一种热泵热水机及其压缩机排气温度的控制方法与流程

1.本发明涉及热交换领域，尤其涉及一种热泵热水机及其压缩机排气温度的控制方法。


背景技术：

2.目前市场上大部分低温型热泵热水机的使用环境范围为-25～45℃，甚至更低，热水机主要用途是为用户提供一定温度的热水，水温要求50℃-55℃，尤其在低温度环境下，水温高于50℃时压缩机吸气比容增大，吸气量减小，流过压缩机的质量流量减小，压机内部的电机漆包线冷却效果差，尤其在恶劣的工况下压机随着水温升高，压缩机的压缩比升高，排气温度也随之升高，而排气温度是衡量压缩机正常运行的一个重要参数，排气过高，运动部件之间的润滑油会出现碳化，零部件也可能出现微量变形，很容易出现运动部件磨损，最终影响压缩机的运行。目前为了应对北方气候较冷的地区，部分知名压缩机厂家推出了带喷液冷却功能的压机，喷液冷却技术是从冷凝器的出口管引入液态制冷剂，再将其喷入压缩机涡旋盘，达到降低压缩机腔内电机线圈和和压缩机排气温度的目的，但是这个压缩机在低温度环境下，水温高于50℃启动时2min内因为吸气量的锐减，排气会上升到很高的一个值，这个值可能会超过机组本身设定的一个排气保护值，一旦机组保护，机组便无法运行。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中在环境温度较低，机组内水温较高的情况下，压缩机的排气温度过高，导致压缩机启动异常甚至无法启动的问题，本发明的目的在于提供一种热泵热水机及其压缩机排气温度的控制方法，通过控制主路电子膨胀阀的周期性的调节机组内用于换热的冷媒的流量，同时通过压缩机的排气温度周期性的调节从辅路喷出的用于为压缩机降温的冷媒的流量，进而避免出现压缩机启动时，由于排气温度过高，导致的机组无法启动和启动异常的问题。
4.为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：一种压缩机排气温度控制方法，包括用于换热的主路和用于降低排气温度的辅路，主路上的冷媒在依次经过压缩机、四通阀、套管换热器、储液器和翅片蒸发器后，再次通过四通阀进入气液分离器后回到压缩机，在连接储液器和翅片蒸发器的管路上设有用于控制主路冷媒流量的主路电子膨胀阀；辅路的一端与储液器和主路电子膨胀阀的一端联通，辅路的另一端与压缩机的进气口联通，辅路上安装有喷液电子膨胀阀和喷液电磁阀，辅路内的冷媒依次通过喷液电磁阀和喷液电子膨胀阀后进入压缩机的进气口；当压缩机在环境温度较低和机组内水温较高的情况下启动时，压缩机启动的控制方法如下：
5.1).主路控制：根据室外环境温度和机组内水温确定主路电子膨胀阀的初始开度，压缩机启动2min后，主路电子膨胀阀立即减小n开度，然后每隔一个时间周期t，主路电子膨胀阀开度减小n开度，直至主路电子膨胀阀开度不大于压缩机在当前环境温度下启动时系
统设定的主路电子膨胀阀的开度；
6.2).辅路控制：当压缩机的排气温度大于系统预设的开阀温度时，辅路电磁阀开启，膨胀阀开启，随后的过程中，根据压缩机的排气温度间隔控制喷液电子膨胀阀的开度；
7.在喷液电子膨胀阀调节的过程中，
8.2.1).当开阀温度＜当前压缩机的排气温度td≤开阀温度+温控值成立时，若压缩机的排气温度处于上升状态时，喷液电子膨胀阀的开度调整为：(当前压缩机的排气温度td-开阀温度)x计算系数；若压缩机的排气温度处于下降状态或不变时，喷液电子膨胀阀的开度不变；
9.2.2).当前压缩机的排气温度td＞开阀温度+温控值成立时，若压缩机的排气温度处于上升状态或不变时，喷液电子膨胀阀的开度调整为：(当前压缩机的排气温度td-开阀温度)x计算系数；若压缩机的排气温度处于下降状态时，喷液电子膨胀阀的开度不变；
10.2.3).当开阀温度-温控值＜当前压缩机的排气温度td≤开阀温度成立时，若压缩机的排气温度处于下降状态时，则减小喷液电子膨胀阀的开度，喷液电子膨胀阀的开度调整为：(开阀温度-当前压缩机的排气温度td)/2
