专利名称：空调机组冷凝压力控制装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种空调机组辅助装置，尤其涉及一种空调机组冷凝压力控制装置
及其控制方法。
背景技术：
在水冷空调系统中，冷却水通过水泵输入到水冷换热器中，用来冷却压縮机排 出的高温制冷剂气体。机房空调具有全天候运行的特点，如果冷凝压力过高或者过低， 都会影响整个制冷系统的稳定性，甚至导致系统过载保护而影响到压縮机的使用寿命。 所以需要控制系统的冷凝压力在一个合理的范围内。 冷凝压力的调节通常从水侧来进行的。从水侧来调节冷凝压力最常用的是机 械压力控制型水流量调节阀，该阀门是以冷凝压力为信号对冷却水的流量进行机械式调 节，当取压管取到的冷凝压力升高时，作用于阀体上的开阀力增大，阀会自动开大，使 较多的冷却水进入换热器，从而使冷凝压力向减小的方向变化至系统平衡；反之，当冷 凝压力下降时，开阀力减小，阀会自动关小，使进入换热器的冷却水量减少，冷凝压力 向增大的方向变化至系统平衡。机械压力控制型水流量调节阀根据冷凝压力实时调节阀 的开度，通过调整冷却水流量使冷凝压力保持在一定的范围内。这种机械式阀门有很多 不足l)阀体结构复杂，体积较大，对空间要求高，在体积较小的机组中应用困难；2) 结构复杂造成成本较高；3)依靠冷凝压力与弹簧力的压差来进行阀门开度的控制，属于 机械式控制，控制精度差；4)冷凝压力控制平衡点靠旋转调节螺杆进行调节，系统灵活 性低；5)无法进行实时监控，精度较低；6)阀门调节灵敏必然导致调节频繁，尤其是在 数码涡旋压縮机的使用场合，冷凝压力变化幅度大周期短，因此必然会导致阀门縮短使 用寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术中通过机械压力控制水流量来调节冷 凝压力存在的上述缺陷，提供一种调节精度高、系统灵活性高、并能适应不同压縮机和 不同制冷剂的空调机组冷凝压力控制装置。 本发明进一步要解决的技术问题是提供一种控制可靠、调节灵活性高、能实时 监测、保护阀门的空调机组冷凝压力控制方法。 本发明通过以下技术方案来解决上述技术问题 一种空调机组冷凝压力控制装 置，包括设置在换热器冷却介质管路上的球阀、用于调节球阀开度的调节机构、用于控 制调节机构动作的控制机构，所述控制机构包括设置在换热器冷媒管路上的源信息采集 模块、预存有设定信息的信息存储模块、接收源信息采集模块采集的源信息并将其与预 存的设定信息进行比较的比较模块、接收比较模块的比较信息并据此控制调节机构动作 的主控模块。 空调机组冷凝压力控制装置中，所述的源信息采集模块为压力源信息采集模块或温度源信息采集模块；所述的源信息为冷媒管路中的冷凝压力、每个运行周期内冷媒 管路中的冷凝压力最高值或者换热器冷媒出口的温度。 空调机组冷凝压力控制装置中，所述球阀为两通球阀或三通球阀；冷却介质为 水或者乙二醇。 —种空调机组冷凝压力控制方法，源信息采集模块采集换热器冷媒管路中的源 信息传输给比较模块，比较模块将其与信息存储模块中预存的设定信息进行比较得到比 较信息，比较信息传输给主控模块，主控模块根据比较信息控制调节机构动作，用于调 节球阀的开度，从而保持冷凝压力处于安全范围；所述的源信息为冷媒管路中的冷凝压 力或者每个运行周期内的冷凝压力最高值或者换热器冷媒出口的温度。 空调机组冷凝压力控制方法中，主控模块根据比较信息控制调节机构动作，比 较信息是在源信息采集模块采集的源信息处于预存的设定信息中的安全数值范围时，主 控模块控制调节机构保持球阀现有开度。 空调机组冷凝压力控制方法中，主控模块根据比较信息控制调节机构动作，比 较信息是在源信息采集模块采集的源信息高于预存的设定信息中的最高安全数值时，主 控模块控制调节机构动作，球阀全开。 空调机组冷凝压力控制方法中，主控模块根据比较信息控制调节机构动作，比 较信息是源信息采集模块采集的源信息低于预存的设定信息中的最低安全数值时，主控 模块控制调节机构动作，球阀关闭到设定值。 空调机组冷凝压力控制方法中，主控模块根据比较信息控制调节机构动作，比 较信息是源信息采集模块采集的源信息高于预存的设定信息中的安全数值范围的上限而 低于最高安全数值时，主控模块控制调节机构动作，按比例增加球阀的开度；增加的比 例与偏离安全数值范围的大小成正比。 