一种空调机组低冷却进水温度启动的控制方法.pdf

本发明涉及一种空调机组低冷却进水温度启动的控制方法，在冷凝器和蒸发器之间蒸发器的进口处设置一个电子膨胀阀，该电子膨胀阀与控制器信号相连并执行来自控制器的命令并进行开度控制；控制器通过检测冷却进水温度自动设置进入低冷却进水温度启动模式的判断条件，当机组处于低冷却进水温度启动模式，自动判断电子膨胀阀的初始开度，同时控制器控制电子膨胀阀开度来保证冷凝器饱和压力与蒸发饱和压力之差，将蒸发压力控制在较低的数值，同时又不产生低压报警。不需增加其它辅助设备就可以在低冷却进水温度时正常启动，使机组冷却水进水温度的启动范围拓宽到大于或等于12℃，同时保证了机组控制可靠性，降低用户投资。

1.  一种空调机组低冷却进水温度启动的控制方法，所述空调机组主要包括顺次连接的压缩机、油分离器、冷凝器、蒸发器、压缩机供油管路，所述压缩机供油管路依靠冷凝器饱和压力与蒸发器饱和压力差提供润滑油动力从而启动机组；在油分离器、冷凝器和蒸发器上各自分别设置压力传感器，冷凝器上还设置温度传感器；同时还设置一个控制器，控制器同时与各传感器信号连接并获取各传感器的传感信号；其特征在于：在冷凝器和蒸发器之间蒸发器的进口处设置一个电子膨胀阀，该电子膨胀阀与控制器信号相连并执行来自控制器的命令而进行开度控制，通过控制电子膨胀阀开度来保证冷凝器饱和压力与蒸发饱和压力之差，将蒸发压力控制在设定值，同时又不产生低压报警，使得所述空调机组在冷凝器冷却进水温度小于20℃且大于或等于12℃的低冷却进水温度启动模式启动。

2.  根据权利要求1所述的空调机组低冷却进水温度启动的控制方法，其特征在于：所述的空调机组除了具有所述低冷却进水温度启动模式，还具有一种冷凝器冷却进水温度大于或等于20℃的正常温度启动模式，所述低冷却进水温度启动模式和所述正常温度启动模式可切换。

3.  根据权利要求1所述的空调机组低冷却进水温度启动的控制方法，其特征在于：当冷凝器进水温度在12℃-20℃时，机组处于低冷却进水温度启动模式，启动过程中，在不提高冷凝器饱和压力的情况下，控制器自动控制电子膨胀阀开度以降低蒸发器饱和压力，从而获取足够的冷凝器饱和压力与蒸发器饱和压力差来保证压缩机供油管路有足够的润滑油动力，使得机组在低冷却进水温度下启动；此过程中需确保蒸发器饱和压力不低于报警警戒值而产生低压报警。

4.  根据权利要求1所述的空调机组低冷却进水温度启动的控制方法，其特征在于：当冷凝器进水温度大于或等于20℃时，机组处于正常温度启动模式，在不提高冷凝器饱和压力的情况下，控制器自动控制电子膨胀阀开启至设定开度使得蒸发器饱和压力维持在设定压力值，此时冷凝器饱和压力与蒸发器饱和压力差保证压缩机供油管路有足够的润滑油动力，从而使得机组能够在正常温度下启动。

