一种冷水机组控制方法与流程

本发明属于空调
技术领域：
，具体地说，是涉及一种冷水机组控制方法。
背景技术：
：自然冷却方式因为其节能且清洁，被广泛应用于空调制冷技术上，特别是在需要全年制冷的空调上，应用更加广泛。现在市场上存在的风冷自然冷却机组，主要依靠单一的环境温度条件选择运行模式、进行模式转换，存在控制不精准的问题，且对自然冷却水路的利用率也不高，不能达到更好的节能效果。技术实现要素：本发明提供了一种冷水机组控制方法，控制精确、水温波动小。为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案予以实现：一种冷水机组控制方法，所述冷水机组包括压缩机、冷凝器、冷凝风机、蒸发器、设置在冷凝器一侧的自然冷却盘管、进水管、出水管；所述进水管通过第一控制阀连接所述蒸发器的进水口；所述进水管通过第二控制阀连接所述自然冷却盘管的进水口，所述自然冷却盘管的出水口连接所述蒸发器的进水口；所述蒸发器的出水口连接出水管；所述控制方法包括：获取蒸发器出水口处的出水温度tewo；在tewo＞tewod+td时，机组开机启动，选择运行模式：当tao＞tewod-k1且压缩机无故障时，机组进入制冷模式：第一控制阀开启、第二控制阀关闭、压缩机运行、风机运行；当taod≤tao＜tewod-k1且压缩机无故障时，机组进入制冷加自然冷却模式：第一控制阀关闭、第二控制阀开启、压缩机运行、风机运行；当tao≤taod-k2或压缩机有故障时，机组进入完全自然冷却模式：第一控制阀关闭、第二控制阀开启、压缩机停机、风机运行；其中，tewod为目标温度值，taod为模式转换设定值，td为回差温度，tao为环境温度，k1、k2均为大于0的常数。进一步的，所述在选择运行模式时，所述控制方法还包括：若tao≥第一设定阈值，且持续设定时间，且压缩机无故障，则机组进入预冷模式：第一控制阀关闭、第二控制阀开启、压缩机运行、风机运行；在预冷模式运行过程中，若tao＜第二设定阈值，且持续设定时间，则退出预冷模式，进入制冷模式：第一控制阀开启、第二控制阀关闭、压缩机运行、风机运行；其中，tewod-k1＜第二设定阈值＜第一设定阈值。又进一步的，在制冷模式运行过程中：若taod≤tao＜tewod-k3，则运行模式转换为制冷加自然冷却模式：第一控制阀关闭、第二控制阀开启、压缩机运行、风机运行；若tewo＜tewod-td，则机组停机；其中，k3为常数，且k3＞k1。再进一步的，在制冷加自然冷却模式运行过程中：若tao≤taod-k2或压缩机有故障，则运行模式转换为完全自然冷却模式：第一控制阀关闭、第二控制阀开启、压缩机停机、风机运行；若tao＞tewod-k4，则运行模式转换为制冷模式：第一控制阀开启、第二控制阀关闭、压缩机运行、风机运行；若tewo＜tewod-td时，则机组停机；其中，k4为大于0的常数，且k4＜k1。更进一步的，在完全自然冷却模式运行过程中：若tao＞taod+k5，则运行模式转换为制冷加自然冷却模式：第一控制阀关闭、第二控制阀开启、压缩机运行、风机运行；若tewo＜tewod-td时，则机组停机；其中，k5为大于0的常数。优选的，在冷水机组运行过程中：获取压缩机排气压力pd；判断pd是否大于等于设定排气压力值；若是，则控制第一控制阀关闭、第二控制阀开启、压缩机运行、风机运行。进一步的，在冷水机组运行过程中：获取压缩机排气压力pd、吸气压力ps；计算绝对压比pr=pd/ps；判断pr是否大于等于第一设定压比值；若是，则控制第一控制阀关闭、第二控制阀开启、压缩机运行、风机运行。又进一步的，机组在完全自然冷却模式中，根据tewo与tewod的差值以及tewo的变化趋势调整风机转速。