CN109445494B - 一种焓差实验室干球工况自动控制方法 - Google Patents

一种焓差实验室干球工况自动控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种焓差实验室干球工况自动控制方法，包括：实时检测干球温度，计算实时温度大于目标温度的温差Δt；当Δt≥X1时，采取升温策略；当‑X1＜Δt＜X1时，先根据目标温度按照初始负荷配置表中方案开启对应冷机和电加热，若干球温度达到判稳条件，判定干球工况稳定；若干球温度还未达到判稳条件，通过依次增大或减少冷机负荷直至负荷最大或最小；当Δt≤‑X1时，采取降温策略。本发明方法可以使实验室工况设备根据目标环境工况需求进行自动化调整，无需人员干预和操作，减少人员工作量，提高工作效率，同时设置了报警提醒，测试异常时及时提醒实验人员。

Description

一种焓差实验室干球工况自动控制方法
技术领域
本发明属于自动控制技术领域，特别涉及一种焓差实验室干球工况自动控制方法。
背景技术
空调焓差实验室是用人工方法模拟出一种或多种被测产品的工作环境，可用来检验产品工作时的性能、研制开发新产品。目前，空调性能测试主要依靠空调焓差实验室完成，针对空调焓差性能测试的实验室一般布局方式为房间式空气焓值法、风洞式空气焓值法、环路式空气焓值法以及量热计式空气焓值法，这些方式的实验室布局都是在一个方向将实验室分隔成室内侧和室外侧进行试验。
例如中国专利CN201210452544.4公开了一种焓差实验室，包括室内模拟环境室和室外模拟环境室；采集控制器控制环温空调、第一加湿器、第二加湿器和空气循环及加热***且环温空调、第一加湿器、第二加湿器和空气循环及加热***是闭环反馈调节；第一干湿球温度计、第二干湿球温度计将检测到的干球温度和湿球温度反馈给采集控制器；采集控制器还采集实验样机的温度、风速仪将实验样机的风速反馈给采集控制器；采集控制器采集配电柜的参数。
干球工况控制是主要通过调节器测量控制室内、室外侧空气的干球温度，调节器根据修正值给出输出功率的百分比，由调功器(或固态继电器)控制室内外侧加热器(制冷***输出基本恒定)，以达到干球控制的目的。
当前实验台制冷设备、加热设备、加湿设备和循环风机需要实验人员根据实验需求进行组合设置投入运行，每次实验的工况都是不相同的，所以每次都需要实验人员重新根据目标工况需要调整设备设置，以达到目标工况。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种可以根据实验台设备采集到的干球温度等环境参数和设备配置来自动调整设备输出负荷，以达到目标干球控制焓差实验室干球工况自动控制方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种焓差实验室干球工况自动控制方法，其特征在于包括：
实时检测干球温度，计算实时温度大于目标温度的温差Δt；
当Δt≥X1时，采取降温策略；
当-X1＜Δt＜X1时，先根据目标温度按照初始负荷配置表中方案开启对应冷机和电加热，若干球温度达到判稳条件，判定干球工况稳定；若干球温度还未达到判稳条件，通过依次增大或减少冷机负荷直至负荷最大或最小；
当Δt≤-X1时，采取升温策略；
其中X1为第一设定温度差。
进一步的，升温策略包括：
在目标温度≥X3时，关闭所有冷机，打开电加热；
在目标温度＜X3时，冷机、电加热开启方案按照初始负荷配置里目标温度范围执行组合方案；
其中X3为第三设定温度。
进一步的，初始负荷配置表是按照被测机模式、被测试机负荷区间、工况目标温度、冷机负荷区间制定的冷机开启方法。
进一步的，被测试机模式分为制冷和制热两种情况。
