一种改进补气增焓控制方法的低温空气源热泵及控制方法与流程

1.本发明涉及一种空调及控制方法加工技术领域，具体为一种改进补气增焓控制方法的低温空气源热泵及控制方法。


背景技术：

2.当前，低温空气源热泵已广泛地应用于北方区域采暖，补气增焓技术可以为-25℃的低温环境下提供正常热泵制热，因此补气增焓技术在低温空气源热泵机组上获得了广泛的应用。
3.当期补气增焓的控制方法主要为通过补气回路的辅电子膨胀阀控制补气回路的过热度、压缩机的排气温度，或在排气温度过高、主电子膨胀阀开至最大时，打开辅电子膨胀阀进行保护控制。当前的控制方法存在的弊端有：
4.1、主电子膨胀阀根据排气温度、排气过热度控制主电子膨胀阀动作，辅电子膨胀阀通过排气温度、排气过热度及补气回路过热度控制辅电子膨胀阀动作，如果主、辅电子膨胀阀未协同控制，则会存在控制目标不一致，控制效果抵消的问题。
5.2、主、辅电子膨胀阀仅根据排气温度、排气过热度与目标值的偏差进行控制，未判断排气温度随时间的变化趋势，存在过调或超调现象，导致系统状态不稳定、控制时间偏长的情况。
6.因此，需要加以改进，以便更好的满足市场需求，为此我们提出一种改进补气增焓控制方法的低温空气源热泵及控制方法用于解决上述问题。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种改进补气增焓控制方法的低温空气源热泵及控制方法，以解决上述背景技术中提出主电子膨胀阀根据排气温度、排气过热度控制主电子膨胀阀动作，辅电子膨胀阀通过排气温度、排气过热度及补气回路过热度控制辅电子膨胀阀动作，如果主、辅电子膨胀阀未协同控制，则会存在控制目标不一致，控制效果抵消的问题。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种改进补气增焓控制方法的低温空气源热泵，包括补气增焓压缩机，所述压缩机的一端连接有排气管，所述排气管远离压缩机的一端固定安装有四通阀组件，所述四通阀组件的一端固定连接有室外换热器，所述室外换热器。所述单向阀组件的一端固定连接有储液器，所述水侧换热器包括壳管、套管或板换，所述水侧换热器的一端固定连接有气分的一端与压缩机的一端固定连接。所述单向阀组件与储液器与辅电子膨胀阀，所述单向阀组件与经济器和辅电子膨胀阀之间设有主电子膨胀阀的外部接有消音器的一端与压缩机之间固定连接。
9.通过采用上述技术方案，一方面有效解决了主电子膨胀阀、辅电子膨胀阀控制不协同、目标不一致、出现控制效果抵消的情况，另一方面也有效解决了主电子膨胀阀、辅电子膨胀阀存在过调或超调导致系统状态不稳定、控制时间偏长的情况，系统状态收敛快、稳定性好，运行更加的可靠稳定。而且，本发明可覆盖所有的带补气增焓的低温空气源热泵机
组，具有广泛的应用价值。
10.优选地，所述压缩机排气侧设有检测排气温度td的排气温度探头，所述压缩机排气侧设有检测排气压力pd的排气压力传感器，所述经济器补气回路的进口设有检测补气进口温度tv_in的温度探头，所述经济器补气回路的出口设有检测补气出口温度tv_out温度探头。
11.一种改进补气增焓控制方法的低温空气源热泵的控制方法，包括如下步骤：
12.s1、机组开机运行；
13.s2、检测压缩机启动运行时间，启动运行时间≥5min，转到步骤s3，否则转到步骤s4；
14.s3、若td1＞100℃，则主电子膨胀阀开至最大、辅电子膨胀阀开至最大，否则转到步骤s5；
15.s4、主电子膨胀阀、辅电子膨胀阀保持初始开度，返回步骤s2；
16.s5、若tdsh＞30℃，则转到步骤s6，否则转到步骤s8；
17.s6、若k＞0℃，则主电子膨胀阀开阀2*(tdsh-25)+3*k，否则，主电子膨胀阀开阀2*(tdsh-25)；转到步骤s7
18.s7、若tvsh＞5℃，则辅电子膨胀阀开阀2*(tdsh-25)，否则，辅电子膨胀阀保持开度；返回步骤s3；
19.s8、若20℃＜tdsh≤30℃，则转到步骤s9，否则，转到步骤s14；
20.s9、若k＞2℃，则主电子膨胀阀开阀3*k，转到步骤s10，否则，转到步骤s11。
