CN201377876Y - 一种风冷冷凝器智能调速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风冷冷凝器智能调速器，它包括控制器、第一温度传感器和第二温度传感器，第一温度传感器和第二温度传感器分别设在冷凝器的进气管道和出液管道上，并与控制器电连接。本实用新型通过采集制冷系统的冷凝器进气温度和出液温度信号，根据温度、温差和系统冷凝压力开关联合控制，根据内部设定的程序，自动调节电机的转速，保障室外风机转速与室内机组要求的散热量同步匹配，特别是在环境温度很低的冬季提高了冷凝温度，不但能保证制冷系统压力的稳定，而且提高了季节能效比。和单独使用压力开关控制方法相比，其控制效果有了极大提高；和使用压力变送器控制方法相比，不但成本明显降低，系统的可靠性和安全性也提高了。

Description

一种风冷冷凝器智能调速器

技术领域

本实用新型涉及一种冷凝器风机电机自动调速的控制部件，具体涉及空调机室外机中冷凝器的风机调速器。

背景技术

全年从室外环境温度来看：一般空调在设计理念上只是在夏季发挥降温功能，室外温度在-5℃以下时，即无法进行制冷。夏季制冷时一般空调可正常运行，随着冬天室外温度的下降，冷凝压力降低，蒸发压力也随之下降，蒸发温度低，产生蒸发器低温保护，同时空气处理时过度除湿，蒸发器容易结霜，导致机组不能正常工作。而且制冷剂循环量减小，制冷量下降，使机组设备不能正常散热。

而一些机组由于运行环境和负载的特殊性，如通讯机房，由于其内部密集的通信设备和电源设备，其热负荷大多来自电子设备发热，发热量大，都是显热负荷。并且电子设备的最佳工作环境是一个比较固定的区间。密闭的机房中，由于全年运行，因此受外部四季环境的影响应该不如其他环境那么大。所以空调即使在冬季也要具备降温功能。要求其所配空调机全年制冷运行。机房空调就是应其要求而设计的。

为了保证空调机组能在-35℃到+45℃条件下24小时正常可靠的进行制冷，机房空调在设计上主要从系统和电路控制两方面进行：

1、系统设计方面：

在室外温度很低的情况下，冷凝风机早应该停止转动了，此时室外机的散热方式由强制对流变为自然对流，换热系数大大降低。根据经验，如果室外环境温度为-30℃左右时，此时的冷凝温度大约比环境温度高40℃左右(传热温差)，所以冷凝温度大约为10℃左右，但此值取决于冷凝器的面积。但如果环境有大风的话，可能还需要采取挡风的措施。因为此时的冷凝器非常的脆弱，风一吹冷凝压力会大大低于15公斤的，需要设计上来进行弥补，即加储液罐，尽量冷凝器设计成大风量小面积，虽然在高温工况的散热效果同常规配置冷凝器差不多，在低温工况就显示出它的优势：在非常低的温度下不开风机可维持比较高的冷凝温度，从而保证机房空调的正常运行。

2、电路控制方面：

机房空调可以说绝大部分(至少是99％以上)都设计了冷凝压力(或温度)调节装置，通过开关冷凝风扇或采用可调速冷凝风扇，保持冷凝压力在一定范围内。并且机房空调销售的时候一般都根据现场情况选择配置相关的冷凝器，以满足当前区域四季各类室外温度变化环境下，达到冷凝温度48度(压力值能控制在15-19公斤范围)左右为标准值，即使低于这个值也会依靠冷凝压力(温度)调节装置来控制在这个值周边范围内。

当前市场上空调冷凝器控制器，基本采用以下几种方式调节：

1)采用简单的单压力开关，其定值为1.5～1.9Mpa，控制冷凝风扇反复开停，并不调速。其成本最低，在长期气温高的环境下使用没有问题，但到过渡季节和冬季，其开停频繁，机械压力开关和风扇电机的寿命达不到设计要求和系统压力波动大。

2)采用简单的单温度开关，其设定值可调，温度回差一般为2.5～3℃定值，当环境辐射温度或冷凝翅片温度低于设定值，停止冷凝风扇的运转，其优点也是成本低廉，在夏季运行正常。缺点是在冬季启动频繁，影响风机电机寿命和系统压力波动大，并且必须和室内机开关信号联锁，增加接线工作。

3)采用单温度传感器，测量冷凝温度，使用单片机输出连续信号，控制功率模块无级调节风机转速。这种控制成本略高，但由于采用了无极调速的装置，那么这种电机转速的变化是能够非常平滑过渡的，其在设定温度范围内，风机对应不同转速，在压力稳定方面控制效果好，但其由于受室外环境温度的影响，也必须和室内机开关信号联锁，增加接线工作；并且如果温度探头松动(测量冷凝温度)或风向影响(测量冷凝翅片温度或环境温度)或测温延迟会有风扇误动作或不动作的风险，安全性不能得到保障。

4)采用模拟压力传感器，测量冷凝压力的连续变化值，来对应风扇转速的线性变化。这种方案是系统上最佳解决方案，反应灵敏而快速，调节精准，无需外接联锁信号。但压力变送元件成本过高，并且长期工作故障率高，在大批量生产和需长时间连续运行时厂商制造和维护成本过大。

