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CN104964343B - 一种提高压缩机运行可靠性的装置和方法 - Google Patents

一种提高压缩机运行可靠性的装置和方法 Download PDF

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CN104964343B CN201510325175.4A CN201510325175A CN104964343B CN 104964343 B CN104964343 B CN 104964343B CN 201510325175 A CN201510325175 A CN 201510325175A CN 104964343 B CN104964343 B CN 104964343B
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Abstract

本发明涉及空调控制领域，特别涉及一种提高压缩机运行可靠性的装置和方法。包括控制器、压缩机、四通阀、室外风冷换热器、第一室外机截止阀、第二室外机截止阀、第一换热器和检测装置，检测装置获取排气过热度，控制器根据排气过热度调节与第一换热器相连的流量调节阀的开度，从而控制进入第一换热器的气态冷媒流量，提高回气的过热度，使排出压缩机的气态冷媒的排气过热度满足要求。本发明的装置和方法能够对流向压缩机的液态/气态低温冷媒进行加热，使排出压缩机的气态冷媒的排气过热度满足要求，使得空调器无论处于何种环境温度，均能保持稳定排气过热度，从而增强空调器长期运行的稳定性和可靠性。

Description

一种提高压缩机运行可靠性的装置和方法
技术领域
本发明涉及空调控制领域，特别涉及一种提高压缩机运行可靠性的装置和方法。
背景技术
随着社会的不断发展，人民生活水平不断提高，空调器使用已成为人类生活中改善办公室环境的必须品；同时空调器已经广泛应用于家庭、酒店、餐厅、办公室、厂房、机房等不同场合。在使用过程中，由于环境温度千变万化，很多时候的环境温度已超出普通空调的运行范围，特别是针对温度较低的情况下仍需要空调制冷(低温制冷)，或者是在超低温空调制热室外机结霜。压缩机作为空调系统的核心部件，其对排气过热度及冷冻油的浓度有比较高的要求，而在低温制冷、低温制热需要化霜以及内机故障使内机流量调节阀无法正常控制的情况下，会导致大量的液态冷媒回流到储液罐进而进入压缩机的情况，进而出现压缩机液击及润滑油稀释，使得压缩机运行不良，导致压缩机损坏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高压缩机运行可靠性的装置和方法，解决了现有技术在低温制冷或低温制热需要化霜等情况下，会出现排气过热度不足从而导致液态冷媒回流压缩机导致压缩机损坏的技术问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种提高压缩机运行可靠性的装置，包括控制器、压缩机、四通阀、室外风冷换热器、第一室外机截止阀、第二室外机截止阀、第一换热器和用于采集排气过热度的检测装置；
所述压缩机包括排气口和回气口；
所述四通阀包括排气端口D、冷凝端口C、蒸发器端口E和吸气管端口S，所述排气端口D通过第一管路连接所述压缩机的排气口；所述吸气管端口S连接所述压缩机的回气口；
所述室外风冷换热器入口端连接所述四通阀冷凝端口C，出口端连接所述第一室外机截止阀；所述室外风冷换热器上设置有室外风机；
所述第一换热器入口端连接到所述压缩机排气口和所述室外风冷换热器之间的任意节点，出口端通过流量调节阀连接所述四通阀的吸气端口S；
所述第二室外机截止阀的出口端连接所述四通阀的蒸发器端口E；
所述检测装置的输出端连接所述控制器的输入端，所述控制器输出端连接所述流量调节阀。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种提高压缩机运行可靠性的装置，该装置能够对将流向压缩机的液态/气态低温冷媒进行加热，不仅提高了回气的过热度，而且可以使进入压缩机的气态冷媒的排气过热度满足要求，使得空调器无论处于何种环境温度，均能保持稳定排气过热度，从而增强空调器长期运行的稳定性和可靠性。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步的，所述检测装置包括压力传感器和温度检测装置，所述压力传感器和所述温度检测装置的输出端均连接所述控制器的输入端；所述压力传感器设置在所述第一管路上，用于采集所述压缩机的排气压力；所述温度检测装置设置在靠近所述压缩机的排气口处，用于采集所述压缩机排气温度。
