一种蒸发冷却式冷水机组、其控制方法及控制系统与流程

本发明涉及空调设备领域，尤其涉及一种蒸发冷却式冷水机组、其控制方法及控制系统。

背景技术：

近年来我国大力发展轨道交通，地铁车站通风空调设备逐渐引起人们的注意，由于存在冷却塔选址困难，地铁站能耗较高等问题，地铁空调需要高可靠性、低故障率及节能型产品，蒸发式冷凝机组刚好能解决这些问题。

但是现有的蒸发式冷凝机组未对水量及风量进行有效的控制，从而导致水资源的过度浪费，较大的供水量及风量也会产生巨大的噪音，过大或者过小的水气比影响机组的能耗等问题，这些问题阻碍蒸发式冷却技术及其机组的推广应用。

因此，提出一种全新的风机及水泵控制方案是业内亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述现有技术存在的缺陷，提供一种蒸发冷却式冷水机组、其控制方法及控制系统。

本发明采用的技术方案是，提出一种蒸发冷却式冷水机组的控制方法，所述的控制方法包括：检测冷凝器进出风的湿球温度和压缩机排气压力，并根据排气压力所处范围和冷凝器进出风的湿球温差值控制变频风机和变频水泵的频率。

在一实施例中，所述的控制方法包括以下步骤：

步骤1.检测压缩机排气压力p并判断排气压力是否在正常运行范围;

步骤2.当排气压力小于等于最低高压压力的临界值时（p≤a），判断进出风的湿球温差值是否小于进出风口最高湿球温差临界值（δt＜d），如是，则转步骤3，如否，则转步骤4；

步骤3.降低变频风机的频率，减小风量，之后继续检测压缩机排气压力；

步骤4.降低变频水泵的频率，降低水量，之后继续检测压缩机排气压力；

步骤5.当排气压力在最低高压压力的临界值和最高高压压力的临界值之间时（a＜p＜b），判断进出风的湿球温差值是否小于或等于最低进出风口湿球温差临界值（δt≤c），如是，则转步骤6，如否，则转步骤7；

步骤6.增大变频水泵的频率，增加水量，之后继续检测压缩机排气压力；

步骤7.判断进出风的湿球温差值是否小于最高进出风口湿球温差临界值（δt＜d），如是，则转步骤8，如否，则转步骤4；

步骤8.变频风机和变频水泵的频率不变，稳定运行，并继续检测压缩机排气压力；

步骤9.当排气压力大于或等于最高高压压力的临界值时（p≥b），判断进出风的湿球温差值是否小于等于最低进出风口湿球温差临界值（δt≤c），如是，则转步骤6，如否，则转步骤10；

步骤10.判断进出风的湿球温差值是否小于最高进出风口湿球温差临界值（δt＜d），如是，则转步骤11，如否，则转步骤12；

步骤11.同时增大变频风机和变频水泵的频率，之后继续检测压缩机排气压力；

步骤12.增大变频风机的频率，之后继续检测压缩机排气压力。

本发明还提出一种蒸发冷却式冷水机组的控制系统，包括：

湿度采集模块，用于采集冷凝器进出风的湿球温度；

压力采集模块，用于采集压缩机的排气压力；

第一比较模块，用于判断排气压力是否在设定的运行范围；

第二比较模块，用于判断冷凝器进出风的湿球温差是否在设定的运行范围；

执行模块，用于根据第一模块和第二模块的判断结果控制变频风机和变频水泵的频率。

所述的执行模块按以下步骤工作：

当p≤a且δt＜d时，降低变频风机的频率，减小风量；当p≤a且δt≥d时，降低变频水泵的频率；

当a＜p＜b且δt≤c时，增大变频水泵的频率，增加水量；当a＜p＜b且δt＞c时，判断δt＜d，如是，则保持变频水泵和变频风机的频率不变，稳定运行，如否，则降低变频水泵的频率；

当p≥b且δt≤c时，增大变频水泵的频率；如p≥b且δt＞c时，判断δt＜d，如是，同时增大变频风机和变频水泵的频率；如否，则增大变频风机的频率。

本发明还提出一种蒸发冷却式冷水机组，包括压缩机、冷凝器和控制系统，其中，所述冷凝器采用塔式水冷系统，包括变频风机和变频水泵，所述冷凝器的进出风口设有湿球温度传感器，所述压缩机排气管设有压力传感器，所述控制系统根据压缩机排气压力所处范围和冷凝器进出风的湿球温差值控制变频风机和变频水泵的频率。

与现有技术相比，本发明利用变频风机及变频水泵给冷凝器供给合适的风量及水量，达到最佳水气比，能效最优；在保证机组正常运行的情况下，减少水资源的浪费问题，减小机组产生的噪音，保证用户的舒适度，提高设计寿命，此外，本发明还解决了区域通用性差的问题，能满足高负荷换热量下机组正常运行，以及避免风机及水泵长时间高负载运行，提高器件的使用寿命，推动蒸发式冷凝机组的应用。

