CN114111106A - 一种控制方法及第二类吸收式热泵 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制方法及第二类吸收式热泵，该控制方法通过调节流入低温蒸发器内部的余热的流量，使高温吸收器的内部压力和低温吸收器的内部压力的差值在预设范围之内，这样高温吸收器的压力可以比较高，其与低温吸收器二者内部的压力差能够满足使高温吸收器内部的溶液自动进入低温吸收器内部，无需外部动力，即不需要在高温吸收器和低温吸收器之间的溶液连接管路上设置辅助泵，即通过软件控制代替***中硬件功能，不仅简化二级升温热泵的结构***，降低故障发生概率，并且能够节省成本。
Description
技术领域
本发明涉及热交换技术领域，特别涉及一种控制方法及第二类吸收式热泵。
背景技术
第二类吸收式热泵为升温型热泵，其利用大量中间品位的废热和低温冷却水的热势差制取热量少、但温度高于中间品位废热的热量，从而满足用户高品位的用热需求。
二级升温第二类吸收式热泵(以下简称二级升温热泵)为第二类吸收式热泵的一种重要机型，二级升温第二类吸收式热泵的高品位热媒与低品位热源的温升幅度高，因此应用比较广泛。二级升温热泵包括低温吸收器、低温蒸发器、高温吸收器、高温蒸发器、发生器和冷凝器，其中高温吸收器、低温吸收器和发生器形成溶液回路，为了溶液能够顺利流动，通常需要在高温吸收器和低温吸收器之间的溶液管路、以及发生器和高温吸收器之间溶液管路均设置溶液泵。
也就是说，当前二级升温第二类吸收式热泵中泵的数量比较多，相应地故障发生概率也比较高。
发明内容
本发明提供了一种能够降低故障发生率的控制方法及具有该控制方法的二级升温第二类吸收式热泵。
本发明提供一种控制方法，应用于具有二级升温的第二类吸收式热泵，
第二类吸收式热泵包括高温吸收器、高温蒸发器、低温吸收器和低温蒸发器；该控制方法包括：
获取步骤：获取表征高温吸收器的内部压力的第一参数和表征低温吸收器的内部压力的第二参数；
控制步骤：根据所述获取的第一参数和第二参数调节流入低温蒸发器内部的余热的流量，以使所述高温吸收器的内部压力和低温吸收器的内部压力的差值在预设范围之内。
本发明中的控制方法通过调节流入低温蒸发器内部的余热的流量，使高温吸收器的内部压力和低温吸收器的内部压力的差值在预设范围之内，这样高温吸收器的压力可以比较高，其与低温吸收器二者内部的压力差能够满足使高温吸收器内部的溶液自动进入低温吸收器内部，无需外部动力，即不需要在高温吸收器和低温吸收器之间的溶液连接管路上设置辅助泵，即通过软件控制代替***中硬件功能，不仅简化二级升温热泵的结构***，降低故障发生概率，并且能够节省成本。
可选的，所述第一参数包括高温蒸发器的冷剂蒸汽的温度TH，所述第二参数包括所述低温蒸发器内部的冷剂蒸汽的温度T；
所述控制步骤具体包括：当TH与T的差值在第一温度范围时，控制所述余热以第一速度进入所述低温蒸发器；当TH与T的差值不在第一温度范围时，控制所述余热以第二速度进入所述低温蒸发器，其中所述第二速度小于所述第一速度。
可选的，当T大于预设温度B并且T与TH的差值在第二温度范围持续预定时间段时，停止向所述低温蒸发器内部通入余热。
可选的，所述第一参数直接自预先设置于所述高温蒸发器内部的第一温度传感器获取；所述第二参数直接自预先设置于所述低温蒸发器内部的第二温度传感器获取。
可选的，所述第一参数包括所述高温吸收器内部压力PH，所述第二参数包括低温吸收器内部压力P；
所述控制步骤具体包括：当PH与P的差值在第一压力范围时，控制所述余热以第一速度进入所述低温蒸发器；当PH与P的差值不在第一压力范围时，控制所述余热以第二速度进入所述低温蒸发器，其中所述第二速度小于所述第一速度。
可选的，所述高温吸收器和所述低温吸收器预先安装有第一压力检测部件和第二压力检测部件，分别用于检测所述高温吸收器的内部压力和所述低温吸收器的内部压力。
可选的，所述控制方法应用于所述第二类吸收式热泵的开机初始阶段。
可选的，所述低温蒸发器的余热进口管路或者余热出口管路上预设有流量控制阀，所述控制步骤中通过调节所述流量控制阀的开度调节所述流入低温蒸发器内部的余热的流量。