再进一步的，所述根据tewo与tewod的差值以及tewo的变化趋势调整风机的转速，具体包括：（1）在tewo-tewod≥第一设定温差时，风机转速提高；（2）在第二设定温差＜tewo-tewod≤第一设定温差时，若tewo的变化趋势为逐渐减小，则风机转速不变；若tewo的变化趋势为振荡，则风机转速提高；（3）在第三设定温差＜tewo-tewod≤第二设定温差时，风机转速不变；（4）在第四设定温差＜tewo-tewod≤第三设定温差时，若tewo的变化趋势为逐渐减小或振荡，则风机转速降低；若tewo的变化趋势为逐渐增大，则风机转速不变；（5）在tewo-tewod≤第四设定温差时，则风机停机。更进一步的，机组在制冷模式、制冷加自然冷却模式中，根据压缩机排气压力pd调整风机转速：（1）在pd＜第一设定压力时，风机以第一设定转速运转设定时间，然后风机停机；（2）在第一设定压力≤pd＜第二设定压力时，风机以第一设定转速运转；（3）在第二设定压力≤pd＜第三设定压力时，若pr≥第二设定压比值，则风机转速不变；若pr＜第二设定压比值，则风机转速降低；（4）在第三设定压力≤pd＜第四设定压力时，若pr≥第二设定压比值，则风机转速提高；若pr＜第二设定压比值，则风机转速降低，直至pr≥第二设定压比值；（5）pd≥第四设定压力时，风机以最大转速运转；其中，绝对压比pr=压缩机排气压力pd/吸气压力ps。与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的冷水机组控制方法，在tewo＞tewod+td时机组开机启动，选择进入的运行模式：当tao＞tewod-k1且压缩机无故障时，机组进入制冷模式；当taod≤tao＜tewod-k1且压缩机无故障时，机组进入制冷加自然冷却模式；当tao≤taod-k2或压缩机有故障时，机组进入完全自然冷却模式；因此，本发明的冷水机组控制方法，通过对出水温度tewo、环境温度tao、回差温度td的关系判断，选择进入的运行模式，使得机组的控制更加精确，水温波动较小，充分利用自然冷却，在节能的同时满足用户对水温的要求，提高用户使用体验。结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。附图说明图1是本发明所提出的冷水机组控制方法中冷水机组的结构示意图；图2是本发明所提出的冷水机组控制方法的一个实施例的流程图；图3是图2中制冷模式的流程图；图4是图2中制冷加自然冷却模式的流程图；图5是图2中自然冷却模式的流程图。附图标记：1、压缩机；2冷凝器；3、冷凝风机；4、蒸发器；5、自然冷却盘管；6、进水管；7、出水管；v1、第一控制阀；v2、第二控制阀。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。本实施例提出了一种冷水机组控制方法，冷水机组主要包括压缩机1、冷凝器2、冷凝风机3、蒸发器4、设置在冷凝器2一侧的自然冷却盘管5、进水管6、出水管7；进水管6通过第一控制阀v1连接蒸发器4的进水口；进水管6通过第二控制阀v2连接自然冷却盘管5的进水口，自然冷却盘管5的出水口连接蒸发器4的进水口；蒸发器4的出水口连接出水管7，参见图1所示。第一控制阀v1和第二控制阀v2也可以通过一个三通阀来实现。自然冷却盘管5和冷凝器2均为翅片换热器，呈v形，自然冷却盘管5在冷凝器2的外侧。本实施例的冷水机组控制方法具体包括下述步骤，参见图2所示。步骤s1：获取蒸发器出水口处的出水温度tewo。此时的出水温度tewo，是在压缩机未启动、冷凝风机未启动、v1开启、v2关闭的情况下采集的。步骤s2：判断是否tewo＞tewod+td。若是，则执行步骤s3：机组开机启动，选择运行模式。tewo是蒸发器的出水温度，tewod是目标温度值，即用户端所需温度，td为回差温度，tewo＞tewod+td是机组启动的必要条件。