一種混合工質節流制冷機工況濃度控制系統及其方法

2023-07-31 22:48:46 2

一種混合工質節流制冷機工況濃度控制系統及其方法
【專利摘要】本發明公開了一種混合工質節流制冷機工況濃度控制系統及其方法，包括壓縮機單元、冷凝冷卻器單元、回熱換熱器單元、節流單元、蒸發器單元、可控通路工質循環濃度和流量調節單元、控制單元。其輸入參數為制冷機系統壓縮機吸氣壓力、和/或排氣壓力值、回熱換熱器入口溫度值、回熱換熱器出口溫度值、節流單元入口溫度值、節流單元出口溫度值、蒸發器出口溫度值，輸出參數為控制執行單元發生相應動作的指令。對應於混合工質節流制冷機系統不同運行工況和能力調節的要求，根據預先設定值與輸入參數比較，通過可控通路工質循環濃度和流量調節單元對制冷機系統工質循環濃度進行控制和調節，使其能適應不同工況的運行要求且保持較高運行效率。
【專利說明】一種混合工質節流制冷機工況濃度控制系統及其方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及工程熱物理與能源利用學科領域，尤其涉及一種混合工質節流制冷機工況濃度控制系統及其方法。
【背景技術】
[0002]利用傳統的蒸汽壓縮製冷技術，單級的循環可以達到的最低有效製冷溫度在-40°C左右，如果要實現更低的製冷溫度則需採用多級壓縮或多級復疊循環。現有的技術中，採用兩級壓縮可以達到_60°C左右的製冷溫度，採用兩級復疊循環可以實現-80°C左右的製冷溫度，但是要實現-100°C甚至更低的製冷溫度就要採取三級以上復疊循環。因此，隨著需求溫度的降低，蒸汽壓縮製冷技術的製冷系統變得更複雜，可靠性降低，調節難度變大。20世紀80年代後，多元混合工質節流製冷技術取得重要的進展，該技術使得只要能夠找到合適的混合工質和工質濃度，即可通過單級壓縮節流製冷達到-100°C?_200°C的低溫，因此，該技術可在-100°C溫區以下替代復疊循環，其具有廣闊的應用前景。
[0003]但是，由於混合工質節流製冷技術所採用的混合工質的特性，如果不採用相應的技術手段加以控制的話，會存在以下一些缺陷:(I)多元混合工質深冷製冷系統，由於採用強非共沸工質，工質在冷凝器內基本為氣相放熱，冷凝器出口具有一定幹度，不會過冷。系統運行的高壓基本不受環境溫度控制，而由工質充注量和系統結構參數決定。在製冷系統啟動過程初期，整個系統基本均處於較高的溫度，大部分的充灌工質還處於氣相狀態，因此會出現排氣壓力過高的現象；(2)當混合工質製冷系統進入正常製冷工況後，由於大部分的沸點較高的工質已經液化，此時便會出現系統壓力急劇下降，製冷量急劇減少的嚴重現象；(3)混合工質在實際循環過程中存在濃度滑移現象。多元混合工質製冷系統由啟動工況降溫到最低溫度的過程中，由於系統溫度的不斷下降，工質不斷液化，工質液化的特點是由高溫到低溫的過程中高沸點的工質比低沸點的工質更先液化下來，而氣液兩相流速又存在速度滑移的特點，即液相工質流動速度要低於氣相工質流動速度，此時會出現工質液相積存。對於多元混合工質製冷系統由於液相積存現象的存在，製冷系統的工質實際循環濃度就會偏離實際的充灌濃度，即工質濃度滑移。由於此缺點，一方面，混合工質實際循環濃度受實際運行工況、系統大小等因素的影響，實際運行的工質循環濃度難以根據一定的混合工質充灌量和充灌濃度預測，也就是說混合工質的最佳充灌量和濃度難以確定，對於使用三元或三元以上混合工質的製冷系統更難確定其最佳充灌量和充灌濃度，不同型號的系統均需要通過大量的試驗充灌才能得出最終的充灌量和濃度，生產成本高。另一方面，即使相同系統，在不同的溫區工況下，製冷系統需要不同的濃度才能達到該溫區的最佳效率，工質循環濃度偏離該溫區工況最優濃度，就會使得系統效率急劇下降，甚至溫度降不下去。
