空調機組冷凝壓力控制裝置及其控制方法

2023-06-26 10:18:46

專利名稱：空調機組冷凝壓力控制裝置及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種空調機組輔助裝置，尤其涉及一種空調機組冷凝壓力控制裝置
及其控制方法。
背景技術：
在水冷空調系統中，冷卻水通過水泵輸入到水冷換熱器中，用來冷卻壓縮機排 出的高溫製冷劑氣體。機房空調具有全天候運行的特點，如果冷凝壓力過高或者過低， 都會影響整個製冷系統的穩定性，甚至導致系統過載保護而影響到壓縮機的使用壽命。 所以需要控制系統的冷凝壓力在一個合理的範圍內。 冷凝壓力的調節通常從水側來進行的。從水側來調節冷凝壓力最常用的是機 械壓力控制型水流量調節閥，該閥門是以冷凝壓力為信號對冷卻水的流量進行機械式調 節，當取壓管取到的冷凝壓力升高時，作用於閥體上的開閥力增大，閥會自動開大，使 較多的冷卻水進入換熱器，從而使冷凝壓力向減小的方向變化至系統平衡；反之，當冷 凝壓力下降時，開閥力減小，閥會自動關小，使進入換熱器的冷卻水量減少，冷凝壓力 向增大的方向變化至系統平衡。機械壓力控制型水流量調節閥根據冷凝壓力實時調節閥 的開度，通過調整冷卻水流量使冷凝壓力保持在一定的範圍內。這種機械式閥門有很多 不足l)閥體結構複雜，體積較大，對空間要求高，在體積較小的機組中應用困難；2) 結構複雜造成成本較高；3)依靠冷凝壓力與彈簧力的壓差來進行閥門開度的控制，屬於 機械式控制，控制精度差；4)冷凝壓力控制平衡點靠旋轉調節螺杆進行調節，系統靈活 性低；5)無法進行實時監控，精度較低；6)閥門調節靈敏必然導致調節頻繁，尤其是在 數碼渦旋壓縮機的使用場合，冷凝壓力變化幅度大周期短，因此必然會導致閥門縮短使 用壽命。

發明內容
本發明要解決的技術問題是針對現有技術中通過機械壓力控制水流量來調節冷 凝壓力存在的上述缺陷，提供一種調節精度高、系統靈活性高、並能適應不同壓縮機和 不同製冷劑的空調機組冷凝壓力控制裝置。 本發明進一步要解決的技術問題是提供一種控制可靠、調節靈活性高、能實時 監測、保護閥門的空調機組冷凝壓力控制方法。 本發明通過以下技術方案來解決上述技術問題 一種空調機組冷凝壓力控制裝 置，包括設置在換熱器冷卻介質管路上的球閥、用於調節球閥開度的調節機構、用於控 制調節機構動作的控制機構，所述控制機構包括設置在換熱器冷媒管路上的源信息採集 模塊、預存有設定信息的信息存儲模塊、接收源信息採集模塊採集的源信息並將其與預 存的設定信息進行比較的比較模塊、接收比較模塊的比較信息並據此控制調節機構動作 的主控模塊。 空調機組冷凝壓力控制裝置中，所述的源信息採集模塊為壓力源信息採集模塊或溫度源信息採集模塊；所述的源信息為冷媒管路中的冷凝壓力、每個運行周期內冷媒 管路中的冷凝壓力最高值或者換熱器冷媒出口的溫度。 空調機組冷凝壓力控制裝置中，所述球閥為兩通球閥或三通球閥；冷卻介質為 水或者乙二醇。 —種空調機組冷凝壓力控制方法，源信息採集模塊採集換熱器冷媒管路中的源 信息傳輸給比較模塊，比較模塊將其與信息存儲模塊中預存的設定信息進行比較得到比 較信息，比較信息傳輸給主控模塊，主控模塊根據比較信息控制調節機構動作，用於調 節球閥的開度，從而保持冷凝壓力處於安全範圍；所述的源信息為冷媒管路中的冷凝壓 力或者每個運行周期內的冷凝壓力最高值或者換熱器冷媒出口的溫度。 