冷水机组防冻控制方法与流程

1.本发明涉及一种船用空调技术，特别涉及一种冷水机组防冻控制方法。


背景技术：

2.当冷水机组运行过程中出现系统负荷骤降或因蒸发器脏堵引起冷媒水流量骤降等情况，易造成蒸发器冻结，尤其是对于采用板式蒸发器的冷水机组发生此故障的风险更大。目前应用最为广泛是设置温度控制器或流量开关的方式，当冷媒水出水温度低于3℃或冷媒水流量低于保护值时，保护开关动作停止冷水机组运行。
3.经检索，周旋在2013年第6期《建筑节能》上发表了《冷水机组的防冻技术研究》综述了当前冷水机组各种防冻保护方法，同时该文献分析了水侧保护具有温度感知滞后的缺点。


技术实现要素：

4.针对船用冷水机组的防冻问题，提出了一种冷水机组防冻控制方法，通过综合感知蒸发器内制冷剂蒸发温度，利用冷水机组控制系统自身的能量调节功能，在运行中控制制冷剂蒸发温度高于0℃，从根本上抑制冷水机组冷媒水冻结的风险。
5.本发明的技术方案为：一种冷水机组防冻控制方法，实时根据冷水机组制冷系统吸气压力p
a
计算蒸发温度t，当蒸发温度t下降至小于等于1℃时，模式开关将压缩机能量调节控制回路的反馈信号和设定值切换至防冻控制模式，该防冻控制模式下以蒸发温度t为反馈信号，通过降低制冷量输出对蒸发温度进行控制，蒸发温度t设定控制参考值为1℃；当蒸发温度t回升至大于3℃时，模式开关将压缩机能量调节控制回路的反馈信号和设定值切换至正常模式，恢复以冷媒水出水温度为反馈进行制冷量控制模式。
6.进一步，所述防冻控制模式具体方法如下：当压缩机制冷量输出大于等于50％，即能调比例ψ大于等于50％时，以蒸发温度t为反馈信号，通过压缩机能调滑阀卸载降低制冷量输出对蒸发温度进行控制，将蒸发温度控制在大于1℃；当压缩机能调滑阀卸载使压缩机制冷量输出下降至小于50％，停止压缩机能调滑阀调节，即能调比例ψ小于50％时保持阀位不再变化，此时如蒸发温度t还是继续下降，打开热气旁通电子膨胀阀，开始以蒸发温度t为反馈信号通过热气旁通电子膨胀阀的开度继续调节压缩机制冷量下降以便将蒸发温度控制在大于1℃。
7.进一步，所述防冻模式下压缩机能调滑阀采用pid控制的pwm调节方式，以提高控制的响应速度，热气旁通电子膨胀阀采用pid控制。
8.进一步，所述根据冷水机组制冷系统吸气压力pa计算蒸发温度t的计算公式如下：
9.t＝a3p
a3
+a2p
a2
+a1p
a
‑
a0，
10.式中a0～a3为蒸发温度t拟合多项式的系数，通过采集冷水机组蒸发温度和吸气压力参数用线性回归法拟合获得。
11.本发明的有益效果在于：本发明冷水机组防冻控制方法，冷水机组采用变反馈参
数的能量调节方式在运行中进行冷媒水防冻控制，当冷媒水冻结风险发生时自动降低制冷量输出，通过将蒸发温度保持在0℃以上的方式从根本上防止了冷媒水冻结故障的发生，并且不需要进行保护停机，最大限度保证冷水机组持续运行，降低人员维护工作量。
附图说明
12.图1为本发明冷水机组防冻控制方法示意图。
具体实施方式
13.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
14.如图1所示冷水机组防冻控制方法示意图，plc程序实时根据冷水机组制冷系统吸气压力p
a
计算蒸发温度t，当蒸发温度t下降至小于等于1℃时，模式开关将压缩机能量调节控制回路的反馈信号和设定值切换至防冻控制模式，防冻控制模式：当压缩机制冷量输出大于等于50％，即能调比例ψ大于等于50％时，该防冻控制模式下以蒸发温度t为反馈信号，通过压缩机能调滑阀卸载降低制冷量输出对蒸发温度进行控制，将蒸发温度控制在大于0℃；当压缩机能调滑阀卸载使压缩机制冷量输出下降至小于50％，停止压缩机能调滑阀调节，即能调比例ψ小于50％时保持阀位不再变化，此时如蒸发温度t还是继续下降，打开热气旁通电子膨胀阀，开始以蒸发温度t为反馈信号通过热气旁通电子膨胀阀的开度继续调节压缩机制冷量下降以便将蒸发温度控制在大于0℃。防冻模式下压缩机能调滑阀采用pid控制pwm调节方式，以提高控制的响应速度，热气旁通电子膨胀阀采用pid控制。因考虑被控参数的波动，蒸发温度t设定控制参考值固定为1℃，可以保证控制过程中蒸发温度不因波动低于0℃。
15.当蒸发温度t回升至大于3℃时，模式开关将压缩机调滑阀控制回路的反馈信号和设定值切换至正常模式，恢复以冷媒水出水温度为反馈进行制冷量控制模式。图1中对制冷量控制模式进行逻辑切换标识，但没有对具体控制指标标识。
16.采用可编程控制器(plc)作为冷水机组控制系统，设置传感器采集冷水机组制冷系统吸气压力p
a
，根据下式计算冷水机组实时蒸发温度t，
17.t＝a3p
a3
+a2p
a2
+a1p
a
‑
a0，
18.式中a0～a3为蒸发温度t拟合多项式的系数，通过采集冷水机组蒸发温度和吸气压力参数用线性回归法拟合获得。
19.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。


