专利名称：利用电子膨胀阀控制温度的制冷机组的制作方法
技术领域：
本发明涉及制冷技术领域，具体涉及一种制冷机组。
背景技术：
现有技术中，被冷却介质的温度控制通常有两种方式 一种是通过压縮 机卸载和启停控制方法实现；另一种是通过被冷却介质(载冷剂)的自动旁通 混合调节方法来实现。
上述两种方法在机组的实际运行中都存在缺点压縮机卸载和启停控制 方法容易导致系统温度波动过大和压縮机使用寿命下降；而通过载冷剂侧旁 通混合的方法进行控制，可以快速精确地控制载冷剂温度，由于该方式必须增 加三通自动调节阀，管路系统复杂，同时导致载冷剂侧的流动阻力大幅度加大， 载冷剂泵(或风机)的功率随之要加大，因此该方法制造成本较高，运行成本也 高。
目前，电子膨胀阀和热力膨胀阀一样，通常仅用于制冷系统的过热度控制， 以保证系统的安全和高效运转。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种利用电子膨胀阀控制温度的制 冷系统方案，电子膨胀阀将被用于直接调节控制被冷却介质的入口或出口温 度，制冷系统的制冷量通过电子膨胀阀自动调整进入蒸发器的制冷剂供液量 来实现，以精确控制载冷剂温度。
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案它包括制冷压縮机l、
冷凝器2、干燥过滤器3、电子膨胀阀4和蒸发器7通过管道形成的密封系统， 它还包括电子膨胀阀驱动器5和设置在蒸发器7的载冷剂出口管路上的载冷 剂出口温度传感器6，所述载冷剂出口温度传感器6的输出信号输出至电子 膨胀阀驱动器5的第一信号输入端，所述电子膨胀阀驱动器5的控制信号输 出至电子膨胀阀4。当载冷剂出口温度传感器6所测得的被冷却介质温度高 时，电子膨胀阀4增大开度，加大制冷量；当所测得的被冷却介质温度低时， 电子膨胀阀4减小开度，减小制冷量。
本发明还包括设置在蒸发器的制冷剂回气管路上的回气温度传感器9和 回气压力传感器10，所述回气温度传感器9的温度信号输出至电子膨胀阀驱 动器5的第二信号输入端，所述回气压力传感器10的压力信号输出至电子膨 胀阀驱动器5的第三信号输入端。如上所述的电子膨胀阀4、电子膨胀阀驱 动器5、载冷剂温度传感器6、回气温度传感器9和回气压力传感器10构成 一个电子膨胀阀控制系统，电子膨胀阀的开启度主要根据载冷剂温度进行精 确PID调节，常规的膨胀阀过热度控制，在本方案中仅用于防止过热度过低。 如此设计，可防止过热度偏低，用于最小过热度保护，也就是说，在过热偏低 时电子膨胀阀将强制关小(即使冷却介质温度还较高)以保证过热度在允许 范围。
总的来说，上述的电子膨胀阀的控制原则是:在确保过热度不低于允许值 的前提下根据载冷剂温度的变化调节电子膨胀阀的开度以维持载冷剂温度稳 定.
为克服电子膨胀阀调节载冷剂温度时可能导致的吸气过热度过高现象，
本发明还包括热力膨胀阀8和热力膨胀阀感应包11，所述热力膨胀阀8的进 口通过管道与电子膨胀阀4的进口管道连通，热力膨胀阀8的出口通过管道 与蒸发器7制冷剂输出管道连通；所述热力膨胀阀感应包11设置在压縮机1 的进气管道上。在电子膨胀阀调节过程中回气过热度大时自动打开，对制冷剂 回气实施喷液冷却，喷液量由热力膨胀阀根据过热度自动调整，使压縮机吸气 过热度维持在正常范围.。
作为本发明的更进一步改进，它还包括热气旁通阀12，其进口与压縮机l 的出口管道连通，其出口与所述热力膨胀阀8的出口管道连通。该热气旁通 阀在出口压力低于阀门设定值时自动打开以维持出口压力不致过低；热气旁 通阀的开启压力参照压縮机允许的最低吸气压力来设定，这可以防止吸气压 力过低现象，进而保证压縮机的吸气压力不低于允许范围。该热气旁通措施 可以使压縮机在较低低的制冷负荷需求时仍能持续运转而不停机，保证温度 控制精度。
本发明有效地利用了电子膨胀阀的PID控制功能，可以达到很高的温度控 制精度。该发明方案可达到与采用载冷剂侧自动旁通混合调节方法相同的控 制精度；同时，本发明具有设计合理、结构简单的优点，所述机组的制造成本 和运行成本均低于自动旁通混合调节方法。
图1是本发明所述利用电子膨胀阀控制温度的制冷机组的系统原理图。
图中l.制冷压縮机；2.冷凝器；3.干燥过滤器；4.电子膨胀阀；5.电 子膨胀阀驱动器；6.载冷剂出口温度传感器；7.蒸发器；8.热力膨胀阀；9.