空調機組冷凝壓力控制方法中，主控模塊根據比較信息控制調節機構動作，比 較信息是在源信息採集模塊採集的源信息處於預存的設定信息中的安全數值範圍時，主 控模塊控制調節機構保持球閥現有開度。 空調機組冷凝壓力控制方法中，主控模塊根據比較信息控制調節機構動作，比 較信息是在源信息採集模塊採集的源信息高於預存的設定信息中的最高安全數值時，主 控模塊控制調節機構動作，球閥全開。 空調機組冷凝壓力控制方法中，主控模塊根據比較信息控制調節機構動作，比 較信息是源信息採集模塊採集的源信息低於預存的設定信息中的最低安全數值時，主控 模塊控制調節機構動作，球閥關閉到設定值。 空調機組冷凝壓力控制方法中，主控模塊根據比較信息控制調節機構動作，比 較信息是源信息採集模塊採集的源信息高於預存的設定信息中的安全數值範圍的上限而 低於最高安全數值時，主控模塊控制調節機構動作，按比例增加球閥的開度；增加的比 例與偏離安全數值範圍的大小成正比。 空調機組冷凝壓力控制方法中，主控模塊根據比較信息控制調節機構動作，比 較信息是源信息採集模塊採集的源信息低於信息存儲模塊中安全數值範圍的下限而高於 最低安全數值時，主控模塊控制調節機構動作，按比例減小球閥的開度；減小的比例與 偏離安全數值範圍的大小成正比。 空調機組冷凝壓力控制方法中，信息存儲模塊中預存的設定信息根據空調機組 應用的不同製冷劑對應信息調整。 本發明的裝置採用電動球閥來調節空調機組中換熱器內冷卻介質的流量，球閥 體積小、結構簡單、控制性能好，解決了小體積機組控制閥門的安裝問題。本發明是採 用安裝在換熱器冷媒管路上的源信息採集模塊採集的源信息作為控制源，通過控制機構 控制調節機構動作，來調節球閥開度，從而實現對系統中冷凝壓力的調節。其中控制機 構採用非機械方式，控制精度高、反應快、調整迅速。本發明採集源信息的方式靈活， 因此，不僅適用於定速壓縮機，更適合於數碼渦旋壓縮機和變頻壓縮機的應用。並且還 適用於R22、 R407C和R410A等多種製冷劑，同時球閥材質和結構特點決定其不僅用於 可以調節冷卻水的流量還可以調節乙二醇等其他冷卻介質的流量。 控制機構包括源信息採集模塊、信息存儲模塊、比較模塊、主控模塊，源信息 採集模塊採集的源信息輸給比較模塊，比較模塊將該源信息與信息存儲模塊中的預存的 設定信息進行比較，主控模塊根據比較模塊的比較結果控制調節機構動作調節球閥的開度。控制機構根據製冷系統的冷媒源信息採用分段模糊控制的方式來控制球閥的開度， 在安全數值範圍內球閥保持原有開度，可以維持系統在正常的範圍內，當系統冷凝壓力 偏離安全數值範圍越大，球閥的調節幅度也隨之增大。另外，只要檢測到源信息高於最 高安全數值，則控制球閥開到最大；反之當檢測到的源信息低於最低安全數值，則球閥 直接關閉到設定值。源信息包括壓力源信息或溫度源信息，對於壓縮機的使用場合，源 信息採集模塊採集冷媒管路中的冷凝壓力或者每個運行周期內冷媒管路中的冷凝壓力最 高值或者換熱器冷媒出口的溫度作為控制源，其中對於普通定速壓縮機，只需要間隔一 段時間採集冷凝壓力即可；而對於數碼渦旋壓縮機，則需要採集每個運行周期內冷媒管 路中的冷凝壓力最高值。這種控制使球閥用最小的調節次數滿足對系統的安全調節，即 保證了系統合理的冷凝壓力，又使電動球閥具有最長達15年以上的使用壽命。
