1.本发明涉及热泵空调领域,尤其涉及一种热泵循环系统中节流部件的控制方法。
背景技术:
2.各种使用逆卡诺循环原理的机组均需要使用节流部件,对节流部件的影响的因素主要有环境温度、水温(或者其它介质的温度)、压缩机频率等,通常的做法是控制中每个因素的变化的大小对节流部件的开度有规定有相应的公式可以计算得出,但是这种变化程度的控制参数在整个控制中始终采用相同的控制参数,例如针对压缩机的频率,在不同的环境温度下,压缩机每变化一个频率,机组能力的变化对节流部件的开度影响是不一样的。在机组全工况运行范围内,采用统一的控制参数是不合适的,尤其低环温高压比情况下;同样相同环温,不同水温下电子膨胀阀开度是不一样的,水温若快速变化,变化前和变化后,都稳定时电子膨胀阀开度相差较多,如何通过控制参数的调整,使机组更快到达稳定状态。通过单一控制参数的调节很难在短时间内达到稳定的运行状态,会影响机组能力/能效的输出。
3.目前行业中常用的节流部件开度变化的控制方式主要有以下几种: 1.吸气过热度控制:目标过热度tssh_g,当前实际过热度tssh,过热度变化时,节流部件调节系数为tssh_exv(tssh_exv≥2),过热度差值
△
tssh=tssh-tssh_g,则节流部件调节步数
△
exv_
tssh
=tssh_exv
×△
tssh。2.压缩机频率控制:调节前压缩机频率fx_n-1,fx_n,压缩机频率变化时,节流部件部件调节系数为fx_exv(fx_exv≥2),则频率变化值
△
fx=fx_n-fx_n-1,节流部件调节步数
△
exv_
fx
=fx_exv
×△
fx。
4.以上控制中,吸气过热度数值一般较小,介于-5~5之间,很多厂家规定在-1<
△
tssh<1时,节流部件不进行调节;频率值均为整数值,节流部件调节时,每次调节的步数≥2pls,无法进行每次1pls的调节,若机组运行在节流部件较高的阀步状态时,可能影响不大,但会增加调节稳定的时间,但若是在低环温高压比状态(靠近下限环温时)下,节流部件的阀步较小或靠近阀开度的下限,每次调节2pls,可能会造成机组始终无法处于稳定的状态,造成机组能力上/下周期性循环波动,节流部件调节会出现调节后调的过小、再开大、再调小的循环中。由于节流部件不能处于稳定状态,则机组的能力也始终处于循环变化过程中,造成机组能力/能效的下降;在不同的环境温度下,压缩机频率每变化1hz对机组的能力影响并不相同,行业中的大部分控制采用一个参数控制,1hz变化节流部件阀步调节npls。更精确更快到达稳定的控制方法:采用不同环温下每变化1hz,节流部件的调解步数也应该不一样,这样才能更符合实际。相同环温下,水温的变化对机组能力也有影响,不同水温下,影响程度有差异,因此对节流部件的调节需要进行不同参数的区别控制。不同环温,相同频率和水温,机组的能力区别也相差很大,对阀步的调节影响也不相同,因此对不同的环温变化对节流部件的影响不一样,控制参数需要有所不同。
5.以上情况不控制或采用一个固定参数的控制调节方法,无法快速使机组处于稳定状态,或者无法稳定,机组能力/能效波动较大,采用相同调解下,不同控制参数的方法能更
精确控制机组快速使机组处于稳定状态,减小调节时间。
技术实现要素:
6.为了解决现有技术中单一控制参数调节节流阀开度,难以使机组短时间稳定的问题,本发明的目的在于提供一种热泵循环系统中节流部件的控制方法,通过全工况每个变化因素的不同参数控制,解决机组在全工况运行范围内运行不稳定或运行稳定前时间过长的问题,快速进入稳定状态,保证机组稳定的能力/能效输出。
7.为了实现上述的目的,本发明采用了以下的技术方案:应用于一种具体的热泵循环系统,所述热泵循环系统包括通过管路连接的压缩机、冷凝器、蒸发器以及气液分离器,管路内的冷媒依次通过压缩机、四通阀、冷凝器和蒸发器后,再次通过四通阀进入气液分离器而后回到压缩机,节流部件安装在位于冷凝器和蒸发器之间的部分管路上,节流部件包括节流阀;具体控制方法如下:机组开机时,
△
exv=
△
exv_
tssh +
△
exv_
fx
+
△
exv_
ta
+
△
exv_
tw
=tssh_
exv
×
(tssh-tssh_g)
×
t1+fx_
exv
×
(fx_
n -fx_
n-1
)
×
t2+ta_
exv
×
(ta_
n -ta_
n-1
)
×
t3+tw_
exv
×
(tw_
n-1
-tw_n)
×
t4;其中,
△
exv为节流阀调节步数、
△
exv_
tssh
为吸气过热度变化调节步数、
△
exv_
fx
为频率变化调节步数、
△
exv_
ta
为环温变化调节步数、
△
exv_
tw
为水温变化调节步数;tssh_
exv
为吸气过热度变化对节流部件的调节系数、tssh为当前实际吸气过热度、tssh_g为目标吸气过热度、fx_
exv
为频率变化对节流部件的调节系数、fx_n为变化后频率、fx_
n-1
为变化前频率、ta_
exv
为环温变化对节流部件的调节系数、ta_n为变化后环温、ta_
n-1
为变化前环温、tw_
exv
为水温变化对节流部件的调节系数、tw_
n-1
为变化前水温以及tw_n为变化后水温;其中t1、t2、t3、t4均为系数;在调节周期t秒内,若
△
exv_
fx
、
△
exv_
ta
或
△
exv_
ta
