一種制冷機組排氣過熱度控制系統(tǒng)及其方法技術方案

本發(fā)明專利技術公開了一種制冷機組排氣過熱度控系統(tǒng)及其方法，其中制冷機組排氣過熱度控制系統(tǒng)包括：制冷機組；壓力傳感器，分別設置在制冷機組的蒸發(fā)器及冷凝器上，用于實時采集蒸發(fā)壓力和冷凝壓力；溫度傳感器，安裝在制冷機組的壓縮機與冷凝器之間連接的排氣管上，用于實時排氣溫度；控制器，分別與壓力傳感器及溫度傳感器連接，并據(jù)此計算得到實際排氣過熱度及目標排氣過熱度；控制器通過驅(qū)動器與制冷機組的膨脹閥連接，根據(jù)實際排氣過熱度與目標排氣過熱度之間的差值計算膨脹閥開度，并通過驅(qū)動器控制膨脹閥開度，實現(xiàn)排氣過熱度控制。本發(fā)明專利技術是一種系統(tǒng)保護優(yōu)先及性能滿足優(yōu)先的控制方式，使制冷機組可以安全可靠運行，并達到最高效率。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種制冷機組排氣過熱度控制系統(tǒng)及其方法
本專利技術涉及制冷領域，尤其涉及一種制冷機組排氣過熱度控制系統(tǒng)及其方法。
技術介紹
工商用制冷系統(tǒng)四大件是壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流裝置(膨脹閥)。要保證制冷系統(tǒng)的正常運行必須對制冷劑的循環(huán)進行有效的控制，這個功能通常是通過合理的控制方法對膨脹閥下達開度指令帶來的。蒸發(fā)器對控制方法影響較大，制冷系統(tǒng)采用殼管蒸發(fā)器的種類主要有干式蒸發(fā)器、滿液式蒸發(fā)器、降膜式蒸發(fā)器三種。其中干式蒸發(fā)器主要采用吸氣過熱控制。而可用于配套滿液或降膜式蒸發(fā)器的制冷機組的控制方式包括液位控制、吸氣過熱控制、排氣過熱控制等類型。其中排氣過熱控制具有優(yōu)先保護系統(tǒng)、性能滿足和控制元件少的優(yōu)點，在近幾年應用逐漸增多。排氣過熱度是壓縮機排氣管或冷凝器進口的溫度和實際冷凝壓力對應的飽和溫度之間的溫差。所謂的過熱度：工質(zhì)目前的實際溫度比實際壓力所對應的飽和溫度高出幾度，過熱度＝壓縮機的吸氣溫度-制冷劑在蒸發(fā)器中的蒸發(fā)溫度，有一定的過熱度是為了保證進入壓縮機的是沒有液體的制冷劑，防止?jié)駴_程。過高或過低的排氣過熱度都會對壓縮機的可靠性產(chǎn)生影響，現(xiàn)有技術中，制冷系統(tǒng)中采用過熱控制本身并不少見，但排氣過熱控制是一種開度的控制，可能存在關閥動作導致P蒸較低。而且目前排氣過熱度控制存在如下兩個問題，一是有些機組采用固定目標值，其不根據(jù)工況變化而可能不合理，有些采用可變目標值但不精確，這都會影響調(diào)節(jié)精度；二是過熱控制只關注系統(tǒng)安全而調(diào)控排氣溫度，對于變工況調(diào)節(jié)的波動性較大，并且不接受機組帶病運行。因此我們新設計的控制系統(tǒng)的主控是排氣過熱度，但當蒸發(fā)溫度嚴重偏低時會有蒸發(fā)溫度補償控制介入，防止系統(tǒng)P蒸過低引起載冷劑凍結及性能過低。
技術實現(xiàn)思路
專利技術目的：本專利技術針對上述不足，提出了一種制冷機組排氣過熱控制系統(tǒng)及其方法，它集成了過熱度目標值精確計算實時追蹤、蒸發(fā)溫度補償及開度比較輸出的功能，具有客戶非標工況自適應能力并能獲得較好的性能輸出。技術方案：一種制冷機組排氣過熱度控制系統(tǒng)，包括：制冷機組；壓力傳感器，分別設置在制冷機組的蒸發(fā)器及冷凝器上，用于實時采集蒸發(fā)壓力和冷凝壓力；溫度傳感器，安裝在制冷機組的壓縮機與冷凝器之間連接的排氣管上，用于實時排氣溫度；控制器，分別與壓力傳感器及溫度傳感器連接，實時獲取得到蒸發(fā)壓力P蒸、、冷凝壓力P冷及排氣溫度T排，并據(jù)此計算得到實際排氣過熱度ΔT1及目標排氣過熱度ΔT2；控制器通過驅(qū)動器與制冷機組的膨脹閥連接，根據(jù)前述得到的實際排氣過熱度ΔT1與目標排氣過熱度ΔT2之間的差值計算得到膨脹閥開度，并通過驅(qū)動器控制膨脹閥開度，實現(xiàn)排氣過熱度控制。