[0004]針對前兩個缺陷，中國發明專利ZL200510042730.9報導了一種具有可切換氣庫的混合工質低溫節流製冷系統，其核心思想是通過電磁閥的通斷以控制與高低壓管路相連的氣庫來調節系統的參與循環工質量來控制高低壓和系統的工況。該方法雖然可以控制高低壓在合理的範圍內，但是由於氣庫的氣體的進出造成實際參與製冷循環的工質濃度發生不可控的變化，會造成製冷系統製冷性能嚴重下降；
[0005]中國發明專利ZL201110061458.4報導了一種深冷混合工質節流製冷系統能力、工況調節及控制方法。其核心思想是通過控制高壓氣體進入一個可控通路穩定罐來防止開機工況的壓縮機排氣壓力過高，並通過控制可控通路穩定罐的氣體進出調節低壓，使得低壓在低溫工況下不至於過低；此外該可控通路穩定罐在啟動工況及快速降溫工況時，通過管路旁通以減少製冷系統的製冷劑循環量，在正常製冷工況時可控通路穩定罐的製冷劑參與製冷循環以加大製冷系統的流量，使得功率維持在較高水平，即通過控制該可控通路穩定罐製冷劑的進出可實現製冷系統能力和工況的調節。缺點是切換儲氣罐氣體是否參與循環和調節高低壓的情況下製冷系統的工質循環濃度都會發生一定的變化，這會讓系統在特定的工況下由於工質循環濃度偏離最優循環濃度，導致效率下降，尤其是在快速降溫過程，在這個過程剛開始的時候蒸發溫度較高，在高溫工況下系統的工質循環濃度要求重組分的比例較大才能達到較優的循環濃度。
[0006]對於第三個缺點，還沒有報導相關的方法或手段去控制或者利用其向有益的方向發展。
[0007]實際上，根據不同溫區工況製冷系統對於最優工質循環濃度的要求，如果能通過控制手段來調節高溫工況的工質循環濃度偏重一些，這樣會讓工質循環濃度更接近最優濃度，提高效率，增加製冷量，使得高溫區的降溫時間進一步縮短；同樣道理，在快速降溫的過程中，溫度降到中溫區工況的時候，系統的最優工質循環濃度已不再是高溫區工況的濃度，它要求此時的工質循環濃度中重組分比例下降才可以使得回熱器換熱曲線匹配得更好，因此，此時也需要根據工況通過控制手段調節製冷系統的工質循環濃度，使得工質循環濃度更適合這一溫區的工況。這樣通過調節合適的濃度確保系統的效率較高，一般來說，調節濃度後系統的功率變化不大，但是效率可以提高；而不做濃度調整，只是增加流量去增加功率可能因為濃度發生了變化，製冷效率無法提高，顯然，這種做法與調整濃度相比效果不好而且不具有節能性。因此，在快速降溫階段，就可以通過調整工質循環濃度更接近最優的濃度以大大加快不同溫區的降溫速度，整個降溫時間就會大大縮短。
[0008]所以，無論是為了使得製冷系統降溫下去，還是使得製冷系統能夠在每一個溫區都運行在較優的工質濃度下，對系統的工質循環濃度採取一定的技術手段進行控制很有必要。

【發明內容】

[0009]本發明的目的在於克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種混合工質節流制冷機工況濃度控制系統及其方法，實現製冷系統快速降溫，並保持高效率穩定運行。
[0010]本發明通過下述技術方案實現:
[0011]一種混合工質節流制冷機工況濃度控制系統，包括壓縮機單元1、冷凝冷卻器單元
2、回熱換熱器單元3、節流單元4、蒸發器單元5、可控通路工質循環濃度和流量調節單元6、控制單兀7 ;
