一种冷水机组及其控制方法与流程

本发明涉及一种冷水机组及其控制方法，尤其涉及一种负载频繁波动出水温度精度要求高的冷水机组及其控制方法，属于制冷技术领域。

背景技术：

冷水机组常用于工艺冷却，工艺冷却的负荷变化剧烈，冷水机组的回水温度变化大，需要冷水机组精确地控制容量，有时负荷会突然降为0，可能又会瞬时拉升到最大。工艺冷却要求冷水机组的供水温度恒定，保证工艺需求，比如±0.25℃；现有的冷水机组，进出水温差5℃，通常采用定频压缩机，通过多个压缩机的组合来满足不同的负荷需求，比如4个压缩机，可以实现水温精度约±1.25℃，还是满足不了特殊场合下的需求。另外压缩机不能频繁开停以适应负荷的波动，否则容易损坏、老化，导致生产效率的降低。为了实现高精度的水温控制，现有的一个改进方案是在水系统中串联一个非常大的缓冲水箱，有了缓冲水箱，可以让压缩机的启停次数减少。但是缓冲水箱占用空间，另外也增加了成本；另外一个方案是采用变频压缩机，或者容量可以连续调节的压缩机，变频压缩机运行时必须高于最低的转速需求，否则供油不畅导致运动部件的损坏，特殊场合下的压缩机用量少，压缩机供应商不可能来特别更改压缩机，工艺需求在零值附近波动的时候，即使变频压缩机，也需要开开停停来适应负荷的变化，因此单纯采用变频压缩机仍然不能满足工艺需求。

技术实现要素：

本发明的目的是：提供一种可连续运行的冷水机组，用于负载频繁波动的场合，例如，负载可以长时间为零，也可以由零突升至100％，而且极大的提高出水温度精度。

本发明采取以下技术方案：

一种冷水机组，包括依次连接的压缩机1、冷凝器2、膨胀阀3、蒸发器5，其特征在于：还包括旁通装置4；所述旁通装置的入口连接压缩机排气口，出口连接蒸发器的进液口。

进一步的，还包括控制单元，所述蒸发器内设有蒸发温度传感器，进出水管上设有进水温度传感器、出水温度传感器；所述控制单元与所述蒸发温度传感器、进水温度传感器、出水温度传感器、及所述旁通装置4分别连接，并根据蒸发温度传感器和/或进、出水温传感器反馈的电信号实时调节所述旁通装置4的开度。

进一步的，所述旁通装置是一个开度可以连续变化的电动调节阀。

更进一步的，所述的电动调节阀的最大开度下的流量等于压缩机最低输出下的流量：X％。

进一步的，所述的旁通装置4为至少2个电磁阀并联组成的电磁阀组。

更进一步的，所述的电磁阀组的同时打开的流量等于压缩机最低输出下的流量：X％。

一种上述的冷水机组的控制方法，其特征在于：压缩机的最低输出下的流量为X％，压缩机流量在X％-100％之间无级调节；机组负荷为0％-100％，压缩机不停机，根据回水温度来判断负荷的大小、根据回水温度的变化率来判断负荷的变化率，负荷为X％-100％时，根据出水温度调节压缩机的流量；负荷低于压缩机最小流量X％时，逐步开启电动调节阀，根据出水温度调节电动调节阀的开度。

一种上述的冷水机组的控制方法，其特征在于：压缩机的最小流量为X％，压缩机流量在X％-100％之间是有段调节；机组负荷为0％-100％，压缩机不停机，根据回水温度来判断负荷的大小、根据回水温度的变化率来判断负荷的变化率；负荷为X％-100％时，压缩机有段调节至最接近负荷的档位，同时压缩机流量高于冷水机组所需负荷，逐步开启电动调节阀，根据出水温度调节电动调节阀的开度；冷水机组所需负荷低于压缩机最小容量X％时，逐步开启电动调节阀，根据出水温度调节电动调节阀的开度。

一种上述的冷水机组的控制方法，其特征在于：压缩机的最小流量为X％，压缩机在X％～100％之间无级调节；第一电磁阀的旁通量为Y％，第二电磁阀的旁通量为X％-Y％，其中Y％<(X％-Y％)，机组负荷为0％～100％，压缩机不停机，根据回水温度来判断负荷的大小，根据回水温度的变化率来判断负荷的变化率，当负荷介于(X％-Y％)～X％时，开启第一电磁阀，根据出水温度调节压缩机的容量；当负荷介于(X％-2Y％)～(X％-Y％)时，开启第二电磁阀，根据出水温度调节压缩机的容量；当负荷介于0～(X％-2Y％)时，开启第一电磁阀和第二电磁阀，根据出水温度调节压缩机的输出流量。

