CN114198868A

CN114198868A - 一种离心式冷水机组节能控制方法和控制系统

Info

Publication number: CN114198868A
Application number: CN202111548565.XA
Authority: CN
Inventors: 王作林; 邱韦淇; 卢婷; 徐德英
Original assignee: Qingdao Tengyuan Design Institute Co Ltd
Current assignee: Qingdao Tengyuan Design Institute Co Ltd
Priority date: 2021-12-17
Filing date: 2021-12-17
Publication date: 2022-03-18

Abstract

本发明公开一种离心式冷水机组节能控制方法和控制系统，所述控制方法包括步骤：当所述机组启动时，控制器发出指令，将补气阀开度30％；当所述机组正常运行时，所述控制器读取蒸发器侧水流量及进出水温度，计算出所述机组的负荷率后，进行判断：若，所述机组的负荷率低于30％，则发出指令，将所述补气阀开度30％；若，所述机组的负荷率大于30％，则发出指令，调节所述补气阀的开度与所述机组的负荷率相等；其变恒定开度条件为根据离心式冷水机组的负荷率，以调整补气阀开度，使得补气量与制冷量相匹配，进一步提升离心式冷水机组的性能系数；使得机组在不同负荷率下具有最佳的补气量，进一步提升离心式冷水机组的运行能效。

Description

一种离心式冷水机组节能控制方法和控制系统

技术领域

本发明属于空调技术领域，具体涉及一种离心式冷水机组节能控制方法和控制系统。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们对室内环境要求也越来越高。空调得到了广泛的应用。其中离心式冷水机组由于制冷量大、机组性能系数COP高在大型公共建筑中得到了广泛的应用。然而因空调使用而产生的能耗也非常大，如何进一步降低空调系统的运行能耗，提高系统运行效率是目前研究的关键。带中间补气的双级压缩制冷循环技术是提升离心机组性能的一项技术。然而目前多以额定工况为依据确定最佳的补气参数。实际上离心式冷水机组在大多数运行时间内均处于部分负荷运行状态，而非额定工况，此时最优的补气参数是发生改变的，不同负荷率下最佳的补气参数是不同的。所以现有技术中无法实现机组在不同负荷率下具有最佳的补气量，使得离心式冷水机组的运行能效提升受限。

发明内容

本发明提供一种离心式冷水机组节能控制方法和控制系统，目的是克服现有技术中无法实现机组在不同负荷率下具有最佳的补气量，使得离心式冷水机组的运行能效提升受限的缺陷；本发明通过基于冷水机组负荷率而调节的补气方法，使得机组在不同负荷率下具有最佳的补气量，进一步提升离心式冷水机组的运行能效。

本发明具体包括如下方案：

第一方面，本发明提供一种离心式冷水机组节能控制方法，包括以下步骤：

步骤S01，当所述机组启动时，控制器发出指令，将补气阀开度30％；

步骤S02，当所述机组正常运行时，所述控制器读取蒸发器侧水流量及进出水温度，计算出所述机组的负荷率后，进行判断：

若，所述机组的负荷率低于30％，则进行步骤S03，

步骤S03，当所控制器发出指令，将当所补气阀开度30％；

若，所述机组的负荷率大于30％，则进行步骤S04，

步骤S04，所述控制器发出指令，调节所述补气阀开度与所述机组负荷率呈线性关系。

优选地，步骤S02中，所述控制器读取所述蒸发器侧水流量时，所述控制器读取所述蒸发器水流入口处水流量。

优选地，步骤S02中，所述控制器读取所述蒸发器水流入口处安装的所述水流量传感器采集的水流量信息。

优选地，步骤S02中，所述控制器读取所述蒸发器进出水温度时，所述控制器读取所述蒸发器水流入口处进水温度。

优选地，步骤S02中，所述控制器读取所述蒸发器水流入口处安装的所述进水温度传感器采集的进水温度信息。

优选地，步骤S02中，所述控制器读取所述蒸发器进出水温度时，所述控制器读取所述蒸发器水流出口处出水温度。

优选地，步骤S02中，所述控制器读取所述蒸发器水流出口处安装的所述出水温度传感器采集的出水温度信息。

第二方面，本发明提供一种离心式冷水机组节能控制系统，用于实现本发明第一方面的离心式冷水机组节能控制方法，所述控制系统包括压缩机、冷凝器、经济器、蒸发器和控制器，所述压缩机的排气口连通连接所述冷凝器入口，所述冷凝器经第一节流装置连通连接所述经济器一侧入口，所述经济器一侧出口连通连接经第二节流装置连通连接所述蒸发器入口，所述蒸发器出口连通连接压缩机的吸气口；所述经济器另一侧出口经开度可调的补气阀连通连接所述压缩机的中间补气口；所述蒸发器的水流入口安装进水温度传感器和水流量传感器，所述蒸发器的水流出口安装出水温度传感器；所述控制器的信号输入端通讯连接所述进水温度传感器、所述水流量传感器和所述水温度传感器，所述控制器的信号输出端通讯连接所述补气阀。

