CN116538718A - 一种制冷***的控制方法和制冷*** - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种制冷***的控制方法和制冷***，通过多套压缩机共用一套蒸发器、冷凝器以及水路***，并且采用过热度参与控制以及利用温度偏差通过比例‑积分‑微分控制法进行控制的双重控制逻辑控制压缩机工作，解决了现有技术中使用单套压缩机存在的无法满足大负荷高低温制冷需求，以及使用双套压缩机采用直接拼接的方式所导致的***部件较多、占用空间较大以及控制逻辑较为单一的技术问题，不仅满足了大负荷高低温的制冷需求，还实现了连接结构简单、占用空间少、控制精度高以及节能的技术效果。
Description
技术领域
本发明实施例涉及制冷***技术领域，尤其涉及一种制冷***的控制方法和制冷***。
背景技术
在大负荷高低温制冷机组***中，在制冷***做低温测试时尤其是要求带载制冷量比较大的时候，通常会采用功率大的压缩机甚至螺杆压缩机来解决大制冷量问题，或者采用两套或者多套压缩机的制冷***和水路***分开共同工作来解决此类问题。
但是，采用一套大功率压缩机***可以满足常温大制冷量的制冷量需求，如40KW以上的制冷需求，而低温情况下，例如-40度时，通常只需要1KW左右的制冷量，但大功率压缩机***在低温时的制冷量也很大，最低制冷量通常为5-8KW，需要更多的电加热来中和此部分制冷量来维持平衡，此时节流阀开度非常小，压缩机吸气压力很低，导致压缩机工作处于极限工况，吸气比容增大，压缩机电机冷却不足，排气温度过高，甚至长期工作导致压缩机出现过热保护、低压报警、冷冻液碳化等比较严重的问题，既不节能，温度变化也不易控制稳定。
而采用两套***直接拼接的方式，***部件比较多，占用空间比较大，动作部件也增多，这种制冷方式虽然能避免负荷变化大带来的影响，但是并不经济和节能，空间利用率也不高；且简单复制单套***的控制逻辑，控制逻辑较为单一，双套压缩机制冷利用率不高。
发明内容
本发明实施例提供一种制冷***的控制方法和制冷***，解决了现有技术中使用单套压缩机存在的无法满足大负荷高低温制冷需求，以及使用双套压缩机采用直接拼接的方式所导致的***部件较多、占用空间较大以及控制逻辑较为单一的技术问题。
本发明实施例提供了一种制冷***的控制方法，所述制冷***包括至少两台压缩机、蒸发器、冷凝器以及水路***，至少两台所述压缩机的功率相同，至少两台压缩机共用所述蒸发器、所述冷凝器以及所述水路***；所述控制方法包括：
获取目标对象的当前温度值，将所述当前温度值与预设温度阈值进行对比；
若所述当前温度值高于所述预设温度阈值，则利用温度偏差通过比例-积分-微分控制法控制所述压缩机工作，其中，所述温度偏差为所述当前温度值与所述预设温度阈值之间的差值；
若所述当前温度值低于所述预设温度阈值，则利用所述温度偏差以及所述制冷***的过热度共同控制所述压缩机工作。
进一步地，利用所述温度偏差以及所述制冷***的过热度共同控制所述压缩机工作包括：
获取所述制冷***中制冷剂的过热度，并判断所述过热度是否小于预设过热度阈值，得到第一判断结果；
基于所述第一判断结果确定是否通过电子膨胀阀的阀步的调节以及所述温度偏差共同控制所述压缩机的工作。
进一步地，基于所述第一判断结果确定是否通过电子膨胀阀的阀步的调节以及所述温度偏差共同控制所述压缩机的工作包括：
若所述第一判断结果为所述过热度小于所述预设过热度阈值，则以第一预设速度缩小电子膨胀阀的阀步，同时利用所述温度偏差通过比例-积分-微分控制法控制所述压缩机工作；
若所述第一判断结果为所述过热度大于所述预设过热度阈值，则判断所述温度偏差与预设偏差阈值之间的大小关系，得到第二判断结果，并基于所述第二判断结果控制所述压缩机工作。
进一步地，基于所述第二判断结果控制所述压缩机工作包括：
若所述第二判断结果为所述温度偏差小于所述预设偏差阈值，则直接利用所述温度偏差通过比例-积分-微分控制法控制所述压缩机工作；
若所述第二判断结果为所述温度偏差大于所述预设偏差阈值，则以第二预设速度缩小所述电子膨胀阀的阀步，同时利用所述温度偏差通过比例-积分-微分控制法控制所述压缩机工作，其中，所述第二预设速度大于所述第一预设速度。
