一种电子膨胀阀调节方法与流程

本发明涉及制冷系统控制领域，具体涉及一种电子膨胀阀调节方法。

背景技术：

在制冷系统中，蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀是制冷系统中必不可少的四大件。制冷剂被吸入压缩机绝热压缩，成为高温高压气体，经过冷凝器和节流阀，使温度和压力降低，再进入蒸发器带走被冷却物体的热量，变为低温低压气体后流回压缩机。

电子膨胀阀是现有技术中常用的一种节流阀，通过控制器来控制电子膨胀阀，但如何通过在负荷及外部条件变化时，通过适当的控制作用保证制冷系统工艺要求的性能指标，并使系统运行始终维持在安全、合理的工况范围内，同时提高系统在各种工况变动条件下的运行经济性的问题一直都没有更完善的解决方案。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中电子膨胀阀在外界环境变化时控制方法不够完善，不能使系统时刻处于最优状态的缺陷，从而提供一种在负荷及外部条件变化时，使系统运行始终维持在安全、合理的工况范围内，同时提高系统在各种工况变动条件下的运行经济性的电子膨胀阀调节方法。

本发明的设计方案如下：

一种电子膨胀阀调节方法，包括以下步骤：(a)获取制冷系统过热度调节阈值f；(b)测量过热度svn的值，n为自然数；(c)根据步骤(b)中测量的过热度svn的值确定所述电子膨胀阀的运行模式：当f-f≤svn＜f+f时，所述电子膨胀阀保持当前开度不变；当svn＜f-f时，所述电子膨胀阀开度减小；当svn≥f+f时，所述电子膨胀阀开度增大；其中f为偏差值。

所述步骤(b)中所述过热度svn的测量方法为：测量压缩机的吸气温度t吸气和蒸发器的盘管温度t盘管，并计算所述过热度svn＝t吸气-t盘管。

所述步骤(a)中所述过热度调节阈值f的获取步骤如下：在名义工况下运行所述制冷系统，在-10至10之间取若干个值作为临时过热度调节阈值fm，m为自然数，并按步骤(c)运行系统，并测量相应的真实过热度svm的值，选择与预设过热度sv0差值最小的一个所述临时过热度调节阈值fm作为所述过热度调节阈值f。

优选的，所述偏差值f为1-5之间的任意取值。

优选的，所述电子膨胀阀执行步骤(c)的间隔第一设定时间t1调节一次，每次调节为一个周期。

优选的，所述第一设定时间t1为60秒。

优选的，所述电子膨胀阀采用步进电机调节，每周期内调节的最大幅度为8*f步。

优选的，所述步骤(a)之前还包括初始开度q0设定：q0＝a+b*t环境–γ*(c-t目标)；当t目标＜c时，γ＝γ1；当t目标≥c时，γ＝γ2；γ1＜γ2；所述初始开度在最小开度和最大开度之间；其中，t环境表示环境温度，γ表示为开度系数，t目标表示系统内作为参照目标的目标温度，a为常值，b为环境温度系数，c为所述目标温度的参考值。

优选的，所述常值a为230，所述环境温度系数b为3.5，所述参照目标为受加热的水箱,所述目标温度的参考值c为45℃,γ1为2,γ2为20。

优选的，当所述制冷系统进入除霜模式时，将所述电子膨胀阀开度至最大；当所述制冷系统退出除霜模式时，使所述电子膨胀阀保持最大开度运行第二设定时间t2后，再将所述电子膨胀阀的开度调整至除霜前并保持第三设定时间t3，之后再根据步骤(c)正常运行。

优选的，所述第二设定时间t2为60秒，所述第三设定时间t3为120秒。

优选的，当所述制冷系统的压缩机需要关闭时，记录当前开度为关机前开度qoff,之后将电子膨胀阀开至最大开度qmax；当所述压缩机启动时，保持最大开度第四设定时间t4，然后开度调整至所述关机前开度qoff或初始开度q0中较大的一个，保持第五设定时间t5。

优选的，所述第四设定时间t4为30秒，所述第五设定时间t5为120秒。

优选的，当环境温度t环境满足以下条件时，对所述过热度调节阈值f的值进行修正获得f修正＝f+f环境修正，并取代步骤(c)中的所述过热度调节阈值f，其中f环境修正为环境修正值：当t环境＞t环参1时，f环境修正＝0；当t环参2＜t环境≤t环参1时，f环境修正＝1；当t环境≤t环参2时，f环境修正＝2；其中t环参1为第一环境参考温度，t环参2为第二环境参考温度。