因为机组的控制目的为蒸发器的出水温度tewo=tewod+td，若tewo≤tewod+td，则无需启动机组。回差温度td（也可称为补偿温度）的设计是为了补偿温度损耗，满足用户的用水温度，因为水从蒸发器出来后，经过出水管以及一段管路才到达用户端，在管路中水温有损耗，例如，用户想要的水温tewod是12℃，若水从蒸发器出来后的水温tewo是12℃，水温在管路中损耗2℃，经过管路到达用户端后，水温为10℃，这样就达不到用户要求，达不到机组要控制的效果。因此，设计回差温度td，以补充管路中的温度损耗，满足用户用户需求。因此，在收到开机指令且tewo＞tewod+td时，机组开机启动，获取冷水机组所在空间的环境温度tao，选择进入的运行模式。步骤s4：当tao＞tewod-k1且压缩机无故障时，机组进入制冷模式：第一控制阀v1开启、第二控制阀v2关闭、压缩机运行、风机运行。机组启动进入制冷模式的具体过程为：机组启动→1s后→v1开启、v2关闭→180s后→水泵打开（水循环开始）→30s水流检测→90s后→压缩机运行、风机运行。30s水流检测，是为了防止水泵开启后水流量过小，导致蒸发器制冷剂侧蒸发温度过低，进而导致机组蒸发器水侧局部窝水区冻结，损坏蒸发器。进水管内的水经v1进入蒸发器，与蒸发器内的冷媒进行热交换，水温降低，从蒸发器出水口排出，经出水管输送至用户端，在用户端进行热交换后，然后进入进水管，依次循环。在本实施例中，根据压缩机排气压力pd调整风机转速，增加了能力调节范围，水温波动小，节能效果更佳。步骤s5：当taod≤tao＜tewod-k1且压缩机无故障时，机组进入制冷加自然冷却模式：第一控制阀v1关闭、第二控制阀v2开启、压缩机运行、风机运行。机组启动进入制冷加自然冷却模式的具体过程为：机组启动→1s后→v1关闭、v2开启→180s后→水泵打开（水路循环开始）→30s水流检测→90s后→压缩机运行、风机运行。进水管内的水经v2进入自然冷却盘管5，与空气进行热交换后水温降低，再进入蒸发器，与蒸发器内的冷媒进行热交换，水温进一步降低，降低了机组负荷，达到了节能效果。水路通过自然冷却盘管5和蒸发器进行换热，既节能又达到降低水温的目的。即自然冷却提供一部分冷量，其余冷量由压缩机启动制取，压缩机无需全速运转即可满足冷量需求，此时压缩机的功率也非满载功率，起到减耗节能的目的。在本实施例中，根据压缩机排气压力pd调整风机转速，增加了能力调节范围，水温波动小，节能效果更佳。步骤s6：当tao≤taod-k2或压缩机有故障时，机组进入完全自然冷却模式：第一控制阀v1关闭、第二控制阀v2开启、压缩机停机、风机运行。机组启动进入完全自然冷却模式的具体过程为：机组启动→1s后→v1关闭、v2开启→180s后→水泵打开（水路循环开始）→30s水流检测→90s后→压缩机不运行、风机运行。进水管内的水经v2进入自然冷却盘管5，与空气进行热交换后水温降低，再进入蒸发器，从蒸发器出水口排出，经出水管输送至用户端。水路完全通过自然冷却盘管5进行换热，达到节能的目的。即，依靠自然冷却盘管5的自然冷却就能满足全部冷量需求，充分利用自然冷却，节能减耗。在本实施例中，根据tewo与tewod的差值以及tewo的变化趋势调整风机转速，增加了能力调节范围，水温波动小，节能效果更佳。在本实施例中，taod为模式转换设定值，取值范围为-5～10；tewod为目标温度值，取值范围为12～20；td为回差温度，取值范围为2～5；k1、k2均为大于0的常数。