进一步的，被测机负荷区间为被测试机制冷或制热额定能力，根据实验室测量范围进行选择区间，实验室测量能力范围对半分为上区间和下区间。
进一步的，工况目标温度是在实验室测量范围内，从低到高分为三个区间。
进一步的，冷机负荷区间制定的冷机开启方法采用以下步骤：
对实验室所有冷机进行和值排序，每个和值就是一个冷机负荷；
将上述和值平均分为三个区间，从小到大分别为上区间、中区间、下区间，分别对应工况目标温度的三个区间。
进一步的，判稳条件需要同时满足以下两个条件：
连续X个T1时间内温差Δt均值满足-X2＜(Δt)-＜X2；
连续X个T1时间内干球调节器加热输出值在y2～y1内；
其中T1为第一设定时间，X2为第二设定温度差，(Δt)-为X个T1时间内温差Δt的均值，y1为第一设定输出值，y2为第二设定输出值。
进一步的，干球温度未达到判稳条件时：
若T2时间内检测干球调节器输出值大于y1时，按照冷机负荷和值依次减少冷机操作，每执行一次操作再次判断是否达到判稳条件，若不满足开始下一次操作，直到减少到冷机负荷最小和值为止；
若T2时间内检测干球调节器输出值小于y2时，按照冷机负荷和值依次增加冷机操作，每执行一次操作再次判断是否达到判稳条件，若不满足开始下一次操作，直到增加到冷机负荷最大和值为止；
所述T2为第二设定时间。
进一步的，-X1＜Δt＜X1时，当冷机增大或减少至最大负荷和最少负荷后，干球温度仍未达到目标温度时；或干球温度未进行判稳条件判断，且始终未进入控制条件时，进行报警提醒。
现有焓差实验室测试工况需要实验人员根据个人经验设置实验台制冷设备、加热设备、加湿设备和循环风机等组合投入，以达到目标环境工况。每次变工况时需要实验人员重新进行设置，同时设置的准确性对实验人员自身的技能有一定要求。本发明方法可以使实验室工况设备根据目标环境工况需求进行自动化调整，无需人员干预和操作，减少人员工作量，提高工作效率，同时设置了报警提醒，测试异常时及时提醒实验人员。
附图说明
图1是干球工况自动控制方法的流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
1、定义
1)、干球温差Δt：当前温度-目标温度，目标温度用ta表示，当前温度tb，温差均值用
Figure GDA0002304437500000041
表示；
2)、温度判稳,需同时满足下列条件：
A、连续X个T1时间内温差Δt均值满足
Figure GDA0002304437500000042
B、连续X个T1时间内干球调节器加热输出值在y2～y1内。
2、控制方法，如图1所示
1)、Δt≥X1时，降温策略1按以下要求执行：
A、打开所有冷机，关闭电加热；
2)、Δt≤-X1，升温策略2分为三种情况：
A、ta、tb≥X3，关闭所有冷机，打开电加热；
B、ta≥X3℃，tb＜X3℃，打开电加热，开启最小冷机负荷；
C、ta＜X3℃，打开电加热，开启最小冷机负荷；
3)、-X1＜Δt＜X1控制方法
A、按照初始负荷配置表(见表1)中方案开启对应的冷机，同时可调电加热保持常开状态；
4)、初始负荷配置表
初始负荷配置表是按照被测机模式、被测试机负荷区间、工况目标温度、冷机负荷区间制定的冷机开启方法。
A、被测试机模式：分为制冷和制热两种情况；
B、被测机负荷区间：被测试机制冷或制热额定能力，根据实验室测量范围进行选择区间，实验室测量能力范围对半分为上区间和下区间；
例如，3HP焓差实验室测量能力范围为1500W～8000W，则对半分为两个区间，上区间为1500W～4750W，下区间为4750W～8000W。现有制冷额定能力是3500W的被测机，即选择是上区间。
C、工况目标温度：应在实验室测量范围内，从低到高分为三个区间；
D、冷机负荷区间：
①、首先对实验室所有冷机进行和值排序，每个和值就是一个冷机负荷；例如现有5HP、8HP两个冷机，冷机负荷即为下列四种。
