CN111998446A - 一种飞机地面空调机组及其冷量控制方法 - Google Patents

一种飞机地面空调机组及其冷量控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种飞机地面空调机组及其冷量控制方法，该方法实时监测环境温度、出风量、出风温度和制冷单元的高压压力及蒸发压力，空调机组具备可变出风量和出风干球温度调节功能，实时调节机组的制冷量输出与负荷相适应，针对不同飞机机型实时调整出风量‑出风干球温度组合，在满足机舱降温要求前提下，避免机组高压压力过高、蒸发温度过低，维持机组安全、高效运行，从而达到延缓结霜，提高供冷质量，降低空调机组运行费用，有效降低机组的故障率。克服了传统飞机地面空调机组的固定出风量、固定出风干球温度控制方法难以满足环境工况或负荷变化而出现的高压压力过高、低压压力过低引起易结霜、运行效率低、机舱舒适性差的缺点。

Description

一种飞机地面空调机组及其冷量控制方法
技术领域
本发明涉及一种飞机地面空调，特别是涉及一种基于冷量曲线控制的飞机地面空调机组。
背景技术
飞机地面空调机组是一种全新风低送风温度空调机组，相比常规空调运行能耗较高，主要原因在于：其一，通常飞机过站需要在1小时内完成旅客下机-机舱清扫-旅客登机的流程，开始送风供冷时需要大风量低送风温度达到快速降温效果，由于蒸发器温度高，往往会出现压力较高甚至出现高压故障情况；其二，低送风温度造成制冷***运行于低效区，部分负荷运行时不可避免出现蒸发温度过低，容易出现蒸发器结霜，导致制冷效果恶化，需要频繁除霜；其三，机组为多个独立制冷***组成的全新风低送风温度机组，环境温度处于持续变化状态下，导致机组供冷量难以持续维持准确与匹配实际需要，难免出现高压压力过高或蒸发压力过低的低效情况。常规的飞机地面空调机组采用固定出风干球温度、固定出风量的控制办法，适应能力差，在部分工况下空调机组仍然保持低温运行，结霜之后更是效率下降，制冷效果变差；或在制冷***高压压力较高情况下仍然保持固定出风量运行，导致压缩机功率急剧上升，容易出现高压故障。
针对现有技术的不足，有必要开发一种新型的飞机地面空调机组，解决现有技术的不足。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明提供一种基于冷量曲线控制的飞机地面空调机组及冷量控制方法，技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种飞机地面空调机组，包括：环境温度传感器、出风温度传感器、风速传感器、风压传感器、进风管、送风管、送风机、散热风扇、风机进风管、风机出风管、蒸发器、框架部件、压缩机、冷凝器及膨胀阀，还包括控制器、制冷节能调节装置及高压压力传感器；
所述环境温度传感器设置于进风管的进风口，所述出风温度传感器、风速传感器和风压传感器设置于送风管的出风口，所述高压压力传感器安装在压缩机的排气端，所述送风管与风机出风管之间的送风管道设置有蒸发器。
进一步的，所述制冷节能调节装置包括蒸发压力传感器及能量调节装置，能量调节装置安装在压缩机的排气端，蒸发压力传感器安装于制冷***蒸发器出口及压缩机的回气端。
进一步的，所述控制器根据环境温度传感器、出风温度传感器、风速传感器、风压传感器、高压压力传感器及蒸发压力传感器的参数，输出控制信号调节能量调节装置。
进一步的，所述飞机地面空调机组的送风机通过调节送风机频率或风阀调节出风量。
第二方面，本发明提供一种飞机地面空调的冷量控制方法，包括以下步骤：间隔第一时间采集环境干球温度并预设基于飞机型号和环境温度的机组出风量/出风干球温度组合参数；启动送风机或风阀，调节机组出风量达到要求的默认控制值；
根据压缩机优先级高低依次启动压缩机，使出风干球温度达到默认控制值；判断即时蒸发压力与蒸发压力设定值是否小于第一阈值，且同时判断即时高压压力与高压压力设定值之间的差值是否小于第一阈值，若同时满足该条件，则进一步判断机组出风量是否低于最大风量，若是，则提高空调机组的出风量和出风干球温度，进一步判断空调机组的延时时间是否达到，达到延时时间后循环判断即时蒸发压力与蒸发压力设定值是否小于第一阈值，且同时判断即时高压压力与高压压力设定值之间的差值是否小于第一阈值；
