压缩机的控制方法及其控制装置、压缩机与流程

文档序号:15015357发布日期:2018-07-24 23:26阅读:187来源:国知局

本发明涉及自动控制技术领域,尤其涉及一种压缩机的控制方法及其控制装置、压缩机。



背景技术:

压缩机是制冷系统中的重要设备,压缩机包括电机,当压缩机低于预设负载尤是以最小负载运行时,由于压缩机吸入冷媒的流量减少和温度相对升高,不利于压缩机中的电机绕组降温,可能会出现电机绕组温度过高,破坏电机绕组表面的绝缘层,可能造成压缩机损坏。

为避免电极绕组温度升高造成压缩机损坏的问题,可在电机中埋置温度传感器,检测电机绕组的温度,当温度超过允许范围的限制温度值时,可提高压缩机负载,以降低电机绕组的温度,但是在电机中埋置传感器会增加压缩机的成本,因此,需要一种较低成本解决上述问题的方案。



技术实现要素:

本发明提供一种压缩机的控制方法及其控制装置、压缩机,以解决相关技术中的不足。

根据本发明第一个方面,提供一种压缩机的控制方法,包括:

获取压缩机的排气饱和温度值;

将所述排气饱和温度值与排气饱和温度阈值进行比较;

当判断出所述排气饱和温度值大于排气饱和温度阈值时,控制增大压缩机的负载。

可选的,在将所述排气饱和温度值与排气饱和温度阈值进行比较之前,还包括:

判断压缩机是否处于低于预设负载运行状态,若是,则执行所述将所述排气饱和温度值与排气饱和温度阈值进行比较的步骤。

可选的,所述判断压缩机是否处于低于预设负载运行状态,包括:

根据所述压缩机中的容调电磁阀的状态判断压缩机是否低于预设负载运行状态;或者,

根据压缩机中电机的输入频率和\或吸排气参数判断压缩机是否处于低于预设负载运行状态。

可选的,还包括:

获取压缩机的吸气参数值;

根据所述吸气参数值计算压缩机的吸气过热度;

判断所述吸气过热度是否大于吸气过热度阈值,若是,则控制压缩机停止运行并生成报警提示信息,若否,则执行所述获取压缩机的排气饱和温度值的步骤。

可选的,所述获取压缩机的排气饱和温度值包括:

获取压缩机的排气压力值;

根据所述排气压力值计算出排气饱和温度值。

可选的,所述吸气参数值包括吸气压力值,所述方法还包括:

根据所述吸气压力值计算吸气饱和温度值;

根据构建的以所述吸气饱和温度值为自变量,以所述排气饱和温度阈值为因变量的函数关系,采用吸气饱和温度值计算出所述排气饱和温度阈值。

根据本发明第二个方面,提供一种压缩机的控制装置,包括:

排气饱和温度获取单元,用于获取压缩机的排气饱和温度值;

排气饱和温度比较单元,用于将所述排气饱和温度值与排气饱和温度阈值进行比较;

负载调整单元,用于当判断出所述排气饱和温度值大于排气饱和温度阈值时,控制增大压缩机的负载。

可选的,还包括:负载判断单元,用于判断压缩机是否处于低于预设负载运行状态,若是,则执行所述将所述排气饱和温度值与排气饱和温度阈值进行比较的步骤。

可选的,还包括:吸气参数获取单元,用于获取压缩机的吸气参数值;

吸气过热度计算单元,用于根据所述吸气参数值计算压缩机的吸气过热度;

报警控制单元,用于判断所述吸气过热度是否大于吸气过热度阈值,若是,则控制压缩机停止运行并生成报警提示信息,若否,则执行所述获取压缩机的排气饱和温度值的步骤。

根据本发明第三个方面,提供一种压缩机,内置有电机,所述电机采用吸气冷媒冷却;

还包括:

控制器,所述控制器中设置有上述任一实施例所述的压缩机的控制装置;

排气参数采集传感器,用于采集排气参数值,以发送给所述控制装置;

吸气参数采集传感器,用于采集吸气参数值,以发送给所述控制装置。

根据上述实施例可知,该压缩机的控制方法,可以有效避免电机绕组的温度超过限制温度值,而不需要在电机中设置温度传感器,在不增加压缩机的成本情况下,可以有效控制压缩机的运行状态,可避免由于其电机绕组的温度过高造成压缩机损坏的现象。