进一步地，利用温度偏差通过比例-积分-微分控制法控制所述压缩机工作包括：
获取所述目标对象的当前制冷需求；
基于所述当前制冷需求以及所述温度偏差通过所述比例-积分-微分控制法进行计算，得到所述压缩机的开启数量以及每台所述压缩机的制冷量。
进一步地，在将所述当前温度值与预设温度阈值进行对比之后，所述控制方法还包括：
计算所述当前温度值与所述预设温度阈值之间的温度偏差。
进一步地，所述控制方法还包括：
获取所述水路***中膨胀水箱的液位值，并将所述液位值与预设液位阈值进行对比，其中，所述预设液位阈值包括第一液位阈值、第二液位阈值以及第三液位阈值，所述第一液位阈值小于所述第二液位阈值，所述第二液位阈值小于所述第三液位阈值；
若所述液位值小于所述第一液位阈值，则所述水路***自动加液至所述第二液位阈值；
若所述液位值高于所述第三液位阈值，则所述水路***发出告警提示。
进一步地，所述控制方法还包括：
接收加压指令，基于所述加压指令向所述水路***中的膨胀水箱内通氮气加压。
本发明实施例还提供了一种制冷***，所述制冷***执行上述任意实施例所述的制冷***的控制方法；所述制冷***包括至少两台压缩机、蒸发器、冷凝器以及水路***；至少两台所述压缩机的功率相同；至少两台压缩机共用所述蒸发器、所述冷凝器以及所述水路***。
本发明实施例公开了一种制冷***的控制方法和制冷***，方法包括获取目标对象的当前温度值，将当前温度值与预设温度阈值进行对比；若当前温度值高于预设温度阈值，则利用温度偏差通过比例-积分-微分控制法控制压缩机工作；若当前温度值低于预设温度阈值，则利用温度偏差以及制冷***的过热度共同控制压缩机工作。本申请通过多套压缩机共用一套蒸发器、冷凝器以及水路***，并且采用过热度参与控制以及利用温度偏差通过比例-积分-微分控制法进行控制的双重控制逻辑控制压缩机工作，解决了现有技术中使用单套压缩机存在的无法满足大负荷高低温制冷需求，以及使用双套压缩机采用直接拼接的方式所导致的***部件较多、占用空间较大以及控制逻辑较为单一的技术问题，不仅满足了大负荷高低温的制冷需求，还实现了连接结构简单、占用空间少、控制精度高以及节能的技术效果。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种制冷***的结构图；
图2是本发明实施例提供的一种制冷***的控制方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的另一种制冷***的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序。本发明下述各个实施例可以单独执行，各个实施例之间也可以相互结合执行，本发明实施例对此不作具体限制。
图1是本发明实施例提供的一种制冷***的结构图。如图1所示，该制冷***包括至少两台压缩机(如图1中所示为压缩机1#和压缩机2#)、蒸发器、冷凝器以及水路***，至少两台压缩机的功率相同，至少两台压缩机共用蒸发器、冷凝器以及水路***。
图2是本发明实施例提供的一种制冷***的控制方法的流程图。
如图2所示，该制冷***的控制方法具体包括如下步骤：
S101，获取目标对象的当前温度值，将当前温度值与预设温度阈值进行对比。
具体地，在制冷***的工作过程中，首先需要获取目标对象的当前温度值，然后将当前温度值与预设温度阈值进行对比，以此判断目标对象当前处于高温段还是低温段，从而确定制冷***的工作过程中是否需要过热度的参与。通常情况下，预设温度阈值为-14.7℃。
可选地，在S101，将当前温度值与预设温度阈值进行对比之后，该制冷***的控制方法还包括：计算当前温度值与预设温度阈值之间的温度偏差。
具体地，为了满足后续对制冷***的控制需求，在将当前温度值与预设温度阈值进行对比之后，需要将两者做差，得到当前温度值与预设温度阈值之间的温度偏差待用。
S102，若当前温度值高于预设温度阈值，则利用温度偏差通过比例-积分-微分控制法控制压缩机工作，其中，温度偏差为当前温度值与预设温度阈值之间的差值。