5.  根据权利要求1和权利要求2所述的空调机组低冷却进水温度启动的控制方法，其特征在于：上述空调机组低冷却进水温度启动的控制方法具体包括如下步骤：
S1：机组启动，并根据冷凝器进水温度判断是否进入低冷却进水温度启动模式；如是，则进入低冷却进水温度启动模式；如否，则进入正常温度启动模式；
正常温度启动模式时，电子膨胀阀打开到设定开度，使得蒸发器饱和压力维持在设定压力值，此时冷凝器饱和压力与蒸发器饱和压力差保证压缩机供油管路有足够的润滑油动力，从而使得机组能够在正常温度下启动，待稳定后进入正常自动运行状态；
S2：当机组处于低冷却进水温度启动模式下，控制器首先判断冷却进水温度范围，并自动确定电子膨胀阀开度，使得压缩机启动时电子膨胀阀开度与机组负荷匹配；同时，在低冷却进水温度控制过程中，控制器通过PID控制方式按照确保压缩机供油管路有足够的供油动力的原则来控制电子膨胀阀开度，所述供油动力=冷凝饱和压力—蒸发饱和压力；即在不人为提高冷凝器饱和压力的情况下，通过控制控制电子膨胀阀开度将蒸发饱和压力控制在较低的数值，同时又不产生低压报警，精确控制电子膨胀阀开启或关闭；
S3：判断是否完成低冷却进水温度启动过程，如完成低冷却进水温度启动过程，则机组进入正常自动运行状态；如未完成低冷却进水温度启动过程，则控制器返回继续检测冷却进水温度并继续进行低冷却进水温度启动，直至机组进入正常自动运行状态。

6.  根据权利要求5所述的空调机组低冷却进水温度启动的控制方法，其特征在于：所述的正常自动运行状态为：压缩机启动后，冷凝器中的液态制冷剂通过电子膨胀阀进入蒸发器，蒸发器中的气态制冷剂经压缩机压缩后进入油分离器，油分离器将油和气态制冷剂进行分离，分离后的油留在油分离器中，通过供油压力及蒸发饱和压力差供入压缩机，对压缩机运动部件进行润滑，气态制冷剂进入冷凝器冷却。

7.  根据权利要求5所述的空调机组低冷却进水温度启动的控制方法，其特征在于：步骤S2中在进入供油压力控制过程之前，冷却进水温度和阀设定匹配开度关系为：在冷却进水温度为12°时，设定匹配开度为初始开度30%；在冷却进水温度为20°时，设定匹配开度为初始开度20%；在12°—20°时，设定匹配开度在初始开度30%到初始开度20%之间线性减小；根据冷却进水温度调节阀开度至上述关系对应的设定匹配开度时，维持设定时间后，随即进入供油压力控制过程。

8.  根据权利要求5所述的空调机组低冷却进水温度启动的控制方法，其特征在于：步骤S2中，设定时间为30S。

9.  根据权利要求5所述的空调机组低冷却进水温度启动的控制方法，其特征在于：步骤S3中，判断是否完成低冷却进水温度启动过程的判断条件为以下三个条件之一：
压缩机供油压力差是否大于供油压力差报警值；
冷凝器冷却水出水温度需＞22℃；
冷凝饱和压力是否大于设定值。

