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CN110906477B - 一种高效稳定的磁悬浮冷水机组、控制方法及装置 - Google Patents

一种高效稳定的磁悬浮冷水机组、控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高效稳定的磁悬浮冷水机组、控制方法及装置，所述冷水机组采用后取液的方式能够有效地增大制冷剂的过冷度，从而减少制冷剂的闪发，提高整个冷水机组的能效比；所述控制方法通过实际出水温度进行负荷计算，设定出水的目标温度，通过比较实际出水温度与目标温度之间的大小，结合实际出水温度与目标温度的差值与启动温差或停机温差的大小，调节冷水机组压缩机的工作状态，将冷水机组的工作状态划分为每周期加载相应负荷、增开压缩机、每周期卸载相应负荷和减少压缩机开启数量四种工作状态，提高了所述冷水机组的控制精度，降低了压缩机开停的频率，使系统的运行更加稳定可靠。

Description

一种高效稳定的磁悬浮冷水机组、控制方法及装置
技术领域
本发明涉及空调制冷装置及其控制领域，特别涉及一种高效稳定的磁悬浮冷水机组、控制方法及装置。
背景技术
磁悬浮冷水机具有节能高效、运行噪音和振动低、高效无摩擦损耗、启动电流低、日常维护费用低、绿色环保和系统可持续性高等优点成为中央空调中重要的角色。
现有的磁悬浮冷水机组一般是将冷冻水的进水温度或者出水温度作为参照温度来调节各部件的运行状态，以达到所需要的目前温度。
若冷水机组以冷冻水出水温度恒定在设定温度范围内为目标来调节冷水机组各部件的运行状态时，实际负荷较小时，进出水温度都较低，容易造成能源的浪费；而且由于用户负荷的多变，只根据实际水温与目标水温之间的偏差对冷水机组进行控制，往往会造成冷水机组的主机频繁加载和卸载，甚至连续启停，系统的稳定性较差，影响用户的使用体验。
可见，现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种高效稳定的磁悬浮冷水机组，旨在解决现有技术中的磁悬浮冷水机组运行不够稳定，能效较低的技术问题。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种高效稳定的磁悬浮冷水机组的控制方法，包括以下步骤：
设定目标温度T1、启动温差△1和停机温差△2，水温获取模块获取实际出水温度T2；
计算实际出水温度T2和目标温度T1的差值△3，并与启动温差△1比较；
当T2> T1且△1>△3时,压缩机每个周期加载相应的负荷百分比以适应水温的变化；
当T2> T1且△3>△1，增加压缩机的开启数量；
当T2≤ T1且T1- T2<△2时，压缩机每个周期卸载相应的负荷百分比以适应水温的变化；
当T1-T2>△2，减少压缩机开启的数量。
所述的高效稳定的磁悬浮冷水机组的控制方法中，增加压缩机的开启数量前需要先判断系统压比是否满足压缩机的启动压比。
所述的高效稳定的磁悬浮冷水机组的控制方法中，当系统压比未满足压缩机的启动压比时，逐步打开所述冷水机组中其它压缩机的旁通阀，直到需要启动的压缩机启动完成后再逐步关闭其它压缩机的旁通阀；
当系统压比满足启动压比时，逐步打开需要启动的所述压缩机的旁通阀，当压缩机实际转速达到电机启动速度和电机启动速度偏差之和时，逐步关闭所有旁通阀；
所述旁通阀设置在冷水机组的干燥过滤器与蒸发器底部的连接管路上。
所述的高效稳定的磁悬浮冷水机组的控制方法中，还包括当当前压缩机的负荷超过压缩机的启动能耗时，增加压缩机的开启数量。