×
计算系数；若压缩机的排气温度不变，则不改变喷液电子膨胀阀的开度；若压缩机的排气温度处于上升状态时，则喷液电子膨胀阀的开度额定增加；
11.2.4)当前压缩机的排气温度td≤开阀温度-温控值成立时，若压缩机的排气温度处于下降状态时，则减小喷液电子膨胀阀的开度，喷液电子膨胀阀的开度调整为：(开阀温度-当前压缩机的排气温度td)/2
×
计算系数；若压缩机的排气温度处于上升状态或者不变时，则不改变喷液电子膨胀阀的开度；
12.2.5)若当前压缩机的排气温度td＜关阀温度时，关闭喷液电磁阀和喷液电子膨胀阀。
13.作为优选，上述步骤1)中，当-15℃≤环境温度＜0℃，并且机组内水温≥47℃时，机组启动时主路电子膨胀阀初始脉冲为300开度，在机组运行2min后主路电子膨胀阀6的开度周期性的减小。
14.作为优选，上述步骤1)中，当环境温度＜-15℃，并且机组内水温≥42℃时，机组启动时主路电子膨胀阀初始脉冲为400开度，在机组运行2min后主路电子膨胀阀的开度周期性的减小。
15.作为优选，上述步骤1)中，压缩机所处的环境温度越低，主路电子膨胀阀的初始开度越小。
16.作为优选，喷液电子膨胀阀在自动调节中的最大开度为480，喷液电子膨胀阀在自动调节中的最小开度为初始开度为60。
17.作为优选，喷液电子膨胀阀调整的间隔周期为2s。
18.作为优选，上述步骤2)中，计算系数的数值根据一个间隔周期内压缩机排气温度的温差确定，温差越大，计算数值的取值越大。
19.作为优选，上述步骤2.3)中，若压缩机的排气温度处于上升状态时，则喷液电子膨胀阀在调节时增加3个开度。
20.作为优选，步骤1)中主路控制的过程和步骤2)中辅路控制的过程均可独立运行控制。
21.应用上述一种压缩机排气温度控制方法的一种热泵热水机，其特征在于：包括用于换热的主路和用于降低排气温度的辅路。
22.本发明的技术方案的有益效果为：1.通过控制主路电子膨胀阀的周期性的调节机组内用于换热的冷媒的流量，同时通过压缩机的排气温度周期性的调节从辅路喷出的用于为压缩机降温的冷媒的流量，进而避免出现压缩机启动时，由于排气温度过高，导致的机组无法启动和启动异常的问题，提高机组运行的稳定性和机组对环境的适应性；2.引入环境温度以及每次调节时间隔时间内的温差用以控制电子膨胀阀的开度，使得电子膨胀阀的调节更加灵活，使压缩机的排气温度温度的降低。
附图说明
23.图1为一种热泵热水机的结构示意图；
24.图2为在环境温度较低，机组内水温较高的情况下，两个压缩机排气温度的折线图；
25.图3为在环境温度较低，机组内水温较高的情况下，应用压缩机排气温度控制方法后，两个压缩机排气温度的折线图。
26.附图标记：1、压缩机；2、排气传感器；3、四通阀；4、套管换热器；5、双向储液器；6、电子膨胀阀；7、翅片蒸发器；8、风机组件；9、吸气传感器；10、气液分离器；11、喷液电磁阀；12、喷液电子膨胀阀；a、第一个压缩机的排气温度曲线；b、第二个压缩机的排气温度曲线。
具体实施方式
27.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
28.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
29.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
30.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
31.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它
们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
32.实施例