[0012]所述可控通路工質循環濃度和流量調節單元(6)包括:可控主迴路閥V1、可控旁通進罐閥V2、可控工質出罐閥V3、出罐單向閥V4和可控低壓出罐閥V5 ;
[0013]其間由管路進行連接，連接方式為:所述可控主迴路閥Vl進口端連接三通管件A的第一個出口，該三通管件A的第二個出口連接可控旁通進罐閥V2的進口端；
[0014]所述可控旁通進罐閥V2的出口端與氣液分離罐S的高壓進口端相通；
[0015]所述可控主迴路閥Vl的出口端連接三通管件B的第一個進口，該三通管件B的第二個進口與出罐單向閥V4的出口端相連；
[0016]所述出罐單向閥V4的進口端連接三通管件C的第一個出口，該三通管件C的進口與氣液分離罐S的頂部氣相出口端相通；
[0017]所述可控工質出罐閥V3的進口端與儲液罐S底部出口端連接；
[0018]所述可控工質出罐閥V3的出口端與回熱換熱器單元3的低壓管路進口連通；
[0019]所述可控低壓出罐閥V5的進口端連接三通管件C的第二個出口，可控低壓出罐閥V5的出口端與制冷機低壓迴路管路連通；
[0020]所述的三通管件A的進口端與冷凝冷卻器單元2的高壓製冷劑側出口端相連；
[0021]所述的三通管件B的出口端與回熱換熱器單元(3)高壓製冷劑側進口端相連；
[0022]所述回熱換熱器單元3的低壓製冷劑側進口端與蒸發器單元5的出口端相連；所述蒸發器單元5進口端與節流單元4出口端相連；
[0023]所述節流單元4進口端與回熱換熱器單元3高壓製冷劑側出口端相連。
[0024]所述可控主迴路閥V1、可控旁通進罐閥V2、可控低壓出罐閥V5均為通斷電磁閥。
[0025]所述可控工質出罐閥V3為電動或手動無級調節開度的閥門。
[0026]上述混合工質節流制冷機工況濃度控制系統的控制方法，包括如下步驟:
[0027]所述控制單元7接收所述壓縮機單元I的吸氣壓力值、壓縮機單元I排氣壓力值、節流單元4的進口溫度值、節流單元4的出口溫度值、節流單元4進出口溫度值之差、蒸發器單元5的出口溫度值、回熱器換熱器單元3進口溫度值、回熱換熱器單元3出口溫度值、回熱換熱器單元3進出口溫度值之差或上述任意參數的組合；控制單元7輸出控制參數以指令可控通路工質循環濃度和流量調節單元6的各個閥門部件的開啟/關閉或開度調節:
[0028](I)啟動工況過程:
[0029]可控主迴路閥Vl處於開啟狀態，可控旁通進罐閥V2、可控工質出罐閥V3和可控低壓出罐閥V5均處於關閉狀態；控制單元7根據蒸發器出口溫度或者壓縮機排氣壓力參數是否達到設定值，判斷是否轉向受控降溫工況過程；
[0030](2)受控降溫工況過程:
[0031]2-1)控制單元7根據輸入蒸發器出口溫度或者壓縮機排氣壓力的參數與設定值對比進行判斷，如果控制系統處於受控降溫工況的高溫工況，調節方法如下:可控主迴路閥Vl處於開啟狀態、可控旁通進罐閥V2和可控低壓出罐閥V5處於關閉狀態、可控工質出罐閥V3的開度狀態由控制單元7根據蒸發器出口溫度或者壓縮機排氣壓力的參數決定，具體為:
[0032]a)回熱換熱器單元進出口溫差小於該進出口溫差的設定值，可控工質出罐閥V3開度調大；回熱換熱器單元進出口溫差大於該進出口溫差的設定值，可控工質出罐閥V3開度調小；
[0033]b)節流單元4進出口溫差大於該進出口溫差的設定值，可控工質出罐閥V3開度調大；節流單元4進出口溫差小於該進出口溫差的設定值，可控工質出罐閥V3開度調小。
[0034]2-2)控制單元7根據輸入蒸發器出口溫度或者壓縮機排氣壓力的參數對比進行判斷，如果控制系統處於受控降溫工況的中溫工況，調節方法如下:可控旁通進罐閥V2處於開啟狀態，可控主迴路閥Vl和可控低壓出罐閥V5處於關閉狀態，可控工質出罐閥V3的開度狀態由控制單元7根據輸入參數定，具體為:
[0035]a)回熱換熱器單元進出口溫差小於該進出口溫差的設定值，可控工質出罐閥V3開度調大；回熱換熱器單元進出口溫差大於該進出口溫差的設定值，可控工質出罐閥V3開度調小；
[0036]b)節流單元4進出口溫差大於該進出口溫差的設定值，可控工質出罐閥V3開度調大；節流單元4進出口溫差小於該進出口溫差的設定值，可控工質出罐閥V3開度調小。
[0037]2-3)控制單元7根據輸入蒸發器出口溫度或者壓縮機排氣壓力參數對比進行判斷，如果系統處於受控降溫工況的低溫工況，調節方法如下:可控主迴路閥Vl處於開啟狀態，可控旁通進罐閥V2處於關閉狀態；可控工質出罐閥V3和可控低壓出罐閥V5的開度狀態，由控制單元7根據蒸發器出口溫度或者壓縮機排氣壓力參數決定，具體為:
[0038]a)回熱換熱器單元進出口溫差小於該進出口溫差的設定值，可控工質出罐閥V3開度調大；回熱換熱器單元進出口溫差大於該進出口溫差的設定值，可控工質出罐閥V3開度調小；
[0039]b)節流單元4進出口溫差大於該進出口溫差的設定值，可控工質出罐閥V3開度調大；節流單元4進出口溫差小於該進出口溫差的設定值，可控工質出罐閥V3開度調小；
[0040]c)壓縮機吸氣壓力降至壓縮機吸氣壓力的設定值，可控低壓出罐閥V5開啟；壓縮機吸氣壓力高於壓縮機吸氣壓力的設定值，可控低壓出罐閥V5關閉；
[0041](3)製冷系統製冷過程:
[0042]可控主迴路閥Vl處於開啟狀態，可控旁通進罐閥V2處於關閉狀態，可控工質出罐閥V3和可控低壓出罐閥V5均處於關閉狀態；
[0043](4)製冷系統受控升溫或恆溫工況:
[0044]可控主迴路閥Vl處於開啟狀態，可控工質出罐閥V3處於關閉狀態，可控旁通進罐閥V2和可控低壓出罐閥V5的開啟/關閉狀態由控制單元7根據所需製冷狀態確定開啟/關閉狀態；
[0045]壓縮機吸氣壓力降至壓縮機吸氣壓力的設定值，可控旁通進罐閥V2和可控低壓出罐閥V5同時開啟；直至壓縮機吸氣壓力高於壓縮機吸氣壓力的設定值，可控旁通進罐閥V2和可控低壓出罐閥V5同時關閉；
[0046](5)製冷系統非受控升溫工況:
[0047]可控旁通進罐閥V2和可控低壓出罐閥V5處於開啟狀態；可控主迴路閥Vl和可控工質出罐閥V3處於關閉狀態。
[0048]本發明相對於現有技術，具有如下的優點及效果:
[0049]對於混合工質節流製冷系統，其在剛啟動階段，由於系統的各部件溫度較高，系統內充灌的工質基本為氣相，而且由於節流元件的通流面積較小，氣相工質的通過能力差，因此系統剛開機時，往往會出現高壓很高，低壓很低，壓縮壓比過大的情況，高壓超出系統硬體的耐壓極限，壓縮機電機過載和過熱，導致無法正常開機，甚至會引起壓縮燒毀。因此，本發明不但能夠根據不同工況，調節系統工質的循環濃度以使得系統在不同的溫區都能夠運行在較優工質濃度下，而且能夠克服開機高壓過高、壓縮機壓比過大的的情況。同時，在低溫工況下，能自動調節低壓不至於過低，實現製冷系統快速降溫，並保持高效率穩定運行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0050]圖1為本發明控制系統結構方框示意圖；
[0051]圖中:301表示壓縮機進氣壓力傳感器；302表示回熱換熱器進口溫度傳感器；303表示回熱換熱器出口溫度傳感器；304表示蒸發器出口溫度傳感器；
[0052]圖2是可控通路工質循環濃度和流量調節單元(帶可控閥門開度控制液位功能氣液分離罐)結構示意；