应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本发明的实施例,并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是根据本发明一实施例示出的压缩机的控制方法的工作流程图;

图2是根据本发明另一实施例示出的压缩机的控制方法的工作流程图;

图3是根据本发明又一实施例示出的压缩机的控制方法的工作流程图;

图4是根据本发明一实施例示出的压缩机的控制装置的方框图;

图5是根据本发明另一实施例示出的压缩机的控制装置的方框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

现有的压缩机中设置有电机,为避免压缩机在低负载状态下运行时,电机绕组的温度过高,可通过在电机绕组中埋置温度传感器的方式,但是出于成本考虑,很多压缩机中并未在其电机绕组中埋置温度传感器,对于未埋置温度传感器的压缩机,可以控制压缩机不在低负载状态下运行,但是,会使压缩机丧失部分低负载运行的功能,影响压缩机产品的用户体验,因此,现有的压缩机电机未埋置温度传感器技术方案不能有效解决电极绕组温度升高造成压缩机损坏的问题,而埋置电机温度传感器的增加了压缩机制造成本。

据此,本发明实施例提供一种压缩机的控制方法,所述压缩机中内置的电机采用吸气冷媒冷却,如图1所示,该方法包括以下步骤:

步骤S10、获取压缩机的排气饱和温度值;

步骤S20、将排气饱和温度值与排气饱和温度阈值进行比较;

步骤S30、当判断出排气饱和温度值大于排气饱和温度阈值时,控制增大压缩机的负载。

压缩机中内置有电机,该电机的冷却方式为采用压缩机吸气侧的吸气冷媒进行冷却,压缩机运行时,作为冷媒的低温低压气态制冷剂经吸气侧进入压缩机内,经过压缩后变成高温高压气体,然后通过排气侧排出。

压缩机运行时,冷媒经吸气侧进入和从排气侧排出的过程是循环进行的,当压缩机在较大负载运行状态时,由于压缩机等熵效率的提高可以降低排气温度,同时由于压缩机吸气侧吸入的低温低压气态制冷剂的气体质量流量的增加,以及经排气侧排出的高温高压气体经排气侧回漏至吸气侧的气体质量流量的减少,可以有效降低电机绕组的温度;反之当压缩机以较小负载或者最小负载的低负载运行时,由于吸气侧的气体质量流量的减少以及排气侧回漏至吸气侧的气体质量流量的增加,虽然电机绕组由于负载小其自身造成的发热量下降,但电机绕组的温度整体会升高,可能会超过其允许范围的限制温度值。

对于带内置电机的压缩机,并且其中的电机的冷却方式为吸气冷媒冷却而言,在压缩机运行时需要保证电机绕组的温度不超过限制温度值,而电机绕组温度是两方面作用的结果,即作为制冷剂的冷媒带走的散热量和自身发热量共同作用的结果,其中冷媒带走的散热量与冷媒的吸气质量流量有关,吸气质量流量越大,对电机的冷却效果越好,则散热量越大;反之亦然,吸气质量流量又与吸气饱和温度和压缩机的负载(即压缩机的排气量)有关,吸气饱和温度值和压缩机的负载越大吸气质量流量越大,则散热量越大,反之亦然。

另一方面,电机的自身发热量由电机的电流大小决定,其与压缩机运行工况有关,当吸气饱和温度一定时,排气饱和温度越大,则压缩机的电流越大,则发热量越大,反之亦然。

综合上述,可以看出当压缩机在处于较小负载或最小负载的低负载运行状态时,吸气饱和温度一定的时候,存在某一临界排气饱和温度(即排气饱和温度阈值)使得电机绕组的温度正好等于电机绕组的限制温度值,为避免当压缩机在处于较小负载或最小负载的低负载运行状态时出现电机绕组的温度超过限制温度值的情况,当排气饱和温度值达到该临界排气饱和温度值(即排气饱和温度阈值)时,可以使压缩机的负载增加而增加冷媒吸气质量流量,进而降低压缩机的电机绕组的温度。