所述的高效稳定的磁悬浮冷水机组的控制方法中，所述控制系统关闭压缩机时，逐步打开所有旁通阀，延时关闭压缩机；
所述旁通阀设置在冷水机组的干燥过滤器与蒸发器底部的连接管路上。
所述的高效稳定的磁悬浮冷水机组的控制方法中，还包括当当前压缩机的负荷低于压缩机的停机能耗时，减少压缩机的开启数量。
所述的高效稳定的磁悬浮冷水机组的控制方法中，启动或者停止压缩机的过程中，经济器电子膨胀阀处于强制关闭状态；其它状态下，通过电流和过热度控制其开度；主电子膨胀阀采用PID闭环控制，采集液位传感器信号作为反馈，用于调整液位。
一种磁悬浮冷水机组的控制装置，包括：
水温获取模块，用于获取冷水机组设定的实际出水温度；
运算模块，用于计算实际出水温度与目标温度的差值，比较实际出水温度和目标温度差值与启动温差或停机温差的大小；
控制模块，用于按照运算模块的运算结果对冷水机组的负荷进行调整。
一种磁悬浮冷水机组，采用上述的控制方法控制，包括依次通过管道连接的若干磁悬浮离心压缩机、冷凝器、干燥过滤器、经济器和蒸发器，所述干燥过滤器的出口端还分别与压缩机和蒸发器通过管道连接，所述经济器还通过管道与磁悬浮离心压缩机连接。
一种非临时性计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述程序实现如上所述的磁悬浮冷水机组的控制方法。
有益效果：
本发明提供了一种高效稳定的磁悬浮冷水机组、控制方法及装置，所述冷水机组采用后取液的方式能够有效地增大制冷剂的过冷度，从而减少制冷剂的闪发，提高整个冷水机组的能效比；所述控制方法通过实际出水温度与目标温度、启动温差、停机温差配合，提高了所述冷水机组的控制精度，使系统的运行更加稳定可靠。
附图说明
图1为所述磁悬浮冷水机组的控制装置的控制关系示意图。
图2为本发明提供的所述冷水机组中各部件的连接关系示意图。
主要元件符号说明：1-压缩机，2-冷凝器，3-干燥过滤器，4-经济器，5-蒸发器，6-视液镜，7-主电子膨胀阀，8-电子膨胀阀，100-水温获取模块，200-运算模块，300-控制模块。
具体实施方式
本发明提供一种高效稳定的磁悬浮冷水机组、控制方法及装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种高效稳定的磁悬浮冷水机组的控制方法，包括以下步骤：
设定目标温度T1、启动温差△1和停机温差△2，水温获取模块100获取实际出水温度T2，冷水机组的控制模块根据出水温度进行负荷计算，判断是否改变压缩机1的工作状态。
运算模块200计算实际出水温度T2和目标温度T1的差值△3，并与启动温差△1比较；
当T2> T1且△1>△3，即出水温度比目标温度值高而又未达到启动温差时,压缩机1每个周期加载相应的负荷百分比以适应水温的变化；
当T2> T1且△3>△1，即出水温度超过启动温差时，或者当前压缩机1的负荷超过压缩机1的启动能耗时，控制模块发出指令多开启一台压缩机1；此时，要先判断系统压比是否满足压缩机1的启动压比。每台压缩机1设有一个通断信号接收板，通过控制模块根据实际的负荷控制其接通或断开。
当系统压比未满足压缩机1的启动压比时，逐步打开所述冷水机组中其它压缩机1的旁通阀，直到需要启动的压缩机1启动完成后再逐步关闭其它压缩机1的旁通阀，将压比降到启动压比以下。
当系统压比满足启动压比时，逐步打开需要启动的所述压缩机1的旁通阀，压缩机1的转速逐步上升，当压缩机1实际转速达到电机启动速度和电机启动速度偏差之和且爬升状态完成时，压缩机1的启动完成，逐步关闭所有旁通阀；所述旁通阀设置在冷水机组的干燥过滤器与蒸发器底部的连接管路上。