蒸发器回气温度传感器；10.回气压力传感器；ll.热力膨胀阀感温包；12.
热气自动旁通阀。
具体实施例方式
下面结合说明书附图具体说明具体实施方式
。
本实施方式为紧凑型(小尺寸)单个压縮机的风冷冷水机组，出水温度控
制精度20+/-0. 3°C， 制冷负荷需求为lkW 10kW。
本实施方式包括制冷压縮机1、冷凝器2、干燥过滤器3、电子膨胀阀4 和蒸发器7通过管道形成的密封系统，它还包括电子膨胀阀驱动器5和设置 在蒸发器7的载冷剂出口管路上的载冷剂出口温度传感器6，所述载冷剂出 口温度传感器6的输出信号输出至电子膨胀阀驱动器5的第一信号输入端， 所述电子膨胀阀驱动器5的控制信号输出至电子膨胀阀4。它还包括设置在 蒸发器的制冷剂回气管路上的回气温度传感器9和回气压力传感器10，所述 回气温度传感器9的温度信号输出至电子膨胀阀驱动器5的第二信号输入端， 所述回气压力传感器10的压力信号输出至电子膨胀阀驱动器5的第三信号输 入端。它还包括热力膨胀阀8，所述热力膨胀阀的感温包ll设置在压縮机l 的进气管道上。它还包括热气旁通阀12，安装于压縮机的排气管和蒸发器回 气管之间。热气旁通阀的开启压力根据压縮机允许最低吸气压力来设定。这 样，当被冷却介质的制冷负荷较低，回气压力低于压縮机吸气压力允许范围时， 热气旁通阀12自动打开，使高压气体旁通到低压端，以维持吸气压力不低于 允许范围，压縮机可以在较低制冷负荷需求下仍持续运转而不停机，以保证温 度控制精度。
机组的基本技术规格如下
压縮机:全封闭涡旋压縮机，4.3匹；
管翅式冷凝器:迎风面积0.6平方米，4排，采用3/8"内螺纹铜管,O. 12mm 厚铝翅片；
冷凝器风机无级调速外转子轴流风机，配风机调速器，根据冷凝压力 自动调整风速；
电子膨胀阀3RT; 热力膨胀阀1RT;
热气旁通阀额定容量〉二3kW.(如DANFOSS的CPCE12);
蒸发器板式换热器，设计蒸发温度l(TC;
实验结果表明该设计可以保证机组的出水温度控制精度在20+/-0. 3°C
以内，同时机组的尺寸和成本得到了有效的控制；在系统中应用电子膨胀阀， 可以实现10 100%的精确容量调节，满足温度控制精度要求；同时根据计算
分析，约在3kW负荷以下时压縮机的吸气压力将低于允许范围，因此系统中应
该安装热气旁通阀。
工作原理电子膨胀阀开启度受来自电子膨胀阀驱动器的控制信号控制。
电子膨胀阀驱动器的工作逻辑如下根据载冷剂出口温度(或进口温度，根据 应用需要)的变化实施PID调节，温度高时开大以增加制冷量，温度低时关小
以减小制冷量。同时，根据测量的蒸发器回气温度和回气压力监控蒸发器出 口制冷剂的过热度，当过热度低于设定的低限时，发出禁止继续打开或减小电
子膨胀阀开度的信号；当过热度高于设定低限时，过热度将只是监测，不参与 阀门开度控制。
其中，最大吸气压力保护(MOP)根据需要可以加入电子膨胀阀的控制逻
辑；本领域的技术人员根据现有技术可以实现自动控制部分，在此不再赘述。 在这个系统中，吸气过热度过高时将通过热力膨胀阀的喷液冷却来降低 过热度。
在这个系统里，热气自动旁通阀的功能是当吸气压力低于压縮机允许最 低吸气压力时自动打开，高压气体将旁通一部分到低压侧以维持一定的吸气
压力。所以热气旁通阀的开启压力应参照压縮机的最低吸气压力进行设定； 设定值应不低于压縮机的允许最低吸气压力.但如果整个应用范围(主要验证 制冷负荷最低时的情况)均不会出现吸气压力低于压縮机允许范围的情况，则 不需要热气旁通阀。
