一種并聯(lián)機(jī)組節(jié)能運(yùn)行調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種制冷控制方法，具體涉及一種并聯(lián)機(jī)組節(jié)能運(yùn)行調(diào)節(jié)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國(guó)內(nèi)商用冷凍市場(chǎng)的發(fā)展，并聯(lián)壓縮機(jī)組因其良好的調(diào)峰能力和節(jié)能特性得 到了市場(chǎng)的廣泛認(rèn)可。特別是近年來(lái)，螺桿并聯(lián)機(jī)組由于其具有冷量范圍大、運(yùn)行高效可靠 等突出特點(diǎn)，成為大中型冷庫(kù)和速凍隧道等領(lǐng)域所需冷源的首選。
[0003] 目前市場(chǎng)上并聯(lián)機(jī)組傳統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)方式有中性區(qū)調(diào)節(jié)方式和線性區(qū)調(diào)節(jié)方式 兩種。
[0004] 中性區(qū)調(diào)節(jié)方式： 中性區(qū)控制適用于所有的負(fù)載。根據(jù)制冷系統(tǒng)的運(yùn)行工況，設(shè)定某個(gè)壓力值(溫度值)， 中性區(qū)寬度以設(shè)定值為中心對(duì)稱，存在上限和下限。如果吸氣壓力（冷庫(kù)溫度）值在上限和 下限范圍內(nèi)，控制系統(tǒng)中投入運(yùn)行的壓縮機(jī)臺(tái)數(shù)不作改變。當(dāng)吸氣壓力（冷庫(kù)溫度）超過(guò)上 限范圍時(shí)，按運(yùn)行時(shí)間輪值運(yùn)行時(shí)間短的壓縮機(jī)進(jìn)行加載。當(dāng)吸氣壓力（冷庫(kù)溫度）超過(guò)下 限范圍時(shí)，按運(yùn)行時(shí)間輪值運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的壓縮機(jī)進(jìn)行卸載。為保護(hù)每臺(tái)壓縮機(jī)，可設(shè)定相關(guān) 延時(shí)參數(shù)：同臺(tái)壓縮機(jī)及不同壓縮機(jī)間的兩次連續(xù)啟動(dòng)及兩次連續(xù)停止延時(shí)。如圖1所示 為3臺(tái)等容壓縮機(jī)在中性調(diào)節(jié)下的工作狀態(tài)，在開(kāi)機(jī)指令狀態(tài)下認(rèn)為壓縮機(jī)Cl運(yùn)行時(shí)間最 短，壓縮機(jī)C2次之，壓縮機(jī)C3最長(zhǎng)；在停機(jī)指令狀態(tài)下認(rèn)為壓縮機(jī)C3運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)，壓縮 機(jī)C2次之，壓縮機(jī)Cl最短。所以，在加載壓縮機(jī)的時(shí)候的順序是先加載C1，加載延時(shí)設(shè)定 時(shí)間后加載C2,加載延時(shí)設(shè)定時(shí)間后加載C3,同理，在卸載壓縮機(jī)的時(shí)候是C3, C2, Cl。
[0005] 中性區(qū)調(diào)節(jié)方式中的控制器可以是單片機(jī)封裝的簡(jiǎn)單控制器，也可以是PLC ;控 制的對(duì)象可以是吸氣壓力，也可以是冷庫(kù)溫度。