计算出来的开/关阀方向和
△
exv_
tssh
的方向相反,且
△
exv_
fx
、
△
exv_
ta、
△
exv_
tw
或
△
exv_
tssh
中任一值小于p,则系数t1、t2、t3和t4均为0.5;在调节周期t秒内,若
△
exv_
fx
、
△
exv_
ta
或
△
exv_
ta
计算出来的开/关阀方向和
△
exv_
tssh
的方向相同,且
△
exv_
fx
、
△
exv_
ta、
△
exv_
tw
或
△
exv_
tssh
中任一值不小于p,系数t1、t2、t3和t4均为0.3。
8.作为优选,若单位调节周期t内,吸气过热度tshh变化的差值,压缩机频率fx变化的差值,机组内水温tw变化的差值或环温ta变化的差值处于系统允许范围内时,与其相应的吸气过热度变化调节步数
△
exv_
tssh
、频率变化调节步数
△
exv_
fx
、环温变化调节步数
△
exv_
ta
或水温变化调节步数
△
exv_
tw
为0。
9.作为优选,机组所述位置的当前环温ta越低,tssh_
exv
取值越小。
10.作为优选,机组所述位置的当前环温ta越低,fx_
exv
取值越小。
11.作为优选,机组所述位置的当前环温ta越低,ta_
exv
取值越小。
12.作为优选,当机组稳定运行后,由于环温发生变化,且机组需要制热时压缩机频率发生变化时,
△
exv=
△
exv_
fx
=fx_
exv
×
(fx_
n -fx_
n-1
)。
13.作为优选,当机组稳定运行后,当机组内水温没有发生变化,但机组所处位置的环温发生变化时,
△
exv=
△
exv_
ta
=ta_
exv
×
(ta_
n -ta_
n-1
)。
14.作为优选,当机组稳定运行后,当机组内水温和机组所处位置的环温发生变化时,
△
exv=exv_
tw
=tw_
exv
×
(tw_
n-1
-tw_n)。
15.作为优选,当机组稳定运行后,当ta<-5℃时,且机组的吸气过热度和压缩机频率均发生变化时,
△
exv=ta_
exv
×
(tssh-tssh_g)+fx_
exv
×
(fx_
n -fx_
n-1
)。
16.作为优选,环温越低,目标吸气过热度tssh_
g 的值越小。
17.本发明的技术方案的有益效果为:通过全工况每个变化因素的不同参数控制,解决机组在全工况运行范围内运行不稳定或运行稳定前时间过长的问题,快速进入稳定状态,保证机组稳定的能力/能效输出。
实施方式
18.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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确的限定。
19.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,或一体地连接;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。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。
20.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之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例
21.一种热泵循环系统中节流部件的控制方法,应用于一种具体的热泵循环系统,所述热泵循环系统包括通过管路连接的压缩机、四通阀、冷凝器、蒸发器以及气液分离器,管路内的冷媒依次通过压缩机、四通阀、冷凝器和蒸发器后,再次通过四通阀进入气液分离器而后回到压缩机,节流部件安装在位于冷凝器和蒸发器之间的部分管路上,节流部件包括节流阀;具体控制方法如下:机组开机时,
△
exv=
△
exv_
tssh +
△
exv_
fx
+
△
exv_
ta
+
△
exv_
tw
=tssh_
exv
×
(tssh-tssh_g)
×
t1+fx_
exv
×
(fx_
n -fx_
n-1
)
×
t2+ta_
exv
×
(ta_
n -ta_
n-1
)
×
t3+tw_
exv
×
(tw_
n-1
-tw_n)
×
t4;其中,
△
exv为节流阀调节步数、
△
exv_
tssh
为吸气过热度变化调节步数、
△
exv_
fx
为频率变化调节步数、
△
exv_
ta
为环温变化调节步数、
△
exv_
tw
为水温变化调节步数;tssh_
exv
为吸气过热度变化对节流部件的调节系数、tssh为当前实际吸气过热度、tssh_g为目标吸气过热度、fx_
exv
为频率变化对节流部件的调节系数、fx_n为变化后频率、fx_
n-1
为变化前频率、ta_
exv
为环温变化对节流部件的调节系数、ta_n为变化后环温、ta_
n-1
为变化前环温、tw_
exv
为水温变化对节流部件的调节系数、tw_
n-1
为变化前水温以及tw_n为变化后水温;其中t1、t2、t3、t4均为系数;上述控制方法中,若单位调节周期t内,吸气过热度tssh变化的差值,压缩机频率
fx变化的差值,机组内水温tw变化的差值或环温ta变化的差值处于系统允许范围内时,与其相应的吸气过热度变化调节步数
△