可选的，所述流量控制阀为三通阀，用于配置自所述余热进口管路流入所述低温蒸发器和直接流入所述余热出口管路的余热流量。
此外，本发明还提供了一种第二类吸收式热泵，包括上述任一项所述的控制方法。
附图说明
图1为本发明一种实施例中二级升温的第二类吸收式热泵的结构示意图；
图2为本发明一种实施例中控制方法的流程图；
图3为本发明一种实施例中的控制***框图。
其中，图1至图3中各附图标记与部件之间的一一对应关系如下所示：
1高温吸收器；2低温吸收器；3高温蒸发器；4发生器；5低温蒸发器；6冷凝器；7低温热交换器；8高温热交换器；9溶液泵；10低压溶剂泵；11流量控制阀；12第一温度检测器；13第二温度检测器；14高压溶剂泵。
具体实施方式
不失一般性，本发明以控制方法应用于二级升温的第二类吸收式热泵为例介绍技术方案和技术效果，当然本领域内技术人员可以理解，本发明的控制方法也可以应用于其他类型的升温型吸收式热泵。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1至图3，图1为本发明一种实施例中二级升温的第二类吸收式热泵的结构示意图；图2为本发明一种实施例中控制方法的流程图；图3为本发明一种实施例中的控制***框图。
二级升温第二类吸收式热泵(以下简称二级升温热泵)主要包括发生器4、冷凝器6、低温吸收器2、低温蒸发器5、高温吸收器1、高温蒸发器3，当然为了避免机组的热量损失，提高机组工作效率，二级升温热泵还可以进一步包括低温热交换器和高温热交换器，其中，低温热交换器7实现自低温吸收器2返回发生器4的稀溶液与发生器4流出的浓溶液两者之间的热交换；高温热交换器8实现自高温吸收器1流至低温吸收器2的稀溶液与低温热交换器7流出的浓溶液两者之间的换热。
二级升温热泵的工作原理如下：在溶液泵9的泵送动力下，发生器4中的浓溶液经低温热交换器7、高温热交换器8流至高温吸收器1，吸收来自高温蒸发器3的水蒸气稀释放热，该热量用于对高温吸收器1内部换热管中热媒加热升温，换热后的溶液从高温吸收器1的出口流出，经高温热交换器8流至低温吸收器2，流至低温吸收器2再次被稀释放热，将低温吸收器2内部换热管内部液体介质加热升温，稀溶液最后由低温吸收器2出口流出经低温热交换器7回到发生器4的内部，在发生器4的内部蒸发浓缩。浓缩后的溶液再进行以上循环。
其中，低温吸收器2内部换热管内部介质升温后输入至高温蒸发器3，利用该高温介质的热量在高温蒸发器3内部产生高温蒸汽。冷凝器6将发生器4中稀溶液浓缩产生的水蒸气冷凝降温形成冷凝水，部分冷凝水在高压冷剂泵14的作用下送至高温蒸发器3以产生高温蒸汽，部分冷凝水通过低压冷剂泵10送至低温蒸发器5产生低温蒸汽，低温蒸汽通于低温吸收器2。
外部余热通过余热管路进入低温蒸发器5内部，对进入低温蒸发器5的冷凝水进行加热以形成冷剂蒸汽供低温吸收器2使用。通常情况下，通入低温蒸发器54中的外界余热的温度不低于80℃。
本发明提供了一种控制方法，应用于具有二级升温的第二类吸收式热泵，下文以控制方法应用于二级升温热泵的开机初始阶段为例进一步介绍技术效果和技术方案。
本发明的控制方法包括：
S0、开机初始化；
S1、获取表征高温吸收器1的内部压力的第一参数和表征低温吸收器2的内部压力的第二参数；
相应地，二级升温热泵的控制***包括获取模块100，通过获取模块100获取表征高温吸收器1的内部压力的第一参数和表征低温吸收器2的内部压力的第二参数。
第一参数和第二参数可以为温度参数，根据温度参数计算高温吸收器1和低温吸收器2内部的压力。因高温吸收器1和高温蒸发器3通过管路连通，高温蒸发器3的内部冷剂蒸发温度参数在一定程度上能够反映高温吸收器1的内部压力参数。同理，低温蒸发器5的内部参数在一定程度上能够反映低温吸收器2的内部压力参数。在一种示例中，第一参数包括第一参数包括高温蒸发器3的冷剂蒸发温度TH，第二参数包括低温蒸发器5内部的冷剂蒸发温度T，即高温蒸发器3(低温蒸发器5)的冷剂蒸发温度参数与高温吸收器1(低温吸收器2)的压力之间存在相对应的关系，这可以通过实验或者经验获取二者之间的关系。本文不公开蒸发器内部的冷剂蒸发温度与相应吸收器的压力之间的关系，并不妨碍本领域内技术人员对本文技术方案的理解和实施。