[0006] 線性區(qū)調(diào)節(jié)方式： 根據(jù)制冷系統(tǒng)的運(yùn)行工況，設(shè)定某個(gè)壓力值(溫度值)，然后在設(shè)定值上、下對(duì)稱設(shè)置一 個(gè)線性區(qū)間，并按照壓縮機(jī)數(shù)量將此區(qū)間平均分隔，每個(gè)區(qū)間代表一個(gè)壓力工作等級(jí)。當(dāng)壓 力增大(溫度升高)，并進(jìn)入不同工作等級(jí)，控制器依次驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)壓縮機(jī)投入工作；當(dāng)壓力減 小(溫度降低)，并退出各個(gè)工作等級(jí)，壓縮機(jī)依次停止。因此，吸氣壓力（冷庫(kù)溫度）在線性 區(qū)之上，所有壓縮機(jī)工作；吸氣壓力(冷庫(kù)溫度）在線性區(qū)之下，所有壓縮機(jī)停止。如圖2所 示為3臺(tái)等容壓縮機(jī)在線性區(qū)調(diào)節(jié)下的工作狀態(tài)，在開(kāi)機(jī)指令狀態(tài)下認(rèn)為壓縮機(jī)Cl運(yùn)行時(shí) 間最短，壓縮機(jī)C2次之，壓縮機(jī)C3最長(zhǎng)；在停機(jī)指令狀態(tài)下認(rèn)為壓縮機(jī)C3運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)， 壓縮機(jī)C2次之，壓縮機(jī)Cl最短。所以，當(dāng)吸氣壓力（冷庫(kù)溫度）值超過(guò)SET - 1 Λ P時(shí)，按 運(yùn)行時(shí)間輪值運(yùn)行時(shí)間短的壓縮機(jī)Cl進(jìn)行加載，當(dāng)吸氣壓力（冷庫(kù)溫度）超過(guò)SET + 1 Λ P 時(shí)，按運(yùn)行時(shí)間輪值運(yùn)行時(shí)間短的壓縮機(jī)C2進(jìn)行加載，當(dāng)吸氣壓力（冷庫(kù)溫度）超過(guò)SET + 2 Λ P時(shí)，按運(yùn)行時(shí)間輪值運(yùn)行時(shí)間短的壓縮機(jī)C3進(jìn)行加載。當(dāng)吸氣壓力（冷庫(kù)溫度）值小 于SET + 1 Λ P時(shí)，按運(yùn)行時(shí)間輪值運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的壓縮機(jī)C3進(jìn)行卸載，當(dāng)吸氣壓力（冷庫(kù)溫 度)小于SET - 1 Λ P時(shí)，按運(yùn)行時(shí)間輪值運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的壓縮機(jī)C2進(jìn)行卸載，當(dāng)吸氣壓力（冷 庫(kù)溫度）小于SET - 2 Λ P時(shí)，按運(yùn)行時(shí)間輪值運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的壓縮機(jī)Cl進(jìn)行卸載。
[0007] 線性區(qū)調(diào)節(jié)方式中的控制器可以是單片機(jī)封裝的簡(jiǎn)單控制器，也可以是PLC ;控 制的對(duì)象可以是吸氣壓力，也可以是冷庫(kù)溫度。
[0008] 兩種調(diào)節(jié)方式的比較： 當(dāng)采用吸氣壓力控制時(shí)，可以適用于制冷機(jī)組給單個(gè)冷庫(kù)提供冷源，也適用于制冷機(jī) 組給冷庫(kù)群（即多個(gè)冷庫(kù)）提供冷源。
[0009] 中性區(qū)調(diào)節(jié)方式中，當(dāng)吸氣壓力大于上限時(shí)，需要加載壓縮機(jī)，但是每臺(tái)壓縮機(jī)加 載的時(shí)間間隔是靠固定的時(shí)間間隔來(lái)實(shí)現(xiàn)的，自適應(yīng)控制能力差。（自適應(yīng)控制就是它能修 正自己的特性以適應(yīng)對(duì)象和擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性的變化)。采用以上方式，會(huì)出現(xiàn)如下問(wèn)題： ①如果設(shè)定的時(shí)間間隔較長(zhǎng)，整個(gè)機(jī)組的啟動(dòng)時(shí)間也較長(zhǎng)，用戶末端設(shè)定的溫度都已 經(jīng)超過(guò)設(shè)定的上限，雖然供液電磁閥開(kāi)啟，但是由于間隔時(shí)間較長(zhǎng)，壓縮機(jī)還沒(méi)有加載，系 統(tǒng)的吸氣壓力還沒(méi)有達(dá)到末端設(shè)定的溫度對(duì)應(yīng)的蒸發(fā)壓力，這樣溫度就不可能將下來(lái)，不 能滿足用戶對(duì)啟動(dòng)速度的要求。