本实施例的冷水机组控制方法，在tewo＞tewod+td时机组开机启动，选择进入的运行模式：当tao＞tewod-k1且压缩机无故障时，机组进入制冷模式；当taod≤tao＜tewod-k1且压缩机无故障时，机组进入制冷加自然冷却模式；当tao≤taod-k2或压缩机有故障时，机组进入完全自然冷却模式；因此，本实施例的冷水机组控制方法，通过对出水温度tewo、环境温度tao、回差温度td的关系判断，选择进入的运行模式，使得机组的控制更加精确，水温波动较小，充分利用自然冷却，在节能的同时满足用户对水温的要求，提高用户使用体验。在本实施例中，k1=3，k2=1。即：当tao＞tewod-3且压缩机无故障时，机组进入制冷模式；当taod≤tao＜tewod-3且压缩机无故障时，进入制冷加自然冷却模式；当tao≤taod-1或压缩机有故障时，机组进入完全自然冷却模式。在本实施例中，为了避免高压报警，在机组启动、选择进入的运行模式时，所述控制方法还包括：步骤s7：若tao≥第一设定阈值，且持续设定时间（如10分钟），且压缩机无故障，则机组进入预冷模式：第一控制阀v1关闭、第二控制阀v2开启、压缩机运行、风机运行，根据压缩机排气压力pd调整风机转速；水路进入自然冷却盘管5，降低经过自然冷却盘管5的气流温度，进而降低冷凝温度，避免机组在高环温下出现高压报警，保证机组的正常运行。步骤s8：在预冷模式运行过程中，若tao＜第二设定阈值，且持续设定时间（如10分钟），则退出预冷模式，进入制冷模式：第一控制阀v1开启、第二控制阀v2关闭、压缩机运行、风机运行。在本实施例中，tewod-k1＜第二设定阈值＜第一设定阈值，如第一设定阈值为43℃，第二设定阈值为41℃。通过设置预冷模式，在环境温度tao较高时（如大于43℃），水路进入自然冷却盘管5，降低经过自然冷却盘管5的气流温度，进而降低冷凝温度，避免机组在高环温下出现高压报警。当机组在正常运行过程中，根据环境温度的不同，进行运行模式的转换，既保证蒸发器的出水温度，又充分利用自然冷却，达到节能的目的。一、在制冷模式运行过程中，根据环境温度tao进行模式转换的具体步骤如下，参见图3所示：步骤s41：若taod≤tao＜tewod-k3，则机组进行模式转换，由制冷模式转换为制冷加自然冷却模式：第一控制阀v1关闭、第二控制阀v2开启、压缩机运行、风机运行。进水管内的水经v2进入自然冷却盘管5，与空气进行热交换后水温降低，再进入蒸发器，与蒸发器内的冷媒进行热交换，水温进一步降低，降低了机组负荷，达到了节能效果。其中，k3为常数，且k3＞k1，如k1=3，k3=5。在环境温度tao变化时，进行模式转换，既节能又保证出水温度，且出水温度波动小。在本实施例中，可以看出，由制冷模式转换为制冷加自然冷却模式的条件（taod≤tao＜tewod-k3），与机组启动时进入制冷加自然冷却模式的条件（taod≤tao＜tewod-k1）不同，k3＞k1（如k1=3，k3=5），这是由于在开机启动时，环境温度tao稍高一些能保证机组顺利开机，避免低压报警；在模式转换时环境温度tao稍低一些，能保证模式转换时水温波动小。步骤s42：若tewo＜tewod-td时，则机组停机。在tewo＜tewod-td时，说明用户端室内负荷已经过低，无需开机室内负荷短时间内不会上升很高，因此出于节能的目的而停机。二、在制冷加自然冷却模式运行过程中，根据环境温度tao进行模式转换的具体步骤如下，参见图4所示：步骤s51：若tao≤taod-k2，或者压缩机出现故障，则机组进行模式转换，由制冷加自然冷却模式转换为完全自然冷却模式：第一控制阀v1关闭、第二控制阀v2开启、压缩机停机、风机运行。进水管内的水经v2进入自然冷却盘管5，与空气进行热交换后水温降低，再进入蒸发器，从蒸发器出水口排出，经出水管输送至用户端。水路完全通过自然冷却盘管5进行换热，达到节能的目的。