空调机组冷凝压力控制方法中，主控模块根据比较信息控制调节机构动作，比 较信息是源信息采集模块采集的源信息低于信息存储模块中安全数值范围的下限而高于 最低安全数值时，主控模块控制调节机构动作，按比例减小球阀的开度；减小的比例与 偏离安全数值范围的大小成正比。 空调机组冷凝压力控制方法中，信息存储模块中预存的设定信息根据空调机组 应用的不同制冷剂对应信息调整。 本发明的装置采用电动球阀来调节空调机组中换热器内冷却介质的流量，球阀 体积小、结构简单、控制性能好，解决了小体积机组控制阀门的安装问题。本发明是采 用安装在换热器冷媒管路上的源信息采集模块采集的源信息作为控制源，通过控制机构 控制调节机构动作，来调节球阀开度，从而实现对系统中冷凝压力的调节。其中控制机 构采用非机械方式，控制精度高、反应快、调整迅速。本发明采集源信息的方式灵活， 因此，不仅适用于定速压縮机，更适合于数码涡旋压縮机和变频压縮机的应用。并且还 适用于R22、 R407C和R410A等多种制冷剂，同时球阀材质和结构特点决定其不仅用于 可以调节冷却水的流量还可以调节乙二醇等其他冷却介质的流量。 控制机构包括源信息采集模块、信息存储模块、比较模块、主控模块，源信息 采集模块采集的源信息输给比较模块，比较模块将该源信息与信息存储模块中的预存的 设定信息进行比较，主控模块根据比较模块的比较结果控制调节机构动作调节球阀的开度。控制机构根据制冷系统的冷媒源信息采用分段模糊控制的方式来控制球阀的开度， 在安全数值范围内球阀保持原有开度，可以维持系统在正常的范围内，当系统冷凝压力 偏离安全数值范围越大，球阀的调节幅度也随之增大。另外，只要检测到源信息高于最 高安全数值，则控制球阀开到最大；反之当检测到的源信息低于最低安全数值，则球阀 直接关闭到设定值。源信息包括压力源信息或温度源信息，对于压縮机的使用场合，源 信息采集模块采集冷媒管路中的冷凝压力或者每个运行周期内冷媒管路中的冷凝压力最 高值或者换热器冷媒出口的温度作为控制源，其中对于普通定速压縮机，只需要间隔一 段时间采集冷凝压力即可；而对于数码涡旋压縮机，则需要采集每个运行周期内冷媒管 路中的冷凝压力最高值。这种控制使球阀用最小的调节次数满足对系统的安全调节，即 保证了系统合理的冷凝压力，又使电动球阀具有最长达15年以上的使用寿命。
另外，根据不同制冷剂的应用压力情况，可以通过调整信息存储模块中预存的 设定信息值，本发明能够灵活的满足R22、 R407C和R410A等多种制冷剂。
本发明的控制方法中采用非机械方式实现自动控制，控制方式中通过采集制冷 系统的冷媒源信息，将该信息与预存信息比较，比较后主控模块发出指令，控制球阀的 开度。本发明控制可靠、调节灵活性高，由于可以随时采集制冷系统的冷媒源信息，可 以实现实时监测功能。并且将控制细分为五种不同情况，采用分段模糊控制的方式对球 阀进行调控，因此在保证将冷凝压力控制在安全范围内的基础上，减少阀门动作的次数 从而保护阀门，延长阀门的使用寿命。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中
图1是本发明实施例的系统连接图；
图2是本发明实施例的控制机构的框图；
图3是本发明实施例的控制原理图。
具体实施例方式
—种空调机组冷凝压力控制装置，包括设置在换热器冷却介质管路的球阀、用 于调节球阀开度的调节机构、用于控制调节机构动作的控制机构。 本发明的控制机构包括设置在换热器冷媒管路上的源信息采集模块、预存有设 定信息的信息存储模块、接收源信息采集模块采集的源信息并将其与预存的设定信息进 行比较的比较模块、接收比较模块的比较信息并据此控制调节机构动作的主控模块。其 中源信息采集模块分为压力源信息采集模块或温度源信息采集模块；采用压力源信息采 集模块采集的源信息为冷媒管路中的冷凝压力或者每个运行周期内的冷凝压力最高值， 采用温度源信息采集模块采集的源信息为换热器冷媒出口的温度。 由于本发明的源信息采集模块分为为压力源信息采集模块和温度源信息采集模 块两种；以下压力源信息采集模块简称压力采集模块，温度源信息采集模块简称温度采 集模块。