[0010] ②如果設(shè)定的時(shí)間間隔較短，冷庫(kù)或者速凍隧道的溫度還沒(méi)有降到需要的溫度的 時(shí)候，吸氣壓力就偏低，容易導(dǎo)致吸氣壓力下限報(bào)警，機(jī)組全部停掉。
[0011] 線性區(qū)調(diào)節(jié)方式中，由于區(qū)間經(jīng)過(guò)平均后，調(diào)節(jié)范圍比較窄。假如某個(gè)工程為5臺(tái) 壓縮機(jī)并聯(lián)，客戶需要的溫度區(qū)間在-36°C~ - 32°C時(shí)，其蒸發(fā)溫度在-41°C~ - 37°C， 蒸發(fā)壓力在I. 〇〇bara~l. 21bara之間，只有0. 21bar的差值。要將這個(gè)差值分為5個(gè)區(qū)間， 每個(gè)區(qū)間達(dá)到0. 04bar，且傳感器采集過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，要是沒(méi)有經(jīng)過(guò)數(shù)字平滑濾波，還是有波 動(dòng)的，這么小的區(qū)間，再加上數(shù)據(jù)的波動(dòng)，只要負(fù)荷稍微的變化，壓縮機(jī)就開(kāi)始調(diào)節(jié)，這樣壓 縮機(jī)容易出現(xiàn)頻繁啟動(dòng)。
[0012] 當(dāng)采用冷庫(kù)溫度控制時(shí)，只能適用于制冷機(jī)組給單個(gè)冷庫(kù)提供冷源。
[0013] 線性區(qū)調(diào)節(jié)方式中，可以避免采用吸氣壓力調(diào)節(jié)中出現(xiàn)的調(diào)節(jié)范圍比較窄出現(xiàn)的 頻繁啟動(dòng)，但是目前市場(chǎng)上控制器(單片機(jī)封裝的）產(chǎn)品都是控制器廠商自己研發(fā)的，目前 中性區(qū)調(diào)節(jié)中，采用溫度作為控制對(duì)象的產(chǎn)品是沒(méi)有的。
[0014] 不管采用中性區(qū)調(diào)節(jié)，還是采用線性區(qū)調(diào)節(jié)，當(dāng)采用溫度作為控制對(duì)象時(shí)，其應(yīng)用 范圍是比較窄的。因?yàn)檫@個(gè)方面的產(chǎn)品只能用于制冷機(jī)組作為單個(gè)冷庫(kù)的冷源時(shí)才適用， 當(dāng)多個(gè)冷庫(kù)使用時(shí)，就出現(xiàn)多個(gè)冷庫(kù)的溫度，這樣就不知道使用哪個(gè)冷庫(kù)的溫度來(lái)控制制 冷機(jī)組。
[0015] 圖4是目前市場(chǎng)上設(shè)計(jì)和使用較多的系統(tǒng)配置方式。
[0016] 如圖4所示，由401制冷機(jī)組通過(guò)管道和402冷凝器相連，402冷凝器通過(guò)管道和 403節(jié)流閥相連，403節(jié)流閥通過(guò)管道和404蒸發(fā)器相連(蒸發(fā)器放置于冷庫(kù)內(nèi)），404蒸發(fā) 器通過(guò)管道和401制冷機(jī)組相連；控制器405通過(guò)電纜和冷庫(kù)溫度傳感器406連接。制冷 劑被401制冷機(jī)組中的壓縮機(jī)壓縮之后，變成高溫高壓的過(guò)熱蒸汽，進(jìn)入402冷凝器中冷凝 后，變成低溫高壓的液體，進(jìn)入403節(jié)流閥后，變成低溫低壓的汽液混合物，在蒸發(fā)器404中 蒸發(fā)成過(guò)熱氣體后，被制冷機(jī)組中的壓縮機(jī)吸入，完成整個(gè)制冷循環(huán)。其中的控制采用冷庫(kù) 溫度作為控制對(duì)象，采用中心區(qū)調(diào)節(jié)或者采用線性區(qū)調(diào)節(jié)方式，控制單個(gè)冷庫(kù)進(jìn)行制冷，只 能適用于單個(gè)冷庫(kù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有的控制方法中，啟動(dòng)速度不能滿足要求，容易出 現(xiàn)壓縮機(jī)頻繁啟動(dòng)的問(wèn)題，為解決上述問(wèn)題，提供一種并聯(lián)機(jī)組節(jié)能運(yùn)行調(diào)節(jié)控制方法。