10.  根据权利要求5所述的空调机组低冷却进水温度启动的控制方法，其特征在于：正常温度启动模式时，电子膨胀阀所述设定开度为打开到初始开度30%。

一种空调机组低冷却进水温度启动的控制方法
技术领域
本发明属于水冷螺杆机组或螺杆热泵机组冷却技术领域，具体涉及一种空调机组低冷却进水温度(大于或等于12℃)启动的控制方法。
背景技术
现有水冷螺杆机组或螺杆热泵机组，由于压缩机供油系统依靠冷凝器饱和压力与蒸发器饱和压力差提供动力，在低冷却进水温度（小于等于20度）启动时必须增加二通阀或三通阀来升高冷却水出水温度，增大冷凝器饱和压力，从而达到增大高低压差的目的，机组方可在低冷却进水温度下启动。这种方法增加了客户投资，同时使机组的控制系统复杂，降低了机组的可靠性。
发明内容
本发明提供一种空调机组低冷却进水温度启动的控制方法，该控制方法使得空调机组不需增加辅助设备就可以在低冷却进水温度时正常启动，同时还能在正常温度下启动，使机组冷却水进水温度的启动范围拓宽到大于或等于12℃，同时保证了机组控制可靠性，降低用户投资。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种空调机组低冷却进水温度启动的控制方法，所述空调机组主要包括顺次连接的压缩机、油分离器、冷凝器、蒸发器、压缩机供油管路，所述压缩机供油管路依靠冷凝器饱和压力与蒸发器饱和压力差提供润滑油动力从而启动机组；在油分离器、冷凝器和蒸发器上各自分别设置压力传感器，冷凝器上还设置温度传感器；同时还设置一个控制器，控制器同时与各传感器信号连接并获取各传感器的传感信号；其特征在于：在冷凝器和蒸发器之间蒸发器的进口处设置一个电子膨胀阀，该电子膨胀阀与控制器信号相连并执行来自控制器的命令而进行开度控制，通过控制电子膨胀阀开度来保证冷凝器饱和压力与蒸发饱和压力之差，将蒸发压力控制在设定值，同时又不产生低压报警，使得所述空调机组在冷凝器冷却进水温度小于20℃且大于或等于12℃的低冷却进水温度启动模式启动。
按上述技术方案，所述的空调机组除了具有所述低冷却进水温度启动模式，还具有一种冷凝器冷却进水温度大于或等于20℃的正常温度启动模式，所述低冷却进水温度启动模式和所述正常温度启动模式可切换。
按上述技术方案，当冷凝器进水温度在12℃-20℃时，机组处于低冷却进水温度启动模式，启动过程中，在不提高冷凝器饱和压力的情况下，控制器自动控制电子膨胀阀开度以降低蒸发器饱和压力，从而获取足够的冷凝器饱和压力与蒸发器饱和压力差来保证压缩机供油管路有足够的润滑油动力，使得机组在低冷却进水温度下启动；此过程中需确保蒸发器饱和压力不低于报警警戒值而产生低压报警。
按上述技术方案，当冷凝器进水温度大于或等于20℃时，机组处于正常温度启动模式，在不提高冷凝器饱和压力的情况下，控制器自动控制电子膨胀阀开启至设定开度使得蒸发器饱和压力维持在设定压力值，此时冷凝器饱和压力与蒸发器饱和压力差保证压缩机供油管路有足够的润滑油动力，从而使得机组能够在正常温度下启动。
按上述技术方案，上述空调机组低冷却进水温度启动的控制方法具体包括如下步骤：
S1：机组启动，并根据冷凝器进水温度判断是否进入低冷却进水温度启动模式；如是，则进入低冷却进水温度启动模式；如否，则进入正常温度启动模式；
正常温度启动模式时，电子膨胀阀打开到设定开度，使得蒸发器饱和压力维持在设定压力值，此时冷凝器饱和压力与蒸发器饱和压力差保证压缩机供油管路有足够的润滑油动力，从而使得机组能够在正常温度下启动，待稳定后进入正常自动运行状态；