33.一种压缩机排气温度的控制方法，如图1所示，包括用于换热的主路和用于降低排气温度的辅路，主路上的冷媒在依次经过压缩机1、四通阀3、套管换热器4、储液器5和翅片蒸发器7后，再次通过四通阀3进入气液分离器10后回到压缩机1，在连接储液器5和翅片蒸发器7的管路上设有用于控制主路冷媒流量的主路电子膨胀阀6；辅路的一端与储液器5和主路电子膨胀阀6的一端联通，辅路的另一端与压缩机1的进气口联通，辅路上安装有喷液电子膨胀阀12和喷液电磁阀11，辅路内的冷媒依次通过喷液电磁阀11和喷液电子膨胀阀12后进入压缩机1的进气口；当压缩机1在环境温度较低和机组内水温较高的情况下启动时，压缩机1启动的控制方法如下：
34.1).主路控制：根据室外环境温度和机组内水温确定主路电子膨胀阀6的初始开度，压缩机1启动2min后，主路电子膨胀阀6立即减小n开度，然后每隔一个时间周期t，主路电子膨胀阀6开度减小n开度，直到主路电子膨胀阀6开度不大于压缩机1在当前环境温度下启动时系统设定的主路电子膨胀阀6的开度；
35.2).辅路控制：当压缩机1的排气温度大于系统预设的开阀温度时，辅路电磁阀开启，膨胀阀开启，随后的过程中，根据压缩机1的排气温度间隔控制喷液电子膨胀阀12的开度；在喷液电子膨胀阀12调节的过程中，
36.2.1).当开阀温度＜当前压缩机1的排气温度td≤开阀温度+温控值成立时，若压缩机1的排气温度处于上升状态时，喷液电子膨胀阀12的开度调整为：(当前压缩机1的排气温度td-开阀温度)x计算系数；若压缩机1的排气温度处于下降状态或不变时，喷液电子膨胀阀12的开度不变；
37.2.2).当前压缩机1的排气温度td＞开阀温度+温控值成立时，若压缩机1的排气温度处于上升状态或不变时，喷液电子膨胀阀12的开度调整为：(当前压缩机1的排气温度td-开阀温度)x计算系数；若压缩机1的排气温度处于下降状态时，喷液电子膨胀阀12的开度不变；
38.2.3).当开阀温度-温控值＜当前压缩机1的排气温度td≤开阀温度成立时，若压缩机1的排气温度处于下降状态时，则减小喷液电子膨胀阀12的开度，喷液电子膨胀阀12的开度调整为：(开阀温度-当前压缩机1的排气温度td)/2
×
计算系数；若压缩机1的排气温度不变，则不改变喷液电子膨胀阀12的开度；若压缩机1的排气温度处于上升状态时，则喷液电子膨胀阀12的开度额定增加；
39.2.4)当前压缩机1的排气温度td≤开阀温度-温控值成立时，若压缩机1的排气温度处于下降状态时，则减小喷液电子膨胀阀12的开度，喷液电子膨胀阀12的开度调整为：(开阀温度-当前压缩机1的排气温度td)/2
×
计算系数；若压缩机1的排气温度处于上升状态或者不变时，则不改变喷液电子膨胀阀12的开度；
40.2.5)若当前压缩机1的排气温度td＜关阀温度时，关闭喷液电磁阀11和喷液电子膨胀阀12。
41.这样，通过环境温度和压缩机1的排气温度，柔性的控制主路电子膨胀阀6开度和喷液电子膨胀阀12的开度，周期性的调节机组主路和辅路内用于换热的冷媒的流量，进而避免出现压缩机1启动时，由于排气温度过高，导致的机组无法启动和启动异常的问题，使机组温度的启动和运行。
42.进一步的，上述步骤2)中，喷液板在控制喷液电子膨胀阀12开度时，计算系数的数值根据一个间隔周期内压缩机1排气温度的温差确定，一个间隔周期内压缩机1排气温度的温差越大，计算数值的取值越大。这样，能够灵活的调整喷液电子膨胀阀12的开度，增加控制过程的柔性，使压缩机1的排气温度稳步降低。
43.进一步的，上述步骤2.3)中，若压缩机1的排气温度处于上升状态时，则喷液电子膨胀阀12在调节时增加3个开度。这样，在保证压缩机1的排气温度的降低的同时简化机组的控制过程，。
44.一种热泵热水机应用上述一种压缩机排气温度的控制方法，包括上述用于换热的主路和用于降低排气温度的辅路，还包括用于控制主路内冷媒流量的主控板和用于控制辅路内冷媒流量的喷液板。还包括用于加速换热的风机组件8、吸气传感器9和排气传感器2，吸气组件安装在压缩机1和四通阀3相连的管路上，吸气传感器9安装在四通阀3和气液分离器10相连的管路上。