[0053]圖3某三元混合工質單級壓縮回熱式製冷系統不同溫區工況下較優工質循環濃度情況。
【具體實施方式】
[0054]下面結合具體實施例對本發明作進一步具體詳細描述。
[0055]實施例
[0056]如圖所示。本發明一種混合工質節流制冷機工況濃度控制系統，包括壓縮機單元
1、冷凝冷卻器單元2、回熱換熱器單元3、節流單元4、蒸發器單元5、可控通路工質循環濃度和流量調節單元6、控制單元7 ；
[0057]所述可控通路工質循環濃度和流量調節單元6包括:可控主迴路閥V1、可控旁通進罐閥V2、可控工質出罐閥V3、出罐單向閥V4和可控低壓出罐閥V5 ；
[0058]其間由管路進行連接，連接方式為:所述可控主迴路閥Vl進口端連接三通管件A的第一個出口，該三通管件A的第二個出口連接可控旁通進罐閥V2的進口端；
[0059]所述可控旁通進罐閥V2的出口端與氣液分離罐S (帶可控閥門開度大小控制液位功能)的聞壓進口端相通；
[0060]所述可控主迴路閥Vl的出口端連接三通管件B的第一個進口，該三通管件B的第二個進口與出罐單向閥V4的出口端相連；
[0061]所述出罐單向閥V4的進口端連接三通管件C的第一個出口，該三通管件C的進口與氣液分離罐S的頂部氣相出口端相通；
[0062]所述可控工質出罐閥V3的進口端與儲液罐S底部出口端連接；
[0063]所述可控工質出罐閥V3的出口端與回熱換熱器單元3的低壓管路進口連通；
[0064]所述可控低壓出罐閥V5的進口端連接三通管件C的第二個出口，可控低壓出罐閥V5的出口端與制冷機低壓迴路管路連通；
[0065]所述的三通管件A的進口端與冷凝冷卻器單元2的高壓製冷劑側出口端(或者與回熱換熱器單元3高壓製冷劑側出口端)相連；
[0066]所述的三通管件B的出口端與回熱換熱器單元(3)高壓製冷劑側進口端相連；
[0067]所述回熱換熱器單元3的低壓製冷劑側進口端與蒸發器單元5的出口端相連；所述蒸發器單元5進口端與節流單元4出口端相連；
[0068]所述節流單元4進口端與回熱換熱器單元3高壓製冷劑側出口端相連。
[0069]所述可控主迴路閥V1、可控旁通進罐閥V2、可控低壓出罐閥V5均為通斷電磁閥。
[0070]所述可控工質出罐閥V3為電動或手動無級調節開度的閥門。[0071]上述混合工質節流制冷機工況濃度控制系統的控制方法，包括如下步驟:
[0072]所述控制單元7接收所述壓縮機單元I的吸氣壓力值、壓縮機單元I排氣壓力值、節流單元4的進口溫度值、節流單元4的出口溫度值、節流單元4進出口溫度值之差、蒸發器單元5的出口溫度值、回熱器換熱器單元3進口溫度值、回熱換熱器單元3出口溫度值、回熱換熱器單元3進出口溫度值之差或上述任意參數的組合；控制單元7輸出控制參數以指令可控通路工質循環濃度和流量調節單元6的各個閥門部件的開啟/關閉或開度調節如下:
[0073](I)啟動工況過程:
[0074]可控主迴路閥Vl處於開啟狀態，可控旁通進罐閥V2、可控工質出罐閥V3和可控低壓出罐閥V5均處於關閉狀態；控制單元7根據蒸發器出口溫度或者壓縮機排氣壓力參數(或者蒸發器出口溫度、壓縮機排氣壓力參數的組合)是否達到設定值，判斷是否轉向受控降溫工況過程；
[0075](2)受控降溫工況過程:
[0076]2-1)控制單元7根據輸入蒸發器出口溫度或者壓縮機排氣壓力的參數(或者蒸發器出口溫度和壓縮機排氣壓力參數的組合)與設定值對比進行判斷，如果控制系統處於受控降溫工況的高溫工況，調節方法如下:可控主迴路閥Vl處於開啟狀態、可控旁通進罐閥V2和可控低壓出罐閥V5處於關閉狀態、可控工質出罐閥V3的開度狀態由控制單元7根據蒸發器出口溫度或者壓縮機排氣壓力的參數決定，具體為:
[0077]a)回熱換熱器單元進出口溫差小於該進出口溫差的設定值(或該進出口溫差設定值加上回熱換熱器單元進出口溫差控制回差)，可控工質出罐閥V3開度調大；回熱換熱器單元進出口溫差大於該進出口溫差的設定值(或該進出口溫差設定值加上回熱換熱器單元進出口溫差控制回差)，可控工質出罐閥V3開度調小；
[0078]b)節流單元4進出口溫差大於該進出口溫差的設定值(或該進出口溫差設定值加上節流閥單元進出口溫差控制回差)，可控工質出罐閥V3開度調大；節流單元4進出口溫差小於該進出口溫差的設定值(或該進出口溫差設定值加上節流閥單元進出口溫差控制回差)，可控工質出罐閥V3開度調小。
[0079]2-2)控制單元7根據輸入蒸發器出口溫度或者壓縮機排氣壓力的參數(或者蒸發器出口溫度和壓縮機排氣壓力的參數)對比進行判斷，如果控制系統處於受控降溫工況的中溫工況，調節方法如下:可控旁通進罐閥V2處於開啟狀態，可控主迴路閥Vl和可控低壓出罐閥V5處於關閉狀態，可控工質出罐閥V3的開度狀態由控制單元7根據輸入參數定，具體為:
[0080]a)回熱換熱器單元進出口溫差小於該進出口溫差的設定值(或該進出口溫差設定值加上回熱換熱器單元進出口溫差控制回差)，可控工質出罐閥V3開度調大；回熱換熱器單元進出口溫差大於該進出口溫差的設定值(或該進出口溫差設定值加上回熱換熱器單元進出口溫差控制回差)，可控工質出罐閥V3開度調小；
[0081]b)節流單元4進出口溫差大於該進出口溫差的設定值(或該進出口溫差設定值加上節流閥單元進出口溫差控制回差)，可控工質出罐閥V3開度調大；節流單元4進出口溫差小於該進出口溫差的設定值(或該進出口溫差設定值加上節流閥單元進出口溫差控制回差)，可控工質出罐閥V3開度調小。[0082]2-3)控制單元7根據輸入蒸發器出口溫度或者壓縮機排氣壓力參數(或者輸入蒸發器出口溫度和壓縮機排氣壓力參數)對比進行判斷，如果系統處於受控降溫工況的低溫工況，調節方法如下:可控主迴路閥Vl處於開啟狀態，可控旁通進罐閥V2處於關閉狀態；可控工質出罐閥V3和可控低壓出罐閥V5的開度狀態，由控制單元7根據蒸發器出口溫度或者壓縮機排氣壓力參數決定，具體為:
[0083]a)回熱換熱器單元進出口溫差小於該進出口溫差的設定值(或該進出口溫差設定值加上回熱換熱器單元進出口溫差控制回差)，可控工質出罐閥V3開度調大；回熱換熱器單元進出口溫差大於該進出口溫差的設定值(或該進出口溫差設定值加上回熱換熱器單元進出口溫差控制回差)，可控工質出罐閥V3開度調小；
[0084]b)節流單元4進出口溫差大於該進出口溫差的設定值(或該進出口溫差設定值加上節流閥單元進出口溫差控制回差)，可控工質出罐閥V3開度調大；節流單元4進出口溫差小於該進出口溫差的設定值(或該進出口溫差設定值加上節流閥單元進出口溫差控制回差)，可控工質出罐閥V3開度調小；
[0085]c)壓縮機吸氣壓力降至壓縮機吸氣壓力的設定值(或者該設定值加上吸氣壓力控制回差)，可控低壓出罐閥V5開啟；壓縮機吸氣壓力高於壓縮機吸氣壓力的設定值(或者該設定值加上吸氣壓力控制回差)，可控低壓出罐閥V5關閉；
[0086](3)製冷系統製冷過程:
[0087]可控主迴路閥Vl處於開啟狀態，可控旁通進罐閥V2處於關閉狀態，可控工質出罐閥V3和可控低壓出罐閥V5均處於關閉狀態；
[0088](4)製冷系統受控升溫或恆溫工況:
[0089]可控主迴路閥Vl處於開啟狀態，可控工質出罐閥V3處於關閉狀態，可控旁通進罐閥V2和可控低壓出罐閥V5的開啟/關閉狀態由控制單元(7)根據所需製冷狀態確定開啟/關閉狀態；