具体地，如果当前温度值高于-14.7℃，则表明此时处于高温段，则利用温度偏差通过PID(比例-积分-微分)控制法来对压缩机进行控制。具体来说，温度偏差作为PID控制的输入量，基于目标对象的总制冷需求，利用PID控制输出需要几台压缩机工作，以及每台压缩机的制冷量。
可选地，S102，利用温度偏差通过比例-积分-微分控制法控制压缩机工作包括：获取目标对象的当前制冷需求；基于当前制冷需求以及温度偏差通过比例-积分-微分控制法进行计算，得到压缩机的开启数量以及每台压缩机的制冷量。
示例性地，目标对象的当前制冷需求为20％，制冷***中共有两台压缩机，每台压缩机支持40％的制冷需求，则此时仅需要一台压缩机即可满足目标对象的当前制冷需求；假设目标对象的当前制冷需求为60％，则此时两台压缩机中的其中一台需要满负荷工作，另一台需要以20％的制冷量进行制冷输出即可满足目标对象的当前制冷需求。
需要说明的是，由于压缩机的启停有间隔，也有惯性，类似行驶中的汽车的启停，因此压缩机的切换不会带来太大的影响，也不会导致温度波动剧烈。
S103，若当前温度值低于预设温度阈值，则利用温度偏差以及制冷***的过热度共同控制压缩机工作。
具体地，如果当前温度值低于-14.7℃，则表明此时处于低温段，此时除了需要利用温度偏差以及PID控制对压缩机进行控制外，还需要利用制冷***的过热度来对压缩机进行控制，其中，过热度指的是在相同蒸发压力下，制冷剂的过热温度与饱和温度之差。
本申请通过多套压缩机共用一套蒸发器、冷凝器以及水路***，并且采用过热度参与控制以及利用温度偏差通过比例-积分-微分控制法进行控制的双重控制逻辑控制压缩机工作，解决了现有技术中使用单套压缩机存在的无法满足大负荷高低温制冷需求，以及使用双套压缩机采用直接拼接的方式所导致的***部件较多、占用空间较大以及控制逻辑较为单一的技术问题，不仅满足了大负荷高低温的制冷需求，还实现了连接结构简单、占用空间少、控制精度高以及节能的技术效果。
在上述各技术方案的基础上，图3是本发明实施例提供的另一种制冷***的控制方法的流程图，如图3所示，S103具体包括如下步骤：
S301，获取制冷***中制冷剂的过热度，并判断过热度是否小于预设过热度阈值，得到第一判断结果。
具体地，如果当前温度值低于-14.7℃，则表明此时处于低温段，此时需要获取制冷***中制冷剂的过热度，具体来说，制冷***中在蒸发器与压缩机之间存在一个压力变动器，压力变动器所产生的压力信号会相应的转换为制冷***在饱和状态下的蒸发温度，在蒸发器的出口处还存在一个温度传感器，该温度传感器检测到的温度值与蒸发温度之间的差值即为制冷剂的过热度。
在得到制冷剂的过热度之后，将过热度与预设过热度阈值进行对比，以得到第一判断结果，其中，预设过热度阈值可以设置为5℃。
S302，基于第一判断结果确定是否通过电子膨胀阀的阀步的调节以及温度偏差共同控制压缩机的工作。
可选地，S302具体包括：若第一判断结果为过热度小于预设过热度阈值，则以第一预设速度缩小电子膨胀阀的阀步，同时利用温度偏差通过比例-积分-微分控制法控制压缩机工作；若第一判断结果为过热度大于预设过热度阈值，则判断温度偏差与预设偏差阈值之间的大小关系，得到第二判断结果，并基于第二判断结果控制压缩机工作。
具体地，若第一判断结果为过热度小于5℃，则需要将电子膨胀阀的阀步慢慢衰减，通常设置以第一预设速度缩小电子膨胀阀的阀步，其中，第一预设速度可以根据需要设置为3阀步每秒、2阀步每秒等，同时，利用温度偏差通过比例-积分-微分控制法对压缩机的控制依然起着作用。
若第一判断结果为过热度大于5℃，则此时需要进一步判断温度偏差与预设偏差阈值之间的大小关系，以根据得到的第二判断结果实现对压缩机的精确控制。
可选地，基于第二判断结果控制压缩机工作包括：若第二判断结果为温度偏差小于预设偏差阈值，则直接利用温度偏差通过比例-积分-微分控制法控制压缩机工作；若第二判断结果为温度偏差大于预设偏差阈值，则以第二预设速度缩小电子膨胀阀的阀步，同时利用温度偏差通过比例-积分-微分控制法控制压缩机工作，其中，第二预设速度大于第一预设速度。
示例性地，预设偏差阈值可以根据需要设置为10℃，若第二判断结果为温度偏差小于10℃，则直接利用温度偏差通过比例-积分-微分控制法控制压缩机工作；若第二判断结果为温度偏差大于10℃，则以第二预设速度缩小电子膨胀阀的阀步，其中，第二预设速度通常选择电子膨胀阀所设定的最大阀步，同时，利用温度偏差通过比例-积分-微分控制法对压缩机的控制依然起着作用。