当然，第一参数和第二参数也可以直接为压力参数，无需换算。
S2、根据获取的第一参数和第二参数调节流入低温蒸发器5内部的余热的流量，以使高温吸收器1的内部压力和低温吸收器2的内部压力的差值在预设范围之内。
对于，上述步骤S1中第一参数包括高温蒸发器3的冷剂蒸发温度TH，第二参数包括低温蒸发器5内部的冷剂蒸发温度T而言，步骤S2可以具体包括：
当TH与T的差值在第一温度范围时，控制余热以第一速度进入低温蒸发器5；以第一温度范围为某一具体数值A为例，当TH与T的差值大于A时，此时表明高温吸收器1的压力比较高，其与低温吸收器2二者内部的压力差能够满足使高温吸收器1内部的溶液自动进入低温吸收器2内部，无需外部动力，即不需要在高温吸收器1和低温吸收器2之间的溶液连接管路上设置辅助泵。
在TH与T的差值大于A状态下，二级升温热泵可以正常运行工作，可以控制余热与第一速度进入低温蒸发器5内部。
当TH与T的差值不在第一温度范围时，控制余热以第二速度进入所述低温蒸发器5，其中第二速度小于第一速度。同样以第一温度范围为A为例，当TH与T的差值小于或者等于A时，表明高温吸收器1的压力与低温吸收器2内部压力相差不大，即高温吸收器1内部的压力比较低，此时降低进入低温蒸发器5的余热速度，可以适当降低低温吸收器2内压力增长速度，待高温吸收器1内部压力提升至满足TH与T的差值大于A时，再调节余热进入低温蒸发器5的速度至第一速度。
在一种具体示例中，当T大于预设温度B并且T与TH的差值在第二温度范围持续预定时间段时，停止向所述低温蒸发器5内部通入余热。
该实施例表示高温吸收器1和低温吸收器2二者之间的溶液不能正常循环，强制关闭余热通道，甚至关闭二级升温热泵。
上述温度A、预设温度B、第二温度范围、第一速度和第二速度可以根据具体二级升温热泵以及二级升温热泵的具体使用环境而定，本文不公开温度A、第一速度和第二速度并不会妨碍本领域内技术人员对本文技术方案的理解和实施。
步骤S2中的内容可以存储于控制器200中，即控制器接收获取模块100所获取的参数并进行上述判断和控制。
请再次参见图1和图3，第一参数直接自预先设置于高温蒸发器3内部的第一温度传感器12获取；第二参数直接自预先设置于低温蒸发器5内部的第二温度传感器13获取。第一温度传感器和第二温度传感器可以为铂电阻传感器。
通常当前二级升温热泵的高温蒸发器3和低温蒸发器5内部均预设有温度传感器，这样本发明的控制方法可以直接自二级升温热泵的整机控制单元内部读取第一参数和第二参数。
本发明中的控制器200也可以为二级升温热泵的整机控制单元，当然也可以为单独设置的控制模块。
在另一种实施例中，第一参数包括高温吸收器1内部压力PH，第二参数包括低温吸收器2内部压力P；控制步骤具体包括：当PH与P的差值在第一压力范围时，控制余热以第一速度进入低温蒸发器5；当PH与P的差值不在第一压力范围时，控制余热以第二速度进入低温蒸发器5，其中第二速度小于第一速度。
具体地，高温吸收器1和低温吸收器2预先安装有第一压力检测部件和第二压力检测部件，分别用于检测高温吸收器1的内部压力和低温吸收器2的内部压力。
该控制方法直接获取高温吸收器1和低温吸收器2内部压力参数，并通过压力参数进行控制，控制精确性比较高。
上述各实施例中，低温蒸发器5的余热进口管路或者余热出口管路上预设有流量控制阀11，步骤S2中通过调节流量控制阀11的开度调节流入低温蒸发器5内部的余热的流量。流量控制阀11可以设置于余热进口管路，也可以设置于余热出口管路，当然也可以在余热进口管路和余热出口管路上均设置。图1中示出了，流量控制阀11设置在余热出口管路上的具体示例。
流量控制阀11可以为三通阀，用于配置自余热进口管路流入所述低温蒸发器5和直接流入余热出口管路的余热流量。三以图1为例，三通阀具有三个工作口：工作口a、工作口b和工作口c，其中余热进口管并联接入工作口a和低温蒸发器的内部换热管，低温蒸发器的换热管出口经工作口b连通外部余热出口管路。工作口c处于常通状态，工作口a和工作口b可以选择性打开或者关闭或开度可调。当TH与T的差值大于A时，三通阀的工作口a可以完全关闭，工作口b完全打开，余热进口的全部余热可以完全进入低温蒸发器5，当TH与T的差值小于或者等于A时，三通阀的工作口a可以部分打开，余热进口的一部分余热进入低温蒸发器5，另一部分经三通阀直接流至外部余热出口管路。