一种上述的冷水机组的控制方法，其特征在于：压缩机的最小输出流量为X％，压缩机采用有段调节，第一电磁阀的旁通量为Y％，第二电磁阀的旁通量为X％-Y％，其中Y％<(X％-Y％)，机组负荷为0％～100％，压缩机不停机，根据回水温度来判断负荷的大小、根据回水温度的变化率来判断负荷的变化率；负荷为X％～100％时，压缩机有段调节至最接近所需负荷的档位，同时压缩机输出流量高于所需负荷，通过间歇开关第一电磁阀和第二电磁阀来实现出水温度的平稳；所需负荷低于压缩机最小输出流量X％时，压缩机的输出流量调节至最小：X％，然后间歇开关第一电磁阀和第二电磁阀来实现出水温度的平稳。

进一步的，所述第一电磁阀和第二电磁阀的间歇开启的周期为60～120s，压缩机制冷容量和负荷差值为Z％时，Z％<Y％时，间歇开启第一电磁阀；Y％<Z％<(X％-2Y％)时，间歇开启第二电磁阀；(X％-2Y％)<Z％<X％时，常开第二电磁阀，间歇开启第一电磁阀。

一种上的冷水机组的控制方法，其特征在于：所述的旁通装置4为一个开度自动调节装置，根据低压调节开度，用于维持低压，低压设定值为K。

进一步的，压缩机的最小流量为X％，压缩机在X％～100％之间可以无级调节；机组负荷为0％～100％，压缩机不停机，根据回水温度来判断负荷的大小、根据回水温度的变化率来判断负荷的变化率，负荷为X％～100％时，根据出水温度调节压缩机的容量；负荷低于压缩机最小容量X％时，首先逐步调节膨胀阀的开度，用膨胀阀调节出水温度，一旦低压低于K时，打开旁通装置，维持低压稳定在K值，制冷量通过膨胀阀开度调节。

进一步的，压缩机的最小流量为X％，压缩机在X％～100％之间有段调节；机组负荷为0％～100％，压缩机不停机，根据回水温度来判断负荷的大小、根据回水温度的变化率来判断负荷的变化率，负荷为X％～100％时，根据出水温度判定所需压缩机的容量，调节压缩机到一个最接近此容量的状态，且高与此容量，出水温度低于设定值，逐步调小膨胀阀的开度，用膨胀阀调节出水温度，一旦低压低于K时，打开旁通装置，维持低压稳定在K值；负荷低于压缩机最小容量X％时，首先逐步调节膨胀阀的开度，用膨胀阀调节出水温度，一旦低压低于K时，打开旁通装置，维持低压稳定在K值，制冷量通过膨胀阀开度调节。

本发明的有益效果在于：

1)冷水机组所在的冷却系统不需要另外配置缓冲水箱，即使负荷为0，压缩机一样能够持续运行，同时水温保持不变，负荷突变的时候，由于压缩机处于运行状态，可以快速响应负荷的突变，维持水温的恒定，保证生产的效率。

2)尤其适用于负载频繁波动的场合，而且极大的提高出水温度精度。

3)根据不同的精度需求，提供了不同的控制方案，并通过在旁通管路上设置两个或电磁阀，实现更精准的水温调节。

4)压缩机不需停机，避免压缩机频繁启动对寿命的不良影响。

5)旁通装置两端分别与压缩机排气口及蒸发器的进液口连通，而不是直接与压缩机吸气口连通，克服了压缩机吸气温度过高的困难。

附图说明

图1为本发明的实施例一、二、五、六对应的示意图；

图2为本发明的实施例三、四对应的示意图。

图中，1.压缩机，2.冷凝器，3.膨胀阀，4.旁通装置，5.蒸发器，6.第一电磁阀，7.第二电磁阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

实施例一：

参见图1，本冷水机组包括了压缩机1、冷凝器2、膨胀阀3、旁通装置4、蒸发器5，其中旁通装置4的开度可以连续调节，为电动调节阀，电动调节阀的一端接压缩机1排气，另外一端接蒸发器5的进液口，其中压缩机1的最小调节容量为X％，电动调节阀最大开度下的流量等于压缩机1最小的调节流量：X％。

采用的压缩机1在X％～100％之间可以无级调节，机组负荷变化从0％～100％时，压缩机1不停机，根据回水温度来判断负荷的大小、根据回水温度的变化率来判断负荷的变化率；负荷为X％～100％时，根据出水温度调节压缩机的容量；负荷低于压缩机最小流量X％时，压缩机卸载到最低流量：X％，逐步开启电动调节阀，根据出水温度调节电动调节阀的开度。