21.s10、若tvsh＞5℃，则辅电子膨胀阀开阀2*k，否则，辅电子膨胀阀保持开度；返回步骤s3；
22.s11、若k＜-2℃，则主电子膨胀阀关阀-3*k，否则，主电子膨胀阀保持开度；转到步骤s12。
23.s12、若tvsh＞10℃，则辅电子膨胀阀开阀tvsh-10，返回步骤s3；否则，转到步骤s13；
24.s13、若tvsh＜3℃，则辅电子膨胀阀关阀4步，否则，辅电子膨胀阀保持开度；返回步骤s3；
25.s14、若10℃＜tdsh≤20℃，则转到步骤s15，否则，转到步骤s17；
26.s15、若k＞3℃，则主电子膨胀阀保持开度，否则，主电子膨胀阀关阀-2*(tdsh-25)；转到步骤s16。
27.s16、若tvsh＞5℃，则辅电子膨胀阀保持开度，否则，辅电子膨胀阀关阀-2*(tdsh-25)；返回步骤s3。
28.s17、主电子膨胀阀关阀-3*(tdsh-25)；辅电子膨胀阀关阀-3*(tdsh-25)；返回步骤s3。
29.进一步的，主电子膨胀阀最小开度为70步，最大开度为450步；辅电子膨胀阀最小开度为0步，最大开度为450步。
30.本发明的有益效果在于：
31.本发明通过设计主电子膨胀阀和辅电子膨胀阀等部件结合在一起，设计合理，逻辑清晰，控制方便，一方面有效解决了主电子膨胀阀、辅电子膨胀阀控制不协同、目标不一
致、出现控制效果抵消的情况，另一方面也有效解决了主电子膨胀阀、辅电子膨胀阀存在过调或超调导致系统状态不稳定、控制时间偏长的情况，系统状态收敛快、稳定性好，运行更加的可靠稳定。而且，本发明可覆盖所有的带补气增焓的低温空气源热泵机组，具有广泛的应用价值。
附图说明
32.图1为本发明结构及系统原理图。
33.图2为本发明控制流程图。
34.图中：1、压缩机；2、四通阀组件；3、室外换热器；4、换热风机；5、单向阀组件；6、主电子膨胀阀；7、经济器；8、辅电子膨胀阀；9、消音器；10、储液器；11、水侧换热器；12、气分。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.实施例：如图1-2所示，本发明提供了一种改进补气增焓控制方法的低温空气源热泵，包括补气增焓压缩机1，所述压缩机1的一端连接有排气管，所述排气管远离压缩机1的一端固定安装有四通阀组件2，所述四通阀组件1的一端固定连接有室外换热器3。压缩机1将低压低温的制冷剂压缩成高温高压过热气体，经排气管到达四通阀组件2，再到达室外换热器3进行冷凝。
37.所述室外换热器3设有换热风机4，所述室外换热器3的一端固定连接有单向阀组件5。所述单向阀组件5与储液器10之间设有经济器7与辅电子膨胀阀8，所述单向阀组件5与经济器7和辅电子膨胀阀8之间设有主电子膨胀阀6。制冷剂经室外换热器冷凝后，经过单向阀组件5到达经济器7，与辅电子膨胀阀8节流后的补气回路制冷剂进行热交换，从而获得过冷高压中温制冷剂，其中，所述单向阀组件5的一端固定连接有储液器10，过冷高压中温制冷剂经主电子膨胀阀6节流再经单向阀组件5到达储液器10，另外，所述储液器10的一端固定连接有水侧换热器11，制冷剂经过储液器10后到达水侧换热器11。
38.所述水侧换热器11包括壳管、套管或板换，所述水侧换热器11的一端固定连接有气分12，所述气分12远离水侧换热器11的一端与压缩机1的一端固定连接。所述经济器7的外部接有消音器9，所述消音器9远离经济器7的一端与压缩机1之间固定连接。水侧换热器11可以为壳管、套管或板换，制冷剂与水进行换热后，获得低压低温过热蒸气经四通阀回到气分12，再经气分回到压缩机1。辅电子膨胀阀8节流后的补气回路制冷剂由经济器7换热后获得中压中温过热蒸气，经消音器9消除脉动和噪音后回到压缩机1中压腔。
39.所述压缩机1排气侧设有检测排气温度td的排气温度探头，所述压缩机1排气侧设有检测排气压力pd的排气压力传感器，所述经济器7补气回路的进口设有检测补气进口温度tv_in的温度探头，所述经济器7补气回路的出口设有检测补气出口温度tv_out温度探头，压缩机1的内部设有控制器，控制器根据排气压力计算对应的冷凝温度tc。