S2：当机组处于低冷却进水温度启动模式下，控制器首先判断冷却进水温度范围，并根据冷却进水温度和阀匹配开度关系自动确定电子膨胀阀开度，使得压缩机启动时电子膨胀阀开度与机组负荷匹配，当阀开度到设定匹配开度时，维持设定时间后，随即进入供油压力控制过程；供油压力控制过程中，控制器通过PID控制方法按照确保压缩机供油管路有足够的供油动力的原则来控制电子膨胀阀开度，所述供油动力=冷凝饱和压力—蒸发饱和压力；即在不人为提高冷凝器饱和压力的情况下，通过控制控制电子膨胀阀开度将蒸发饱和压力控制在较低的数值，同时又不产生低压报警，精确控制电子膨胀阀开启或关闭；
S3：判断是否完成低冷却进水温度启动过程，如完成低冷却进水温度启动过程，则机组进入正常自动运行状态；如未完成低冷却进水温度启动过程，则控制器返回继续检测冷却进水温度并继续进行低冷却进水温度启动，直至机组进入正常自动运行状态。
按上述技术方案，所述的正常自动运行状态为：压缩机启动后，冷凝器中的液态制冷剂通过电子膨胀阀进入蒸发器，蒸发器中的气态制冷剂经压缩机压缩后进入油分离器，油分离器将油和气态制冷剂进行分离，分离后的油留在油分离器中，通过供油压力及蒸发饱和压力差供入压缩机，对压缩机运动部件进行润滑，气态制冷剂进入冷凝器冷却。
按上述技术方案，步骤S2中在进入供油压力控制过程之前，冷却进水温度和阀设定匹配开度关系为：在冷却进水温度为12°时，设定匹配开度为初始开度30%；在冷却进水温度为20°时，设定匹配开度为初始开度20%；在12°—20°时，设定匹配开度在初始开度30%到初始开度20%之间线性减小；根据冷却进水温度调节阀开度至上述关系对应的设定匹配开度时，维持设定时间后，随即进入供油压力控制过程。
按上述技术方案，步骤S2中，设定时间为30S。
上述技术方案中，步骤S3中，判断是否完成低冷却进水温度启动过程的判断条件为以下三个条件之一：
压缩机供油压力差是否大于供油压力差报警值；
冷凝器冷却水出水温度需＞22℃；
冷凝饱和压力是否大于设定值。
按上述技术方案，正常温度启动模式时，电子膨胀阀所述设定开度为打开到初始开度30%。
与现有技术相比，由于现有水冷螺杆机组或螺杆热泵机组中，在低冷却进水温度启动时必须大幅增加冷凝器饱和压力，才能保证冷凝器饱和压力与蒸发器饱和压力差足够大，从而为压缩机供油系统提供动力，实现低于20℃时机组低温启动。而本发明由控制器、传感器及电子膨胀阀构成硬件系统，控制方法集成在控制器中，仅仅利用控制器和一个电子膨胀阀，不需在水侧增加控制阀或控制冷却塔数量或对冷却水流量进行变流量调节或对冷却风扇进行变频调节，通过控制电子膨胀阀开度来保证冷凝器饱和压力与蒸发饱和压力之差，将蒸发压力控制在设定值，同时又不产生低压报警， 使得所述空调机组在两种启动模式下都能启动，一种是冷凝器冷却进水温度大于或等于20℃的正常温度启动模式，另一种是在冷凝器冷却进水温度小于20℃且大于或等于12℃的低冷却进水温度启动模式。即在不添加其他辅助设备的条件下，可使机组既能够在12℃-20℃的低温模式启动，又能够在大于或等于20℃的正常温度下启动，启动温度范围大幅扩展。
同时，在启动原理方面，虽然都是压缩机供油管路依靠冷凝器饱和压力与蒸发器饱和压力差提供润滑油动力从而启动压缩机，但是传统方法需要增加冷凝器饱和压力来实现，对系统的耐压性要求高同时设备投资且耗能，而本发明不论是在低温启动模式还是正常温度启动模式下，都是通过精确控制电子膨胀阀开度调整来降低蒸发器饱和压力，使其维持一个较低的值，从而维持冷凝器饱和压力与蒸发器饱和压力差值在启动范围内，增加机组控制可靠性；同时降低用户投资。
附图说明
图1是本发明的空调机组硬件系统组成示意图；图1中各附图标记说明如下：控制器1、压力传感器2、温度传感器3、电子膨胀阀4、压缩机5、油分离器6、蒸发器7、冷凝器8、无泵供油管路9。
图2是本发明控制流程图。
图3是本发明的冷却进水温度和阀设定匹配开度关系。