优选的，所述第一环境参考温度t环参1为10℃，所述第二环境参考温度t环参2为-5℃。

优选的，当所述压缩机的排气温度t排气满足以下条件时，对所述过热度调节阈值f的值进行修正获得f修正＝f+f排气修正，并取代步骤(c)中的所述过热度调节阈值f，其中f排气修正为排气温度修正值：当t排气＜t排参1时，f排气修正＝0；当t排参1≤t排气＜t排参2时，f排气修正＝-1；当t排气≥t排参2时，f排气修正＝-2；其中t排参1为第一排气参考温度，t排参2为第二排气参考温度。

优选的，所述第一排气参考温度t排参1为75℃，所述第二排气参考温度t排参2为95℃。

优选的，所述方法还包括排气温度控制步骤：当所述排气温度t排气上升至第一排气临界温度t排临1时，所述电子膨胀阀的开度锁定只能开大不能关小；当所述排气温度t排气下降至第二排气临界温度t排临2时，电子膨胀阀正常运行。

优选的，所述第一排气临界温度t排临1为105℃，所述第二排气临界温度t排临2比所述第一排气临界温度t排临1低5℃。

优选的，所述排气温度控制还包括以下步骤：当所述排气温度t排气大于第三排气临界温度t排临3时，所述电子膨胀阀第六设定时间t6强制开大，增幅为保险开度值k保险；当所述排气温度t排气下降至所述第一排气临界温度t排临1低时，所述电子膨胀阀正常运行。

优选的，所述第六设定时间t6为30秒，所述保险开度值k保险＝δ*(t排气-t排临1)，其中保险开度系数δ满足1≤δ≤6。

本发明技术方案，具有如下优点：

1、本发明提供的电子膨胀阀调节方法，包括以下步骤：(a)获取制冷系统过热度调节阈值f；(b)测量过热度svn的值，n为自然数；(c)根据步骤(b)中测量的过热度svn的值确定所述电子膨胀阀的运行模式：当f-f≤svn＜f+f时，所述电子膨胀阀保持当前开度不变；当svn＜f-f时，所述电子膨胀阀开度减小；当svn≥f+f时，所述电子膨胀阀开度增大；其中f为偏差值。此控制方法在系统运行时检测系统数据，可以实时变化开度使系统更稳定，在负荷及外部条件变化时，使系统运行始终维持在安全、合理的工况范围内，同时提高系统在各种工况变动条件下的运行经济性，克服了现有技术中电子膨胀阀在外界环境变化时控制方法不够完善，不能使系统时刻处于最优状态的缺陷。由于制冷系统的调节与反馈之间存在一定滞后性，因此通过设定偏差值f可以避免调节过于频繁或调节过度。

2、本发明提供的电子膨胀阀调节方法，所述步骤(a)中所述过热度调节阈值f的获取步骤如下：在名义工况下运行所述制冷系统，在-10至10之间取若干个值作为临时过热度调节阈值fm，m为自然数，并按步骤(c)运行系统，并测量相应的所述过热度svn的值，选择与相应的svn差值最小的一个所述临时过热度调节阈值fm作为所述过热度调节阈值f。通过此方法可以使采用此过热度调节阈值时，系统在名义工况下的真实过热度更加趋近于实际需求。

3、本发明提供的电子膨胀阀调节方法，所述电子膨胀阀执行步骤(c)的间隔第一设定时间时间t1调节一次，每次调节为一个周期，从而避免系统频繁调节造成系统紊乱。

4、本发明提供的电子膨胀阀调节方法，所述步骤(a)之前还包括初始开度q0设定：q0＝a+b*t环境–γ*(c-t目标)；当t目标＜c时，γ＝γ1；当t目标≥c时，γ＝γ2；γ1＜γ2；所述初始开度在最小开度和最大开度之间；其中，t环境表示环境温度，γ表示为开度系数，t目标表示系统内作为参照目标的目标温度，a为常值，b为环境温度系数，c为所述目标温度的参考值。从而可以通过环境温度和目标温度来确定电子膨胀阀的初始开度，初始开度值随环境温度升高而增大，同时，当目标温度低于目标温度的参考值时，采用较小的开度系数，当目标温度高于目标温度的参考值时，采用较大的开度系数，使系统开机时就能进入一个比较稳定的状态。

5、本发明提供的电子膨胀阀调节方法，当所述制冷系统进入除霜模式时，将所述电子膨胀阀开度至最大，使系统在除霜加大流量快速将霜出去；当所述制冷系统退出除霜模式时，使所述电子膨胀阀保持最大开度运行第二设定时间t2后，再将所述电子膨胀阀的开度调整至除霜前并保持第三设定时间t3，之后再根据步骤(c)正常运行，由于刚化完霜，系统处于低压高温状态，所以将电子膨胀阀开至最大先使系统平衡。

6、本发明提供的电子膨胀阀调节方法，当所述制冷系统的压缩机需要关闭时，记录当前开度为关机前开度qoff,之后将电子膨胀阀开至最大开度qmax；当所述压缩机启动时，保持最大开度第四设定时间t4，然后开度调整至所述关机前开度qoff或初始开度q0中较大的一个，保持第五设定时间t5，从而保护系统各器件在一个较安全的开度下启停。