另外，根據不同製冷劑的應用壓力情況，可以通過調整信息存儲模塊中預存的 設定信息值，本發明能夠靈活的滿足R22、 R407C和R410A等多種製冷劑。
本發明的控制方法中採用非機械方式實現自動控制，控制方式中通過採集製冷 系統的冷媒源信息，將該信息與預存信息比較，比較後主控模塊發出指令，控制球閥的 開度。本發明控制可靠、調節靈活性高，由於可以隨時採集製冷系統的冷媒源信息，可 以實現實時監測功能。並且將控制細分為五種不同情況，採用分段模糊控制的方式對球 閥進行調控，因此在保證將冷凝壓力控制在安全範圍內的基礎上，減少閥門動作的次數 從而保護閥門，延長閥門的使用壽命。


下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中
圖1是本發明實施例的系統連接圖；
圖2是本發明實施例的控制機構的框圖；
圖3是本發明實施例的控制原理圖。
具體實施例方式
—種空調機組冷凝壓力控制裝置，包括設置在換熱器冷卻介質管路的球閥、用 於調節球閥開度的調節機構、用於控制調節機構動作的控制機構。 本發明的控制機構包括設置在換熱器冷媒管路上的源信息採集模塊、預存有設 定信息的信息存儲模塊、接收源信息採集模塊採集的源信息並將其與預存的設定信息進 行比較的比較模塊、接收比較模塊的比較信息並據此控制調節機構動作的主控模塊。其 中源信息採集模塊分為壓力源信息採集模塊或溫度源信息採集模塊；採用壓力源信息採 集模塊採集的源信息為冷媒管路中的冷凝壓力或者每個運行周期內的冷凝壓力最高值， 採用溫度源信息採集模塊採集的源信息為換熱器冷媒出口的溫度。 由於本發明的源信息採集模塊分為為壓力源信息採集模塊和溫度源信息採集模 塊兩種；以下壓力源信息採集模塊簡稱壓力採集模塊，溫度源信息採集模塊簡稱溫度採 集模塊。源信息分為壓力源信息和溫度源信息兩種，其中壓力源信息在以下實施例中簡 稱為壓力信號，溫度源信息在以下實施例中簡稱為溫度信號。 實施例l、本實施例以冷凝壓力為控制源(源信息)、以水作為冷卻介質，詳細說明本發明。 如圖1所示，空調機組冷凝壓力控制裝置包括設置在換熱器冷卻水出口管路上 的電動球閥，電動球閥連接有用於調節球閥開度的調節機構l，調節機構l與控制其動作 的控制機構電連接，其中調節機構l為微型電動機，微型電動機的輸出軸與球閥的閥杆 連接，輸出軸與球閥的閥杆可以直接連接，也可以通過變速箱或相互嚙合的齒輪組來連 接，變速箱或相互嚙合的齒輪組調整微型電動機輸出後的轉速，從而控制球閥閥杆轉動 速度，提高調整的精確性。球閥可以使用三通球閥或二通球閥，本實施例可以採用二通 球閥，參見圖1中實線顯示，二通球閥直接連接在冷卻水的出水管路上。
電動球閥除了可以設置在換熱器的冷卻水出口管路上，還可以設置在換熱器的 冷卻水進口管路上。 如圖2所示，為本實施例的控制機構的控制框圖。本實施例的控制機構包括設 置在換熱器冷媒出口的壓力採集模塊2、信息存儲模塊、比較模塊、主控模塊，信息存儲 模塊中預存有設定信息(即設定的壓力信息)，比較模塊用於接收壓力採集模塊採集的壓 力信號並將其與預存的設定信息進行比較，主控模塊用於在接收比較信息後並據此控制 調節機構動作。本實施例壓力採集模塊選用壓力傳感器。本實施例的信息存儲模塊可 選用ROM(只讀存儲器)或EPROM(電可擦寫可編程只讀存儲器)，為適應不同類型的制 冷劑，由於信息存儲模塊中預存的設定信息根據空調機組應用的不同製冷劑對應信息調 整，因此可選擇EPROM作為信息存儲模塊，方便根據不同製冷劑對預存的設定信息進行 調整和修改。