若即时蒸发压力与蒸发压力设定值大于第一阈值，或即时高压压力与高压压力设定值之间的差值大于第一阈值，则进一步判断即时高压压力是否大于高压压力设定值，若是，则降低风量和出风温度；若判断即时高压压力小于高压压力设定值，则进一步判断即时蒸发压力与蒸发压力设定值之间的差值是否大于第二阈值，若是，则进一步判断空调机组的出风量是否高于最小风量，若是，则降低风量和出风温度；若即时蒸发压力与蒸发压力设定值之间的差值小于第二阈值或空调机组的出风量小于最小风量，则循环判断即时蒸发压力与蒸发压力设定值是否小于第一阈值，且同时判断即时高压压力与高压压力设定值之间的差值是否小于第一阈值。
进一步的，所述压缩机优先级高低通过空调机组的运行时间判断，运行时间高于第二时间的压缩机优先级低，运行时间小于第二时间的压缩机优先级高，所述第一时间是一分钟，第二时间为三分钟。
进一步的，所述第一阈值为-0.02MPa，第二阈值为0.03MPa。
采用本发明的飞机地面空调机组，在满足机舱降温要求前提下，采用变出风量及变出风干球温度的工作模式，机组根据制冷***的运行压力(高压压力和蒸发压力)自动切换出风量-出风温度的控制值，避开机组运行在低效区域，可以减缓结霜、提高运行效率和提高机舱环境的舒适度，有效减少机组蒸发温度过低、强行卸载提升蒸发温度而出现的冷热量抵消、制冷效率降低情况、降低运行费用；由于对制冷***的高压压力和蒸发压力进行调控，有效降低机组的故障率。
附图说明
图1是本发明实施例的连接示意图。
图2是实施例的制冷单元配置示意图。
图3是实施例的降温方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
图示标号及说明：
1：环境温度传感器；
2：出风温度传感器；
3：风速传感器；
4：风压传感器；
5：进风管；
6：送风管；
7：送风机；
8：散热风扇；
9：风机进风管；
10：风机出风管；
11：蒸发器；
12：控制箱；
13：框架部件；
14：压缩机；
15：蒸发压力传感器；
16：冷凝器；
17：膨胀阀；
18：能量调节装置；
19：高压压力传感器。
请参考图1本发明飞机地面空调机组的连接示意图，包括：环境温度传感器1、出风温度传感器2、风速传感器3、风压传感器4、进风管5、送风管6、送风机7、散热风扇8、风机进风管9、风机出风管10、蒸发器11、控制器12、框架部件13及压缩机14。
其中：环境温度传感器1设置于进风管5的进风口，出风温度传感器2、风速传感器3和风压传感器4均设置于送风管6的出风口，高压压力传感器19设置在压缩机14的排气端，送风管6、风机出风管及送风机7之间的送风管道设置有蒸发器11，散热风扇8与框架部件13连接，对机组进行散热，其数量至少为一个。
进一步参考图2本发明飞机地面空调机组的制冷单元配置示意图，该制冷单元包括：蒸发器11、压缩机14、蒸发压力传感器15、冷凝器16、膨胀阀17、能量调节装置18及高压压力传感器19，能量调节装置18安装在压缩机14的排气端，蒸发压力传感器15安装于制冷***蒸发器11的出口端及压缩机14的回气端，该制冷单元由控制器12实时采集环境温度传感器1、出风温度传感器2、风速传感器3、风压传感器4、高压压力传感器19和蒸发压力传感器15的数据，并输出控制信号调节能量调节装置18的参数，机组通过变频器(图中未示出)调控送风机电机或调节风阀，具备送风量无级调节功能。
本发明的基于冷量曲线控制的飞机地面空调机组，针对不同的飞机型号，控制***预存多组不同环境干球温度下满足机舱降温需求的出风量-出风干球温度组合信息，同时预存不同型号飞机的最大出风量和最小出风量，并设置一组出风量-出风干球温度组合参数作为默认控制参数值，如下表所示：
Figure BDA0002636999280000051
请参考图3是实施例的降温方法流程示意图，包括如下步骤：
步骤301执行每间隔第一时间采集环境干球温度并预设基于飞机型号和环境温度的出风量/出风温度组合参数；接着步骤302启动送风机，调节机组风量达到要求的默认控制值；
步骤303根据压缩机优先级高低依次启动压缩机，使出风干球温度达到默认控制值；步骤304判断即时蒸发压力PL与蒸发压力设定值PLs是否小于第一阈值A，且同时判断即时高压压力PH与高压压力设定值PHs之间的差值是否小于第一阈值A，若同时满足上述条件，则步骤305进一步判断机组出风量是否低于最大风量，若是，则步骤307提高空调机组的出风量和出风温度，进一步由步骤311判断空调机组的延时时间是否达到T，若延时时间达到T，则转入步骤304，循环判断即时蒸发压力与蒸发压力设定值是否小于第一阈值，且同时判断即时高压压力与高压压力设定值之间的差值是否小于第一阈值；
