一種冷水機組及其控制方法與流程
2023-05-02 11:37:46 2
本發明涉及一種冷水機組及其控制方法，尤其涉及一種負載頻繁波動出水溫度精度要求高的冷水機組及其控制方法，屬於製冷技術領域。
背景技術：
冷水機組常用於工藝冷卻，工藝冷卻的負荷變化劇烈，冷水機組的回水溫度變化大，需要冷水機組精確地控制容量，有時負荷會突然降為0，可能又會瞬時拉升到最大。工藝冷卻要求冷水機組的供水溫度恆定，保證工藝需求，比如±0.25℃；現有的冷水機組，進出水溫差5℃，通常採用定頻壓縮機，通過多個壓縮機的組合來滿足不同的負荷需求，比如4個壓縮機，可以實現水溫精度約±1.25℃，還是滿足不了特殊場合下的需求。另外壓縮機不能頻繁開停以適應負荷的波動，否則容易損壞、老化，導致生產效率的降低。為了實現高精度的水溫控制，現有的一個改進方案是在水系統中串聯一個非常大的緩衝水箱，有了緩衝水箱，可以讓壓縮機的啟停次數減少。但是緩衝水箱佔用空間，另外也增加了成本；另外一個方案是採用變頻壓縮機，或者容量可以連續調節的壓縮機，變頻壓縮機運行時必須高於最低的轉速需求，否則供油不暢導致運動部件的損壞，特殊場合下的壓縮機用量少，壓縮機供應商不可能來特別更改壓縮機，工藝需求在零值附近波動的時候，即使變頻壓縮機，也需要開開停停來適應負荷的變化，因此單純採用變頻壓縮機仍然不能滿足工藝需求。
技術實現要素：
本發明的目的是：提供一種可連續運行的冷水機組，用於負載頻繁波動的場合，例如，負載可以長時間為零，也可以由零突升至100％，而且極大的提高出水溫度精度。
本發明採取以下技術方案：
一種冷水機組，包括依次連接的壓縮機1、冷凝器2、膨脹閥3、蒸發器5，其特徵在於：還包括旁通裝置4；所述旁通裝置的入口連接壓縮機排氣口，出口連接蒸發器的進液口。
進一步的，還包括控制單元，所述蒸發器內設有蒸發溫度傳感器，進出水管上設有進水溫度傳感器、出水溫度傳感器；所述控制單元與所述蒸發溫度傳感器、進水溫度傳感器、出水溫度傳感器、及所述旁通裝置4分別連接，並根據蒸發溫度傳感器和/或進、出水溫傳感器反饋的電信號實時調節所述旁通裝置4的開度。
進一步的，所述旁通裝置是一個開度可以連續變化的電動調節閥。
更進一步的，所述的電動調節閥的最大開度下的流量等於壓縮機最低輸出下的流量：X％。
進一步的，所述的旁通裝置4為至少2個電磁閥並聯組成的電磁閥組。
更進一步的，所述的電磁閥組的同時打開的流量等於壓縮機最低輸出下的流量：X％。
一種上述的冷水機組的控制方法，其特徵在於：壓縮機的最低輸出下的流量為X％，壓縮機流量在X％-100％之間無級調節；機組負荷為0％-100％，壓縮機不停機，根據回水溫度來判斷負荷的大小、根據回水溫度的變化率來判斷負荷的變化率，負荷為X％-100％時，根據出水溫度調節壓縮機的流量；負荷低於壓縮機最小流量X％時，逐步開啟電動調節閥，根據出水溫度調節電動調節閥的開度。
一種上述的冷水機組的控制方法，其特徵在於：壓縮機的最小流量為X％，壓縮機流量在X％-100％之間是有段調節；機組負荷為0％-100％，壓縮機不停機，根據回水溫度來判斷負荷的大小、根據回水溫度的變化率來判斷負荷的變化率；負荷為X％-100％時，壓縮機有段調節至最接近負荷的檔位，同時壓縮機流量高於冷水機組所需負荷，逐步開啟電動調節閥，根據出水溫度調節電動調節閥的開度；冷水機組所需負荷低於壓縮機最小容量X％時，逐步開啟電動調節閥，根據出水溫度調節電動調節閥的開度。
一種上述的冷水機組的控制方法，其特徵在於：壓縮機的最小流量為X％，壓縮機在X％～100％之間無級調節；第一電磁閥的旁通量為Y％，第二電磁閥的旁通量為X％-Y％，其中Y％<(X％-Y％)，機組負荷為0％～100％，壓縮機不停機，根據回水溫度來判斷負荷的大小，根據回水溫度的變化率來判斷負荷的變化率，當負荷介於(X％-Y％)～X％時，開啟第一電磁閥，根據出水溫度調節壓縮機的容量；當負荷介於(X％-2Y％)～(X％-Y％)時，開啟第二電磁閥，根據出水溫度調節壓縮機的容量；當負荷介於0～(X％-2Y％)時，開啟第一電磁閥和第二電磁閥，根據出水溫度調節壓縮機的輸出流量。