exv_
tssh
、频率变化调节步数
△
exv_
fx
、环温变化调节步数
△
exv_
ta
或水温变化调节步数
△
exv_
tw
为0。具体的,在调节周期t秒内,若0<∣tssh-tssh_g∣<1时,则
△
exv_
tssh
=0;在调节周期t秒内,若-1<tw_n-tw_
n-1
<1;则tw_n-tw_
n-1
=0;在调节周期t秒内,若-1<ta_n-ta_
n-1
<1;则tw_n-tw_
n-1
=0;在调节周期t秒内,若-3<fx_n-fx_
n-1
<3;则fx_n-fx_
n-1
=0。
22.值得注意的是:在调节周期t秒内,若
△
exv_
fx
、
△
exv_
ta
或
△
exv_
tw
计算出来的开/关阀方向和
△
exv_
tssh
的方向相反,且节流阀调节步数<m,则系数t=0;节流阀调节步数≥m,系数t=0.5;如此设置,以
△
exv_
tssh
为主要调节方向,弱化或减弱反方向的调阀,优先保证可靠性。本实施例中m为8。
23.值得注意的是:在调节周期t秒内,若
△
exv_
fx
、
△
exv_
ta
或
△
exv_
tw
计算出来的开/关阀方向和
△
exv_
tssh
的方向相同,且
△
exv_
fx
、
△
exv_
ta、
△
exv_
tw
或
△
exv_
tssh
中任一值小于p,则系数t1、t2、t3和t4均为0.5;。如此设置,
△
exv_
tssh
是主调方向,弱化或减弱反方向的调阀,防止调阀步数忽大忽小,造成系统长时间不稳定。本实施例中p为8。
24.本实施例中,吸气过热度对节流部件的调节系数tshh_
exv
的取值请参见表1,
序号ta<-15-15≤ta<-5-5≤ta<55≤ta<1515≤ta<2525≤ta<3535≤ta1m1m2m3m4m5m6m7
表1,吸气过热度对节流部件的调节系数tshh_
exv
的取值表表1中,tssh_
exv
与当前环温ta相关,机组所述位置的当前环温ta越低,tssh_
exv
取值越小。
25.本实施例中,频率调节对节流部件的调节系数fx_
exv
的取值请参见表2,
序号ta<-15-15≤ta<-5-5≤ta<55≤ta<1515≤ta<2525≤ta<3535≤ta1n1n2n3n4n5n6n7
表2,频率调节对节流部件的调节系数fx_
exv
的取值表表2中,fx_
exv
与当前环温ta相关,机组所述位置的当前环温ta越低,fx_
exv
取值越小。
26.本实施例中,环温调节对节流部件的调节系数ta_
exv
的取值请参见表3,
序号ta<-15-15≤ta<-5-5≤ta<55≤ta<1515≤ta<2525≤ta<3535≤ta1p1p2p3p4p5p6p7
表3,环温调节对节流部件的调节系数ta_
exv
的取值表表3中,ta_
exv
与当前环温ta相关,机组所述位置的当前环温ta越低,ta_
exv
取值越小。
27.本实施例中,水温调节对节流部件的调节系数tw_
exv
的取值请参见表4,
序号tw<1515≤tw<2020≤tw<2525≤tw<3030≤tw<3535≤tw<40405≤tw<4545≤tw<5050≤tw<1r1r2r3r4r5r6r7r8r9
表4,水温调节对节流部件的调节系数tw_
exv
的取值表表4中,ta_
exv
与当前环温ta相关,机组所述位置的当前环温ta越低,ta_
exv
取值越大。
28.本实施例中,当0<∣tssh-tssh_g∣<1时,表示机组吸气过热度稳定,机组处于稳定桩体,则
△
exv_
tssh
=0。
29.当机组稳定运行后,由于环温发生变化,且机组需要制热时压缩机频率发生变化时,
△
exv=
△
exv_
fx
=fx_
exv
×
(fx_n-fx_
n-1
)。
30.当机组稳定运行后,当机组内水温没有发生变化,但机组所处位置的环温发生变化时,
△
exv=
△
exv_
ta
=ta_
exv
×
(ta_n-ta_
n-1
)。
31.当机组稳定运行后,当机组内水温和机组所处位置的环温发生变化时,
△
exv=exv_
tw
=tw_
exv
×
(tw_
n-1
-tw_n)。
32.当机组稳定运行后,当ta<-5℃时,且机组的吸气过热度和压缩机频率均发生变化时,
△
exv==ta_
exv
×
(tssh-tssh_g)+fx_
exv
×
(fx_n-fx_
n-1
);其中,环温越低,目标吸气过热度tssh_g的值越小,具体目标吸气过热度tssh_g的取值请参照表5,
序号ta<-15-15≤ta<-5-5≤ta<55≤ta<1515≤ta<2525≤ta<3535≤ta1r1r2r3r4r5r6r7
表5:目标吸气过热度tshh_g的取值表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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
33.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不脱离本发明的原理和宗旨的情况下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。