[发明专利]一种用于多个并联蒸发器制冷系统的早期监测和控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及蒸发器制冷技术领域，特别是涉及一种用于多个并联蒸发器制冷系统的早期监测和控制方法。

背景技术

有一类制冷系统包括冷凝器、多个压缩机组成的具有可变容量的压缩机组和两个或两个以上并行连接的制冷实体。其中，每个制冷实体内有一个蒸发器和控制制冷剂流入蒸发器的阀门控制装置。该类制冷系统通常在超市中使用，制冷实体可以是开放式或封闭式的展示柜，也可以是较大一点的，如用于餐馆或屠宰场的封闭制冷间。

图1给出了这类制冷系统的一个示例。每个展示柜都配备蒸发器和阀门控制装置。阀门控制装置包括阀门和相应的控制器，执行开/关控制和过热控制。过热控制用来调节注入到蒸发器内的液态制冷剂的量，一方面使蒸发器发挥最大的制冷能力，另一方面又保证不让液态制冷剂流出蒸发器以损坏压缩机。开/关控制主要是保证藏品存储在最佳温度范围内，通常由滞环控制方法来实现，其工作原理是：用温度探头测量得到藏品附近的空气温度T_air，该温度与预先设定的藏品最佳存储温度范围的上限T_air,up和下限T_air，low相比较。当温度T_air高于T_air，up时，表明此时藏品附近环境温度过高，滞环控制器将阀门打开，让低温液态制冷剂流入蒸发器，与藏品进行热交换，从而实现制冷；该状态一直持续到T_air小于T_air，low时，然后滞环控制器将阀门关闭，阻止制冷剂流过，直到T_air再次上升到T_air，up。

这些并联的制冷实体会共用一个具有可变容量的压缩机组，它是由多个压缩机并联而成。压缩机控制器会根据制冷需求打开或关闭某个或几个压缩机，以实现压缩机组容量的逐级调节。压缩机控制器通常采用具有死区补偿的PI控制，其工作原理是：压力探头检测压缩机组入口处的气态制冷剂的压力P_suc，当吸入压力P_suc高于预先设定的死区范围上限时，起动部分压缩机工作，直至P_suc降低到死区范围内；反之，当吸入压力P_suc低于死区范围的下限时，让部分压缩机停止工作，直至P_suc升高到预设的范围内。控制方法中加入死区补偿是为防止吸入压力的微小波动引发压缩机的频繁切换。

在超市制冷系统中，上述并联的制冷实体通常是开放式或封闭式的展示柜。依据食品所需存储温度的不同，展示柜分为几组。组内各个展示柜的设计参数、温度预设范围[T_air，low，T_air，up]等运行条件相似，组与组之间有所区别。

在超市制冷系统的实际运行中发现，当系统工作一段时间后，无论是具有相同温度预设范围的同组展示柜，还是具有不同温度预设范围的组与组之间的展示柜，它们的柜内温度T_air会趋于同步，即同时达到预设的温度上限和下限（如图2所示），从而导致在滞环控制下的各个阀门的开/关切换频率同步，即同时打开或者同时关闭，这样会产生周期性的较多或者较少的气态制冷剂从蒸发器流出，引起吸入压力周期性的大范围波动，频繁超出死区范围，从而迫使压缩机频繁起动和停止，该时间数量级通常在分钟级，这样会导致压缩机磨损率增高，使用寿命降低。并且在实践中还发现，这种同步效应具有自增长性，即起初只是两个展示柜同步，逐渐的其他展示柜也会加入其中，形成大范围内的同步效应。因此迫切需要提供一种手段来监测系统的运行状态，并能提早预测到同步风险，及时采取措施防止或限制同步的发生，从而降低压缩机负载，提高其使用寿命。

对上述同步效应最直接的改进方法就是废弃滞环控制，避免各个制冷实体内的阀门处于开/关两种离散状态，而是采用连续控制，将温度精确的控制在某个数值附近。然而这类控制会使得蒸发器一直运行在制冷剂低度填充的状态，整个展示柜的温度分布会不均匀，影响存储质量。另外，滞环控制其实还会带来其他正面效应，例如减少蒸发器的常规除霜操作，提高传热性能等。

发明内容

本发明提供一种用于多个并联蒸发器制冷系统的监测和控制方法，该方法可以解决具有相同或不同温度预设范围的蒸发器间的同步问题，减少压缩机负载，提高压缩机使用寿命，并可直接应用于现有制冷系统中，对现有控制结构无需做太大调整。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于多个并联蒸发器制冷系统的监测和控制方法，包括以下步骤：