优选的，所述补气阀为电动补气阀。

优选的，所述压缩机为内部具有两级叶轮的双级压缩离心式压缩机。

本发明的有益效果：

本发明的离心式冷水机组节能控制方法和控制系统，至少包括如下优势：其变恒定开度条件为根据离心式冷水机组的负荷率，以调整补气阀开度，使得补气量与制冷量相匹配，进一步提升离心式冷水机组的性能系数；使得机组在不同负荷率下具有最佳的补气量，进一步提升离心式冷水机组的运行能效。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的离心式冷水机组节能控制方法的流程图；

图2为本发明的离心式冷水机组节能控制系统的结构示意图；图2中的箭头所示为制冷剂流向；

图3为本发明的离心式冷水机组节能控制方法的制冷剂压焓图.

图中，1为压缩机，2为冷凝器，3为经济器，4为蒸发器，5为控制器，6为排气口，7为第一节流装置，8为第二节流装置，9为吸气口，10为补气阀，11为中间补气口，12为进水温度传感器，13为水流量传感器，14为出水温度传感器，15为信号输入端，16为信号输出端。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。

实施例1

如图1所示，一种离心式冷水机组节能控制方法，包括以下步骤：

步骤S01，当机组启动时，控制器5发出指令，将补气阀10开度30％；

步骤S02，当机组正常运行时，控制器5读取蒸发器4侧水流量及进出水温度，计算出机组的负荷率后，进行判断：

若，机组的负荷率低于30％，则进行步骤S03，

步骤S03，控制器5发出指令，将补气阀10开度30％；

若，机组的负荷率大于30％，则进行步骤S04，

步骤S04，控制器5发出指令，调节补气阀10开度与机组负荷率呈线性关系。

本发明实施例对补气阀10开度进行动态调节。例如，补气阀10开度与机组负荷率呈相等。

优选地，步骤S02中，控制器5读取蒸发器4侧水流量时，控制器5读取蒸发器4水流入口处水流量。

优选地，步骤S02中，控制器5读取蒸发器4水流入口处安装的水流量传感器13采集的水流量信息。

优选地，步骤S02中，控制器5读取蒸发器4进出水温度时，控制器5读取蒸发器4水流入口处进水温度。

优选地，步骤S02中，控制器5读取蒸发器4水流入口处安装的进水温度传感器12采集的进水温度信息。

优选地，步骤S02中，控制器5读取蒸发器4进出水温度时，控制器5读取蒸发器4水流出口处出水温度。

优选地，步骤S02中，控制器5读取蒸发器4水流出口处安装的出水温度传感器14采集的出水温度信息。

实施例2

如图2所示，一种离心式冷水机组节能控制系统，用于实现上述任一实施例的离心式冷水机组节能控制方法，所述控制系统包括压缩机1、冷凝器2、经济器3、蒸发器4和控制器5，压缩机1的排气口6连通连接冷凝器2入口，冷凝器2经第一节流装置7连通连接经济器3一侧入口，经济器3一侧出口连通连接经第二节流装置8连通连接蒸发器4入口，蒸发器4出口连通连接压缩机1的吸气口9；经济器3另一侧出口经开度可调的补气阀10连通连接压缩机1的中间补气口11；蒸发器4的水流入口安装进水温度传感器12和水流量传感器13，蒸发器4的水流出口安装出水温度传感器14；控制器5的信号输入端15通讯连接进水温度传感器12、水流量传感器13和水温度传感器，控制器5的信号输出端16通讯连接补气阀10。