实施例二：

参见图1，本冷水机组采用的压缩机1在X％～100％之间是有段调节，机组负荷变化从0％～100％时，压缩机1不停机，根据回水温度来判断负荷的大小、根据回水温度的变化率来判断负荷的变化率；负荷为X％～100％时，压缩机1有段调节至最接近负荷的档位，同时压缩机1流量高于负荷，逐步开启电动调节阀，根据出水温度调节电动调节阀的开度；负荷低于压缩机1最小流量X％时，逐步开启电动调节阀，根据出水温度调节电动调节阀的开度。

实施例三：

参见图2，本冷水机组包括了压缩机1、冷凝器2、膨胀阀3、蒸发器5、第一电磁阀6、第二电磁阀7，其中第一电磁阀6和第二电磁阀7组成旁通装置，其一端另外一端接蒸发器5的进液口，其中压缩机1的最小调节容量为X％，第一电磁阀6和第二电磁阀7同时打开的流量等于压缩机最小的调节流量：X％。。

采用的压缩机1在X％～100％之间可以无级调节，第一电磁阀6的旁通量为Y％，第二电磁阀7的旁通量为X％-Y％，其中Y％<(X％-Y％)，机组负荷变化从0％～100％时，压缩机不停机，根据回水温度来判断负荷的大小，根据回水温度的变化率来判断负荷的变化率，当负荷介于(X％-Y％)～X％时，开启第一电磁阀6，根据出水温度调节压缩机的容量；当负荷介于(X％-2Y％)～(X％-Y％)时，开启第二电磁阀7，根据出水温度调节压缩机的容量；当负荷介于0～(X％-2Y％)时，开启第一电磁阀6和第二电磁阀7，根据出水温度调节压缩机1的容量。

实施例四：

参见图2，本冷水机组采用的压缩机1在X％～100％之间可以有段调节，第一电磁阀的旁通量为Y％，第二电磁阀的旁通量为X％-Y％，其中Y％<X％-Y％，机组负荷变化从0％～100％时，压缩机不停机，根据回水温度来判断负荷的大小、根据回水温度的变化率来判断负荷的变化率；负荷为X％～100％时，压缩机1有段调节至最接近负荷的档位，同时压缩机1容量高于负荷，通过间歇开关第一电磁阀6和第二电磁阀7来实现出水温度的平稳；负荷低于压缩机最小容量X％时，压缩机1的容量调节至最小：X％，然后间歇开关第一电磁阀6和第二电磁阀7来实现出水温度的平稳。其中，第一电磁阀6和第二电磁阀7的间歇开启的周期为100s，压缩机制冷容量和负荷差值为Z％，Z％<Y％时，仅间歇开启第一电磁阀6；Y％<Z％<(X％-2Y％)时，仅间歇开启第二电磁阀7；(X％-2Y％)<Z％<X％时，常开第二电磁阀7，间歇开启第一电磁阀6。

实施例五：

本发明的第五种实施方案采用的是图1的原理图，本冷水机组包括了压缩机1、冷凝器2、膨胀阀3、旁通装置4、蒸发器5，其中旁通装置4的开度可以连续调节，为低压调节阀，根据低压调节开度，用于维持低压，低压设定值为K，低压调节阀的一端接压缩机1排气，另外一端接蒸发器5的进液口，其中压缩机1的最小调节容量为X％，低压调节阀4最大开度下的流量等于压缩机1最小的调节流量：X％。

采用的压缩机在X％～100％之间可以无级调节，机组负荷为0％～100％，压缩机不停机，根据回水温度来判断负荷的大小、根据回水温度的变化率来判断负荷的变化率，负荷为X％～100％时，根据出水温度调节压缩机的输出流量；负荷低于压缩机最小输出流量X％时，首先逐步调节膨胀阀的开度，用膨胀阀调节出水温度，一旦低压低于K时，打开旁通装置，维持低压稳定在K值，制冷量通过膨胀阀开度调节。

实施例六：

参见图1，本实施例与实施例五不同之处在于：采用的压缩机的最小流量为X％，压缩机在X％～100％之间可以有段调节；机组负荷为0％～100％，压缩机不停机，根据回水温度来判断负荷的大小、根据回水温度的变化率来判断负荷的变化率，负荷为X％～100％时，根据出水温度判定所需压缩机的容量，调节压缩机到一个最接近此容量的状态，且高与此容量，出水温度低于设定值，逐步调小膨胀阀的开度，用膨胀阀调节出水温度，一旦低压低于K时，打开旁通装置，维持低压稳定在K值；负荷低于压缩机最小容量X％时，首先逐步调节膨胀阀的开度，用膨胀阀调节出水温度，一旦低压低于K时，打开旁通装置，维持低压稳定在K值，制冷量通过膨胀阀开度调节经过测试验证，机组能够在不同的负荷变化条件下，保证出水温度的稳定：±0.25℃。

上述六个实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。本领域技术人员可以对其进行各种变换或改进，在不脱离本申请总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本申请要求保护的范围之内。