机组由制冷加自然冷却模式转换为完全自然冷却模式后，风机转速的调整转为根据tewo与tewod的差值以及tewo的变化趋势进行调整；这是因为此时压缩机已停止运行，排气压力pd逐渐减小，若继续按照排气压力pd调整风机转速，风机是要减速并最终停机的。步骤s52：若tao＞tewod-k4，则机组进行模式转换，由制冷加自然冷却模式转换为制冷模式：第一控制阀v1开启、第二控制阀v2关闭、压缩机运行、风机运行。进水管内的水经v1进入蒸发器，与蒸发器内的冷媒进行热交换，水温降低，从蒸发器出水口排出，经出水管输送至用户端。其中，k4为大于0的常数，且k4＜k1，如k1=3，k4=1，k2=1。在本实施例中，可以看出，由制冷加自然冷却模式转换为制冷模式的条件（tao＞tewod-k4），与机组启动时进入制冷模式的条件（tao＞tewod-k1）不同，k4＜k1（如k1=3，k4=1），机组启动进入制冷模式要求的环境温度tao较低，制冷加自然冷却模式转换为制冷模式要求的环境温度tao较高；环境温度tao较高才由制冷加自然冷却模式转为制冷模式，是因为尽大可能的利用自然冷却的能力，同时环境温度tao较高，排气压力大，压缩机能较快的加载。步骤s53：若tewo＜tewod-td时，则机组停机。三、在完全自然冷却模式运行过程中，根据环境温度tao进行模式转换的具体步骤如下，参见图5所示：步骤s61：若tao＞taod+k5，则机组进行模式转换，由完全自然冷却模式转换为制冷加自然冷却模式：第一控制阀v1关闭、第二控制阀v2开启、压缩机运行、风机运行。进水管内的水经v2进入自然冷却盘管5，与空气进行热交换后水温降低，再进入蒸发器，与蒸发器内的冷媒进行热交换，水温进一步降低，降低了机组负荷，达到了节能效果。k5为大于0的常数，如k5=4。可以看出，由完全自然冷却模式转换为制冷加自然冷却模式的条件（tao＞taod+k5）、由制冷模式转换为制冷加自然冷却模式的条件（taod≤tao＜tewod-k3）、机组启动时进入制冷加自然冷却模式的条件（taod≤tao＜tewod-k1）均不同，taod+k5＜tewod-k3＜tewod-k1，（k1=3，k3=5，k5=4）；启动进入制冷加自然冷却模式时要求的环境温度tao最高，保证机组的压缩机启动时蒸发器蒸发温度较高，避免低压报警的同时压缩机更易启动；由完全自然冷却模式转换为制冷加自然冷却模式时要求的环境温度tao最低，保证运行中水温波动较小；由制冷模式转换为制冷加自然冷却模式时要求的环境温度tao的大小居于上述二者之间，同样是为了保证运行中水温波动较小。步骤s62：若tewo＜tewod-td时，则机组停机。在本实施例中，在冷水机组运行过程中，为了避免高压报警，可采集压缩机排气压力pd，根据pd的大小控制机组运行，具体包括：在机组运行过程中，获取压缩机排气压力pd，判断pd是否大于等于设定排气压力值；若是，则控制第一控制阀v1关闭、第二控制阀v2开启、压缩机运行、风机运行，风机转速根据pd进行转速调节。水路进入自然冷却盘管5，降低经过自然冷却盘管5的气流温度，进而降低冷凝温度，避免机组在高环温下出现高压报警。在本实施例中，设定排气压力值为1.6，既避免由于pd过大导致机组损坏，又避免由于pd过小导致误操作、影响机组正常运行。作为本实施例的另一种优选设计方案，为了避免高压报警，可根据pr的大小控制机组运行，具体包括：在冷水机组运行过程中，获取压缩机排气压力pd、吸气压力ps；计算绝对压比pr=pd/ps，判断pr是否大于等于第一设定压比值；若是，则控制第一控制阀v1关闭、第二控制阀v2开启、压缩机运行、风机运行，风机转速根据pd进行转速调节。水路进入自然冷却盘管5，降低经过自然冷却盘管5的气流温度，进而降低冷凝温度，避免机组在高环温下出现高压报警。在本实施例中，第一设定压比值为4.8，既避免由于pr过大导致机组损坏，又避免由于pr过小导致误操作、影响机组正常运行。