优选的，补气阀10为电动补气阀10。

优选的，压缩机1为内部具有两级叶轮的双级压缩离心式压缩机1。

参照图3，具体工作原理为：蒸发器4内流出的低压制冷剂气体(状态Ⅰ)，从压缩机1吸入口流入压缩机1；经第一级叶轮压缩后，变为中压制冷剂气体(状态Ⅱ)；然后与经济器3中分离出来的中压制冷剂气体(状态Ⅶ)混合后，变为状态Ⅲ；再经压缩机1二级叶轮压缩后变为高温高压的制冷剂气体(状态Ⅳ)后排出；再在冷凝器2中被冷却为高温高压制冷剂液体(状态Ⅴ)后，被第一级节流装置节流，变为状态Ⅵ。在经济器3中分离出来的饱和气体经压缩机1中间补气口11进入压缩机1，与压缩机1第一级叶轮排气混合；在经济器3中分离出来的制冷剂液体经第二节流装置8节流后进入蒸发器4(状态Ⅸ)，在蒸发器4中蒸发吸热后，变为状态Ⅰ进入压缩机1，如此不断循环。由于经济器3中部分制冷剂蒸发吸热，提高了制冷剂的过冷度，提高单位制冷剂流量的制冷量，提升了制冷循环效率。

压焓图，指压力与焓值的曲线图。常用于制冷剂分析。其纵坐标通常是绝对压力的对数值lnP(图2中所表示的数值是压力的绝对值lgP)，横坐标是比焓值h。

下表表一，为在实验室测得的采用上述实施例离心式冷水机组节能控制方法和控制系统的补气阀10开度调节方案与常规的未调节补气阀10开度方案的COP的提升情况。可见，在部分负荷工况下，采用上述实施例离心式冷水机组节能控制方法和控制系统的补气阀10开度调节方案后，COP提升约2％。考虑到离心式冷水机组本身额定功率较大，且已有的存量离心机组装机容量较大，2％的性能系数提升带来的节能量是非常可观的。

COP，为性能系数，是实际制冷系数，是设备制冷量与消耗功率之比。

空调的能效比，是制冷量与电动机的输入功率之比。能效比越高，制冷效率越高。空调的能效比等于电动机效率乘以COP。

表一

负荷率	补气阀全开方案	基于负荷的补气阀开度调节方案	COP变化
				100	100	100	↑0.10％
75	100	75	↑2.21％
				50	100	50	↑1.98％
25	100	25	↑2.23％

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims

1.一种离心式冷水机组节能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

若，所述机组的负荷率低于30％，则进行步骤S03，

步骤S03，当所控制器发出指令，将当所补气阀开度30％；

若，所述机组的负荷率大于30％，则进行步骤S04，

2.如权利要求1所述的离心式冷水机组节能控制方法，其特征在于，步骤S02中，所述控制器读取所述蒸发器侧水流量时，所述控制器读取所述蒸发器水流入口处水流量。

3.如权利要求2所述的离心式冷水机组节能控制方法，其特征在于，步骤S02中，所述控制器读取所述蒸发器水流入口处安装的所述水流量传感器采集的水流量信息。

4.如权利要求1所述的离心式冷水机组节能控制方法，其特征在于，步骤S02中，所述控制器读取所述蒸发器进出水温度时，所述控制器读取所述蒸发器水流入口处进水温度。

5.如权利要求4所述的离心式冷水机组节能控制方法，其特征在于，步骤S02中，所述控制器读取所述蒸发器水流入口处安装的所述进水温度传感器采集的进水温度信息。

6.如权利要求1所述的离心式冷水机组节能控制方法，其特征在于，步骤S02中，所述控制器读取所述蒸发器进出水温度时，所述控制器读取所述蒸发器水流出口处出水温度。

7.如权利要求6所述的离心式冷水机组节能控制方法，其特征在于，步骤S02中，所述控制器读取所述蒸发器水流出口处安装的所述出水温度传感器采集的出水温度信息。

8.一种如权利要求1-7中任一项所述的离心式冷水机组节能控制方法用控制系统，其特征在于，包括压缩机、冷凝器、经济器、蒸发器和控制器，所述压缩机的排气口连通连接所述冷凝器入口，所述冷凝器经第一节流装置连通连接所述经济器一侧入口，所述经济器一侧出口连通连接经第二节流装置连通连接所述蒸发器入口，所述蒸发器出口连通连接压缩机的吸气口；所述经济器另一侧出口经开度可调的补气阀连通连接所述压缩机的中间补气口；所述蒸发器的水流入口安装进水温度传感器和水流量传感器，所述蒸发器的水流出口安装出水温度传感器；所述控制器的信号输入端通讯连接所述进水温度传感器、所述水流量传感器和所述水温度传感器，所述控制器的信号输出端通讯连接所述补气阀。

9.如权利要求8所述的离心式冷水机组节能控制系统，其特征在于，所述补气阀为电动补气阀。

10.如权利要求8所述的离心式冷水机组节能控制系统，其特征在于，所述压缩机为内部具有两级叶轮的双级压缩离心式压缩机。