[0090]壓縮機吸氣壓力降至壓縮機吸氣壓力的設定值(或者該設定值加上吸氣壓力控制回差)，可控旁通進罐閥V2和可控低壓出罐閥V5同時開啟；直至壓縮機吸氣壓力高於壓縮機吸氣壓力的設定值(或者該設定值加上吸氣壓力控制回差)，可控旁通進罐閥V2和可控低壓出罐閥V5同時關閉；
[0091](5)製冷系統非受控升溫工況:
[0092]可控旁通進罐閥V2和可控低壓出罐閥V5處於開啟狀態；可控主迴路閥Vl和可控工質出罐閥V3處於關閉狀態。
[0093]如上所述，便可較好地實現本發明。
[0094]本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其他任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種混合工質節流制冷機工況濃度控制系統，其特徵在於:包括壓縮機單元(I)、冷凝冷卻器單元(2)、回熱換熱器單元(3)、節流單元(4)、蒸發器單元(5)、可控通路工質循環濃度和流量調節單元(6)、控制單元(7)； 所述可控通路工質循環濃度和流量調節單元(6)包括:可控主迴路閥(VI)、可控旁通進罐閥(V2)、可控工質出罐閥(V3)、出罐單向閥(V4)和可控低壓出罐閥(V5)； 其間由管路進行連接，連接方式為:所述可控主迴路閥(Vl)進口端連接三通管件A的第一個出口，該三通管件A的第二個出口連接可控旁通進罐閥(V2)的進口端； 所述可控旁通進罐閥(V2)的出口端與氣液分離罐S的高壓進口端相通； 所述可控主迴路閥(Vl)的出口端連接三通管件B的第一個進口，該三通管件B的第二個進口與出罐單向閥(V4)的出口端相連； 所述出罐單向閥(V4)的進口端連接三通管件C的第一個出口，該三通管件C的進口與氣液分離罐S的頂部氣相出口端相通； 所述可控工質出罐閥(V3)的進口端與儲液罐S底部出口端連接； 所述可控工質出 罐閥(V3)的出口端與回熱換熱器單元(3)的低壓管路進口連通；所述可控低壓出罐閥(V5)的進口端連接三通管件C的第二個出口，可控低壓出罐閥(V5)的出口端與制冷機低壓迴路管路連通； 所述的三通管件A的進口端與冷凝冷卻器單元(2)的高壓製冷劑側出口端相連； 所述的三通管件B的出口端與回熱換熱器單元(3)高壓製冷劑側進口端相連； 所述回熱換熱器單元⑶的低壓製冷劑側進口端與蒸發器單元(5)的出口端相連；所述蒸發器單元(5)進口端與節流單元(4)出口端相連； 所述節流單元(4)進口端與回熱換熱器單元(3)高壓製冷劑側出口端相連。
2.根據權利要求1所述的混合工質節流制冷機工況濃度控制系統，其特徵在於:所述可控主迴路閥(VI)、可控旁通進罐閥(V2)、可控低壓出罐閥(V5)均為通斷電磁閥。
3.根據權利要求1所述的混合工質節流制冷機工況濃度控制系統，其特徵在於:所述可控工質出罐閥(V3)為電動或手動無級調節開度的閥門。
4.一種權利要求1所述混合工質節流制冷機工況濃度控制系統的控制方法，其特徵在於包括如下步驟: (1)啟動工況過程: 可控主迴路閥(Vl)處於開啟狀態，可控旁通進罐閥(V2)、可控工質出罐閥(V3)和可控低壓出罐閥(V5)均處於關閉狀態；控制單元(7)根據蒸發器出口溫度或者壓縮機排氣壓力參數是否達到設定值，判斷是否轉向受控降溫工況過程； (2)受控降溫工況過程: 