在本发明实施例中，通过PID控制以及过热度控制的双重控制方式，能够使得低温段降温速率满足相应要求，同时也可以防止出现采用单一温度偏差控制时容易出现的阀步衰减不稳定而导致温度无法稳定的情况发生。
可选地，该制冷***的控制方法还包括：获取水路***中膨胀水箱的液位值，并将液位值与预设液位阈值进行对比，其中，预设液位阈值包括第一液位阈值、第二液位阈值以及第三液位阈值，第一液位阈值小于第二液位阈值，第二液位阈值小于第三液位阈值；若液位值小于第一液位阈值，则水路***自动加液至第二液位阈值；若液位值高于第三液位阈值，则水路***发出告警提示。
具体地，由于水路***的容积较大，传统的采用手动加液的方式费时费力，因此参见图1，在水路***的膨胀水箱处设置有一个液位计，该液位计可以实时检测膨胀水箱中的液位值。制冷***根据需要设置了三档液位阈值，分别为第一液位阈值、第二液位阈值以及第三液位阈值。当液位计检测到膨胀水箱的液位值低于液位预警阈值，即第一液位阈值时，能够自动开启加液泵，从储液桶(即图1中所示的储水箱)内吸取工作循环液(即制冷剂)到膨胀水箱中，同时，当储液桶内液位低于预设值时也会发出告警提示，以提示用户添加工作液，防止干抽。
当液位计检测到膨胀水箱的液位值高于最高液位阈值，即第三液位阈值时，会发出告警提示，以提示用户液位过高，及时处理。
可选地，该制冷***的控制方法还包括：接收加压指令，基于加压指令向水路***中的膨胀水箱内通氮气加压。
具体地，通常情况下，工作循环液的沸点在110℃或120℃，在对制冷***的测试过程中，有时需要在150℃等的高温环境下进行测试，此时需要提高工作循环液的沸点，用户需要通过人机交互单元向制冷***发送一个加压指令，制冷***基于该加压指令自动向膨胀水箱内通氮气加压，以提高沸点做更高温度的试验。
本发明实施例还提供了一种制冷***，该制冷***执行上述任意实施例中的制冷***的控制方法。如图1所示，该制冷***包括至少两台压缩机(如图1中所示为压缩机1#和压缩机2#)、蒸发器(即图1中所示的蒸发器板换)、冷凝器(即图1中所示的双套管冷凝器)以及水路***(即图1中所示的储水箱、膨胀水箱、加液口、液位计及其循环管路等)；至少两台压缩机的功率相同；至少两台压缩机共用蒸发器、冷凝器以及水路***。
具体地，如图1所示，为了区分两台压缩机的循环管路，将相应的部件以1#和2#进行区分。参见图1，以压缩机1#的工作工程为例，制冷剂经过压缩机1#的压缩后进入1#油分离器，然后从1#油分离器进入双套管冷凝器中，经过双套管冷凝器的冷却变成高压力温度适中的制冷剂液体；制冷剂液体经过1#干燥过滤器以及1#夜视镜之后，进入1#经济器板换，该经济器板换相当于一个中冷装置，经过1#经济器板换制冷之后，制冷剂液体分成两路，一路进入主循环管路，即经过1#经济器膨胀阀的膨胀之后吸热，蒸发成为气态的制冷剂回到1#压缩机，另一路会分为两个支路，一个支路经过1#冷却电磁阀以及1#膨胀阀回到1#气液分离器之前，另一支路经过1#主电磁阀以及1#主电子膨胀阀回到蒸发器板换；制冷剂经过蒸发器板换与水路***的交换发热之后，通过1#气液分离器回到压缩机1#。
对于双套管冷凝器来说，还存在1#冷凝压力调节阀用于对双套管冷凝器中的压缩机1#的管路压力进行调节，以及存在2#冷凝压力调节阀用于对双套管冷凝器中的压缩机2#的管路压力进行调节。
对于水路***来说，存在内外两种循环，其中，内循环指的是与蒸发器板换之间的循环，储水箱中储存的制冷剂通过内循环泵进入蒸发器板换中，经过制冷剂的换热回到储水箱中；外循环指的是储水箱中经过换热处理的制冷剂通过电加热器进行热量的加热补充，然后经过外循环泵输出至外接负载使用。储水箱内部设置有温度传感器，用于检测膨胀水箱热胀冷缩的温度，液位计用于检测膨胀水箱的液位值，加液口用于向膨胀水箱内加液。此外，外循环泵通过一个球阀与外接负载相连接，同时储水箱处还设置有一个流量计，流量计也与一个球阀相连接。
同理，压缩机2#的工作原理与上述压缩机1#的工作原理相同，在此不再赘述。