全部关闭——0
5HP——5
8HP——8
5HP+8HP——13
②、把这些和值分为平均三个区间，从小到大分别为上区间、中区间、下区间。例如，现有5HP、8HP两个冷机，上区间、中区间、下区间分别对应的冷机负荷和值是0和5，5和8，8和13。
③、每个区间所开的冷机负荷为本区间最大和值冷机负荷。
④、根据被测机模式、被测机负荷区间、房间目标温度来确定的冷机负荷区间，见下表：
表1初始负荷配置表
Figure GDA0002304437500000051
⑤、根据冷机负荷区间找到对应的冷机和值，然后开启和值对应的冷机。(如果已有开启或关闭的设备，无需重复开启或关闭)
5)、未达到判稳条件
A、T2时间内检测干球调节器输出值大于y1时：
按照冷机负荷和值依次减少冷机操作，后每执行一次操作需要满足以上条件才开始下一次动作，如此循环，直到减少到冷机负荷最小和值为止。
例如：冷机有5HP、8HP二种，则冷机负荷有0、5HP、8HP、(5HP+8HP)。若当前冷机负荷是(5HP+8HP)，满足条件后减少至8HP。若一定时间后再次满足条件则减少至5HP。
B、T2时间内检测干球调节器输出值小于y2时；
按照冷机负荷和值依次增加冷机操作，后每执行一次操作需要满足以上条件才开始下一次动作，如此循环，直到增加到冷机负荷最大和值为止。
例如：冷机有5HP、8HP二种，则冷机负荷有5HP、8HP、(5HP+8HP)。当前负荷是5HP，满足条件后增加至8HP。若一定时间后再次满足条件则增加至(5HP+8HP)。
6)、冷机开关方法
A、焓差实验室通常是人工点击触摸屏或点击测试软件来开关冷机和电加热，现开发测试软件与PLC通讯，通过上述方法由程序自动判断来开关冷机和电加热。
3、报警提醒
设置报警是为了在设备异常或调节设备达不到目标温度时及时提醒实验人员检查干预：
1)、当冷机增大或减少至最大负荷和最少负荷后，干球温度仍未达到目标温度的报警提醒；
2)、当干球温度未判稳且始终未进入控制条件报警提醒。
实施例1
现有一个3HP焓差实验室，工况室配置有5HP、8HP两台制冷机组、有可调节电加热，工况室温度通过干球温度计测量。
1、温度判稳，需同时满足下列条件
A、连续3个5分钟时间内温差Δt均值满足-0.5℃＜Δt＜0.5℃；
B、连续3个5分钟时间内干球调节器加热输出值在5％～95％内。
2、控制方法
1)、Δt≥5℃时，降温策略1按以下要求执行；
A、打开所有冷机，关闭电加热；
2)、Δt≤-5℃时，升温策略2分为三种情况：
A、ta、tb≥10℃，关闭所有冷机，打开电加热；
B、ta≥10℃，tb＜10℃，打开电加热，开启冷机负荷中最小负荷冷机；(即5HP冷机)
C、ta＜10℃，打开电加热，开启冷机负荷中最小负荷冷机；(即5HP冷机)
3)、-5℃＜Δt＜5℃控制方法
现有3HP焓差实验室测量能力范围为1500W～8000W，冷机分别有5HP、8HP各一台，现有制冷额定能力是3500W的被测机，房间设定目标温度是25℃，则从下表查出对应的冷机负荷是上区间。然后根据上区间找到对应的冷机负荷，则是开启5HP冷机。
表2初始负荷配置表
Figure GDA0002304437500000071
5)、未达到判稳条件
A、连续10分钟时间内检测干球温度调节器输出值大于95％时，按照冷机负荷和值依次减少冷机操作，后每执行一次操作需要满足以上条件才开始下一次动作，如此循环，直到减少到冷机负荷最小和值为止。
冷机有5HP、8HP二种，则冷机负荷有0、5HP、8HP、(5HP+8HP)。若当前冷机负荷是(5HP+8HP)，满足条件后减少至8HP。若一定时间后再次满足条件则减少至5HP。
B、连续10分钟时间内检测干球调节器输出值小于5％时；
