控制系统及应用其的冷水机组的制作方法

文档序号:10180396阅读:631来源:国知局
控制系统及应用其的冷水机组的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及空调技术,具体涉及一种控制系统以及应用其的冷水机组。
【背景技术】
[0002]冷水机组可用作中央空调系统的主机,目前冷水机组通常通过控制驱动冷却水的水栗进行变频以实现节能控制,但是,在水栗变频后可能会导致冷水机组的压缩机运行于非节能区间。
【实用新型内容】
[0003]有鉴于此,本实用新型提供一种控制系统、控制方法和应用其的冷水机组,以使得在任何工况下,水栗和压缩机协调控制,整个机组处于整体节能的运行状态。
[0004]第一方面,提供一种冷水机组的控制系统,包括:
[0005]进水温度传感器,设置于所述冷水机组的蒸发器进水口,用于检测所述冷水机组换热器的进水温度;
[0006]出水温度传感器,设置于所述冷水机组的蒸发器出水口,用于检测所述换热器的出水温度;
[0007]换热器参数获取装置,用于检测用于计算传热平均温差的换热器参数;
[0008]控制器,用于根据所述进水温度、出水温度和所述换热器参数控制所述冷水机组的水栗的频率和压缩机的负载。
[0009]优选地,所述换热器参数获取装置为压力传感器,用于获取换热器的气管压力。
[0010]优选地,所述控制器用于根据所述气管压力获取对应的蒸发温度,并根据所述进水温度、出水温度计算进出水温差,根据所述进水温度、出水温度和所述蒸发温度计算传热平均温差,控制所述水栗的频率和所述压缩机的负载以使得所述出水温度、所述进出水温差和所述传热平均温差保持在各自对应的预定范围内。
[0011]优选地,所述控制器还用于获取水栗频率变化率和压缩机负载变化率,并控制所述水栗的频率和所述压缩机的负载以使得所述水栗频率变化率和压缩机负载变化率保持在各自对应的预定范围内。
[0012]第二方面,提供一种冷水机组,包括:
[0013]换热器,用于利用制冷剂与冷却水换热;
[0014]压缩机,用于对制冷剂进行压缩;
[0015]水栗,连接在冷却水循环系统中,用于驱动冷却水在终端机与换热器之间循环;以及
[0016]如上所述的控制系统。
[0017]本实用新型通过检测冷水机组换热器的进水温度、出水温度以及用于计算传热平均温差的换热器参数,并基于这些参数协调控制水栗频率和压缩机负载,可以在任何工况下保持冷水机组处于整体节能的运行状态。
【附图说明】
[0018]通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述,本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚,在附图中:
[0019]图1是本实用新型实施例的冷水机组的结构示意图;
[0020]图2是本实用新型实施例的冷水机组的控制系统的示意图;
[0021]图3是本实用新型另一个实施例的冷水机组的控制系统的示意图。
【具体实施方式】
[0022]以下基于实施例对本实用新型进行描述,但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中,详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。为了避免混淆本实用新型的实质,公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
[0023]此外,本领域普通技术人员应当理解,在此提供的附图都是为了说明的目的,并且附图不一定是按比例绘制的。
[0024]除非上下文明确要求,否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义;也就是说,是“包括但不限于”的含义。
[0025]在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外,在本实用新型的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
[0026]图1是本实用新型实施例的冷水机组的结构示意图。本实施例以风冷式冷水机组为例进行说明,但是本领域技术人员可以理解,本实用新型实施例也可以应用于其它类型的冷水机组。如图1所示,所述冷水机组包括换热器1、冷凝器2、风扇3、压缩机4、膨胀阀
7、水栗5和控制系统6。
[0027]其中,换热器1与制冷剂循环管路以及冷却水循环管路连接,在换热器1中,制冷剂与冷却水进行换热。在本实施例中,换热器1为蒸发器。在蒸发器1中,制冷剂被蒸发从而对冷却水进行制冷。优选地,蒸发器1可以为壳管式蒸发器。
[0028]压缩机4用于吸入换热后的低温低压的气态制冷剂进行压缩形成为高温高压的气态制冷剂。被压缩机压缩后的制冷剂沿制冷剂循环管路循环到冷凝器2进行冷凝。风扇3用于对冷凝器2进行散热,以使得制冷剂在冷凝器2中被冷凝为液态并沿制冷剂循环管路经由膨胀阀7进入蒸发器1。
[0029]再次进行换热。换热器1、压缩机4、冷凝器2和膨胀阀7构成了制冷剂的循环回路。
[0030]应理解,以上以蒸发器作为换热器为例进行说明,本实用新型实施例的冷水机组也可以采用非相变换热的换热器,在采用这类换热器的前提下,制冷循环回路中可以不包括冷凝器。
[0031]水栗5连接在冷却水循环回路中,用于驱动冷却水在终端机a与换热器1之间循环。