在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
最后应说明的是，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (9)
1.一种制冷***的控制方法，其特征在于，所述制冷***包括至少两台压缩机、蒸发器、冷凝器以及水路***，至少两台所述压缩机的功率相同，至少两台压缩机共用所述蒸发器、所述冷凝器以及所述水路***；所述控制方法包括：
获取目标对象的当前温度值，将所述当前温度值与预设温度阈值进行对比；
若所述当前温度值高于所述预设温度阈值，则利用温度偏差通过比例-积分-微分控制法控制所述压缩机工作，其中，所述温度偏差为所述当前温度值与所述预设温度阈值之间的差值；
若所述当前温度值低于所述预设温度阈值，则利用所述温度偏差以及所述制冷***的过热度共同控制所述压缩机工作。
2.根据权利要求1所述的制冷***的控制方法，其特征在于，利用所述温度偏差以及所述制冷***的过热度共同控制所述压缩机工作包括：
获取所述制冷***中制冷剂的过热度，并判断所述过热度是否小于预设过热度阈值，得到第一判断结果；
基于所述第一判断结果确定是否通过电子膨胀阀的阀步的调节以及所述温度偏差共同控制所述压缩机的工作。
3.根据权利要求2所述的制冷***的控制方法，其特征在于，基于所述第一判断结果确定是否通过电子膨胀阀的阀步的调节以及所述温度偏差共同控制所述压缩机的工作包括：
若所述第一判断结果为所述过热度小于所述预设过热度阈值，则以第一预设速度缩小电子膨胀阀的阀步，同时利用所述温度偏差通过比例-积分-微分控制法控制所述压缩机工作；
若所述第一判断结果为所述过热度大于所述预设过热度阈值，则判断所述温度偏差与预设偏差阈值之间的大小关系，得到第二判断结果，并基于所述第二判断结果控制所述压缩机工作。
4.根据权利要求3所述的制冷***的控制方法，其特征在于，基于所述第二判断结果控制所述压缩机工作包括：
若所述第二判断结果为所述温度偏差小于所述预设偏差阈值，则直接利用所述温度偏差通过比例-积分-微分控制法控制所述压缩机工作；
若所述第二判断结果为所述温度偏差大于所述预设偏差阈值，则以第二预设速度缩小所述电子膨胀阀的阀步，同时利用所述温度偏差通过比例-积分-微分控制法控制所述压缩机工作，其中，所述第二预设速度大于所述第一预设速度。
5.根据权利要求1所述的制冷***的控制方法，其特征在于，利用温度偏差通过比例-积分-微分控制法控制所述压缩机工作包括：
获取所述目标对象的当前制冷需求；
基于所述当前制冷需求以及所述温度偏差通过所述比例-积分-微分控制法进行计算，得到所述压缩机的开启数量以及每台所述压缩机的制冷量。
6.根据权利要求1所述的制冷***的控制方法，其特征在于，在将所述当前温度值与预设温度阈值进行对比之后，所述控制方法还包括：
计算所述当前温度值与所述预设温度阈值之间的温度偏差。
7.根据权利要求1所述的制冷***的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
获取所述水路***中膨胀水箱的液位值，并将所述液位值与预设液位阈值进行对比，其中，所述预设液位阈值包括第一液位阈值、第二液位阈值以及第三液位阈值，所述第一液位阈值小于所述第二液位阈值，所述第二液位阈值小于所述第三液位阈值；
若所述液位值小于所述第一液位阈值，则所述水路***自动加液至所述第二液位阈值；
若所述液位值高于所述第三液位阈值，则所述水路***发出告警提示。
8.根据权利要求1所述的制冷***的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
接收加压指令，基于所述加压指令向所述水路***中的膨胀水箱内通氮气加压。
9.一种制冷***，其特征在于，所述制冷***执行上述权利要求1至8中任一项所述的制冷***的控制方法；所述制冷***包括至少两台压缩机、蒸发器、冷凝器以及水路***；至少两台所述压缩机的功率相同；至少两台压缩机共用所述蒸发器、所述冷凝器以及所述水路***。
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