进一步的，所述温度检测装置为温度传感器或排气感温包。
进一步的，所述排气感温包包括套管和插接在所述套管中的感温包，所述套管焊接在所述压缩机的排气口处，所述感温包和所述套管之间设有用于导热的硅胶。
进一步的，还包括储液器，所述储液器入口端连接所述四通阀吸气管端口S，出口端通过所述第一换热器连接所述压缩机的回气口。
采用上述进一步方案的有益效果：采用储液器可以将气体冷媒与液态冷媒进行分离，防止液态冷媒经压缩机的进气管进入，而引起液态冷媒液击损坏压缩机的现象，从而提高了工作可靠性。
进一步的，还包括油分离器，所述油分离器包括入口端、第一出口端和第二出口端，所述入口端连接所述压缩机的排气口，所述第一出口端通过所述第一管路连接所述四通阀的排气端口D；所述第二出口端通过过滤器和毛细管连接到所述压缩机的回气口和所述第一换热器入口端之间的任意节点。
采用上述进一步方案的有益效果是：采用油分离器油可以把压缩机排气中的油分离出来，减少系统的进油量，避免油对系统传热的影响，同时可以确保润滑油返回到压缩机的储油槽中，防止压缩机由于润滑油的缺乏而引起故障，延长压缩机的所有寿命。
进一步的，所述第一换热器入口端连接到所述压缩机排气口和所述四通阀排气端口D之间；
或者所述第一换热器入口端连接到所述四通阀冷凝端口C和所述室外风冷换热器之间；
或者所述第一换热器入口端连接到所述压缩机排气口和油分离器入口端之间；
或者所述第一换热器入口端连接到所述油分离器第一出口端和所述四通阀排气端口D之间。
进一步的，所述第一换热器出口端通过流量调节阀连接到所述储液器入口端和所述四通阀吸气管端口S之间。
进一步的，所述室外风冷换热器出口端和所述第一室外机截止阀之间设置有电子节流部件；所述电子节流部件为毛细管、电子膨胀阀或热力膨胀阀。
采用上述进一步方案的有益效果是：毛细管或者电子膨胀阀或者热力膨胀阀均有良好的节流作用，其中，电子膨胀阀和热力膨胀阀的开度可根据需要的过冷度控制，而毛细管的生产成本低、装配简单方便。
进一步的，所述第一换热器为板式换热器、内外翅片换热器或缩放管式换热器。对于气体-气体的换热，上述三种换热器均具体较好的技术效果。
一种提高压缩机运行可靠性的方法，所述方法利用以上所述的装置，所述方法包括以下步骤：
步骤1，当热泵空调系统压缩机开始运行后，所述检测装置检测运行时的排气压力Pc，并根据压力-饱和温度对应表查出所述排气压力Pc对应的饱和温度Tb；
步骤2，所述检测装置检测排气温度Tc；
步骤3，将所述饱和温度Tb与所述排气温度Tc对比，计算当前的排气过热度Tdsh＝Tc-Tb；
步骤4，比较所述排气过热度和预设值的大小，并根据判断结果控制所述流量调节阀的开闭状态。
进一步的，所述步骤4具体为：
步骤401，判断所述排气过热度Tdsh是否不小于第一预设值，若是，则保持流量调节阀为关死状态，直到检测到所述排气过热度Tdsh小于所述第一预设值，将所述流量调节阀开启至初始开度a；
每间隔1min，重复检测排气过热度Tdsh，如果排气过热度Tdsh仍然小于所述第一预设值，则继续开大流量调节阀，每次开大开度b，直至开至最大或检查到排气过热度Tdsh不小于所述第一预设值；
每间隔1min，重复检测所述排气过热度Tdsh，当所述排气过热度Tdsh超过第二预设值后，调节流量调节阀每隔30S关闭步数b，直到完全关死或是排气过热度Tdsh低于第二预设值。
进一步的，所述第一预设值为15℃，第二预设值为20℃。
附图说明
图1为本实施例1一种提高压缩机运行可靠性的装置的结构示意图；
图2为本实施例1一种提高压缩机运行可靠性的方法的流程示意图；
图3为本实施例2一种提高压缩机运行可靠性的装置的结构示意图；
图4为本实施例3一种提高压缩机运行可靠性的装置的结构示意图；
图5为本实施例4一种提高压缩机运行可靠性的装置的结构示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