源信息分为压力源信息和温度源信息两种，其中压力源信息在以下实施例中简 称为压力信号，温度源信息在以下实施例中简称为温度信号。 实施例l、本实施例以冷凝压力为控制源(源信息)、以水作为冷却介质，详细说明本发明。 如图1所示，空调机组冷凝压力控制装置包括设置在换热器冷却水出口管路上 的电动球阀，电动球阀连接有用于调节球阀开度的调节机构l，调节机构l与控制其动作 的控制机构电连接，其中调节机构l为微型电动机，微型电动机的输出轴与球阀的阀杆 连接，输出轴与球阀的阀杆可以直接连接，也可以通过变速箱或相互啮合的齿轮组来连 接，变速箱或相互啮合的齿轮组调整微型电动机输出后的转速，从而控制球阀阀杆转动 速度，提高调整的精确性。球阀可以使用三通球阀或二通球阀，本实施例可以采用二通 球阀，参见图1中实线显示，二通球阀直接连接在冷却水的出水管路上。
电动球阀除了可以设置在换热器的冷却水出口管路上，还可以设置在换热器的 冷却水进口管路上。 如图2所示，为本实施例的控制机构的控制框图。本实施例的控制机构包括设 置在换热器冷媒出口的压力采集模块2、信息存储模块、比较模块、主控模块，信息存储 模块中预存有设定信息(即设定的压力信息)，比较模块用于接收压力采集模块采集的压 力信号并将其与预存的设定信息进行比较，主控模块用于在接收比较信息后并据此控制 调节机构动作。本实施例压力采集模块选用压力传感器。本实施例的信息存储模块可 选用ROM(只读存储器)或EPROM(电可擦写可编程只读存储器)，为适应不同类型的制 冷剂，由于信息存储模块中预存的设定信息根据空调机组应用的不同制冷剂对应信息调 整，因此可选择EPROM作为信息存储模块，方便根据不同制冷剂对预存的设定信息进行 调整和修改。比较模块选用比较器，主控模块选用控制器。 针对不同的压縮机，采集的压力信息不同，对于普通定速压縮机，只需要间隔 一段时间采集冷媒管路中的冷凝压力即可；而对于数码涡旋压縮机，则需要采集每个运 行周期内冷媒管路中的冷凝压力最高值。 实施例2、如图1所示，电动球阀还可以选择三通球阀，图中管线在加上虚线部 分即显示采用三通球阀的情况，虚线部分表示三通球阀的旁通路。三通球阀除了在冷却 水出水管路上连接的两个口外，其第三个口与换热器冷却水进口管路联通。其余结构同 实施例l，在此不再赘述。 实施例3、本实施例以冷凝压力为控制源(源信息)、以水作为冷却介质，详细说 明本发明。 如图l、 2所示， 一种水冷空调机组冷凝压力控制的控制方法压力采集模块采 集换热器冷媒出口的压力信号传输给比较模块，比较模块将其与信息存储模块中预存的 设定信息进行比较得到比较信息，比较信息传输给主控模块，主控模块根据比较信息控 制调节机构动作来调节在换热器冷却水出口的球阀的开度，从而保持冷凝压力处于安全 范围。 如图3所示，在信息存储模块中预存的设定信息包括安全压力的上限值和下限 值、最高安全压力值、最低安全压力值。在设定点上下延伸出安全压力的上限值和下限 值，安全压力的上限值和下限值之间形成一个数值范围，该数值范围为信息存储模块内 预存的安全压力范围B1 Al。在压力传感器采集的压力信号值与信息存储模块内预 存的设定信息比较后，压力信号值位于预设的安全压力范围B1 A1内时，主控模块指 令调节机构不动作；在检测的压力信号值A2高于安全压力的上限A1时，主控模块指令调节机构动作，增加球阀al^的开度，压力信号值继续升高，主控模块指令调节机构动 作，继续增加球阀的开度，压力信号值偏离预设安全压力范围上限A1越多，球阀开度的 增加比例越高。在检测的压力信号值B2低于安全压力的下限B1，主控模块指令控制调节 机构动作，减小球阀bl^的开度，压力信号值继续降低，主控模块指令调节机构动作， 继续减小球阀的开度，压力信号值偏离预设安全压力下限B1越多，球阀开度的减小比例 越高。 在压力采集模块采集的压力信号值与信息存储模块内预存的设定信息比较后， 压力信号值高于信息存储模块中的最高安全数值(最高安全压力值An)时，主控模块指 令调节机构动作，完全打开球阀，低于信息存储模块中的最低安全数值(最低安全压力值 Bn)时，主控模块指令调节机构动作，关闭球阀到设定值。 除了以冷凝压力为控制源(源信息)外，还可以以冷媒出口的温度作为控制源， 那么控制机构包括设置在换热器冷媒出口的温度采集模块、预存有设定信息的信息存储 模块、接收温度采集模块采集的温度信号并将其与预存设定信息进行比较的比较模块、 接收比较模块的比较信息并据此控制调节机构动作的主控模块。