由此可见，开发出一种低成本、高效稳定、易操作的冷凝压力调节装置是有广阔市场前景的。

实用新型内容

本实用新型的目的是要在尽量降低成本的情况下，在冷凝器上设计安装可自动控制的调节装置，既能保障机组在低温情况下的压力波动稳定，又不需和室内机组联锁。

本实用新型所述的风冷冷凝器智能调速器，它包括控制器、第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器和第二温度传感器分别设在冷凝器的进气管道和出液管道上，并与控制器电连接。

在冷凝器的出液管道上设有高中压压力开关，该高中压压力开关与控制器电连接。增加该高中压压力开关，可以弥补开机时温度传感器热容滞后的问题。

本实用新型结构简单，安装、调试非常方便，适于对现有设备进行改造。通过不同的参数设定，适用各种配套机型。成本和现有技术的控制器相比大大降低，并且运行稳定，调节快捷，无误动作。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图，

图2是本实用新型的主程序流程图，

图3是本实用新型的调速状态流程图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的风冷冷凝器智能调速器，主要包括控制器1、第一温度传感器2、第二温度传感器3和高中压压力开关4，其中第一温度传感器2设在压缩机与冷凝器5的进气管道上，第二温度传感器3和高中压压力开关4设在压缩机与膨胀阀之间的出液管道上，两个温度传感器及高中压压力开关4都与控制器1电连接。

根据实际经验，当冷凝压力变化时，冷凝器出液管温度也相应变化，由于制冷剂与铜管有很好的传热性能，制冷剂与管壁的温差可以忽略，因而完全可以根据该点温度对风机风量进行加载和卸载来调节制冷系统的运行工况。

将两个温度传感器置于冷凝器的进、出管路上，并加以保温。虽然所测量得到的温度因为过热和过冷度与相应的饱和温度虽然有一定差别，但在所调节的工况下差别是可以容忍的。

所以应用温度传感器通常可以较好地描述系统运行状态；但对制冷系统调节过程中温度传感器自身的热容作用造成该环节的时间常数与系统动态响应时间常数相比不能忽略，测量的温度其变化率越大表明实际温度与传感器温度相差越大。

由于制冷系统在运行稳定的情况下和环境温度是慢时变的，管路温度变化率最大的时候是在系统启动的前几十秒内，所以一方面要求选择反应较灵敏的温度测量元件，另一方面从安全角度来讲，增加一个高中压压力开关，可以弥补开机时温度传感器热容滞后的问题。

另外，基于去除室内外机组电气联锁线的思想，还需要一个判断制冷系统开启的条件。在制冷系统启动后，由于压缩机的运行，高温高压的制冷剂流出，冷凝器进出管温度和压力会迅速上升，而且，在风机未开的情况下，虽然冷凝器的散热方式变为自然对流但进出管路的温度还是有差别的。

所以，系统启动后的冷凝器的温度压力表现为：

1)在机组未开的情况下，整个冷凝器的进出管路两个温度测量应该是基本一致的，系统压力也是平衡压力；

2)制冷系统一启动，冷凝器的进出管路压力和进出管路温度急剧上升，风机未开和存在系统阻力情况下，进气管温度和压力略高于出液管，并且随着时间继续上升。

3)冷凝风机启动后，进气管压力和温度会有所下降，回液管压力对应略有下降，但温度由于采用了强制对流而大幅度下降，系统即进入正常运行状态。图2是本实用新型的主程序流程图，图3是调速状态流程图。

为了克服现有单压力开关控制和单通道温度控制方案技术的缺点，综合成本和可靠型考虑，本实用新型包括了如下4个方面：

1、信号采集方面：

通过采集两个模拟量温度信号，和一路开关量压力信号，放置方式如下图所示：

2、控制逻辑方面：

系统内外机无电气联锁，当压缩机启动后，控制器根据进气温度和回液温度的变化规律和温差值计算，找出温度开机点；如果传感器滞后和温差的变化率未能引起开机条件，中高压压力开关达到2.1Mpa时的动作可引起风机的全速运行，直到系统压力低于1.7Mpa停止，进一步增大进出管温差和消除了传感器变化滞后带来的反应问题。

为了防止夏天室外环境温度过高如在太阳直射的屋顶上所造成的误动作，可将进气温度开机点设定较高，进出温度差设定稍大。

3、调速功率模块方面：

冷凝器风扇电机，由控制器经计算，发送速度信号，通过双向可控硅调压输出到电机，及时稳定的调节风量的大小。

4、通信和设定方面：

控制器采用一体化设计，采集、通讯、功率模块整合在一个壳体内，系统同时留有一个USB通信接口和一个RS485通信接口。USB通信接口便于控制器程序的现场测试和参数修改；RS485接口有利于空调现场的楼宇监控和数据采集。

Claims (2)

1、一种风冷冷凝器智能调速器，其特征是：它包括控制器(1)、第一温度传感器(2)和第二温度传感器(3)，所述第一温度传感器(2)和第二温度传感器(3)分别设在冷凝器(5)的进气管道和出液管道上，并与控制器(1)电连接。

2、根据权利要求1所述的风冷冷凝器智能调速器，其特征是：在冷凝器(5)的出液管道上设有高中压压力开关(4)，该高中压压力开关(4)与控制器(1)电连接。

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