[发明专利]深冷混合工质节流制冷系统能力、工况调节及控制方法

摘要

本发明涉及一种深冷混合工质节流制冷机能力、工况调节和控制的方法，该制冷机包括压缩机单元、可控通路稳定罐单元、冷凝冷却器、回热换热器单元、节流单元和蒸发器单元组成；还包括一个控制单元，其输入参数为制冷系统压缩机吸气压力、和/或排气压力值、和/或蒸发器出口或入口或节流单元入口温度值，输出参数为控制执行单元发生相应动作的指令。对应于深冷混合工质节流制冷系统不同运行工况和能力调节要求，该能力、工况调节和控制的方法根据预先设定值与输入参数的比较，通过可控通路阀组开闭组合，实现对实际参予制冷循环的工质量的调节，使制冷机在不同工况均可以实现稳定、可靠、高效运行和制冷能力调节。

主权项

一种深冷混合工质节流制冷系统能力、工况调节及控制方法，该深冷混合工质节流制冷系统包括：依次相连并形成回路的带润滑油分离装置的压缩机单元(1)、冷凝冷却器(3)、回热换热器单元(4)、节流单元(5)和蒸发器单元(6)，其特征在于，还包括：一可控通路稳定罐单元(2)和一控制单元(7)；所述的可控通路稳定罐单元(2)包括：可控低压旁路阀(V1)、可控低压进罐阀(V2)、进罐单向阀(V6)、可控低压主出罐阀(V3)、可控高压进罐阀(V4)、可控低压出罐阀(V5)和储存罐(S)组成，其间由管路进行连接，其连接方式为：可控低压旁路阀(V1)进口端连接一个三通管件A的第一出口，该三通管件(A)的第二个出口连接可控低压进罐阀(V2)进口端，所述可控低压进罐阀(V2)出口端通过所述进罐单向阀(V6)与所述储存罐(S)的高压进口相连通；可控低压旁路阀(V1)出口端连接一个四通管件的第一出口，该四通管件的第二出口和第三出口分别连接可控低压主出罐阀(V3)出口端和可控低压出罐阀(V5)出口端；可控低压出罐阀(V5)进口端连接一个三通管件B的第一出口，该三通管件B的第二出口和第三出口分别连接所述储存罐(S)低压出口和可控高压进罐阀(V4)出口端；可控低压主出罐阀(V3)进口端连接所述储存罐(S)低压出口；所述三通管件A的第三个出口与所述回热换热器单元(4)低压出口相连，所述回热换热器单元(4)低压进口与所述蒸发器单元(6)出口端相连；所述回热换热器单元(4)高压进口端与冷凝冷却器(3)出口端相连；所述四通管件的第四个出口与所述压缩机单元(1)低压出口相连；所述控制单元(7)接收所述压缩机单元(1)吸气压力值、压缩机单元(1)排气压力值、压缩机单元(1)排气压力与吸气压力之差、压缩机单元(1)排气压力与吸气压力之比、蒸发器单元(6)入口温度值、蒸发器单元(6)出口温度值、节流单元(5)入口温度值或上述参数的任意混合；控制单元(7)输出控制参数以指令可控通路稳定罐单元(2)的各个阀门部件的开启/关闭：(1)对于启动工况或受控降温过程：可控低压旁路阀(V1)处于开启状态，可控低压进罐阀(V2)和可控低压主出罐阀(V3)均处于关闭状态，可控高压进罐阀(V4)和可控低压出罐阀(V5)开启/关闭状态由控制单元(7)根据上述输入参数中任一种或全部决定，具体为：a)输入参数是压缩机排气高压一个参数或压缩机排气高压和吸气低压二个参数，根据预先设定值决定可控高压进罐阀(V4)和可控低压出罐阀(V5)的启/闭；在压缩机排气高压达到排气高压设定值或该排气高压设定值加上压缩机排气高压控制回差，则可控高压进罐阀(V4)开启，与之对应直至压缩机排气高压降至该排气高压设定值或该排气高压设定值减去压缩机排气高压控制回差，则可控高压进罐阀(V4)关闭；在压缩机排气高压与吸气低压之差达到高低压压差设定值或该高低压压差设定值加上压缩机高低压压差控制回差，则可控高压进罐阀(V4)开启，与之对应直至压缩机高低压压差降至该高低压压差设定