[发明专利]一种热泵热水器系统电子膨胀阀开度的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热泵热水器系统电子膨胀阀开度的控制方法。

背景技术

目前，在热泵热水器系统中，节流元件多数为热力膨胀阀或毛细管。但是，在热泵热水器运行过程中，随着水温的不断升高，系统中冷凝压力和蒸发压力随之变化；而且，由于全年外界气温的变化，热泵热水器系统运行工况变化范围很大，引起系统制热量、制冷剂循环量等诸多参数的大幅度变化。

采用热力膨胀阀作为节流元件，阀芯开度靠远端温度感应信号反馈来控制，有较大的滞后性，难以配合压缩机排量对流量变化作出迅速而有效的反应；而信号反馈的滞后性又导致参数周期震荡，系统不能稳定运行。最终造成机器运转不稳定，甚至损坏压缩机。

为此，一些学者研究用吸气过热度、排气过热度来控制电子膨胀阀的开度，但吸气过热度控制范围很窄，频繁调整膨胀阀开度将使系统产生较大波动。而排气过热度只能间接反映系统制冷剂循环量的情况，不能做到精确控制。事实上，经实验证明，热泵热水器在运行过程中随着水温的不断变化，对应于某一个膨胀阀开度，热水器加热到某一时刻，都会出现压缩机吸气过热度快速降低的现象，此时，系统性能系数COP随之降低，因此需要找到一种控制方法，避免吸气过热度快速降低，使系统保持在该工况下的最佳制热性能，同时避免频繁调节对系统造成过度冲击，稳定系统运行。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种能够使热泵热水器系统避开运行过程中吸气过热度急剧下降区域，使系统性能系数COP保持在较高水平，同时避免频繁调节对系统造成过度冲击的电子膨胀阀开度控制的方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种热泵热水器系统电子膨胀阀开度的控制方法，其特征在于，包括由压缩机、热水水箱、控制器、电子膨胀阀、蒸发器、换热器组成的热泵热水器系统，所述压缩机的出口与换热器的进口连接，所述换热器的出口通过电子膨胀阀与所述蒸发器的进口连接，所述蒸发器的出口与压缩机的进口连接，所述换热器安装在所述热水水箱内，所述蒸发器的进口安装有压力传感器，所述压缩机的吸气口安装有温度传感器，所述控制器分别与电子膨胀阀、压力传感器和温度传感器连接，该控制方法包括下述步骤：

(1)设定吸气过热度变化率ΔT/Δt的最佳值范围为0≥ΔT/Δt＞A，

式中：ΔT为相邻两次吸气过热度之差；

Δt为相邻两次数据采集间隔的时间；

A为小于0的常数；

(2)设定膨胀阀的初始开度为全开度的80％；

(3)压缩机运行至系统稳定运行的状态，压力传感器采集一组蒸发器进口压力，温度传感器与压力传感器同步采集一组压缩机吸气口温度，温度传感器和压力传感器分别将采集的信号送到控制器，采用中位值平均滤波法分别计算出此次采集的压缩机吸气口平均温度值和蒸发器进口平均压力值，由饱和蒸汽特性计算出蒸发器进口平均压力值对应的饱和蒸发温度，将压缩机吸气口平均温度值与得到的饱和蒸发温度的温度差作为吸气过热度；

(4)间隔Δt时间，按照步骤(3)同样的方法测量并计算此次吸气过热度；两次数据采集间隔的时间Δt为6-10秒；

(5)根据相邻两次吸气过热度计算实际吸气过热度变化率，并与设定的吸气过热度变化率最佳值进行比较，当实际吸气过热度变化率≤A时，减小膨胀阀开度，减小等级为全开度的5％/次；当实际吸气过热度变化率＞0时，增大膨胀阀开度，增大等级为全开度的8％/次；当0≥实际吸气过热度变化率＞A，维持当前运行状态；

(6)增加或减小膨胀阀开度后，返回步骤(3)；维持当前运行状态时，返回步骤(4)。

本发明具有下述技术效果：

1、本发明的控制方法采用吸气过热度随时间变化率的控制法，在压力传感器、温度传感器以及控制器的联合作用下，定时感应和计算吸气过热度的变化率，可以直接感应蒸发器内制冷剂与水热交换的情况，当系统出现吸气过热度快速降低情况时，及时减小电子膨胀阀的开度，从而精确控制制冷剂流量，使吸气过热度保持平稳，系统保持较高的制热性能。根据实验，通过调整电子膨胀阀的开度，系统平均性能系数COP可提高7.6％。

2、本发明的控制方法采用吸气过热度随时间变化率的控制法，避免了过度调节，系统运行更稳定。

附图说明

图1为热泵热水器系统的结构示意图；

图2为吸气过热度、性能系数随时间变化的实验曲线图；

图3为本发明热泵热水器系统电子膨胀阀开度控制的方法流程图；