控制器采用的是PLC，其內(nèi)設置有PID；目標過熱度的計算和實際過熱度的換算均由PLC完成的，PID根據(jù)實際排氣過熱度ΔT1與目標排氣過熱度ΔT2之間的差值及該差值在前一段時間的累計情況及差值的變化趨勢綜合計算得到膨脹閥開度。實際排氣過熱度ΔT1及目標排氣過熱度ΔT2計算如下：根據(jù)過熱度的定義，對于冷凝壓力P冷，其對應的冷凝飽和溫度為T冷，則計算得到實際排氣過熱度ΔT1＝T排-T冷；通過獲取的P蒸和P冷換算出對應蒸發(fā)飽和溫度T蒸和冷凝飽和溫度T冷代入擬合公式計算出目標過熱度ΔT2；其中，擬合公式通過如下得到：通過對若干組T蒸、T冷及對應的排氣過熱度ΔT進行收集，以T蒸和T冷作為自變量，以ΔT作為因變量，建立公式：ΔT＝A+B*T蒸+C*T冷+D*T蒸*T冷+E*T冷*T冷其中，A-E為系數(shù)；基于樣本學習的方法求解得到A-E的值，進而得到目標過熱度ΔT的擬合公式。所述控制器根據(jù)其計算得到的蒸發(fā)飽和溫度T蒸小于預設閾值T1時，則計算開度系數(shù)S，并發(fā)送給膨脹閥，其中，開度系數(shù)S通過預設閾值T1與T蒸的冪函數(shù)計算得到，即開度系數(shù)S＝a+b*(T1-T蒸)c，其中，a代表補償開度起作用時的基礎開度，b是放大系數(shù)，c是冪函數(shù)的指數(shù)，且基于樣本學習的方法求解得到a、b、c的值；其中預設閾值T1設置為高于最低允許蒸發(fā)溫度5～7度。a取值為0.4～0.5，b取值為0.1～0.2，C取值為0.5。一種制冷機組排氣過熱度控制方法，包括步驟：(1)開機，膨脹閥初始開度運行；(2)實時獲取蒸發(fā)壓力P蒸、冷凝壓力P冷以及排氣溫度T排，并據(jù)此實時計算得到實際排氣過熱度ΔT1、目標排氣過熱度ΔT2以及膨脹閥的理論開度；(3)判斷飽和溫度T蒸是否小于預設閾值T1，預設閾值T1設置為高于最低允許蒸發(fā)溫度5～7度；若小于，則轉(zhuǎn)至步驟(4)，否則輸出根據(jù)步驟(3)計算得到的膨脹閥的理論開度，并據(jù)此控制膨脹閥，并返回步驟(2)；(4)計算開度系數(shù)S，并據(jù)此計算得到膨脹閥補償開度；其中，開度系數(shù)S計算如下：S＝a+b*(T1-T蒸)ca代表補償開度起作用時的基礎開度，b是放大系數(shù)，c是冪函數(shù)的指數(shù)，且基于樣本學習的方法求解得到a、b、c的值；(5)判斷步驟(4)計算得到的膨脹閥補償開度是否比膨脹閥理論開度大，若是，則輸出膨脹閥補償開度至膨脹閥，以控制膨脹閥的開度；否則輸出根據(jù)步驟(2)計算得到的膨脹閥理論開度至膨脹閥，并返回步驟(2)。有益效果：1、本專利技術的排氣過熱度控制是一種系統(tǒng)保護優(yōu)先，性能滿足優(yōu)先的控制方式，使制冷機組可以安全可靠運行，并達到最高效率；2、本專利技術的排氣過熱控制加入了實時更新的目標過熱度，這可以適應客戶的各種實際工況，使得過熱度的目標值始終保持正確且合理，整個制冷系統(tǒng)自動維持最佳運行點。3、由于實際過熱度相應較慢，除了對PID參數(shù)進行合理調(diào)節(jié)之外，本專利技術加入了蒸發(fā)溫度的補償機制，進一步的加入了補償開度與過熱計算開度的比較程序，使兩種控制可以做到平穩(wěn)對接。附圖說明圖1為本專利技術的制冷機組系統(tǒng)框架圖。圖2為本專利技術控制器與執(zhí)行器連接示意圖。圖3為本專利技術的控制邏輯圖。其中，1為控制器，2為壓縮機，3為油分離器，4為冷凝器，5為膨脹閥，6為蒸發(fā)器。