当T2≤ T1且T1- T2<△2，即出水温度低于目标温度但又未达到停机温差时，压缩机1每个周期卸载相应的负荷百分比以适应水温的变化；
当T1-T2>△2即实际出水温度低于目标温度与停机温差的差值时，或者当前压缩机1的负荷低于压缩机1的停机能耗时，控制模块判断是否关闭所述冷水机组中的一台压缩机1，所述控制系统关闭压缩机1时，逐步打开所有旁通阀，所述旁通阀设置在冷水机组的干燥过滤器与蒸发器底部的连接管路上，使压缩机1压比降低，延时关闭压缩机1。
具体的，启动或者停止压缩机1的过程中，经济器4电子膨胀阀8处于强制关闭状态；其它状态下（压缩机正常运转、关闭状态下），通过电流和过热度控制其开度；主电子膨胀阀7采用PID（比例-积分-微分）进行闭环控制，采集液位传感器信号作为反馈，与设定值对比，输出调节主电子膨胀阀7的开度，将液位调整到设定值，保持相应的吸气过热度。
上述控制方法通过4个温度阶段控制冷水机组的工作状态，提高了所述冷水机组的控制精准度，降低了压缩机1启停的频率，从而使系统运行更稳定可靠。
请参阅图1，一种磁悬浮冷水机组的控制装置，包括：
水温获取模块100，用于获取冷水机组设定的实际出水温度；
运算模块200，用于计算实际出水温度与目标温度的差值，比较实际出水温度和目标温度差值与启动温差或停机温差的大小；
控制模块300，用于按照运算模块200的运算结果对冷水机组的负荷进行调整。
所述水温获取模块100、运算模块200分别与控制模块300电性连接，控制模块300接受水温获取模块100获取的实际出水温度等信息，反馈至运算模块200，运算模块200将实际出水温度与目前温度进行对比，并且比较实际出水温度和目标温度差值与启动温差或停机温差的大小，反馈至控制模块300，控制模块300根据运算结果判断增加或卸载压缩机1的负荷，或者增加/减少压缩机1的开其数量，以保持所述冷水机组的实际出水温度达到目标温度。
请参阅图2，一种磁悬浮冷水机组，采用上述的控制方法控制，包括依次通过管道连接的若干磁悬浮离心压缩机1、冷凝器2、干燥过滤器3、经济器4和蒸发器5，所述干燥过滤器3的出口端还分别与压缩机1和蒸发器5通过管道连接，所述经济器4还通过管道与磁悬浮离心压缩机1连接。
所述磁悬浮离心压缩机1包括多个，每个压缩机1具有排气口和回气口；所述冷凝器2包括蒸发式冷凝器，水冷冷凝器或者风冷冷凝器中的一种，本实施方式中，所述冷凝器为蒸发式冷凝器；所述蒸发器包括满液式蒸发器、干式蒸发器或者降膜式蒸发器中的一种，本实施方式中，所述蒸发器为满液式蒸发器。
每个磁悬浮离心压缩机1的排气口均与冷凝器2的第一进口连通，并且每个磁悬浮离心压缩机1对应一条冷却流路；在一条冷却流路中，高温高压的制冷剂气体从磁悬浮压缩机1的排气口通过冷凝器2的第一进口进入冷凝器2中冷凝降温为液体，然后从冷凝器2的第一出口流出进入干燥过滤器3中，经干燥过滤后的冷却剂分为三路。其中一旁路通至磁悬浮离心压缩机1的电机冷却接口，该旁路的连通管路上设有视液镜6，通过所述干燥过滤器3和视液镜6确保进入磁悬浮离心压缩机1的电机中的是无杂质的液态冷却剂。另一旁路通至蒸发器5的底部，该旁路上设有电子膨胀阀8，通过该电子膨胀阀8控制该旁路上液态制冷剂的流量，减小磁悬浮离心压缩机1的启动和停机压比，延长磁悬浮离心压缩机1的使用寿命，提高系统运行的稳定性。第三路的主路制冷剂液体进入经济器4的第一侧，此侧设有第二出口，第二出口通过管道连接至满液式蒸发器5，并在该管道上引一路液态制冷剂通过电子膨胀阀8节流后进入所述经济器4的与第一侧相对的第二侧，用于给主路制冷剂降温，经济器4的第二侧中设有第三出口，所述第三出口与压缩机1的经济器口连通，形成后取液逆流的换热方式，能够有效增大系统制冷剂的过冷度，提高系统的能效比。主路制冷剂经过经济器4的降温后，通过主电子膨胀阀7节流后进入满液式蒸发器5中，在蒸发器5中蒸发后的制冷剂气体通过管路和磁悬浮离心压缩机1的回气口进入所述磁悬浮离心压缩机1的吸气侧，完成一个制冷循环。