11、压缩机，12、油分离器，13、四通阀，14、压力传感器，15、室外风冷换热器、16、电子节流部件，17、流量调节阀，18、第一换热器，19储液罐，20、温度检测装置，21、第一室外机截止阀，22、第二室外机截止阀，23、第一管路。
具体实施方式
以下结合附图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，为本发明一种提高压缩机运行可靠性的装置的结构示意图，包括控制器(图中未画出)、压缩机11、四通阀13、室外风冷换热器15、第一室外机截止阀21、第二室外机截止阀22、第一换热器18和检测装置；所述压缩机11包括排气口和回气口；所述四通阀13包括排气端口D、冷凝端口C、蒸发器端口E和吸气管端口S，所述排气端口D通过第一管路23连接所述压缩机11的排气口；所述吸气管端口S连接所述压缩机11的回气口；所述室外风冷换热器15入口端连接所述四通阀13冷凝端口C，出口端连接所述第一室外机截止阀21；所述室外风冷换热器15上设置有室外风机；所述第二室外机截止阀22的出口端连接所述四通阀13的蒸发器端口E；所述检测装置的输出端连接所述控制器的输入端，所述控制器输出端连接所述流量调节阀17，所述检测装置用于采集排气过热度。
本实施例中，所述检测装置包括压力传感器14和温度检测装置20，所述压力传感器14和所述温度检测装置20的输出端均连接所述控制器的输入端；所述压力传感器14设置在所述第一管路23上，用于采集所述压缩机11的排气压力；所述温度检测装置20设置在靠近所述压缩机11的排气口处，用于采集所述压缩机11排气温度。当压力传感器检测14到空调系统运行时的排气压力Pc后，通过压力-饱和温度对应表查出对应的饱和温度Tb；同时温度检测装置20检测到排气温度Tc，即可计算得到当前的排气过热度Tdsh＝Tc-Tb。在其他实施例中，也可通过其他方式，比如计算方式得到排气过热度，且这些方式均在本发明的保护范围之内。优选的，所述温度检测装置20可以为温度传感器，所述温度传感器为热敏电阻，热敏电阻具有体积小、灵敏度高、稳定性好、易加工成型等优点，使用热敏电阻作为温度传感器检测排气温度Tb，能够有效地保证检测结果的准确性。在其他实施例中，所述温度检测装置20还可以为排气感温包，所述排气感温包包括套管和插接在所述套管中的感温包，所述套管焊接在所述压缩机11的排气口处，所述感温包和所述套管之间设有用于导热的硅胶。
优选的，本实施例中还包括储液器19和油分离器12，所述储液器19入口端连接所述四通阀13吸气管端口S，出口端通过所述第一换热器18连接所述压缩机11的回气口。本实施例中，采用储液器可以将气体冷媒与液态冷媒进行分离，防止液态冷媒经压缩机的进气管进入，而引起液态冷媒液击损坏压缩机的现象，从而提高了工作可靠性。本实施例中，所述油分离器12包括入口端、第一出口端和第二出口端，所述入口端连接所述压缩机11的排气口，所述第一出口端通过所述第一管路23连接所述四通阀13的排气端口D；所述第二出口端通过过滤器和毛细管连接到所述压缩机11的回气口和所述第一换热器18入口端之间的任意节点。采用油分离器油可以把压缩机排气中的油分离出来，减少系统的进油量，避免油对系统传热的影响，同时可以确保润滑油返回到压缩机的储油槽中，防止压缩机由于润滑油的缺乏而引起故障，延长压缩机的所有寿命。
所述第一换热器18入口端连接到所述压缩机11排气口和所述室外风冷换热器15之间的任意节点，出口端通过流量调节阀17连接所述四通阀13的吸气端口S。根据结构的不同，所述第一换热器18的具有多种连接结构。实施例2中没有油分离器，所述第一换热器18入口端连接到所述压缩机11排气口和所述四通阀13排气端口D之间，如图3所示；实施例3中，所述第一换热器18入口端连接到所述四通阀13冷凝端口C和所述室外风冷换热器15之间，如图4所示。实施例4中设有油分离器12，所述第一换热器18入口端连接到所述压缩机11排气口和油分离器12入口端之间，如图5所示；而本实施例1中，所述第一换热器18入口端连接到所述油分离器12第一出口端和所述四通阀13排气端口D之间，如图1所示。在本实施例中，所述第一换热器18出口端通过流量调节阀17连接到所述储液器19入口端和所述四通阀13吸气管端口S之间，如图1所示。所述流量调节阀17为毛细管、电子膨胀阀或热力膨胀阀。