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本專利技術。圖1為本專利技術的制冷機組系統(tǒng)框架圖。如圖1所示，本專利技術的制冷機組系統(tǒng)包括控制器1、壓縮機2、油分離器3、冷凝器4、膨脹閥5以及蒸發(fā)器6；其中，壓縮機2、油分離器3、冷凝器4以及蒸發(fā)器6依次連接，形成一個密閉的系統(tǒng)，在冷凝器4與蒸發(fā)器6之間安裝有膨脹閥5。在蒸發(fā)器6上設置有蒸發(fā)壓力傳感器，用于實時采集蒸發(fā)器6的蒸發(fā)壓力；在冷凝器4上設置有冷凝壓力傳感器，用于實時采集冷凝器4的冷凝壓力；溫度傳感器安裝在壓縮機與冷凝器之間連接的排氣管上，用于實時采集二者之間的排氣溫度。本專利技術中，膨脹閥5采用的是電子膨脹閥。控制器1分別與蒸發(fā)壓力傳感器、冷凝壓力傳感器及溫度傳感器連接，并分別實時獲取得到相應采集得到的蒸發(fā)壓力P蒸、冷凝壓力P冷及排氣溫度T排，并據(jù)此計算得到實際排氣過熱度Δ本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
1.一種制冷機組排氣過熱度控制系統(tǒng)，其特征在于：包括：/n制冷機組；/n壓力傳感器，分別設置在制冷機組的蒸發(fā)器及冷凝器上，用于實時采集蒸發(fā)壓力和冷凝壓力；/n溫度傳感器，安裝在制冷機組的壓縮機與冷凝器之間連接的排氣管上，用于實時排氣溫度；/n控制器，分別與壓力傳感器及溫度傳感器連接，實時獲取得到蒸發(fā)壓力P

【技術特征摘要】
1.一種制冷機組排氣過熱度控制系統(tǒng)，其特征在于：包括：
制冷機組；
壓力傳感器，分別設置在制冷機組的蒸發(fā)器及冷凝器上，用于實時采集蒸發(fā)壓力和冷凝壓力；
溫度傳感器，安裝在制冷機組的壓縮機與冷凝器之間連接的排氣管上，用于實時排氣溫度；
控制器，分別與壓力傳感器及溫度傳感器連接，實時獲取得到蒸發(fā)壓力P蒸、冷凝壓力P冷及排氣溫度T排，并據(jù)此計算得到實際排氣過熱度ΔT1及目標排氣過熱度ΔT2；
控制器通過驅(qū)動器與制冷機組的膨脹閥連接，根據(jù)前述得到的實際排氣過熱度ΔT1與目標排氣過熱度ΔT2之間的差值計算得到膨脹閥開度，并通過驅(qū)動器控制膨脹閥開度，實現(xiàn)排氣過熱度控制。


2.根據(jù)權利要求1所述的制冷機組排氣過熱度控制系統(tǒng)，其特征在于：控制器采用的是PLC，其內(nèi)設置有PID；目標過熱度的計算和實際過熱度的換算均由PLC完成的，PID根據(jù)實際排氣過熱度ΔT1與目標排氣過熱度ΔT2之間的差值及該差值在前一段時間的累計情況及差值的變化趨勢綜合計算得到膨脹閥開度。


3.根據(jù)權利要求1所述的制冷機組排氣過熱度控制系統(tǒng)，其特征在于：實際排氣過熱度ΔT1及目標排氣過熱度ΔT2計算如下：
根據(jù)過熱度的定義，對于冷凝壓力P冷，其對應的冷凝飽和溫度為T冷，則計算得到實際排氣過熱度ΔT1＝T排-T冷；
通過獲取的P蒸和P冷換算出對應蒸發(fā)飽和溫度T蒸和冷凝飽和溫度T冷代入擬合公式計算出目標過熱度ΔT2；其中，擬合公式通過如下得到：
通過對若干組T蒸、T冷及對應的排氣過熱度ΔT進行收集，以T蒸和T冷作為自變量，以ΔT作為因變量，建立公式：
ΔT＝A+B*T蒸+C*T冷+D*T蒸*T冷+E*T冷*T冷
其中，A-E為系數(shù)；
基于樣本學習的方法求解得到A-E的值，進而得到...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：舒迎，趙東華，張英，
申請(專利權)人：南京久鼎制冷空調(diào)設備有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32