[0032]应理解,在冷却水循环管路中,还可以设置例如截止阀、自动排气阀、排水管、膨胀水箱、止回阀、过滤器等多种仪表或装置以调节和控制冷却水循环管路。
[0033]控制系统6用于控制水栗5的频率和压缩机4的负载以使得整个冷水机组运行于节能状态。
[0034]图2是本实用新型实施例的冷水机组的控制系统的示意图。如图2所示,控制系统6包括进水温度传感器61、出水温度传感器62、换热器参数获取装置63和控制器64。
[0035]进水温度传感器61设置于冷水机组的蒸发器进水口,用于检测换热器1的进水温度V
[0036]出水温度传感器62设置于冷水机组的蒸发器出水口,用于检测换热器1的出水温度T。。
[0037]换热器参数获取装置63用于检测用于计算传热平均温差的换热器参数。优选地,在换热器为蒸发器的前提下,由于蒸发器采用相变方式传热,制冷剂在蒸发器内保持为饱和温度(也称为蒸发温度)。此时,换热器参数为蒸发器的气管压力,根据该气管压力可以获取得到蒸发器内处于气液平衡状态的制冷剂的温度,从而可以进一步计算换热器的传热平均温差。这种情况下,换热器参数获取装置63为压力传感器,其用于检测蒸发器的气管压力。
[0038]在换热器为非相变式换热器的前提下,制冷剂以液态形式在换热器中与冷却水进行换热。此时,换热器参数可以为制冷剂的进液温度和出液温度,基于上述两个温度以及冷却水的进水温度和出水温度即可进一步计算换热器的传热平均温差。这种情况下,换热器参数获取装置63包括设置于换热器的制冷剂循环管路中的进液温度传感器和出液温度传感器。
[0039]控制器64与进水温度传感器61、出水温度传感器62和换热器参数获取装置63连接,接收三者检测到的进水温度义、出水温度?;以及换热器参数。控制器64同时还与水栗5以及压缩机4连接,以分别向水栗5和压缩机4发送指令进行控制。
[0040]控制器64用于根据进水温度!\、出水温度?;和换热器参数(优选为气管压力P ,)控制冷水机组的水栗5的频率和压缩机4的负载。
[0041]具体地,控制器64根据气管压力Pi获取对应的蒸发温度T e,并根据进水温度!\、出水温度T。计算进出水温差ΔΤ(也即,ΔΤ = Τ -TJ,然后根据进水温度!\、出水温度Τ。和蒸发温度?;计算传热平均温差△ T d,进而控制水栗5的频率和压缩机4的负载以使得出水温度T。、进出水温差ΛΤ和传热平均温差ATd保持在各自对应的预定范围内。其中,传热平均温差A Td可以采用各种现有方式计算获得,例如,可以采用对数平均温差计算方式来计算,也可以采用算数平均计算方式来计算。在本实施例中,采用算数平均计算方式来计算传热平均温差Δ Td,即:Δ Td= (Τ 0+Τχ) /2-Te0
[0042]出水温度T。可以表示冷水机组的制冷效果是否可以达到用户要求,进出水温差AT和传热平均温差ATd可以表示水栗和压缩机协同工作的效率状态。总体来说,传热平均温差A Td越大说明压缩机的工作效率越高,但是,传热平均温差ATd过大可能也会导致水栗的效率下降。因此,将上述参数控制在对应的预定范围内,可以在满足用户要求的同时现实现冷水机组整体运行于节能状态。
[0043]在本实施例中,控制器64按照如下方式控制压缩机进行加载或卸载,也即,在同时满足以下条件时控制压缩机4加载:
[0044](1)、出水温度?;大于目标出水温度T 3与第一控制偏差a的和,即,T 0>Ts+a0其中,目标出水温度^为预先设定的值,其可以由用户通过冷水机组的人机交互系统(例如控制面板)进行设置和修改。第一控制偏差a也为预先设置的值,其优选为0.5摄氏度。
[0045](2)、传热平均温差ΔΤ/j、于传热温差下限阈值b,或,水栗4处于最大频率。其中,传热温差下限阈值b为预先设定的值。
[0046]在同时满足以下条件时,控制器64控制压缩机4卸载:
[0047](1)、出水温度T。小于目标出水温度T 3与第一控制偏差a的差,即,T
[0048](2)、传热平均温差Δ 1^大于传热温差上限阈值c,或,水栗处于最小运行频率,或水栗未进行降频。其中,传热温差上限阈值c为预先设定的值。
[0049]在其它情况下控制压缩机5保持当前状态。
[0050]第一控制偏差a限定了出水温度T。可以偏离目标出水温度T s的范围,SP(Ts-a, Ts+a),一旦出水温度T。偏离目标出水温度T s超出第一控制偏差a限定的范围,则有可能触发对压缩机负载进行干预,以保证出水温度?;的稳定。
[0051]同时,传热温差下限阈值b和传热温差上限阈值c限定了系统换热平均温差的最优区间,即(b,c),在此区间内,压缩机4和水栗5协作使得系统整体效率较高。传热平均温差A Td偏离系统换热温差不处于最优区间时,系统整体效率较低。
[0052]在出水温度T。高出目标出水温度T s较多,且系统换热温差不处于最优区间时,通过控制压缩机4加载来降低出水温度?;,同时会增大传热平均温差△ Td以使得系统整体效率提升。
[0053]在出水温度T。高出目标出水温度T s较多,且水栗已经处于最大频率状态,无法进一步通过加快水循环来降低出水温度时,需要通过对压缩机4加载来保证出水温度?;稳定。
[0054]在出水温度T。低于目标出水温度T s较多,且系统换热温差不处于最优区间时,通过控制压缩机4卸载来提高出水温度?;,同时会减小传热
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