7、本发明提供的电子膨胀阀调节方法，当环境温度t环境满足以下条件时，对所述过热度调节阈值f的值进行修正获得f修正＝f+f环境修正，并取代步骤(c)中的所述过热度调节阈值f，其中f环境修正为环境修正值：当t环境＞t环参1时，f环境修正＝0；当t环参2＜t环境≤t环参1时，f环境修正＝1；当t环境≤t环参2时，f环境修正＝2；其中t环参1为第一环境参考温度，t环参2为第二环境参考温度。系统在运行时环境温度不同过热度的需求也不同，通过环境温度修正使系统在高低温下多能稳定运行。

8、本发明提供的电子膨胀阀调节方法，当所述压缩机的排气温度t排气满足以下条件时，对所述过热度调节阈值f的值进行修正获得f修正＝f+f排气修正，并取代步骤(c)中的所述过热度调节阈值f，其中f排气修正为排气温度修正值：当t排气＜t排参1时，f排气修正＝0；当t排参1≤t排气＜t排参2时，f排气修正＝-1；当t排气≥t排参2时，f排气修正＝-2；其中t排参1为第一排气参考温度，t排参2为第二排气参考温度。系统在运行时压缩机排气温度对压机寿命有影响，通过排气温度高时修正过热度能使压机排气在安全范围内运行。

9、本发明提供的电子膨胀阀调节方法，还包括排气温度控制步骤：当所述排气温度t排气上升至第一排气临界温度t排临1时，所述电子膨胀阀的开度锁定只能开大不能关小；当所述排气温度t排气下降至第二排气临界温度t排临2时，电子膨胀阀正常运行，从而防止在压缩机排气温度过高的状态下，电子膨胀阀减小开度，造成压缩机排气温度继续升高的可能。

10、本发明提供的电子膨胀阀调节方法，还包括以下步骤：当所述排气温度t排气大于第三排气临界温度t排临3时，所述电子膨胀阀第六设定时间t6强制开大，增幅为保险开度值k保险；当所述排气温度t排气下降至所述第一排气临界温度t排临1低时，所述电子膨胀阀正常运行。从而在压缩机温度过高的状态下，电子膨胀阀每间隔一段时间便增大一定开度，从而逐步使排气温度恢复正常，保护系统。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的电子膨胀阀调节方法基本流程示意图；

图2为本发明的电子膨胀阀调节方法可选流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1示出了本发明一种具体实施例提供的电子膨胀阀调节方法的基本流程图，图2为优选调节方法的流程图。如图2所示一种电子膨胀阀调节方法，所应用的制冷系统为热泵系统，包括以下步骤：(a)获取热泵系统过热度调节阈值f；(b)测量过热度svn的值，n为自然数；(c)根据步骤(b)中测量的过热度svn的值确定所述电子膨胀阀的运行模式：当f-f≤svn＜f+f时，所述电子膨胀阀保持当前开度不变；当svn＜f-f时，所述电子膨胀阀开度减小；当svn≥f+f时，所述电子膨胀阀开度增大；其中偏差值f为3。此控制方法在系统运行时检测系统数据，可以实时变化开度使系统更稳定，在负荷及外部条件变化时，使系统运行始终维持在安全、合理的工况范围内，同时提高系统在各种工况变动条件下的运行经济性，克服了现有技术中电子膨胀阀在外界环境变化时控制方法不够完善，不能使系统时刻处于最优状态的缺陷。由于热泵系统的调节与反馈之间存在一定滞后性，因此通过设定偏差值f可以避免调节过于频繁或调节过度。

所述步骤(b)中所述过热度svn的测量方法为：测量压缩机的吸气温度t吸气和蒸发器的盘管温度t盘管，并计算所述过热度svn＝t吸气-t盘管。所述步骤(a)中所述过热度调节阈值f的获取步骤如下：在名义工况下运行所述热泵系统，在-10至10之间取若干个值作为临时过热度调节阈值fm，m为自然数，并按步骤(c)运行系统，测量并使用焓湿图获得相应的真实过热度svm的值，选择与预设过热度sv0差值最小的一个所述临时过热度调节阈值fm作为所述过热度调节阈值f。通过此方法可以使采用此过热度调节阈值时，系统在名义工况下的真实过热度更加趋近于实际需求。

所述电子膨胀阀执行步骤(c)的间隔第一设定时间t1调节一次，每次调节为一个周期。所述第一设定时间t1为60秒，从而避免系统频繁调节造成系统紊乱。所述电子膨胀阀采用步进电机调节，每周期内调节的最大幅度为8*f步。