比較模塊選用比較器，主控模塊選用控制器。 針對不同的壓縮機，採集的壓力信息不同，對於普通定速壓縮機，只需要間隔 一段時間採集冷媒管路中的冷凝壓力即可；而對於數碼渦旋壓縮機，則需要採集每個運 行周期內冷媒管路中的冷凝壓力最高值。 實施例2、如圖1所示，電動球閥還可以選擇三通球閥，圖中管線在加上虛線部 分即顯示採用三通球閥的情況，虛線部分表示三通球閥的旁通路。三通球閥除了在冷卻 水出水管路上連接的兩個口外，其第三個口與換熱器冷卻水進口管路聯通。其餘結構同 實施例l，在此不再贅述。 實施例3、本實施例以冷凝壓力為控制源(源信息)、以水作為冷卻介質，詳細說 明本發明。 如圖l、 2所示， 一種水冷空調機組冷凝壓力控制的控制方法壓力採集模塊採 集換熱器冷媒出口的壓力信號傳輸給比較模塊，比較模塊將其與信息存儲模塊中預存的 設定信息進行比較得到比較信息，比較信息傳輸給主控模塊，主控模塊根據比較信息控 制調節機構動作來調節在換熱器冷卻水出口的球閥的開度，從而保持冷凝壓力處於安全 範圍。 如圖3所示，在信息存儲模塊中預存的設定信息包括安全壓力的上限值和下限 值、最高安全壓力值、最低安全壓力值。在設定點上下延伸出安全壓力的上限值和下限 值，安全壓力的上限值和下限值之間形成一個數值範圍，該數值範圍為信息存儲模塊內 預存的安全壓力範圍B1 Al。在壓力傳感器採集的壓力信號值與信息存儲模塊內預 存的設定信息比較後，壓力信號值位於預設的安全壓力範圍B1 A1內時，主控模塊指 令調節機構不動作；在檢測的壓力信號值A2高於安全壓力的上限A1時，主控模塊指令調節機構動作，增加球閥al^的開度，壓力信號值繼續升高，主控模塊指令調節機構動 作，繼續增加球閥的開度，壓力信號值偏離預設安全壓力範圍上限A1越多，球閥開度的 增加比例越高。在檢測的壓力信號值B2低於安全壓力的下限B1，主控模塊指令控制調節 機構動作，減小球閥bl^的開度，壓力信號值繼續降低，主控模塊指令調節機構動作， 繼續減小球閥的開度，壓力信號值偏離預設安全壓力下限B1越多，球閥開度的減小比例 越高。 在壓力採集模塊採集的壓力信號值與信息存儲模塊內預存的設定信息比較後， 壓力信號值高於信息存儲模塊中的最高安全數值(最高安全壓力值An)時，主控模塊指 令調節機構動作，完全打開球閥，低於信息存儲模塊中的最低安全數值(最低安全壓力值 Bn)時，主控模塊指令調節機構動作，關閉球閥到設定值。 除了以冷凝壓力為控制源(源信息)外，還可以以冷媒出口的溫度作為控制源， 那麼控制機構包括設置在換熱器冷媒出口的溫度採集模塊、預存有設定信息的信息存儲 模塊、接收溫度採集模塊採集的溫度信號並將其與預存設定信息進行比較的比較模塊、 接收比較模塊的比較信息並據此控制調節機構動作的主控模塊。
權利要求
一種空調機組冷凝壓力控制裝置，其特徵在於，包括設置在換熱器冷卻介質管路上的球閥、用於調節球閥開度的調節機構、用於控制調節機構動作的控制機構，所述控制機構包括設置在換熱器冷媒管路上的源信息採集模塊、預存有設定信息的信息存儲模塊、接收源信息採集模塊採集的源信息並將其與預存的設定信息進行比較的比較模塊、接收比較模塊的比較信息並據此控制調節機構動作的主控模塊。