技术特征：
1.一种冷水机组防冻控制方法，其特征在于，实时根据冷水机组制冷系统吸气压力p
a
计算蒸发温度t，当蒸发温度t下降至小于等于1℃时，模式开关将压缩机能量调节控制回路的反馈信号和设定值切换至防冻控制模式，该防冻控制模式下以蒸发温度t为反馈信号，通过降低制冷量输出对蒸发温度进行控制，蒸发温度t设定控制参考值为1℃；当蒸发温度t回升至大于3℃时，模式开关将压缩机能量调节控制回路的反馈信号和设定值切换至正常模式，恢复以冷媒水出水温度为反馈进行制冷量控制模式。2.根据权利要求1所述冷水机组防冻控制方法，其特征在于，所述防冻控制模式具体方法如下：当压缩机制冷量输出大于等于50％，即能调比例ψ大于等于50％时，以蒸发温度t为反馈信号，通过压缩机能调滑阀卸载降低制冷量输出对蒸发温度进行控制，将蒸发温度控制在大于1℃；当压缩机能调滑阀卸载使压缩机制冷量输出下降至小于50％，停止压缩机能调滑阀调节，即能调比例ψ小于50％时保持阀位不再变化，此时如蒸发温度t还是继续下降，打开热气旁通电子膨胀阀，开始以蒸发温度t为反馈信号通过热气旁通电子膨胀阀的开度继续调节压缩机制冷量下降以便将蒸发温度控制在大于1℃。3.根据权利要求2所述冷水机组防冻控制方法，其特征在于，所述防冻模式下压缩机能调滑阀采用pid控制的pwm调节方式，以提高控制的响应速度，热气旁通电子膨胀阀采用pid控制。4.根据权利要求1、2或3中任意一项所述冷水机组防冻控制方法，其特征在于，所述根据冷水机组制冷系统吸气压力p
a
计算蒸发温度t的计算公式如下：t＝a3p
a3
+a2p
a2
+a1p
a
‑
a0，式中a0～a3为蒸发温度t拟合多项式的系数，通过采集冷水机组蒸发温度和吸气压力参数用线性回归法拟合获得。

技术总结
本发明涉及一种冷水机组防冻控制方法，冷水机组采用变反馈参数的能量调节方式在运行中进行冷媒水防冻控制，当冷媒水冻结风险发生时自动降低制冷量输出，通过将蒸发温度保持在0℃以上的方式从根本上防止了冷媒水冻结故障的发生，并且不需要进行保护停机，最大限度保证冷水机组持续运行，降低人员维护工作量。降低人员维护工作量。降低人员维护工作量。


技术研发人员：丁之劼 叶琳 曹承 毛函晔 茅一峰
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七0四研究所
技术研发日：2021.10.20
技术公布日：2021/12/30