[0018] 本發(fā)明的目的是以下述方式實(shí)現(xiàn)的： 一種并聯(lián)機(jī)組節(jié)能運(yùn)行調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括制冷機(jī)組，制冷機(jī)組依次與冷凝器、節(jié)流閥、蒸 發(fā)器相連，蒸發(fā)器通過(guò)吸氣管道與制冷機(jī)組相連，蒸發(fā)器設(shè)置在冷庫(kù)內(nèi)，制冷機(jī)組與PLC相 連，PLC連有觸摸屏，吸氣管道上設(shè)置吸氣壓力傳感器，吸氣壓力傳感器與PLC相連。
[0019] 所述冷庫(kù)為并聯(lián)在一起多路冷庫(kù)。
[0020] 一種并聯(lián)機(jī)組節(jié)能運(yùn)行調(diào)節(jié)控制方法，它包括如下步驟： (1) 根據(jù)需要設(shè)定機(jī)組的吸氣壓力設(shè)定值； (2) 通過(guò)PLC控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)測(cè)定機(jī)組的吸氣壓力測(cè)量值； (3) 實(shí)時(shí)將吸氣壓力測(cè)量值與吸氣壓力設(shè)定值之間進(jìn)行差值X計(jì)算，根據(jù)數(shù)學(xué)模型 f(x)，計(jì)算出壓縮機(jī)進(jìn)行加卸載的實(shí)時(shí)時(shí)間間隔y，并確定實(shí)際上壓縮機(jī)進(jìn)行加卸載的實(shí)時(shí) 時(shí)間間隔； (4) 根據(jù)實(shí)際上壓縮機(jī)進(jìn)行加卸載的實(shí)時(shí)時(shí)間間隔，對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)加卸載。
[0021] 步驟（1)中還要同時(shí)確定吸氣壓力設(shè)定值上限和吸氣壓力設(shè)定值下限。
[0022] 步驟（3)中，實(shí)時(shí)將吸氣壓力測(cè)量值與吸氣壓力設(shè)定值上限之間進(jìn)行差值X1計(jì)算， 根據(jù)數(shù)學(xué)模型A(X 1)，計(jì)算壓縮機(jī)進(jìn)行加載的實(shí)時(shí)時(shí)間間隔Y1 ;實(shí)時(shí)將吸氣壓力設(shè)定值下 限與吸氣壓力測(cè)量值之間進(jìn)行差值x2計(jì)算，根據(jù)數(shù)學(xué)模型f2 (x2)，計(jì)算壓縮機(jī)進(jìn)行卸載的 實(shí)時(shí)時(shí)間間隔y2。
[0023] 步驟（3)中，還需要設(shè)定最大加載時(shí)間間隔Tlniax、最小加載時(shí)間間隔T lniin、最大卸 載時(shí)間間隔T2niax和最小卸載時(shí)間間隔T2_，當(dāng)計(jì)算出的壓縮機(jī)進(jìn)行加載的實(shí)時(shí)時(shí)間間隔 yi 大于最大加載時(shí)間間隔Tlnax時(shí)，壓縮機(jī)進(jìn)行加載的實(shí)時(shí)時(shí)間間隔為最大加載時(shí)間間隔Tlnax ; 當(dāng)計(jì)算出的壓縮機(jī)進(jìn)行加載的實(shí)時(shí)時(shí)間間隔Y1小于等于最大加載時(shí)間間隔Tlniax，且大于等 于最小加載時(shí)間間隔T lniin時(shí)，壓縮機(jī)進(jìn)行加載的實(shí)時(shí)時(shí)間間隔為A(X1);當(dāng)計(jì)算出的壓縮 機(jī)進(jìn)行加載的實(shí)時(shí)時(shí)間間隔Y 