因此,本发明实施例的控制方法,通过排气饱和温度值可以判断压缩机的负载运行情况,而排气侧设置压力传感器和温度传感器等采集元件是压缩机产品中标准配置,可通过排气压力值获取排气饱和温度值,通常,排气压力值与排气饱和温度值具有对应关系,通过排气压力值可获取到排气饱和温度值,当排气饱和温度值大于排气饱和温度阈值时,控制增大压缩机的负载可以降低电机绕组的温度,避免压缩机处于最小负载或较小负载的低负载运行状态下,造成电机绕组的温度超过其限制温度值的情况,不需要在其电机中埋置温度传感器,可以在不增加压缩机的成本情况下,有效控制压缩机的运行状态,有效避免电机绕组的温度超过限制温度值,可避免由于其电机绕组的温度过高造成压缩机损坏的现象。

在一个可选的实施方式中,如图2所示,上述方法在上述步骤S20所述的将所述排气饱和温度值与排气饱和温度阈值进行比较之前,还可以包括以下步骤:

步骤S11、判断压缩机是否处低于预设负载运行状态,若是,则执行上述步骤S20所述的将排气饱和温度值与排气饱和温度阈值进行比较的步骤。

通常,压缩机排气饱和温度不能超过限定值,若排气饱和温度过高会导致压缩机的轴承保持架融化失效,当排气饱和温度超过限定值时会采取相应降排温措施或者停机保护,当压缩机处于较小负载时由于压缩机等熵效率较低,排气饱和温度相对较高,通常做法是若排气饱和温度超过限制值时,可以让压缩机加载以提高压缩等熵效率进而降低排气饱和温度。

前文提到,较低负载时压缩机电机绕组的温度较高,加载也可以使得电机绕组的温度降低。

因此通过排气饱和温度控制也可以间接的降低电机绕组的温度进而保护压缩机,但是可能存在的情况是,电机绕组的温度会先达到允许范围的限制温度值,而此时排气饱和温度尚未超过其限制值时,即排气饱和温度达到排气饱和温度阈值滞后于电机绕组的温度达到限制温度值,在这种情况下,如果通过控制排气饱和温度不超限间接控制电机绕组的温度不超过限制温度值,可能存在误差,仍然存在电机烧毁风险。

因此,本实施例中,进一步的,先判断压缩机是否处在低于预设负载运行状态,因为,压缩机在处于较小负载运行状态下才有可能使电机绕组的温度超过限制温度值,然后再通过将排气饱和温度值与排气饱和温度阈值进行比较,可以保证对电机绕组的温度是否超过限制温度值判断的准确性,减小判断误差。

在一些例子中,对于判断压缩机是否处于低于预设负载运行状态的方式可以包括:

根据压缩机中的容调电磁阀的状态判断压缩机是否处于低于预设负载运行状态;或者,

根据压缩机中电机的输入频率和\或吸排气参数判断压缩机是否处于低于预设负载运行状态。

压缩机中设置有容调电磁阀,例如,对于螺杆压缩机,通常在转子侧设置有容调电磁阀。

通过调节容调电磁阀得失电来控制滑阀的位置可以调节压缩机的排气量,进而调节压缩机的负载大小,例如,当压缩机处于最小负载运行状态下,容调电磁阀失电,因此,根据容调电磁阀是失电状态还是得电状态可以判断压缩机是否处于最小负载运行状态。

可通常压缩机的吸排气参数,或者如果电机为变频电机,还可以进一步的根据电机的输入频率,采用AHRI标准的10系数或20系数或类似计算方法等判断压缩机是否处在低于预设负载运行状态。

上述的吸排气参数例如包括吸气温度值、吸气压力值、排气温度值和排气压力值等,排气压力值和排气温度值指通过压缩机的排气侧排出的高温高压气体的压力值和温度值,排气参数值可以通过在压缩机上设置相应的采集元件获得,例如,通过在压缩机的排气侧设置温度传感器和压力传感器,将采集的压力值和温度值作为排气温度值和排气压力值等。

同样,吸气压力值和吸气温度值指通过压缩机的吸气侧吸入的低温低压气体的压力值和温度值,吸气参数值可以通过压缩机的吸气侧设置温度传感器和压力传感器等采集,将采集的压力值和温度值等作为吸气温度值和吸气压力值等。