值或该高低压压差设定值减去压缩机高低压压差控制回差，则可控高压进罐阀(V4)关闭；在压缩机排气高压与吸气低压之比达到高低压压比设定值或该高低压压比设定值加上压缩机高低压压比控制回差，则可控高压进罐阀(V4)开启，与之对应直至压缩机高低压压比降至该高低压压比设定值或该高低压压比设定值减去压缩机高低压压比控制回差，则可控高压进罐阀(V4)关闭；在压缩机高低压压比降至高低压压比设定值或该高低压压比设定值减去压缩机高低压压比控制回差，则可控低压出罐阀(V5)开启，与之对应直至压缩机高低压压比升至该高低压压比设定值或该高低压压比设定值加上压缩机高低压压比控制回差，则可控高压进罐阀(V5)关闭；在压缩机排气高压降至排气高压设定值或该排气高压设定值减去压缩机排气高压控制回差，则可控低压出罐阀(V5)开启，与之对应直至压缩机排气高压升至该排气高压设定值或该排气高压设定值加上压缩机排气高压控制回差，则可控高压进罐阀(V5)关闭；在压缩机吸气低压降至吸气低压设定值或该吸气低压设定值减去压缩机吸气低压控制回差，则可控低压出罐阀(V5)开启，与之对应直至压缩机吸气低压升至该吸气低压设定值或该吸气低压设定值加上压缩机吸气低压控制回差，则可控高压进罐阀(V5)关闭；b)输入参数为蒸发器出口温度值，根据预先设定值决定可控高压进罐阀V4和可控低压出罐阀(V5)的启/闭；当蒸发器出口温度高于出口温度设定值，则可控高压进罐阀(V4)开启，直至蒸发器出口温度降至该出口温度设定值，则可控高压进罐阀(V4)关闭；c)将上述压缩机排气高压设定值；排气高压设定值和吸气低压设定值；压缩机排气高压与吸气低压之差设定值；压缩机排气高压与吸气低压的压比设定值四种设定值，以及蒸发器进口温度值、出口温度值和节流单元(5)入口温度值一起或它们的任意组合作为控制单元(7)的输入参数，共同确定可控高压进罐阀(V4)和可控低压出罐阀(V5)的启/闭；将上述压缩机排气高压设定值；排气高压设定值和吸气低压设定值；压缩机排气高压与吸气低压之差设定值；压缩机排气高压与吸气低压的压比设定值四种设定值，以及蒸发器进口温度值、蒸发器出口温度值和节流单元(5)入口温度值一起或它们的任意组合作为控制单元(7)的输入参数，共同确定可控阀组中各个阀的启/闭，并判断转向正常制冷过程；(2)对于制冷系统正常制冷过程：可控低压旁路阀(V1)处于关闭状态，可控低压进罐阀(V2)和可控低压主出罐阀(V3)均处于开启状态，可控高压进罐阀(V4)处于关闭状态，可控低压出罐阀(V5)处于关闭或开启状态；(3)对应制冷机处于受控升温或恒温的待机过程时，可控低压旁路阀(V1)处于开启状态，可控低压进罐阀(V2)和可控低压主出罐阀(V3)均处于关闭状态，可控高压进罐阀(V4)和可控低压出罐阀(V5)开启/关闭状态则由所需制冷能力来确其开启/关闭：压缩机排气高压高于排气高压设定值、高于该排气高压设定值加上压缩机排气高压控制回差、等于排气高压设定值或等于该排气高压设定值加上压缩机排气高压控制回差，则开启可控高压进罐阀(V4)，与之对应直至排气高压降至该排气高压设定值或该排气高压设定值减去压缩机排气高压控制回差，则可控高压进罐阀(V4)关闭；压缩机排气高压低于排气高压设定值、低于该排气高压设定值减去压缩机排气高压控制回差、等于排气高压设定值或等于该排气高压设定值减去压缩机排气高压控制回差，则开启可控低压出罐阀(V5)，与之对应直至排气高压升至该排气高压设定值或该排气高压设定值加上压缩机排气高压控制回差，则可控低压出罐阀(V5)关闭；(4)对应制冷机处于非受控升温的待机过程时，可控低压旁路阀(V1)和可控高压进罐阀(V4)均处于开启状态，可控低压进罐阀(V2)、可控低压主出罐阀(V3)和可控低压出罐阀(V5)均处于关闭状态。