按照冷机负荷和值依次增加冷机操作，后每执行一次操作需要满足以上条件才开始下一次动作，如此循环，直到增加到冷机负荷最大和值为止。
冷机有5HP、8HP二种，则冷机负荷有5HP、8HP、(5HP+8HP)。当前负荷是5HP，满足条件后增加至8HP。若一定时间后再次满足条件则增加至(5HP+8HP)。
当冷机增大或减少至最大负荷和最少负荷后，干球温度仍未达到目标温度的报警提醒。
上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种焓差实验室干球工况自动控制方法，其特征在于包括：
实时检测干球温度，计算实时温度大于目标温度的温差Δt；
当Δt≥X1时，采取降温策略；
当-X1＜Δt＜X1时，先根据目标温度按照初始负荷配置表中方案开启对应冷机和电加热，若干球温度达到判稳条件，判定干球工况稳定；若干球温度还未达到判稳条件，通过依次增大或减少冷机负荷直至负荷最大或最小；
当Δt≤-X1时，采取升温策略；
其中X1为第一设定温度差；
所述判稳条件需要同时满足以下两个条件：
连续X个T1时间内温差Δt均值满足
Figure FDA0002304437490000011
连续X个T1时间内干球调节器加热输出值在y2～y1内；
其中T1为第一设定时间，X2为第二设定温度差，
Figure FDA0002304437490000012
为X个T1时间内温差Δt的均值，y1为第一设定输出值，y2为第二设定输出值。
2.根据权利要求1所述的焓差实验室干球工况自动控制方法，其特征在于：所述升温策略包括：
在目标温度≥X3时，关闭所有冷机，打开电加热；
在目标温度＜X3时，冷机、电加热开启方案按照初始负荷配置里目标温度范围执行组合方案；
其中X3为第三设定温度。
3.根据权利要求1或2所述的焓差实验室干球工况自动控制方法，其特征在于：所述初始负荷配置表是按照被测机模式、被测试机负荷区间、工况目标温度、冷机负荷区间制定的冷机开启方法。
4.根据权利要求3所述的焓差实验室干球工况自动控制方法，其特征在于：所述被测机模式分为制冷和制热两种情况。
5.根据权利要求3所述的焓差实验室干球工况自动控制方法，其特征在于：所述被测试机负荷区间为被测试机制冷或制热额定能力，根据实验室测量范围进行选择区间，实验室测量能力范围对半分为上区间和下区间。
6.根据权利要求3所述的焓差实验室干球工况自动控制方法，其特征在于：所述工况目标温度是在实验室测量范围内，从低到高分为三个区间。
7.根据权利要求6所述的焓差实验室干球工况自动控制方法，其特征在于：所述冷机负荷区间制定的冷机开启方法采用以下步骤：
对实验室所有冷机进行和值排序，每个和值就是一个冷机负荷；
将上述和值平均分为三个区间，从小到大分别为上区间、中区间、下区间，分别对应工况目标温度的三个区间。
8.根据权利要求7所述的焓差实验室干球工况自动控制方法，其特征在于：所述干球温度未达到判稳条件时：
若T2时间内检测干球调节器输出值大于y1时，按照冷机负荷和值依次减少冷机操作，每执行一次操作再次判断是否达到判稳条件，若不满足开始下一次操作，直到减少到冷机负荷最小和值为止；
若T2时间内检测干球调节器输出值小于y2时，按照冷机负荷和值依次增加冷机操作，每执行一次操作再次判断是否达到判稳条件，若不满足开始下一次操作，直到增加到冷机负荷最大和值为止；
所述T2为第二设定时间。
9.根据权利要求1或8所述的焓差实验室干球工况自动控制方法，其特征在于：所述-X1＜Δt＜X1时，当冷机增大或减少至最大负荷和最少负荷后，干球温度仍未达到目标温度时；或干球温度未进行判稳条件判断，且始终未进入控制条件时，进行报警提醒。
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