优选的，本实施例中，所述室外风冷换热器15出口端和所述第一室外机截止阀21之间设置有电子节流部件16；所述电子节流部件16为毛细管、电子膨胀阀或热力膨胀阀。毛细管或者电子膨胀阀或者热力膨胀阀均有良好的节流作用，其中，电子膨胀阀和热力膨胀阀的开度可根据需要的过冷度控制，而毛细管的生产成本低、装配简单方便。
优选的，本实施例中所述第一换热器18为板式换热器、内外翅片换热器或缩放管式换热器的任意一种。所述板式换热器、内外翅片换热器或缩放管式换热器均可以实现高温气体和低温气体的换热，且具有较好的换热效果。
本发明的原理如下：气态冷媒经压缩机11做功变成高温高压的气态冷媒，高温高压的气态冷媒经过油分离器12、四通阀13后，在室外风冷换热器15中冷凝，并经电子节流部件16节流后在室内风冷换热器(图中未画出)中蒸发，变成低温低压的气态冷媒或液态冷媒，低温低压的气态冷媒或液态冷媒经第二室外机截止阀22、四通阀13、储液罐19后回到压缩机11。本发明中增加了第一换热器18和流量调节阀17，经压缩机11做功形成的部分高温高压气态冷媒经油分离器后进入第一换热器18；同时经过室内风冷换热器蒸发形成的低温低压气态冷媒或液态冷媒也进入第一换热器18，并被所述高温高压气态冷媒进行加热形成过热度满足要求的气态冷媒，所述气态冷媒经过四通阀13、储液罐19后回到压缩机11。通过增加第一换热器，能够将流向压缩机11的低温液态冷媒或者气态冷媒加热变为温度适中的气态冷媒；同时，本发明中设置了流量调节阀和控制器，通过控制器控制流量调节阀的开启程度来控制进入第一换热器的冷媒流量，从而控制压缩机的排气过热度满足压缩机安全过热度要求，保证压缩机在各种环境中都能安全可靠地运行。
如图2所示，为本发明一种提高压缩机运行可靠性的方法的流程示意图，包括以下步骤：
步骤1，当热泵空调系统压缩机开始运行后，所述检测装置检测运行时的排气压力Pc，并根据压力-饱和温度对应表查出所述排气压力Pc对应的饱和温度Tb；本实施例中，采用压力传感器14检测运行时的排气压力Pc；
步骤2，所述检测装置检测排气温度Tc；本实施例中，采用温度检测装置20检测排气温度Tc；
步骤3，将所述饱和温度Tb与所述排气温度Tc对比，计算当前的排气过热度Tdsh＝Tc-Tb；
步骤4，比较所述排气过热度和预设值的大小，并根据判断结果控制所述流量调节阀17的开闭状态。
本实施例中，所述步骤4具体为：
步骤401，判断所述排气过热度Tdsh是否不小于第一预设值，若是，则保持流量调节阀17为关死状态，直到检测到所述排气过热度Tdsh小于所述第一预设值，将所述流量调节阀17开启至初始开度a；
每间隔1min，重复检测排气过热度Tdsh，如果排气过热度Tdsh仍然小于所述第一预设值，则继续开大流量调节阀17，每次开大开度b，直至开至最大或检查到排气过热度Tdsh不小于所述第一预设值；
每间隔1min，重复检测所述排气过热度Tdsh，当所述排气过热度Tdsh超过第二预设值后，调节流量调节阀17每隔30S关闭步数b，直到完全关死或是排气过热度Tdsh低于第二预设值。
本实施例中，所述第一预设值为15℃，第二预设值为20℃。上述实施例中15℃、20℃、以及初始开度a、开度b等值，在其他的具体实施例中可以根据实际情况进行修改，这些修改均落在本发明的保护范围以内。
本发明提供了一种提高压缩机运行可靠性的装置，该装置能够对将流向压缩机的液态/气态低温冷媒进行加热，提高回气过热度，进而使排出压缩机的气态冷媒的排气过热度满足要求，使得空调器无论处于何种环境温度，均能保持稳定排气过热度，从而增强空调器长期运行的稳定性和可靠性。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种提高压缩机运行可靠性的装置，其特征在于：包括控制器、压缩机(11)、四通阀(13)、室外风冷换热器(15)、第一室外机截止阀(21)、第二室外机截止阀(22)、第一换热器(18)和用于采集排气过热度的检测装置；
所述压缩机(11)包括排气口和回气口；
所述四通阀(13)包括排气端口D、冷凝端口C、蒸发器端口E和吸气管端口S，所述排气端口D通过第一管路(23)连接所述压缩机(11)的排气口；所述吸气管端口S连接所述压缩机(11)的回气口；
所述室外风冷换热器(15)入口端连接所述四通阀(13)冷凝端口C，出口端连接所述第一室外机截止阀(21)；所述室外风冷换热器(15)上设置有室外风机；