一種上述的冷水機組的控制方法，其特徵在於：壓縮機的最小輸出流量為X％，壓縮機採用有段調節，第一電磁閥的旁通量為Y％，第二電磁閥的旁通量為X％-Y％，其中Y％<(X％-Y％)，機組負荷為0％～100％，壓縮機不停機，根據回水溫度來判斷負荷的大小、根據回水溫度的變化率來判斷負荷的變化率；負荷為X％～100％時，壓縮機有段調節至最接近所需負荷的檔位，同時壓縮機輸出流量高於所需負荷，通過間歇開關第一電磁閥和第二電磁閥來實現出水溫度的平穩；所需負荷低於壓縮機最小輸出流量X％時，壓縮機的輸出流量調節至最小：X％，然後間歇開關第一電磁閥和第二電磁閥來實現出水溫度的平穩。
進一步的，所述第一電磁閥和第二電磁閥的間歇開啟的周期為60～120s，壓縮機製冷容量和負荷差值為Z％時，Z％<Y％時，間歇開啟第一電磁閥；Y％<Z％<(X％-2Y％)時，間歇開啟第二電磁閥；(X％-2Y％)<Z％<X％時，常開第二電磁閥，間歇開啟第一電磁閥。
一種上的冷水機組的控制方法，其特徵在於：所述的旁通裝置4為一個開度自動調節裝置，根據低壓調節開度，用於維持低壓，低壓設定值為K。
進一步的，壓縮機的最小流量為X％，壓縮機在X％～100％之間可以無級調節；機組負荷為0％～100％，壓縮機不停機，根據回水溫度來判斷負荷的大小、根據回水溫度的變化率來判斷負荷的變化率，負荷為X％～100％時，根據出水溫度調節壓縮機的容量；負荷低於壓縮機最小容量X％時，首先逐步調節膨脹閥的開度，用膨脹閥調節出水溫度，一旦低壓低於K時，打開旁通裝置，維持低壓穩定在K值，製冷量通過膨脹閥開度調節。
進一步的，壓縮機的最小流量為X％，壓縮機在X％～100％之間有段調節；機組負荷為0％～100％，壓縮機不停機，根據回水溫度來判斷負荷的大小、根據回水溫度的變化率來判斷負荷的變化率，負荷為X％～100％時，根據出水溫度判定所需壓縮機的容量，調節壓縮機到一個最接近此容量的狀態，且高與此容量，出水溫度低於設定值，逐步調小膨脹閥的開度，用膨脹閥調節出水溫度，一旦低壓低於K時，打開旁通裝置，維持低壓穩定在K值；負荷低於壓縮機最小容量X％時，首先逐步調節膨脹閥的開度，用膨脹閥調節出水溫度，一旦低壓低於K時，打開旁通裝置，維持低壓穩定在K值，製冷量通過膨脹閥開度調節。
本發明的有益效果在於：
1)冷水機組所在的冷卻系統不需要另外配置緩衝水箱，即使負荷為0，壓縮機一樣能夠持續運行，同時水溫保持不變，負荷突變的時候，由於壓縮機處於運行狀態，可以快速響應負荷的突變，維持水溫的恆定，保證生產的效率。
2)尤其適用於負載頻繁波動的場合，而且極大的提高出水溫度精度。
3)根據不同的精度需求，提供了不同的控制方案，並通過在旁通管路上設置兩個或電磁閥，實現更精準的水溫調節。
4)壓縮機不需停機，避免壓縮機頻繁啟動對壽命的不良影響。
5)旁通裝置兩端分別與壓縮機排氣口及蒸發器的進液口連通，而不是直接與壓縮機吸氣口連通，克服了壓縮機吸氣溫度過高的困難。
附圖說明
圖1為本發明的實施例一、二、五、六對應的示意圖；
圖2為本發明的實施例三、四對應的示意圖。
圖中，1.壓縮機，2.冷凝器，3.膨脹閥，4.旁通裝置，5.蒸發器，6.第一電磁閥，7.第二電磁閥。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明進一步說明。
實施例一：
參見圖1，本冷水機組包括了壓縮機1、冷凝器2、膨脹閥3、旁通裝置4、蒸發器5，其中旁通裝置4的開度可以連續調節，為電動調節閥，電動調節閥的一端接壓縮機1排氣，另外一端接蒸發器5的進液口，其中壓縮機1的最小調節容量為X％，電動調節閥最大開度下的流量等於壓縮機1最小的調節流量：X％。
採用的壓縮機1在X％～100％之間可以無級調節，機組負荷變化從0％～100％時，壓縮機1不停機，根據回水溫度來判斷負荷的大小、根據回水溫度的變化率來判斷負荷的變化率；負荷為X％～100％時，根據出水溫度調節壓縮機的容量；負荷低於壓縮機最小流量X％時，壓縮機卸載到最低流量：X％，逐步開啟電動調節閥，根據出水溫度調節電動調節閥的開度。
實施例二：