在本实施例中，风机的转速调整逻辑包括两种：一是在完全自然冷却模式中，根据tewo与tewod的差值以及tewo的变化趋势调整风机转速，二是在制冷模式、制冷加自然冷却模式中，根据压缩机排气压力pd调整风机转速。风机为0-10v直流电压信号控制，根据电压信号将风机转速分成14档，具体如下：风机档位输出电压v风机转速rpm0001113521.51853223042.52755332063.53737443084.54859555010663411774012885013996014101082在机组开机启动进入完全自然冷却模式后，根据tewo与tewod的差值以及tewo的变化趋势调整风机转速，具体包括：（1）在tewo-tewod≥第一设定温差时，风机转速提高。例如，第一设定温差为2℃，风机转速按照120s提高一个档位的速度提高。（2）在第二设定温差＜tewo-tewod≤第一设定温差时，若tewo的变化趋势为逐渐减小，即出水温度逐渐下降，则风机转速不变；若tewo的变化趋势为振荡，即出水温度上下波动，则风机转速提高一个档位。（3）在第三设定温差＜tewo-tewod≤第二设定温差时，风机转速不变。（4）在第四设定温差＜tewo-tewod≤第三设定温差时，若tewo的变化趋势为逐渐减小或振荡，即出水温度逐渐下降或上下波动，则风机转速降低一个档位；若tewo的变化趋势为逐渐增大，即出水温度逐渐上升，则风机转速不变。（5）在tewo-tewod≤第四设定温差时，则风机停机。在本实施例中，第一设定温差为2℃、第二设定温差为0、第三设定温差为-0.5℃、第四设定温差-2℃。通过上述对风机转速的调整，避免蒸发器出水温度波动，提高了出水温度的稳定性。在制冷模式和制冷加自然冷却模式的运行中，以及制冷加自然模式转为完全自然模式后，根据压缩机排气压力pd调整风机转速，避免出水温度波动，提高了出水温度的稳定性，具体包括：（1）在pd＜第一设定压力时，风机以第一设定转速运转设定时间，然后风机停机。例如，第一设定压力为0.35mpa，风机以第1档转速（如135rpm）运转1分钟，然后停机。（2）在第一设定压力≤pd＜第二设定压力时，风机以第一设定转速运转。例如，第一设定压力0.35mpa，第二设定压力0.55mpa，风机转速按照20s降低一个档位的速度降低，降到第一档转速（如135rpm），以第一档转速运转。（3）在第二设定压力≤pd＜第三设定压力时，若pr≥第二设定压比值，则风机转速不变；若pr＜第二设定压比值，则风机转速按照20s降低一个档位的速度降低。（4）在第三设定压力≤pd＜第四设定压力时，若pr≥第二设定压比值，则风机转速按照20s提高一个档位的速度提高；若pr＜第二设定压比值，则风机转速按照20s降低一个档位的速度降低，直至pr≥第二设定压比值。（5）pd≥第四设定压力时，风机转速从当前转速立即提高到最大转速（如第14档，1082rpm）运转。其中，绝对压比pr=压缩机排气压力pd/吸气压力ps。在本实施例中，第一设定压力0.35mpa，第二设定压力0.55mpa，第三设定压力0.85mpa，第四设定压力1.35mpa，第二设定压比值为1.9。通过上述对风机转速的调整，避免蒸发器出水温度波动，提高了出水温度的稳定性。本实施例的冷水机组控制方法，在机组开机启动时，通过对出水温度tewo、环境温度tao、回差温度td的判断，选择进入的运行模式，使得机组的控制更加精确，在节能的同时满足用户对水温的要求；在机组正常运行过程中，根据环境温度tao进行运行模式的切换，既保证蒸发器的出水温度，减小出水温度的波动，又充分利用自然冷却，达到节能减耗的目的。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。当前第1页12