定值1.4MPa至1.8MPa范围内；
2)压缩机单元(1)的吸气压力值(601)在设定值0.2Mp至0.4MPa范围内；
3)压缩机单元(1)的排气压力值(602)与吸气压力值(601)的压差在设定值1.0MPa至1.6MPa范围内；
4)压缩机单元(1)的排气压力值(602)与吸气压力值(601)的压比在设定值3至5范围内；
3)蒸发器单元(5)的出口温度值(603)在设定值140K至170K范围内。
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