[發明專利]一種用于多個并聯蒸發器制冷系統的早期監測和控制方法

有效

• 申請號: 201210453972.7
• 申請日: 2012-11-13
• 公開（公告）號: CN102927729A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 陳亮;任正云;尹曉明
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: F25B49/02
• 分類號: F25B49/02
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 宋纓;孫健

技術領域

本發明涉及蒸發器制冷技術領域，特別是涉及一種用于多個并聯蒸發器制冷系統的早期監測和控制方法。

背景技術

有一類制冷系統包括冷凝器、多個壓縮機組成的具有可變容量的壓縮機組和兩個或兩個以上并行連接的制冷實體。其中，每個制冷實體內有一個蒸發器和控制制冷劑流入蒸發器的閥門控制裝置。該類制冷系統通常在超市中使用，制冷實體可以是開放式或封閉式的展示柜，也可以是較大一點的，如用于餐館或屠宰場的封閉制冷間。

圖1給出了這類制冷系統的一個示例。每個展示柜都配備蒸發器和閥門控制裝置。閥門控制裝置包括閥門和相應的控制器，執行開/關控制和過熱控制。過熱控制用來調節注入到蒸發器內的液態制冷劑的量，一方面使蒸發器發揮最大的制冷能力，另一方面又保證不讓液態制冷劑流出蒸發器以損壞壓縮機。開/關控制主要是保證藏品存儲在最佳溫度范圍內，通常由滯環控制方法來實現，其工作原理是：用溫度探頭測量得到藏品附近的空氣溫度T_air，該溫度與預先設定的藏品最佳存儲溫度范圍的上限T_air,up和下限T_air，low相比較。當溫度T_air高于T_air，up時，表明此時藏品附近環境溫度過高，滯環控制器將閥門打開，讓低溫液態制冷劑流入蒸發器，與藏品進行熱交換，從而實現制冷；該狀態一直持續到T_air小于T_air，low時，然后滯環控制器將閥門關閉，阻止制冷劑流過，直到T_air再次上升到T_air，up。

這些并聯的制冷實體會共用一個具有可變容量的壓縮機組，它是由多個壓縮機并聯而成。壓縮機控制器會根據制冷需求打開或關閉某個或幾個壓縮機，以實現壓縮機組容量的逐級調節。壓縮機控制器通常采用具有死區補償的PI控制，其工作原理是：壓力探頭檢測壓縮機組入口處的氣態制冷劑的壓力P_suc，當吸入壓力P_suc高于預先設定的死區范圍上限時，起動部分壓縮機工作，直至P_suc降低到死區范圍內；反之，當吸入壓力P_suc低于死區范圍的下限時，讓部分壓縮機停止工作，直至P_suc升高到預設的范圍內。控制方法中加入死區補償是為防止吸入壓力的微小波動引發壓縮機的頻繁切換。

在超市制冷系統中，上述并聯的制冷實體通常是開放式或封閉式的展示柜。依據食品所需存儲溫度的不同，展示柜分為幾組。組內各個展示柜的設計參數、溫度預設范圍[T_air，low，T_air，up]等運行條件相似，組與組之間有所區別。

在超市制冷系統的實際運行中發現，當系統工作一段時間后，無論是具有相同溫度預設范圍的同組展示柜，還是具有不同溫度預設范圍的組與組之間的展示柜，它們的柜內溫度T_air會趨于同步，即同時達到預設的溫度上限和下限（如圖2所示），從而導致在滯環控制下的各個閥門的開/關切換頻率同步，即同時打開或者同時關閉，這樣會產生周期性的較多或者較少的氣態制冷劑從蒸發器流出，引起吸入壓力周期性的大范圍波動，頻繁超出死區范圍，從而迫使壓縮機頻繁起動和停止，該時間數量級通常在分鐘級，這樣會導致壓縮機磨損率增高，使用壽命降低。并且在實踐中還發現，這種同步效應具有自增長性，即起初只是兩個展示柜同步，逐漸的其他展示柜也會加入其中，形成大范圍內的同步效應。因此迫切需要提供一種手段來監測系統的運行狀態，并能提早預測到同步風險，及時采取措施防止或限制同步的發生，從而降低壓縮機負載，提高其使用壽命。

對上述同步效應最直接的改進方法就是廢棄滯環控制，避免各個制冷實體內的閥門處于開/關兩種離散狀態，而是采用連續控制，將溫度精確的控制在某個數值附近。然而這類控制會使得蒸發器一直運行在制冷劑低度填充的狀態，整個展示柜的溫度分布會不均勻，影響存儲質量。另外，滯環控制其實還會帶來其他正面效應，例如減少蒸發器的常規除霜操作，提高傳熱性能等。

發明內容

本發明提供一種用于多個并聯蒸發器制冷系統的監測和控制方法，該方法可以解決具有相同或不同溫度預設范圍的蒸發器間的同步問題，減少壓縮機負載，提高壓縮機使用壽命，并可直接應用于現有制冷系統中，對現有控制結構無需做太大調整。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種用于多個并聯蒸發器制冷系統的監測和控制方法，包括以下步驟：