附图说明

图1为蒸发冷却式冷水机组的示意图；

图2为本发明控制系统的示意图；

图3为本发明方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对发明进行详细的说明。

如图1所示，蒸发冷却式冷水机组包括压缩机1、冷凝器2、节流阀3和壳管式蒸发器4。冷凝器采用塔式水冷系统，包括变频风机5、变频水泵6和水箱10。冷凝器的进风口设有湿球温度传感器7，出风口设有湿球温度传感器8，压缩机排气管设有压力传感器9。

如图2所示，本发明提出的蒸发冷却式冷水机组的控制系统包括：

湿度采集模块，用于采集冷凝器进出风的湿球温度；

压力采集模块，用于采集压缩机的排气压力；

第一比较模块，用于判断排气压力是否在设定的运行范围；

第二比较模块，用于判断冷凝器进出风的湿球温差是否在设定的运行范围；

执行模块，用于根据第一模块和第二模块的判断结果控制变频风机和变频水泵的输出。

本发明在蒸发式冷凝器进风口和出风口分别布置一个温湿度传感器，用于检测进风湿球温度t1及出风湿球温度t2，并使用压力传感器检测压缩机高压侧压力p，在保证高压压力在正常运行范围内的条件下，变频风机及变频水泵提供冷凝器合适的风量和水量。

本发明提出的控制方法是在机组开机ts后开始检测压缩机排气管侧压力p和冷凝器进出风湿球温差δt（δt=t2-t1），并通过判断压力和温差的范围调整变频风机及变频水泵的运行频率，改变冷凝器中水气比，从而影响高压压力，使机组能够平稳运行。

蒸发式冷却机组压缩机在运行时高压需要在合适范围之类运行，进风口湿球温度t1即为环境湿球温度，冷凝器水气比较低时，出风口相对湿度也会相应较低，此时出风口湿球温度t2也会较低，即δt较小。

在环境条件确定的情况下，t1为定值，当δt增大时，蒸发的水量增大，冷凝温度相应降低，高压压力也随之降低。不同环境下机组运行高压压力和进出风口湿球温度有着最适合的范围：a<p<b；c<δt<d。

其中：a—最低高压压力临界值；

b—最高高压压力临界值；

c—最低进出风口湿球温度差临界值；

d—最高进出风口湿球温度差临界值。

本发明根据上述判断逻辑，调整风量及水量来使机组正常运行。

本发明提出的控制方法具体包括以下步骤：

步骤1.机组开启ts后检测压缩机排气压力p并判断排气压力所处的范围;

步骤2.当排气压力小于等于最低高压压力的临界值时（p≤a），判断进出风的湿球温差值是否小于最高进出风口湿球温差临界值（δt＜d），如是，则转步骤3，如否，则转步骤4；

步骤3.降低变频风机的频率，减小风量，保证机组正常运行同时节约风机能耗，减小风机噪声，之后继续检测压缩机排气压力；

步骤4.降低变频水泵的频率，降低水量，保证机组正常运行同时降低水泵功耗，减小水资源的浪费，之后继续检测压缩机排气压力，

步骤5.当排气压力在最低高压压力的临界值和最高高压压力的临界值之间时（a＜p＜b），判断进出风的湿球温差值是否小于或等于最低进出风口湿球温差临界值（δt≤c），如是，则转步骤6，如否，则转步骤7；

步骤6.增大变频水泵的频率，增加水量，保证机组所需正常水量，增加冷凝器换热量，提升整机性能，之后继续检测压缩机排气压力；

步骤7.判断进出风的湿球温差值是否小于最高进出风口湿球温差临界值（δt＜d），如是，则转步骤8，如否，则转步骤4，此时降低变频水泵频率，减小水量供给，保证机组正常运行同时降低水泵功耗；

步骤8.稳定运行，此时冷凝器水量及风量供给都在合适状态，之后继续检测压缩机排气压力；

步骤9.当排气压力大于或等于最高高压压力的临界值时（p≥b），判断进出风的湿球温差值是否小于等于最低进出风口湿球温差临界值（δt≤c），如是，则转步骤6，如否，则转步骤10；

步骤10.判断进出风的湿球温差值是否小于最高进出风口湿球温差临界值（δt＜d），如是，则转步骤11，如否，则转步骤12；

步骤11.同时增大变频风机和变频水泵的频率，之后继续检测压缩机排气压力；

步骤12.增大变频风机的频率，之后继续检测压缩机排气压力。

通过上述控制过程，可以保证机组压缩机在正常运行范围内运行时能效最优，减少水资源的浪费，通过控制水量及风量供给，减少换热器表面干斑现象，减少高压保护产生运行不稳定状态，提高机组运行后的可靠性，提高用户体验。

上述实施例仅用于说明本发明的具体实施方式。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变化，这些变形和变化都应属于本发明的保护范围。