1小于最小加載時(shí)間間隔Tlniin時(shí)，壓縮機(jī)進(jìn)行加載的實(shí)時(shí)時(shí) 間間隔為Tlniin ;當(dāng)計(jì)算出的壓縮機(jī)進(jìn)行卸載的實(shí)時(shí)時(shí)間間隔y2大于最大卸載時(shí)間間隔T2_ 時(shí)，壓縮機(jī)進(jìn)行卸載的實(shí)時(shí)時(shí)間間隔為最大卸載時(shí)間間隔T 2niax ;當(dāng)計(jì)算出的壓縮機(jī)進(jìn)行卸 載的實(shí)時(shí)時(shí)間間隔y2小于等于最大卸載時(shí)間間隔Τ2_，且大于等于最小卸載時(shí)間間隔Τ 2_ 時(shí)，壓縮機(jī)進(jìn)行卸載的實(shí)時(shí)時(shí)間間隔為f2(x2);當(dāng)計(jì)算出的壓縮機(jī)進(jìn)行卸載的實(shí)時(shí)時(shí)間間 隔y 2小于最小卸載時(shí)間間隔τ2_時(shí)，壓縮機(jī)進(jìn)行卸載的實(shí)時(shí)時(shí)間間隔為τ2_。
[0024] 步驟（4)中，根據(jù)實(shí)際上壓縮機(jī)進(jìn)行加卸載的實(shí)時(shí)時(shí)間間隔，按照運(yùn)行時(shí)間輪值對(duì) 壓縮機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)加卸載。
[0025] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明采用吸氣壓力作為控制對(duì)象，能夠適用于冷庫(kù)群，還避免 了制冷系統(tǒng)中末端溫度控制滯后于并聯(lián)機(jī)組降溫能力輸出，避免了壓縮機(jī)的頻繁啟動(dòng)，并 聯(lián)機(jī)組中每臺(tái)壓縮機(jī)按照輪值時(shí)間進(jìn)行加載和卸載，使每臺(tái)壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間均衡，能夠使 壓縮機(jī)機(jī)組的工作狀態(tài)更滿足實(shí)際的要求，更能實(shí)現(xiàn)并聯(lián)機(jī)組對(duì)節(jié)能性能和可靠性能的要 求。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中采用中性區(qū)調(diào)節(jié)下壓縮機(jī)工作狀態(tài)示意圖。
[0027] 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中采用線性區(qū)調(diào)節(jié)下壓縮機(jī)工作狀態(tài)示意圖。
[0028] 圖3是采用本發(fā)明調(diào)節(jié)下壓縮機(jī)工作狀態(tài)示意圖。
[0029] 圖4是現(xiàn)有技術(shù)中制冷及其控制系統(tǒng)示意圖。
[0030] 圖5是本發(fā)明中制冷及其控制系統(tǒng)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 如圖5, 一種并聯(lián)機(jī)組節(jié)能運(yùn)行調(diào)節(jié)系統(tǒng)，由601制冷機(jī)組通過(guò)管道和602冷凝器 相連，602冷凝器通過(guò)管道和603節(jié)流閥相連，603節(jié)流閥通過(guò)管道和604蒸發(fā)器相連(蒸發(fā) 器放置于冷庫(kù)內(nèi)），604蒸發(fā)器通過(guò)管道和601制冷機(jī)組相連；PLC605通過(guò)電纜和機(jī)組吸氣 壓力傳感器606連接，同時(shí)通過(guò)電纜和觸摸屏607相連。制冷劑被601制冷機(jī)組中的壓縮 機(jī)壓縮之后，變成高溫高壓的過(guò)熱蒸汽，進(jìn)入602冷凝器中冷凝后，變成低溫高壓的液體， 進(jìn)入603節(jié)流閥后，變成低溫低壓的汽液混