所述第一换热器(18)入口端连接到所述压缩机(11)排气口和所述室外风冷换热器(15)之间的任意节点，出口端通过流量调节阀(17)连接所述四通阀(13)的吸气端口S；
所述第二室外机截止阀(22)的出口端连接所述四通阀(13)的蒸发器端口E；
所述检测装置的输出端连接所述控制器的输入端，所述控制器输出端连接所述流量调节阀(17)。
2.根据权利要求1所述的提高压缩机运行可靠性的装置，其特征在于：所述检测装置包括压力传感器(14)和温度检测装置(20)，所述压力传感器(14)和所述温度检测装置(20)的输出端均连接所述控制器的输入端；所述压力传感器(14)设置在所述第一管路(23)上，用于采集所述压缩机(11)的排气压力；所述温度检测装置(20)设置在靠近所述压缩机(11)的排气口处，用于采集所述压缩机(11)排气温度。
3.根据权利要求2所述的提高压缩机运行可靠性的装置，其特征在于：所述第一换热器(18)为板式换热器、内外翅片换热器或缩放管式换热器；所述温度检测装置(20)为温度传感器或排气感温包。
4.根据权利要求1～3任一所述的提高压缩机运行可靠性的装置，其特征在于：还包括储液器(19)，所述储液器(19)入口端连接所述四通阀(13)吸气管端口S，出口端通过所述第一换热器(18)连接所述压缩机(11)的回气口。
5.根据权利要求4所述的提高压缩机运行可靠性的装置，其特征在于：还包括油分离器(12)，所述油分离器(12)包括入口端、第一出口端和第二出口端，所述入口端连接所述压缩机(11)的排气口，所述第一出口端通过所述第一管路(23)连接所述四通阀(13)的排气端口D；所述第二出口端通过过滤器和毛细管连接到所述压缩机(11)的回气口和所述第一换热器(18)入口端之间的任意节点。
6.根据权利要求5所述的提高压缩机运行可靠性的装置，其特征在于：所述第一换热器(18)入口端连接到所述压缩机(11)排气口和所述四通阀(13)排气端口D之间；
或者所述第一换热器(18)入口端连接到所述四通阀(13)冷凝端口C和所述室外风冷换热器(15)之间；
或者所述第一换热器(18)入口端连接到所述压缩机(11)排气口和油分离器(12)入口端之间；
或者所述第一换热器(18)入口端连接到所述油分离器(12)第一出口端和所述四通阀(13)排气端口D之间。
7.根据权利要求5所述的提高压缩机运行可靠性的装置，其特征在于：所述室外风冷换热器(15)出口端和所述第一室外机截止阀(21)之间设置有电子节流部件(16)；所述电子节流部件(16)为毛细管、电子膨胀阀或热力膨胀阀。
8.一种提高压缩机运行可靠性的方法，所述方法利用权利要求1～7任一所述的装置，所述方法包括以下步骤：
步骤1，当热泵空调系统压缩机开始运行后，所述检测装置检测运行时的排气压力Pc，并根据压力-饱和温度对应表查出所述排气压力Pc对应的饱和温度Tb；
步骤2，所述检测装置检测排气温度Tc；
步骤3，将所述饱和温度Tb与所述排气温度Tc对比，计算当前的排气过热度Tdsh＝Tc-Tb；
步骤4，比较所述排气过热度和预设值的大小，并根据判断结果控制所述流量调节阀(17)的开闭状态。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤4具体为：
步骤401，判断所述排气过热度Tdsh是否不小于第一预设值，若是，则保持流量调节阀(17)为关死状态，直到检测到所述排气过热度Tdsh小于所述第一预设值，将所述流量调节阀(17)开启至初始开度a；
每间隔1min，重复检测排气过热度Tdsh，如果排气过热度Tdsh仍然小于所述第一预设值，则继续开大所述流量调节阀(17)，每次开大开度b，直至开至最大或检查到排气过热度Tdsh不小于所述第一预设值；
每间隔1min，重复检测所述排气过热度Tdsh，当所述排气过热度Tdsh超过第二预设值后，调节流量调节阀(17)每隔30S关闭步数b，直到完全关死或是排气过热度Tdsh低于所述第二预设值。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述第一预设值为15℃，第二预设值为20℃。
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