2. 根據權利要求1所述的空調機組冷凝壓力控制裝置，其特徵在於，所述的源信息採 集模塊為壓力源信息採集模塊或溫度源信息採集模塊；所述的源信息為冷媒管路中的冷 凝壓力、每個運行周期內冷媒管路中的冷凝壓力最高值或者換熱器冷媒出口的溫度。
3. 根據權利要求1所述的空調機組冷凝壓力控制裝置，其特徵在於，所述球閥為兩通 球閥或三通球閥；冷卻介質為水或者乙二醇。
4. 一種空調機組冷凝壓力控制方法，其特徵在於，源信息採集模塊採集換熱器冷媒 管路中的源信息傳輸給比較模塊，比較模塊將其與信息存儲模塊中預存的設定信息進行 比較得到比較信息，比較信息傳輸給主控模塊，主控模塊根據比較信息控制調節機構動 作，用於調節球閥的開度，從而保持冷凝壓力處於安全範圍；所述的源信息為冷媒管路 中的冷凝壓力或者每個運行周期內的冷凝壓力最高值或者換熱器冷媒出口的溫度。
5. 根據權利要求4所述的空調機組冷凝壓力控制方法，其特徵在於，主控模塊根據比 較信息控制調節機構動作，比較信息是在源信息採集模塊採集的源信息處於預存的設定 信息中的安全數值範圍時，主控模塊控制調節機構保持球閥現有開度。
6. 根據權利要求4所述的空調機組冷凝壓力控制方法，其特徵在於，主控模塊根據比 較信息控制調節機構動作，比較信息是在源信息採集模塊採集的源信息高於預存的設定 信息中的最高安全數值時，主控模塊控制調節機構動作，球閥全開。
7. 根據權利要求4所述的空調機組冷凝壓力控制方法，其特徵在於，主控模塊根據比 較信息控制調節機構動作，比較信息是源信息採集模塊採集的源信息低於預存的設定信 息中的最低安全數值時，主控模塊控制調節機構動作，球閥關閉到設定值。
8. 根據權利要求4所述的空調機組冷凝壓力控制方法，其特徵在於，主控模塊根據比 較信息控制調節機構動作，比較信息是源信息採集模塊採集的源信息高於預存的設定信 息中的安全數值範圍的上限而低於最高安全數值時，主控模塊控制調節機構動作，按比 例增加球閥的開度；增加的比例與偏離安全數值範圍的大小成正比。
9. 根據權利要求4所述的空調機組冷凝壓力控制方法，其特徵在於，主控模塊根據比 較信息控制調節機構動作，比較信息是源信息採集模塊採集的源信息低於信息存儲模塊 中安全數值範圍的下限而高於最低安全數值時，主控模塊控制調節機構動作，按比例減 小球閥的開度；減小的比例與偏離安全數值範圍的大小成正比。
10. 根據權利要求4所述的空調機組冷凝壓力控制方法，其特徵在於，信息存儲模塊 中預存的設定信息根據空調機組應用的不同製冷劑對應信息調整。
全文摘要
本發明公開了一種空調機組冷凝壓力控制裝置及其控制方法，裝置包括設置在換熱器冷卻介質管路上的球閥、用於調節球閥開度的調節機構、用於控制調節機構動作的控制機構，其中控制機構包括源信息採集模塊、信息存儲模塊、比較模塊、主控模塊。空調機組冷凝壓力控制方法是將採集的換熱器冷媒管路上的源信息傳輸給比較模塊，比較模塊將其與預存的設定信息進行比較，得到的比較信息傳輸給主控模塊，主控模塊根據此控制調節機構動作來調節在換熱器冷卻介質管路上的球閥的開度。本發明提供一種控制可靠、精度高、系統靈活性高、能實時監測、保護閥門、並能適應不同壓縮機和不同製冷劑的空調機組冷凝壓力控制裝置及其控制方法。
文檔編號G05B19/04GK101691945SQ20091019066
公開日2010年4月7日 申請日期2009年9月29日 優先權日2009年9月29日
發明者徐剛, 牛星, 趙大勇 申請人:艾默生網絡能源有限公司