通过以上控制保护措施，制冷机的实际制冷量将可以根据制冷负荷需求 自动调整以精确控制载冷剂温度。具体来说，当制冷负荷出现变化时，载冷剂 温度会随之发生变化，电子膨胀阀驱动器通过载冷剂温度传感器将迅速检测 到载冷剂温度变化趋势，驱动器实施PID计算后发出调节指令调整电子膨胀 阀开度，通过改变进入蒸发器的供液量来调整制冷量使它和制冷负荷需求相 匹配，以保持载冷剂温度稳定。在电子膨胀阀调整过程中，电子膨胀阀驱动器 同时还检测蒸发器出口的回气温度和压力，如果计算出的过热度低于设定值， 驱动器经过计算后会发出指令要求关小阀门以减小供液量，从而保证回气过 热不低于允许值。从上面我们可以看出，电子膨胀阀的调整方式是在控制载冷 剂温度稳定的同时保证蒸发器回气过热度始终高于允许值，它不能保证过热 度不会过高，因此，同时安装一个热力膨胀阀是必须的。当过热度超过热力膨 胀阀的开启过热度时，热力膨胀阀会自动开启以降低过热度；这样，在控制载 冷剂温度的同时，压縮机的吸气过热度也得以有效的控制。
热气自动旁通阀的安装则是为了防止吸气压力过低而导致压縮机保护停 机，使压縮机能够持续运转不停机，避免压縮机停机过程导致的温度较大波 动。
应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制， 尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应 当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，均应涵盖在本 发明的权利要求范围当中。
权利要求
1、利用电子膨胀阀控制温度的制冷机组，其特征在于它包括制冷压缩机(1)、冷凝器(2)、干燥过滤器(3)、电子膨胀阀(4)和蒸发器(7)通过管道形成的密封系统，它还包括电子膨胀阀驱动器(5)和设置在蒸发器(7)的载冷剂出口管路上的载冷剂出口温度传感器(6)，所述载冷剂出口温度传感器(6)的输出信号输出至电子膨胀阀驱动器(5)的第一信号输入端，所述电子膨胀阀驱动器(5)的控制信号输出至电子膨胀阀(4)。
2、 根据权利要求1所述的利用电子膨胀阀控制温度的制冷机组，其特征在 于它还包括设置在蒸发器的制冷剂回气管路上的回气温度传感器(9)和回气压 力传感器(10)，所述回气温度传感器(9)的温度信号输出至电子膨胀阀驱动器(5) 的第二信号输入端，所述回气压力传感器(IO)的压力信号输出至电子膨胀阀驱 动器(5)的第三信号输入端。
3、 根据权利要求1或2所述的利用电子膨胀阀控制温度的制冷机组，其特 征在于它还包括热力膨胀阀(8)和热力膨胀阀感应包(11)，所述热力膨胀阀(8) 的进口通过管道与电子膨胀阀(4)的进口管道连通，热力膨胀阀(8)的出口通过 管道与蒸发器(7)制冷剂输出管道连通;所述热力膨胀阀感应包(11)设置在压縮 机(l)的进气管道上。
4、 根据权利要求3所述的利用电子膨胀阀控制温度的制冷机组，其特征在 于它还包括热气旁通阀(12)，其进口与压縮机(l)的出口管道连通，其出口与所 述热力膨胀阀(8)的出口管道连通。
全文摘要
利用电子膨胀阀控制温度的制冷机组，它涉及制冷技术领域。为解决现有技术中精确控制载冷剂(被冷却介质)温度所存在的成本过高的问题，本发明采用下述技术方案它包括制冷压缩机(1)、冷凝器(2)、干燥过滤器(3)、电子膨胀阀(4)和蒸发器(7)通过管道形成的密封系统，它还包括电子膨胀阀驱动器(5)和设置在蒸发器(7)的载冷剂出口管路上的载冷剂出口温度传感器(6)，所述载冷剂出口温度传感器(6)的输出信号输出至电子膨胀阀驱动器(5)的第一信号输入端，所述电子膨胀阀驱动器(5)的控制信号输出至电子膨胀阀(4)。制冷系统的制冷量通过电子膨胀阀自动调整进入蒸发器的制冷剂供液量来实现，以精确控制载冷剂温度。
文档编号F25B41/04GK101178275SQ20071017879
公开日2008年5月14日 申请日期2007年12月5日 优先权日2007年12月5日
发明者陈学勤 申请人:阿尔西制冷工程技术(北京)有限公司