本实施例中,当压缩机处于低于预设负载运行状态,此时若压缩机的排气饱和温度超过排气饱和温度阈值时,可以控制压缩机加载至大于或等于预设负载值,可以有效避免电机绕组的温度超过限制温度值,有效控制压缩机的运行状态,避免由于其电机绕组的温度过高造成压缩机损坏的现象。

上述的预设负载为低负载的运行状态,预设负载例如为最小负载(例如,最大负载的30%),或者最大负载的40%等,该预设负载可以根据压缩机的相关技术参数和运行工况等设置。

需要说明的是,对于控制压缩机的负载的方式,例如,可以通过控制调节容调电磁阀的得失电状态来推动容调滑阀移动,进而进行压缩机加载和卸载的排气量调节,或者通过控制电机的输入频率的大小的方式进行调节,例如,如果压缩机处于最小负载运行状态,此时,容调电磁阀失电,可控制容调电磁阀得电,并使其容调滑阀位于使压缩机加载到理论负载的60%运行状态的位置;或者如果压缩机处于最小负载运行状态,通过提高电机的输入频率的方式来增大压缩机的负载。

在一些例子中,如图2所示,上述方法还包括:

步骤S12、获取压缩机的吸气参数值;

步骤S13、根据吸气参数值计算压缩机的吸气过热度;

步骤S14、判断吸气过热度是否大于吸气过热度阈值;

步骤S15、若是,则控制压缩机停止运行并生成报警提示信息,若否,则执行上述步骤S10所述的获取压缩机的排气饱和温度值的步骤。

本实施例中,进一步的获取压缩机的吸气参数值,吸气参数值指压缩机吸气侧的压力值和温度值等,根据吸气参数值可计算压缩机的吸气过热度,吸气过热度是反应压缩机经吸气侧吸入的低温低压气态制冷剂的整体情况的参数,吸气过热度阈值可以为压缩机正常工作时的最大吸气过热度,当压缩机缺少冷媒时,会导致吸气侧的温度增大和冷媒流量减小等,造成的吸气过热度大于吸气过热度阈值的情况,如果此时压缩机仍然运行,不仅起不到应用压缩机的空调系统的制冷或者制热效果,也会对压缩机造成一定的损伤,影响压缩机的使用寿命,如果时间过长甚至造成压缩机损坏,因此,此时在控制压缩机停止运行的同时,还可以生成报警提示信息,以提醒用于进行维修。

生成的报警提示信息可以为控制压缩机的信号灯闪烁或亮起或者显示特定颜色的信号,也可以为文字或者图像信息,以通过设置在压缩机或者设置在应用压缩机的空调系统的遥控器中显示报警文字或者图像信息,例如,显示“缺少冷媒”的报警提示文字信息或者显示设定的报警标识。

上述的吸气参数值可以包括吸气压力值,该方法中,还可以包括以下步骤:

步骤111、根据吸气压力值计算吸气饱和温度值;

步骤112、根据构建的以吸气饱和温度值为自变量,以排气饱和温度阈值为因变量的函数关系,采用吸气饱和温度值计算出排气饱和温度阈值。

本实施例中,根据冷媒种类,可以利用吸气压力值和吸气饱和温度值的数学物性拟合公式,根据吸气压力值即可计算出吸气饱和温度值。排气压力值与排气饱和温度值也可以利用相同的拟合公式计算,可根据排气压力值计算出排气饱和温度值。

并且通过构建的以吸气饱和温度值为自变量,以排气饱和温度阈值为因变量的函数关系,可以采用吸气饱和温度值计算出排气饱和温度阈值,排气饱和温度阈值为压缩机正常运行范围的边界,如果超过该边界可以确定压缩机处于最小负载运行状态,此时控制增大压缩机的负载。

构建的上述函数关系可以为分段线性函数或其他函数,可以确定压缩机的负载大小的运行范围,并且,通常线性函数关系可以简化确定排气饱和温度阈值的边界范围,计算方式简单,提高计算速度,因此,可以提高上述方法中对负载调整的反应速度,及时的确保电机绕组的温度不超过允许范围的限制温度值,有效防止压缩机损坏。

下面以一种具体应用场景下,参照图3所示,说明上述实施例提供的压缩机的控制方法的工作过程,压缩机此时处于正常运行状态,工作过程如下:

步骤S100、获取压缩机的吸气温度值、排气温度值、吸气压力值和排气压力值;

步骤S101、判断压缩机的容调电磁阀是否失电,若是,则接着执行下述步骤102,若否,压缩机退出本循环,不执行以下步骤;

如果容调电磁阀失电,可以确定压缩机处于最小负载运行状态,如果容调电磁阀未失电,即得电,说明压缩机未处于最小负载运行状态,电机绕组的温度通常不会超过允许的允许范围的限制温度值,不需要对压缩机的负载大小进行调整,因此,不执行下述步骤;

步骤S102、根据吸气温度值和吸气压力值计算压缩机的吸气过热度;

步骤S103、判断吸气过热度是否大于吸气过热度阈值;

步骤S104、若是,控制压缩机停止运行并生成报警提示信息,若否,则接着执行下述步骤S105;

步骤105、根据排气压力值计算出排气饱和温度值;

步骤S106、根据吸气压力值计算吸气饱和温度值;

步骤S107、根据构建的以吸气饱和温度值为自变量,以排气饱和温度阈值为因变量的函数关系,采用吸气饱和温度值计算出排气饱和温度阈值;

S108、将排气饱和温度值与排气饱和温度阈值进行比较;

S109、判断排气饱和温度值是否大于排气饱和温度阈值;

S110、若是,则控制增大压缩机的负载,若否压缩机可继续运行。

本发明实施例还提供一种压缩机的控制装置,如图4所示,该压缩机的控制装置04包括:

排气饱和温度获取单元401,用于获取压缩机的排气饱和温度值;

排气饱和温度比较单元402,用于将所述排气饱和温度值与排气饱和温度阈值进行比较;

负载调整单元403,用于当判断出所述排气饱和温度值大于排气饱和温度阈值时,控制增大压缩机的负载。

在一个可选的实施方式中,如图5所示,该装置还包括:

负载判断单元404,用于判断压缩机是否处于低于预设负载运行状态,若是,则执行所述将所述排气饱和温度值与排气饱和温度阈值进行比较的步骤。

在一个可选的实施方式中,该装置还包括:

吸气参数获取单元405,用于获取压缩机的吸气参数值;

吸气过热度计算单元406,用于根据所述吸气参数值计算压缩机的吸气过热度;

报警控制单元407,用于判断所述吸气过热度是否大于吸气过热度阈值,若是,则控制压缩机停止运行并生成报警提示信息,若否,则执行所述获取压缩机的排气参数值的步骤。

该压缩机的控制装置是与上述实施例所述的控制方法应用的装置,该装置可以有效避免电机绕组的温度超过限制温度值,而不需要在电机中设置温度传感器,在不增加压缩机的成本情况下,可以有效控制压缩机的运行状态,可避免由于其电机绕组的温度过高造成压缩机损坏的现象。

上述的装置中的各单元可以集成于一体,也可以分离部署。上述各单元可以合并为一个单元,也可以进一步拆分成多个子单元。

通过以上的实施方式的描述,本实施例的装置可借助软件的方式实现,或者软件加必需的通用硬件的方式来实现,当然也可以通过硬件实现。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该软件产品可以应用在具有数据处理功能的控制器中,例如,芯片或者处理器,该控制器可应用在压缩机中,以控制压缩机执行上述控制方法。

本发明实施例还提供一种压缩机,内置有电机,该电机采用吸气冷媒冷却,该压缩机还包括:

控制器,所述控制器中设置有上述任一实施例所述的压缩机的控制装置;

排气参数采集传感器,用于采集排气参数值,以发送给所述控制装置;

吸气参数采集传感器,用于采集吸气参数值,以发送给所述控制装置。

上述的排气参数采集传感器可以包括设置在压缩机排气侧的温度传感器、压力传感器等,吸气参数采集传感器可以包括设置在压缩机吸气侧的温度传感器、压力传感器等。

该压缩机的控制器中设置有上述任一实施例所述的压缩机的控制装置,可将采集的排气参数值和吸气参数值发送给该控制装置,进而控制器可控制压缩机执行上述实施例所述的控制方法,在不增加压缩机的成本情况下,可以有效控制压缩机的运行状态,可避免由于其电机绕组的温度过高造成压缩机损坏的现象。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后,将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

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