40.若当前排气温度、排气压力、冷凝温度为td1、pd1、tc1，一个调阀周期前的排气温
度为td0。控制器根据则当前排气温度、冷凝温度计算排气过热度tdsh＝td1-tc1，控制器根据经济器补气回路进出口温度计算补气过热度tvsh＝tv_out-tv_in。排气温度变化趋势k＝td1-td0，k＞0表征排气温度上升，k＜0表征排气温度下降，绝对值越大，表明趋势越强。
41.一种改进补气增焓控制方法的低温空气源热泵的控制方法，包括如下步骤：
42.s1、机组开机运行；
43.s2、检测压缩机启动运行时间，启动运行时间≥5min，转到步骤s3，否则转到步骤s4；
44.s3、若td1＞100℃，则主电子膨胀阀开至最大、辅电子膨胀阀开至最大，否则转到步骤s5；
45.s4、主电子膨胀阀、辅电子膨胀阀保持初始开度，返回步骤s2；
46.s5、若tdsh＞30℃，则转到步骤s6，否则转到步骤s8；
47.s6、若k＞0℃，则主电子膨胀阀开阀2*(tdsh-25)+3*k，否则，主电子膨胀阀开阀2*(tdsh-25)；转到步骤s7
48.s7、若tvsh＞5℃，则辅电子膨胀阀开阀2*(tdsh-25)，否则，辅电子膨胀阀保持开度；返回步骤s3；
49.s8、若20℃＜tdsh≤30℃，则转到步骤s9，否则，转到步骤s14；
50.s9、若k＞2℃，则主电子膨胀阀开阀3*k，转到步骤s10，否则，转到步骤s11。
51.s10、若tvsh＞5℃，则辅电子膨胀阀开阀2*k，否则，辅电子膨胀阀保持开度；返回步骤s3；
52.s11、若k＜-2℃，则主电子膨胀阀关阀-3*k，否则，主电子膨胀阀保持开度；转到步骤s12。
53.s12、若tvsh＞10℃，则辅电子膨胀阀开阀tvsh-10，返回步骤s3；否则，转到步骤s13；
54.s13、若tvsh＜3℃，则辅电子膨胀阀关阀4步，否则，辅电子膨胀阀保持开度；返回步骤s3；
55.s14、若10℃＜tdsh≤20℃，则转到步骤s15，否则，转到步骤s17；
56.s15、若k＞3℃，则主电子膨胀阀保持开度，否则，主电子膨胀阀关阀-2*(tdsh-25)；转到步骤s16。
57.s16、若tvsh＞5℃，则辅电子膨胀阀保持开度，否则，辅电子膨胀阀关阀-2*(tdsh-25)；返回步骤s3。
58.s17、主电子膨胀阀关阀-3*(tdsh-25)；辅电子膨胀阀关阀-3*(tdsh-25)；返回步骤s3。
59.进一步的，主电子膨胀阀最小开度为70步，最大开度为450步；辅电子膨胀阀最小开度为0步，最大开度为450步。
60.使用时，压缩机1将低压低温的制冷剂压缩成高温高压过热气体，经排气管到达四通阀组件2，再到达室外换热器3进行冷凝，制冷剂经室外换热器3冷凝后，经过单向阀组件5到达经济器7，与辅电子膨胀阀8节流后的补气回路制冷剂进行热交换，从而获得过冷高压中温制冷剂，经主电子膨胀阀6节流再经单向阀组件5到达储液器10，制冷剂经过储液器10后到达水侧换热器11，制冷剂与水进行换热后，获得低压低温过热蒸气经四通阀回到气分
12，再经气分12回到压缩机1。辅电子膨胀阀8节流后的补气回路制冷剂由经济器7换热后获得中压中温过热蒸气，经消音器9消除脉动和噪音后回到压缩机1中压腔。利用压缩机1排气侧的排气温度探头，检测排气温度td，利用排气压力传感器，检测排气压力pd，利用补气经济器7补气回路的进口的温度探头，检测补气进口温度tv_in，利用补气经济器7补气回路的出口的温度探头，检测补气出口温度tv_out。控制器根据排气压力计算对应的冷凝温度tc。当前排气温度、排气压力、冷凝温度为td1、pd1、tc1，一个调阀周期前的排气温度为td0。控制器根据当前排气温度、冷凝温度计算排气过热度tdsh＝td1-tc1，控制器根据经济器补气回路进出口温度计算补气过热度tvsh＝tv_out-tv_in。排气温度变化趋势k＝td1-td0，k＞0表征排气温度上升，k＜0表征排气温度下降，绝对值越大，表明趋势越强。
61.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。