45.本实施例中，在压缩机1启动时主控板会赋予主路电子膨胀阀6一初始开度；当压缩机1所处的环境温度越低，主路电子膨胀阀6的初始开度越小。这样能保证压缩机1稳定的开启。主路电子膨胀阀6的初始开度如表1所示；表1中，开度ⅰ、开度ⅱ、开度ⅲ、开度ⅳ、开度
ⅴ
、开度ⅵ、开度ⅶ和开度
ⅷ
所代表的数值逐一减小。当主路电子膨胀阀6开度≤表1中所示的当前环境温度下电子膨胀阀的开度时，主控板停止对主路电子膨胀阀6开度的控制。
46.表1：压缩机1启动时的环境温度与主路电子膨胀阀6开度的对照表
[0047][0048][0049]
但机组可能处于特殊的工作环境，尤其是机组在北方地区工作的情况下，对于喷液压缩机1在遇到环境温度≤-10℃，并且机组内的水温≥48℃时，启动时的压缩机1的排气温度会比较高，该喷液板的控制无法解决启动瞬间时排气温度过高的问题，实验验证在压缩机1启动时的瞬间排气温度已经达到压缩机1厂家规定的保护值(一般120℃～125℃)或者非常接近保护值，没有安全余量，一旦压缩机1的排气温度高于压缩机1厂家设定的保护值，机组将以为自我保护状态的开启导致压缩机1无法正常启动。以2台12匹低温喷液压缩
机1为例，如图2所示，在压缩机1瞬时启动时，第一个压缩机的排气温度曲线a和第二个压缩机的排气温度曲线b均会出现尖峰，两台压缩机尖峰时刻的排气温度分别达到123℃和120℃；如表2所示，压缩机1在环境温度≤-10℃，并且机组内的水温≥48℃的工况下，压缩机1启动时的瞬时温度；
[0050]
表2：在环境温度较低、机组水温较高的工况下，压缩机1启动时瞬时的排气温度；
[0051][0052]
因此，机组在开机时主控板重新调整主路电子膨胀阀6的开度；当-15℃≤环境温度＜0℃，并且机组内水温≥47℃时，上述步骤1)中机组启动时主路电子膨胀阀6初始开度为300开度，在机组运行2min后主路电子膨胀阀6的开度周期性的减小。当环境温度＜-15℃，并且机组内水温≥42℃时，上述步骤1)中机组启动时主路电子膨胀阀6初始开度为400开度，在机组运行2min后主路电子膨胀阀6的开度周期性的减小。在运行上述控制方法后，如图3所示，在环境为度为-12℃，机组内水温52℃的工况下，第一个压缩机的排气温度曲线a的尖峰和第二个压缩机的排气温度曲线b的尖峰均被消除，两台压缩机最高的排气温度分别位106℃和107℃。如表3所示，运行上述控制方法后，两台压缩机排气温度的对比如下：
[0053]
表3：运行一种压缩机排气温度的控制方法后，两台压缩机排气温度的对比表
[0054][0055]
这样，通过图3和表3可以证实，机组在运行上述一种压缩机排气温度的控制方法后，压缩机1的排气温度明显降低，进而避免了由于压缩机1排气温度过高导致的机组无法启动或机组异响的发生，提高了机组的稳定性、安全性以及不同环境下机组的适应性。
[0056]
本实施例中，喷液电子膨胀阀12在自动调节中的最大开度为480，喷液电子膨胀阀12在自动调节中的最小开度为初始开度为60。这样，保证主路中有足够的冷媒，保证机组的换热效率。
[0057]
本实施例中，喷液电子膨胀阀12调整的间隔周期为2s。这样，避免过度调节和迟滞调节的出现，使压缩机1的排气温度稳定的下降。
[0058]
本实施例中，喷液板可独立执行步骤2)，主控板可独立执行步骤1)；当机组处于特殊的工况下时，喷液板和主控板同时运行，对压缩机1的排气温度进行控制。这样，使得机组的控制方式更加灵活，
[0059]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0060]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。