具体实施方式
如图1-2所示为根据本发明实施的一种空调机组低冷却进水温度启动的控制方法，所述空调机组主要包括顺次连接的压缩机5、油分离器6、冷凝器8、蒸发器7，在油分离器6、冷凝器8和蒸发器7上各自分别设置压力传感器2（分别称为冷凝压力传感器和蒸发压力传感器），冷凝器上还设置温度传感器3（也即冷却水进水温度传感器），无油泵供油管路9为压缩机提供润滑油。其特征在于：在冷凝器和蒸发器之间蒸发器的进口处设置一个电子膨胀阀4，该电子膨胀阀4与控制器1信号相连并执行来自控制器1的命令并进行开度控制；控制器1同时与各传感器信号连接并获取各传感器的传感信号；控制器1为本发明专利实现的核心原件，控制方法以软件方式集成在控制器中，空调机组启动时，控制器1自动执行所述控制方法。
压力传感器2负责检压力，为控制方法提供输入判断信号。温度传感器3负责温度检测，为控制方法提供输入判断信号。
电子膨胀阀4为控制元件，为控制方法提供执行动作，确保控制方法的输出动作得到执行。
压缩机5为气态制冷器输送装置，负责将蒸发器中的气态制冷剂输送到冷凝器中。
油分离器6，负责将气态制冷剂和油进行分离。
蒸发器7为换热设备，负责制冷量的输出。
冷凝器8为换热设备，负责将系统的热量输出至外部。
无油泵供油管路9为压缩机运行提供足够的润滑油。
所述控制方法将空调机组启动模式分为两种，一种是正常温度（大于或等于20℃）启动模式，另一种是在低冷却进水温度（小于20℃且大于或等于12℃）启动模式；具体包括如下步骤：
S1：机组启动，并根据冷凝器8进水温度判断是否进入低冷却进水温度启动模式；如是，则进入低冷却进水温度启动模式；如否，则进入正常温度启动模式，待稳定后进入正常自动运行状态；正常温度启动模式时，压缩机启动后，电子膨胀阀打开到初始开度30%，此时蒸发器饱和压力维持的设定压力值根据制冷剂种类确定；
 S2：当机组处于低冷却进水温度启动模式下，控制器首先判断冷却进水温度范围，并自动确定电子膨胀阀4开度，使得压缩机启动时电子膨胀阀4开度与机组负荷匹配，同时，控制器一直通过PID控制按照确保压缩机供油管路9有足够的供油动力来控制电子膨胀阀开度，使得蒸发饱和压力维持在较低的恒定值；最优的，恒定值=低压预报警设定值+20KPa；供油动力=冷凝饱和压力—蒸发饱和压力，即将蒸发饱和压力控制在较低的数值，同时又不低于低压预报警设定值而产生低压报警，精确控制电子膨胀阀开启或关闭，确保机组顺利启动并进入正常自动运行状态。
S3：通过判断压缩机供油压力差是否满足要求（即供油压力差必须＞供油压力差报警值；或冷却水出水温度需＞22℃；或冷凝饱和压力＞设定运行安全值）来判断是否完成低温启动过程，如完成启动则机组进入正常自动运行状态；如未完成启动，则控制器返回继续检测冷却进水温度并继续进行低冷却进水温度启动，直至机组进入正常自动运行状态。
正常自动运行状态下，冷凝器中的液态制冷剂通过膨胀阀进入蒸发器，蒸发器中的气态制冷剂经压缩机压缩后进入油分离器，油分离器将油和气态制冷剂进行分离，分离后的油留在油分离器中，通过供油压力及蒸发饱和压力差，供入压缩机，对压缩机运动部件进行润滑，气态制冷剂进入冷凝器冷却，精确的膨胀阀开度直接影响油分离器效率和压缩机寿命。
如图3所示，步骤S2中在进入供油压力控制过程之前，冷却进水温度和阀设定匹配开度关系为：在冷却进水温度为12°时，设定匹配开度为初始开度30%；在冷却进水温度为20°时，设定匹配开度为初始开度20%；在12°—20°时，设定匹配开度在初始开度30%到初始开度20%之间线性减小；根据冷却进水温度调节阀开度至上述关系对应的设定匹配开度时，维持设定时间后，随即进入供油压力控制过程。最优的，步骤S2中，设定时间为30S。