一种非临时性计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述程序实现如上所述的磁悬浮冷水机组的控制方法。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种高效稳定的磁悬浮冷水机组的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
设定目标温度T1、启动温差△1和停机温差△2，水温获取模块获取实际出水温度T2；
计算实际出水温度T2和目标温度T1的差值△3，并与启动温差△1比较；
当T2> T1且△1>△3时,压缩机每个周期加载相应的负荷百分比以适应水温的变化；
当T2> T1且△3>△1，增加压缩机的开启数量；
当T2≤ T1且T1- T2<△2时，压缩机每个周期卸载相应的负荷百分比以适应水温的变化；
当T1-T2>△2，减少压缩机开启的数量。
2.根据权利要求1所述的高效稳定的磁悬浮冷水机组的控制方法，其特征在于，增加压缩机的开启数量前需要先判断系统压比是否满足压缩机的启动压比。
3.根据权利要求2所述的高效稳定的磁悬浮冷水机组的控制方法，其特征在于，当系统压比未满足压缩机的启动压比时，逐步打开所述冷水机组中其它压缩机的旁通阀，直到需要启动的压缩机启动完成后再逐步关闭其它压缩机的旁通阀；
当系统压比满足启动压比时，逐步打开需要启动的所述压缩机的旁通阀，当压缩机实际转速达到电机启动速度和电机启动速度偏差之和时，逐步关闭所有旁通阀；
所述旁通阀设置在冷水机组的干燥过滤器与蒸发器底部的连接管路上。
4.根据权利要求2所述的高效稳定的磁悬浮冷水机组的控制方法，其特征在于，还包括当当前压缩机的负荷超过压缩机的启动能耗时，增加压缩机的开启数量。
5.根据权利要求1所述的高效稳定的磁悬浮冷水机组的控制方法，其特征在于，控制系统关闭压缩机时，逐步打开所有旁通阀，延时关闭压缩机；所述旁通阀设置在冷水机组的干燥过滤器与蒸发器底部的连接管路上。
6.根据权利要求5所述的高效稳定的磁悬浮冷水机组的控制方法，其特征在于，还包括当当前压缩机的负荷低于压缩机的停机能耗时，减少压缩机的开启数量。
7.根据权利要求1所述的高效稳定的磁悬浮冷水机组的控制方法，其特征在于，启动或者停止压缩机的过程中，经济器电子膨胀阀处于强制关闭状态；其它状态下，通过电流和过热度控制其开度；主电子膨胀阀采用PID闭环控制，采集液位传感器信号作为反馈，用于调整液位。
8.一种磁悬浮冷水机组，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的控制方法控制，包括依次通过管道连接的若干磁悬浮离心压缩机、冷凝器、干燥过滤器、经济器和蒸发器，所述干燥过滤器的出口端还分别与压缩机和蒸发器通过管道连接，所述经济器还通过管道与磁悬浮离心压缩机连接。
9.一种非临时性计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述程序实现如权利要求1-7任一项所述的磁悬浮冷水机组的控制方法。
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