2-1)控制單元(7)根據輸入蒸發器出口溫度或者壓縮機排氣壓力的參數與設定值對比進行判斷，如果控制系統處於受控降溫工況的高溫工況，調節方法如下:可控主迴路閥(Vl)處於開啟狀態、可控旁通進罐閥(V2)和可控低壓出罐閥(V5)處於關閉狀態、可控工質出罐閥(V3)的開度狀態由控制單元(7)根據蒸發器出口溫度或者壓縮機排氣壓力的參數決定，具體為: a)回熱換熱器單元進出口溫差小於該進出口溫差的設定值，可控工質出罐閥(V3)開度調大；回熱換熱器單元進出口溫差大於該進出口溫差的設定值，可控工質出罐閥(V3)開度調小； b) 節流單元(4)進出口溫差大於該進出口溫差的設定值，可控工質出罐閥(V3)開度調大；節流單元(4)進出口溫差小於該進出口溫差的設定值，可控工質出罐閥(V3)開度調小; 2-2)控制單元(7)根據輸入蒸發器出口溫度或者壓縮機排氣壓力的參數對比進行判斷，如果控制系統處於受控降溫工況的中溫工況，調節方法如下:可控旁通進罐閥(V2)處於開啟狀態，可控主迴路閥(Vl)和可控低壓出罐閥(V5)處於關閉狀態，可控工質出罐閥(V3)的開度狀態由控制單元(7)根據輸入參數定，具體為: a)回熱換熱器單元進出口溫差小於該進出口溫差的設定值，可控工質出罐閥(V3)開度調大；回熱換熱器單元進出口溫差大於該進出口溫差的設定值，可控工質出罐閥(V3)開度調小； b)節流單元(4)進出口溫差大於該進出口溫差的設定值，可控工質出罐閥(V3)開度調大；節流單元(4)進出口溫差小於該進出口溫差的設定值，可控工質出罐閥(V3)開度調小; 2-3)控制單元(7)根據輸入蒸發器出口溫度或者壓縮機排氣壓力參數對比進行判斷，如果系統處於受控降溫工況的低溫工況，調節方法如下:可控主迴路閥(Vl)處於開啟狀態，可控旁通進罐閥(V2)處於關閉狀態；可控工質出罐閥(V3)和可控低壓出罐閥(V5)的開度狀態，由控制單元(7)根據蒸發器出口溫度或者壓縮機排氣壓力參數決定，具體為: a)回熱換熱器單元進出口溫差小於該進出口溫差的設定值，可控工質出罐閥(V3)開度調大；回熱換熱器單元進出口溫差大於該進出口溫差的設定值，可控工質出罐閥(V3)開度調小； b)節流單元(4)進出口溫差大於該進出口溫差的設定值，可控工質出罐閥(V3)開度調大；節流單元(4)進出口溫差小於該進出口溫差的設定值，可控工質出罐閥(V3)開度調小; c)壓縮機吸氣壓力降至壓縮機吸氣壓力的設定值，可控低壓出罐閥(V5)開啟；壓縮機吸氣壓力高於壓縮機吸氣壓力的設定值，可控低壓出罐閥(V5)關閉； (3)製冷系統製冷過程: 可控主迴路閥(Vl)處於開啟狀態，可控旁通進罐閥(V2)處於關閉狀態，可控工質出罐閥(V3)和可控低壓出罐閥(V5)均處於關閉狀態； (4)製冷系統受控升溫或恆溫工況: 可控主迴路閥(Vl)處於開啟狀態，可控工質出罐閥(V3)處於關閉狀態，可控旁通進罐閥(V2)和可控低壓出罐閥(V5)的開啟/關閉狀態由控制單元(7)根據所需製冷狀態確定開啟/關閉狀態； 壓縮機吸氣壓力降至壓縮機吸氣壓力的設定值，可控旁通進罐閥(V2)和可控低壓出罐閥(V5)同時開啟；直至壓縮機吸氣壓力高於壓縮機吸氣壓力的設定值，可控旁通進罐閥(V2)和可控低壓出罐閥(V5)同時關閉； (5)製冷系統非受控升溫工況: 可控旁通進罐閥(V2)和可控低壓出罐閥(V5)處於開啟狀態；可控主迴路閥(Vl)和可控工質出罐閥(V3)處於關閉狀態。
【文檔編號】F25B49/02GK103954062SQ201410167863
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月24日 優先權日:2014年4月24日
【發明者】許雄文, 李日新, 劉金平 申請人:華南理工大學