節流機構的模糊控制系統及方法技術方案

本發明專利技術公開了一種節流機構的模糊控制系統及方法。根據本發明專利技術，制冷循環系統包括壓縮機、冷凝器和蒸發器，所述控制方法包含以下的步驟：監測蒸發器的制冷劑蒸發溫度和蒸發器的供水流體溫度，定義蒸發器的小溫差為所述供水流體溫度減去制冷劑蒸發溫度的溫度差；監測冷凝器排出的制冷劑溫度和冷凝器排出的制冷劑飽和溫度，定義冷凝器排出的制冷劑過冷度為所述制冷劑飽和溫度減去制冷劑溫度；利用所述蒸發器的小溫差和冷凝器排出的制冷劑過冷度計算電子膨脹閥的節流口開度值。根據本發明專利技術的方法和設備可以解決現有技術中蒸發器液位信號不穩定導致無法實現對電子膨脹閥開度的穩定且精確的調節的問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及用于包含螺桿式壓縮機和以電子膨脹閥作為節流機構的制冷系統，尤 其涉及對該制冷系統中的電子膨脹閥開度進行調節的裝置和方法。
技術介紹
制冷系統的原理是制冷系統工作在高溫環境和低溫環境中，在制冷循環系統中 制冷劑循環流動將低溫環境中的熱量排放到高溫環境中，在熱泵循環系統中制冷劑循環流 動將低溫環境中的低品位熱量連同輸入功率一同轉化為高品位的熱量排放到高溫環境中。圖1示出了現有制冷系統的基本結構。制冷系統100應至少包含蒸發器、冷凝器、 壓縮機和節流機構四個部件。如圖1所示，帶箭頭的實線示出了制冷劑在制冷循環系統100 中循環流動的回路。壓縮機101吸入從蒸發器103出氣口排出的低溫低壓的制冷劑氣體， 經壓縮機的壓縮，排出高溫高壓的制冷劑過熱氣體送入冷凝器102，這些氣體在冷凝器102 中與高溫環境交換熱量，制冷劑氣體冷凝為制冷劑液體，制冷劑冷凝釋放潛熱，排入高溫環 境中，高溫高壓的制冷劑液體再通過節流機構104變為低溫低壓的制冷劑氣液兩相混合物 并流入蒸發器103中，制冷劑氣液兩相混合物在蒸發器103中與低溫環境交換熱量，制冷劑 液體從低溫環境中吸收熱量蒸發為氣體，這些氣體再次被壓縮機101吸入，由此開始下一 輪循環。制冷循環系統中的壓縮機可選用螺桿式壓縮機。通常地，螺桿壓縮機的制冷系統 和潤滑油系統是非隔離型的，在制冷劑循環流動過程中，壓縮機潤滑油也處于循環流動過 程中，潤滑油的循環過程與制冷劑的循環流動是不完全相同的。壓縮機的吸入和排出的制 冷劑氣體都攜帶有一定含量的液相和氣相潤滑油。在采用螺桿壓縮機的制冷系統中，螺桿 壓縮機的軸承，轉子和其他運動部件都需要通過噴油來達到潤滑、密封、冷卻的作用，而制 冷系統中卻需要盡量少的潤滑油含量以保證換熱器(包括蒸發器和冷凝器等)的傳熱性 能。因此螺桿壓縮機都配置有油分離器和油槽，油分離器和油槽可以內置于壓縮機結構內 部，也可以是外置油分離器和外置油槽，油分離器油槽通過系統壓差和油泵裝置提供壓縮 機所需循環的潤滑油量的動力。制冷循環系統中的蒸發器可選用滿液式蒸發器。通常地，制冷系統的節流機構可 以是熱力膨脹閥、電子膨脹閥、節流孔板和浮球閥等。但這幾種節流機構由于其工作原理的 不同并非都適合于采用滿液式蒸發器的制冷系統。熱力膨脹閥的工作原理是通過控制蒸 發器排出的制冷劑的過熱度來控制膨脹閥的開度。熱力膨脹閥控制用的過熱度控制包括靜 態過熱度和動態過熱度兩部分，在很低的過熱度(如<2°C)時，熱力膨脹閥的控制有可能 是震蕩且不穩定的。此外，由于滿液式蒸發器的換熱管浸沒于制冷劑氣液兩相混合物中，滿 液式蒸發器排出的制冷劑的過熱度(通常稱為蒸發器排出的吸氣過熱度)并不隨制冷劑液 位和供液量的變化有明顯變化，而熱力膨脹閥需要的吸氣過熱度需要呈近似線形的控制信 號來近似線性的控制蒸發器的供液量。因此，熱力膨脹閥不適合控制滿液式蒸發器的制冷 劑供液量。而節流孔板和浮球閥適用于特定容量和容量變化范圍的制冷系統，適用于特定5的控制精度要求。當冷凝器的配置不同時，諸如采用風冷式冷凝器，或者在控制精度要求高 的應用場合中，節流孔板和浮球閥常常不能很好的發揮作用。因此，對于采用滿液式蒸發器 的制冷循環系統，電子膨脹閥作為節流機構可實現較高精度的近似線性的制冷劑供液量控 制，可以采用更有效的控制信號來控制電子膨脹閥的節流口開度，并且適用于風冷冷凝器、 水冷冷凝器等配置，且容量調節范圍寬，比節流孔板和浮球閥的效果更好。對于采用滿液式蒸發器和殼側冷凝器的制冷循環系統，通常需要對蒸發器的供液 量(蒸發器液位)進行控制。這一控制通常可以采用步進電機電動蝶閥來改變進入蒸發器 的制冷劑流量。電動蝶閥的控制信號通常來源于插入到殼側冷凝器的液位傳感器信號，通 過控制冷凝器的液位來間接控制蒸發器的液位。