当然，流量控制阀11的结构不局限于本文描述，也可以为两通阀或者其他通路的阀。
第二类吸收式热泵包括上述控制方法，故也具有控制方法的上述技术效果。
上述二级升温热泵中的循环溶液可以为溴化锂溶液，也可以为其他溶液，在此不做过多介绍，可参考现有技术。
上述各实施例中的换热器可以为板式换热器，也可以为其他形式的换热器，只要能实现上述技术效果即可。
以上对本发明所提供的一种控制方法及第二类吸收式热泵进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种控制方法，应用于具有二级升温的第二类吸收式热泵，其特征在于，第二类吸收式热泵包括高温吸收器、高温蒸发器、低温吸收器和低温蒸发器；该控制方法包括：
获取步骤：获取表征高温吸收器的内部压力的第一参数和表征低温吸收器的内部压力的第二参数；
控制步骤：根据所述获取的第一参数和第二参数调节流入低温蒸发器内部的余热的流量，以使所述高温吸收器的内部压力和低温吸收器的内部压力的差值在预设范围之内。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述第一参数包括高温蒸发器的冷剂蒸汽的温度TH，所述第二参数包括所述低温蒸发器内部的冷剂蒸汽的温度T；
所述控制步骤具体包括：当TH与T的差值在第一温度范围时，控制所述余热以第一速度进入所述低温蒸发器；当TH与T的差值不在第一温度范围时，控制所述余热以第二速度进入所述低温蒸发器，其中所述第二速度小于所述第一速度。
3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，当T大于预设温度B并且T与TH的差值在第二温度范围持续预定时间段时，停止向所述低温蒸发器内部通入余热。
4.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述第一参数直接自预先设置于所述高温蒸发器内部的第一温度传感器获取；所述第二参数直接自预先设置于所述低温蒸发器内部的第二温度传感器获取。
5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述第一参数包括所述高温吸收器内部压力PH，所述第二参数包括低温吸收器内部压力P；
所述控制步骤具体包括：当PH与P的差值在第一压力范围时，控制所述余热以第一速度进入所述低温蒸发器；当PH与P的差值不在第一压力范围时，控制所述余热以第二速度进入所述低温蒸发器，其中所述第二速度小于所述第一速度。
6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述高温吸收器和所述低温吸收器预先安装有第一压力检测部件和第二压力检测部件，分别用于检测所述高温吸收器的内部压力和所述低温吸收器的内部压力。
7.如权利要求1至6任一项所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法应用于所述第二类吸收式热泵的开机初始阶段。
8.如权利要求1至6任一项所述的控制方法，其特征在于，所述低温蒸发器的余热进口管路或者余热出口管路上预设有流量控制阀，所述控制步骤中通过调节所述流量控制阀的开度调节所述流入低温蒸发器内部的余热的流量。
9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述流量控制阀为三通阀，用于配置自所述余热进口管路流入所述低温蒸发器和直接流入所述余热出口管路的余热流量。
10.一种第二类吸收式热泵，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的控制方法。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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