权利要求
一种空调机组冷凝压力控制装置，其特征在于，包括设置在换热器冷却介质管路上的球阀、用于调节球阀开度的调节机构、用于控制调节机构动作的控制机构，所述控制机构包括设置在换热器冷媒管路上的源信息采集模块、预存有设定信息的信息存储模块、接收源信息采集模块采集的源信息并将其与预存的设定信息进行比较的比较模块、接收比较模块的比较信息并据此控制调节机构动作的主控模块。
2. 根据权利要求1所述的空调机组冷凝压力控制装置，其特征在于，所述的源信息采 集模块为压力源信息采集模块或温度源信息采集模块；所述的源信息为冷媒管路中的冷 凝压力、每个运行周期内冷媒管路中的冷凝压力最高值或者换热器冷媒出口的温度。
3. 根据权利要求1所述的空调机组冷凝压力控制装置，其特征在于，所述球阀为两通 球阀或三通球阀；冷却介质为水或者乙二醇。
4. 一种空调机组冷凝压力控制方法，其特征在于，源信息采集模块采集换热器冷媒 管路中的源信息传输给比较模块，比较模块将其与信息存储模块中预存的设定信息进行 比较得到比较信息，比较信息传输给主控模块，主控模块根据比较信息控制调节机构动 作，用于调节球阀的开度，从而保持冷凝压力处于安全范围；所述的源信息为冷媒管路 中的冷凝压力或者每个运行周期内的冷凝压力最高值或者换热器冷媒出口的温度。
5. 根据权利要求4所述的空调机组冷凝压力控制方法，其特征在于，主控模块根据比 较信息控制调节机构动作，比较信息是在源信息采集模块采集的源信息处于预存的设定 信息中的安全数值范围时，主控模块控制调节机构保持球阀现有开度。
6. 根据权利要求4所述的空调机组冷凝压力控制方法，其特征在于，主控模块根据比 较信息控制调节机构动作，比较信息是在源信息采集模块采集的源信息高于预存的设定 信息中的最高安全数值时，主控模块控制调节机构动作，球阀全开。
7. 根据权利要求4所述的空调机组冷凝压力控制方法，其特征在于，主控模块根据比 较信息控制调节机构动作，比较信息是源信息采集模块采集的源信息低于预存的设定信 息中的最低安全数值时，主控模块控制调节机构动作，球阀关闭到设定值。
8. 根据权利要求4所述的空调机组冷凝压力控制方法，其特征在于，主控模块根据比 较信息控制调节机构动作，比较信息是源信息采集模块采集的源信息高于预存的设定信 息中的安全数值范围的上限而低于最高安全数值时，主控模块控制调节机构动作，按比 例增加球阀的开度；增加的比例与偏离安全数值范围的大小成正比。
9. 根据权利要求4所述的空调机组冷凝压力控制方法，其特征在于，主控模块根据比 较信息控制调节机构动作，比较信息是源信息采集模块采集的源信息低于信息存储模块 中安全数值范围的下限而高于最低安全数值时，主控模块控制调节机构动作，按比例减 小球阀的开度；减小的比例与偏离安全数值范围的大小成正比。
10. 根据权利要求4所述的空调机组冷凝压力控制方法，其特征在于，信息存储模块 中预存的设定信息根据空调机组应用的不同制冷剂对应信息调整。
全文摘要
本发明公开了一种空调机组冷凝压力控制装置及其控制方法，装置包括设置在换热器冷却介质管路上的球阀、用于调节球阀开度的调节机构、用于控制调节机构动作的控制机构，其中控制机构包括源信息采集模块、信息存储模块、比较模块、主控模块。空调机组冷凝压力控制方法是将采集的换热器冷媒管路上的源信息传输给比较模块，比较模块将其与预存的设定信息进行比较，得到的比较信息传输给主控模块，主控模块根据此控制调节机构动作来调节在换热器冷却介质管路上的球阀的开度。本发明提供一种控制可靠、精度高、系统灵活性高、能实时监测、保护阀门、并能适应不同压缩机和不同制冷剂的空调机组冷凝压力控制装置及其控制方法。
文档编号G05B19/04GK101691945SQ20091019066
公开日2010年4月7日 申请日期2009年9月29日 优先权日2009年9月29日
发明者徐刚, 牛星, 赵大勇 申请人:艾默生网络能源有限公司