然而，采用步進電機電動蝶閥和冷凝器液 位傳感器的方法會由于采用了其他類型的冷凝器而不能實現在其他系統設計上的通用性， 并且電動蝶閥的不同開度的制冷劑供液量的變化線性也相對較差。因此，對于滿液式蒸發 器的系統，蒸發器的供液量也可以采用控制電子膨脹閥的開度來進行調節。電子膨脹閥開 度的調節通常來源于由插入到滿液式蒸發器的液位傳感器采集的信號。然而在實際中，由 于進入到蒸發器的是氣體質量組分約占20%左右的氣體和液體制冷劑的混合物，在與換熱 管接觸時，與管內流體交換熱量，換熱管壁表面形成核態沸騰的氣泡，因此整個蒸發器的筒 體內處于劇烈沸騰的狀態，這導致了液位信號的輸出會比較劇烈因此十分不穩定，進而導 致無法實現對電子膨脹閥開度的穩定且精確的調節。因此，為了得到穩定的蒸發器液位，需 要對制冷循環系統的控制和結構設計進行改進，從而能夠采集到可靠穩定的信號以精確地 控制電子膨脹閥的開度。
技術實現思路
為了能克服上述缺點，得到穩定的蒸發器液位信號，本專利技術提出一種控制制冷劑 循環系統中的電子膨脹閥開度的方法，所述的制冷循環系統包括壓縮機、冷凝器和蒸發器， 所述方法包含以下的步驟監測蒸發器的制冷劑蒸發溫度和蒸發器的供水流體溫度，定義 蒸發器的小溫差為所述供水流體溫度減去制冷劑蒸發溫度的溫度差；監測冷凝器排出的制 冷劑溫度和冷凝器排出的制冷劑飽和溫度，定義冷凝器排出的制冷劑過冷度為所述制冷劑 飽和溫度減去制冷劑溫度；利用所述蒸發器的小溫差和冷凝器排出的制冷劑過冷度計算電 子膨脹閥的節流口開度值。根據本專利技術的一個方面，所述方法還包含以下步驟監測壓縮機的油溫度和壓縮 機的油壓，根據所述油壓計算所述壓縮機的飽和油溫，定義油溫差為壓縮機的油溫度減去 飽和油溫，當壓縮機的油溫差高于或低于一個設定值時，控制電子膨脹閥的節流口開度。根據本專利技術的另一個方面，所述方法還包含以下步驟監測所述制冷循環系統的 環境溫度和所述壓縮機的電流，計算出冷凝器排出的液體過冷度的控制目標值；定義冷凝 器排出的平均過冷度為所述制冷劑過冷度的計算平均值；定義冷凝器排出的平均過冷度的 靜偏差為所述平均過冷度減去冷凝器排出的過冷度的目標值；定義冷凝器排出的平均過冷 度的變化率為當前采樣時刻的平均過冷度減去上一采樣時刻的平均過冷度；根據所述控制 目標值、所述平均過冷度的靜偏差和所述平均過冷度的變化率計算或查表確定電子膨脹閥 的第一開度值。根據本專利技術的另一個方面，所述方法還包含以下步驟監測所述制冷循環系統的環境溫度，根據所述供水流體溫度和環境溫度計算蒸發器小溫差的溫度修正值；監測所述 壓縮機的電流，根據所述壓縮機電流計算蒸發器小溫差的負荷修正值；為蒸發器的小溫差 設定一個設定值，通過所述設定值、所述小溫差的溫度修正值和所述小溫差的負荷修正值 來計算蒸發器小溫差的修正控制值；定義蒸發器的小溫差的靜偏差為所述小溫差減去小溫 差的修正控制值；定義蒸發器的小溫差的變化率為當前采樣時刻的小溫差減去上一個采樣 時刻的小溫差；根據所述蒸發器小溫差的修正控制值、所述蒸發器的小溫差的靜偏差和蒸 發器的小溫差的變化率計算或查表確定電子膨脹閥的第二開度值。根據本專利技術的另一方面，其中所述的壓縮機是螺桿式壓縮機。所述的蒸發器是滿 液式蒸發器。本專利技術還提供了實施上述控制制冷劑循環系統中的電子膨脹閥開度方法的相應 設備。附圖說明本專利技術的下列附圖在此作為本專利技術的一部分用于理解本本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種控制制冷循環系統中的電子膨脹閥開度的方法，所述的制冷循環系統（２００）包括壓縮機（２０１）、冷凝器（２０２）和蒸發器（２０３），所述方法包含以下的步驟：監測蒸發器（２０３）的制冷劑蒸發溫度（ＥＴ）和蒸發器（２０３）的供水流體溫度（ＣＨＬＦＴ），定義蒸發器（２０３）的小溫差（ＤＴＥ）為所述供水流體溫度（ＣＨＬＦＴ）減去制冷劑蒸發溫度的溫度差（ＥＴ）；監測冷凝器（２０２）排出的制冷劑溫度（ＬＬＴ）和冷凝器（２０２）排出的制冷劑飽和溫度（ＳＬＬＴ），定義冷凝器（２０２）排出的制冷劑過冷度（ＩＣＳＣ）為所述制冷劑飽和溫度（ＳＬＬＴ）減去制冷劑溫度（ＬＬＴ）；利用所述蒸發器（２０３）的小溫差（ＤＴＥ）和冷凝器（２０２）排出的制冷劑過冷度（ＩＣＳＣ）計算電子膨脹閥的節流口開度值。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：董玉軍，
申請(專利權)人：江森自控樓宇設備科技無錫有限公司，江森自控科技公司，
類型：發明
國別省市：32