所述步骤(a)之前还包括初始开度q0设定：q0＝a+b*t环境–γ*(c-t目标)；当t目标＜c时，γ＝γ1；当t目标≥c时，γ＝γ2；γ1＜γ2；所述初始开度在最小开度和最大开度之间；其中，t环境表示环境温度，γ表示为开度系数，t目标表示系统内作为参照目标的目标温度，a为常值，b为环境温度系数，c为所述目标温度的参考值。其中所述常值a为230，所述环境温度系数b为3.5，所述参照目标为受加热的水箱,所述目标温度的参考值c为45℃,γ1为2,γ2为20。从而可以通过环境温度和目标温度来确定电子膨胀阀的初始开度，初始开度值随环境温度升高而增大，同时，当目标温度低于目标温度的参考值时，采用较小的开度系数，当目标温度高于目标温度的参考值时，采用较大的开度系数，使系统开机时就能进入一个比较稳定的状态。

当所述热泵系统进入除霜模式时，将所述电子膨胀阀开度至最大；当所述热泵系统退出除霜模式时，使所述电子膨胀阀保持最大开度运行第二设定时间t2后，再将所述电子膨胀阀的开度调整至除霜前并保持第三设定时间t3，之后再根据步骤(c)正常运行。所述第二设定时间t2为60秒，所述第三设定时间t3为120秒。由于刚化完霜，系统处于低压高温状态，所以将电子膨胀阀开至最大先使系统平衡。

当所述热泵系统的压缩机需要关闭时，记录当前开度为关机前开度qoff,之后将电子膨胀阀开至最大开度qmax；当所述压缩机启动时，保持最大开度第四设定时间t4，然后开度调整至所述关机前开度qoff或初始开度q0中较大的一个，保持第五设定时间t5。所述第四设定时间t4为30秒，所述第五设定时间t5为120秒，从而保护系统各器件在一个较安全的开度下启停。

当环境温度t环境满足以下条件时，对所述过热度调节阈值f的值进行修正获得f修正＝f+f环境修正，并取代步骤(c)中的所述过热度调节阈值f，其中f环境修正为环境修正值：当t环境＞t环参1时，f环境修正＝0；当t环参2＜t环境≤t环参1时，f环境修正＝1；当t环境≤t环参2时，f环境修正＝2；其中t环参1为第一环境参考温度，t环参2为第二环境参考温度。所述第一环境参考温度t环参1为10℃，所述第二环境参考温度t环参2为-5℃。系统在运行时环境温度不同过热度的需求也不同，通过环境温度修正使系统在高低温下多能稳定运行。

当所述压缩机的排气温度t排气满足以下条件时，对所述过热度调节阈值f的值进行修正获得f修正＝f+f排气修正，并取代步骤(c)中的所述过热度调节阈值f，其中f排气修正为排气温度修正值：当t排气＜t排参1时，f排气修正＝0；当t排参1≤t排气＜t排参2时，f排气修正＝-1；当t排气≥t排参2时，f排气修正＝-2；其中t排参1为第一排气参考温度，t排参2为第二排气参考温度。所述第一排气参考温度t排参1为75℃，所述第二排气参考温度t排参2为95℃。系统在运行时压缩机排气温度对压机寿命有影响，通过排气温度高时修正过热度能使压机排气在安全范围内运行。

所述方法还包括排气温度控制步骤：当所述排气温度t排气上升至第一排气临界温度t排临1时，所述电子膨胀阀的开度锁定只能开大不能关小；当所述排气温度t排气下降至第二排气临界温度t排临2时，电子膨胀阀正常运行。所述第一排气临界温度t排临1为105℃，所述第二排气临界温度t排临2比所述第一排气临界温度t排临1低5℃,从而防止在压缩机排气温度过高的状态下，电子膨胀阀减小开度，造成压缩机排气温度继续升高的可能。当所述排气温度t排气大于第三排气临界温度t排临3时，所述电子膨胀阀第六设定时间t6强制开大，增幅为保险开度值k保险；当所述排气温度t排气下降至所述第一排气临界温度t排临1低时，所述电子膨胀阀正常运行。所述第六设定时间t6为30秒，所述保险开度值k保险＝δ*(t排气-t排临1)，其中保险开度系数δ满足1≤δ≤6,从而在压缩机温度过高的状态下，电子膨胀阀每间隔一段时间便增大一定开度，从而逐步使排气温度恢复正常，保护系统。

需要指出的是，本发明所提供的电子膨胀阀的控制方法不限应用于上述实施例中所使用的系统为热泵系统，还可以为应用于其他制冷系统，如通常的制冷空调系统等。

需要指出的是，上述实施例中所给出的具体数值只作为用于说明控制方法的优选实施方式，实际运行中可根据不同的条件和需求而调整，而使用本控制方法，仍可在负荷及外部条件变化时，使系统运行始终维持在安全、合理的工况范围内，同时提高系统在各种工况变动条件下的运行经济性。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。