若步骤304判断为否，则步骤306进一步判断即时高压压力PH是否大于高压压力设定值PHs，若是，则步骤310降低风量和出风温度；若步骤306判断即时高压压力PH小于高压压力设定值PHs，则步骤308进一步判断即时蒸发压力PL与蒸发压力设定值PLs之间的差值是否大于第二阈值B，若是，则步骤309再进一步判断空调机组的出风量是否高于最小风量，若是，则步骤310降低风量和出风温度；若步骤308判断即时蒸发压力PL与蒸发压力设定值PLs之间的差值小于第二阈值B及步骤309判断空调机组的出风量小于最小风量，则转入步骤304，循环执行上述流程。
特别的，步骤303的压缩机优先级高低通过压缩机停机时间进行判断，压缩机停机时间高于第二时间的压缩机按照运行时间进行优先级排队，运行时间高于第二时间的压缩机优先级低，运行时间小于第二时间的压缩机优先级高。
作为优选，本实施例机组采用R407c制冷剂，第一时间为1分钟，第二时间为3分钟。
特别的，本发明的基于冷量曲线控制的飞机地面空调机组，当检测到即时蒸发压力PL与蒸发压力设定值PLs之间的差值在第一阈值A和第二阈值B之间时，保持空调机组的出风量和出风干球温度不变。
优选的，第一阈值A为-0.02MPa，第二阈值B为0.03MPa。
本领域技术人员可以理解的是，本发明的飞机地面空调机组的送风调节方式可以采用无级调节，包括变频调节或风阀调节。
以上仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明基本原理前提下，可以做出若干改进或润色，这些改进或润色均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种飞机地面空调机组，包括：环境温度传感器、出风温度传感器、风速传感器、风压传感器、进风管、送风管、送风机、散热风扇、风机进风管、风机出风管、蒸发器、框架部件、压缩机、冷凝器及膨胀阀，其特征在于：还包括控制器、制冷节能调节装置及高压压力传感器；
所述环境温度传感器设置于进风管的进风口，所述出风温度传感器、风速传感器和风压传感器设置于送风管的出风口，所述高压压力传感器安装在压缩机的排气端，所述送风管与风机出风管之间的送风管道设置有蒸发器。
2.根据权利要求1所述的飞机地面空调机组，其特征在于，所述制冷节能调节装置包括蒸发压力传感器及能量调节装置，能量调节装置安装在压缩机的排气端，蒸发压力传感器安装于制冷***蒸发器出口及压缩机的回气端。
3.根据权利要求2所述的飞机地面空调机组，其特征在于，所述控制器根据环境温度传感器、出风温度传感器、风速传感器、风压传感器、高压压力传感器及蒸发压力传感器的参数，输出控制信号调节能量调节装置。
4.根据权利要求1所述的飞机地面空调机组，其特征在于，所述飞机地面空调机组的送风机通过调节送风机频率或风阀调节出风量。
5.一种飞机地面空调的冷量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
间隔第一时间采集环境干球温度并预设基于飞机型号和环境温度的机组出风量/出风干球温度组合参数；启动送风机或风阀，调节机组出风量达到要求的默认控制值；
根据压缩机优先级高低依次启动压缩机，使出风干球温度达到默认控制值；
判断即时蒸发压力与蒸发压力设定值是否小于第一阈值，且同时判断即时高压压力与高压压力设定值之间的差值是否小于第一阈值，若同时满足该条件，则进一步判断机组出风量是否低于最大风量，若是，则提高空调机组的出风量和出风干球温度，进一步判断空调机组的延时时间是否达到，达到延时时间后循环判断即时蒸发压力与蒸发压力设定值是否小于第一阈值，且同时判断即时高压压力与高压压力设定值之间的差值是否小于第一阈值；
若即时蒸发压力与蒸发压力设定值大于第一阈值，或即时高压压力与高压压力设定值之间的差值大于第一阈值，则进一步判断即时高压压力是否大于高压压力设定值 ，若是，则降低风量和出风温度；若判断即时高压压力小于高压压力设定值，则进一步判断即时蒸发压力与蒸发压力设定值之间的差值是否大于第二阈值，若是，则进一步判断空调机组的出风量是否高于最小风量，若是，则降低风量和出风温度；若即时蒸发压力与蒸发压力设定值之间的差值小于第二阈值或空调机组的出风量小于最小风量，则循环判断即时蒸发压力与蒸发压力设定值是否小于第一阈值，且同时判断即时高压压力与高压压力设定值之间的差值是否小于第一阈值。
6.根据权利要求5所述的冷量控制方法，其特征在于，所述压缩机优先级高低通过空调机组的运行时间判断，运行时间高于第二时间的压缩机优先级低，运行时间小于第二时间的压缩机优先级高，所述第一时间是一分钟，第二时间为三分钟。
7.根据权利要求5所述的冷量控制方法，其特征在于，所述第一阈值为-0.02MPa，第二阈值为0.03MPa。
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