參見圖1，本冷水機組採用的壓縮機1在X％～100％之間是有段調節，機組負荷變化從0％～100％時，壓縮機1不停機，根據回水溫度來判斷負荷的大小、根據回水溫度的變化率來判斷負荷的變化率；負荷為X％～100％時，壓縮機1有段調節至最接近負荷的檔位，同時壓縮機1流量高於負荷，逐步開啟電動調節閥，根據出水溫度調節電動調節閥的開度；負荷低於壓縮機1最小流量X％時，逐步開啟電動調節閥，根據出水溫度調節電動調節閥的開度。
實施例三：
參見圖2，本冷水機組包括了壓縮機1、冷凝器2、膨脹閥3、蒸發器5、第一電磁閥6、第二電磁閥7，其中第一電磁閥6和第二電磁閥7組成旁通裝置，其一端另外一端接蒸發器5的進液口，其中壓縮機1的最小調節容量為X％，第一電磁閥6和第二電磁閥7同時打開的流量等於壓縮機最小的調節流量：X％。。
採用的壓縮機1在X％～100％之間可以無級調節，第一電磁閥6的旁通量為Y％，第二電磁閥7的旁通量為X％-Y％，其中Y％<(X％-Y％)，機組負荷變化從0％～100％時，壓縮機不停機，根據回水溫度來判斷負荷的大小，根據回水溫度的變化率來判斷負荷的變化率，當負荷介於(X％-Y％)～X％時，開啟第一電磁閥6，根據出水溫度調節壓縮機的容量；當負荷介於(X％-2Y％)～(X％-Y％)時，開啟第二電磁閥7，根據出水溫度調節壓縮機的容量；當負荷介於0～(X％-2Y％)時，開啟第一電磁閥6和第二電磁閥7，根據出水溫度調節壓縮機1的容量。
實施例四：
參見圖2，本冷水機組採用的壓縮機1在X％～100％之間可以有段調節，第一電磁閥的旁通量為Y％，第二電磁閥的旁通量為X％-Y％，其中Y％<X％-Y％，機組負荷變化從0％～100％時，壓縮機不停機，根據回水溫度來判斷負荷的大小、根據回水溫度的變化率來判斷負荷的變化率；負荷為X％～100％時，壓縮機1有段調節至最接近負荷的檔位，同時壓縮機1容量高於負荷，通過間歇開關第一電磁閥6和第二電磁閥7來實現出水溫度的平穩；負荷低於壓縮機最小容量X％時，壓縮機1的容量調節至最小：X％，然後間歇開關第一電磁閥6和第二電磁閥7來實現出水溫度的平穩。其中，第一電磁閥6和第二電磁閥7的間歇開啟的周期為100s，壓縮機製冷容量和負荷差值為Z％，Z％<Y％時，僅間歇開啟第一電磁閥6；Y％<Z％<(X％-2Y％)時，僅間歇開啟第二電磁閥7；(X％-2Y％)<Z％<X％時，常開第二電磁閥7，間歇開啟第一電磁閥6。
實施例五：
本發明的第五種實施方案採用的是圖1的原理圖，本冷水機組包括了壓縮機1、冷凝器2、膨脹閥3、旁通裝置4、蒸發器5，其中旁通裝置4的開度可以連續調節，為低壓調節閥，根據低壓調節開度，用於維持低壓，低壓設定值為K，低壓調節閥的一端接壓縮機1排氣，另外一端接蒸發器5的進液口，其中壓縮機1的最小調節容量為X％，低壓調節閥4最大開度下的流量等於壓縮機1最小的調節流量：X％。
採用的壓縮機在X％～100％之間可以無級調節，機組負荷為0％～100％，壓縮機不停機，根據回水溫度來判斷負荷的大小、根據回水溫度的變化率來判斷負荷的變化率，負荷為X％～100％時，根據出水溫度調節壓縮機的輸出流量；負荷低於壓縮機最小輸出流量X％時，首先逐步調節膨脹閥的開度，用膨脹閥調節出水溫度，一旦低壓低於K時，打開旁通裝置，維持低壓穩定在K值，製冷量通過膨脹閥開度調節。
實施例六：
參見圖1，本實施例與實施例五不同之處在於：採用的壓縮機的最小流量為X％，壓縮機在X％～100％之間可以有段調節；機組負荷為0％～100％，壓縮機不停機，根據回水溫度來判斷負荷的大小、根據回水溫度的變化率來判斷負荷的變化率，負荷為X％～100％時，根據出水溫度判定所需壓縮機的容量，調節壓縮機到一個最接近此容量的狀態，且高與此容量，出水溫度低於設定值，逐步調小膨脹閥的開度，用膨脹閥調節出水溫度，一旦低壓低於K時，打開旁通裝置，維持低壓穩定在K值；負荷低於壓縮機最小容量X％時，首先逐步調節膨脹閥的開度，用膨脹閥調節出水溫度，一旦低壓低於K時，打開旁通裝置，維持低壓穩定在K值，製冷量通過膨脹閥開度調節經過測試驗證，機組能夠在不同的負荷變化條件下，保證出水溫度的穩定：±0.25℃。
上述六個實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。本領域技術人員可以對其進行各種變換或改進，在不脫離本申請總的構思的前提下，這些變換或改進都應當屬於本申請要求保護的範圍之內。