冷水机组的负荷调节系统和方法、冷水机组和中央空调

摘要

本发明公开一种冷水机组的负荷调节系统和方法、冷水机组和中央空调。该冷水机组的负荷调节系统包括：检测单元，连接至冷水机组，并检测用户热负荷变化速率；控制器(5)，连接至检测单元，根据检测单元检测到的用户热负荷变化速率控制冷水机组的负荷。根据本发明的负荷调节系统，能够根据用户热负荷变化速率选择合适的冷水机组负荷，提高冷水机组运行的可靠性和稳定性。

说明书

技术领域

本发明涉及冷水机组负荷调节技术领域，具体而言，涉及一种冷 水机组的负荷调节系统和方法、冷水机组和中央空调。

背景技术

在大型中央空调水系统中，当用户热负荷突然或在一定的时间周 期内产生明显变化时，根据中央空调水系统的调节方式不同，会引起 冷冻水温或冷冻水流量的变化，从而要求制冷机组能根据变化迅速做 出相应调节。

目前对于普通离心式冷水机组来说，由于离心式压缩机为速度型 压缩机，其负荷调节仅仅依靠导叶控制，很难根据工况变化快速调节 机组负荷。相对而言，对于变频离心式压缩机，由于其转速是可调节 的，机组运行范围较宽，因此在工况变化较慢时可以根据冷冻水温的 变化调节机组负荷，实现平稳运行。然而，虽然这种压缩机可以满足 工况变化较为平缓的情况，但对于用户热负荷突变的情况，特别是在 用户热负荷由大减小时，压缩机难以从高负荷运行状态快速大幅度卸 载，往往导致机组在用户降低了负荷需求时依然运行在较大负荷状态， 从而出现待机情况。这就导致在实际运行中随着用户热负荷的减小造 成机组频繁启停的问题，目前还未见切实有效的解决办法。

专利号为CN200520119652.3的专利公开了一种具有卸载装置的空 调系统，但该专利仅是通常空调系统负荷卸载常用的手段，没有针对 负荷突变的情况提出有效的解决办法，因此该空调系统无法使压缩机 短期内大幅度卸载以满足负荷突变。

发明内容

本发明实施例中提供一种冷水机组的负荷调节系统和方法、冷水 机组和中央空调，能够根据用户热负荷变化率控制冷水机组的负荷， 提高冷水机组运行的可靠性和稳定性。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种冷水机组的负荷调 节系统，冷水机组包括压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器，负荷调节 系统包括：检测单元，连接至冷水机组，并检测用户热负荷变化速率； 控制器，连接至检测单元，根据检测单元检测到的用户热负荷变化速 率控制冷水机组的负荷。

作为优选，控制器连接至压缩机，并根据用户热负荷变化速率控 制压缩机卸载不同的负荷量。

作为优选，检测单元包括连接至蒸发器的冷冻进水温度传感器、 冷冻水流量传感器或者蒸发器压力传感器，检测单元与控制器之间连 接有A/D模拟转换器。

作为优选，检测单元包括蒸发器压力传感器，负荷调节系统还包 括比较器，比较器连接在蒸发器压力传感器和控制器之间，比较器内 置有速率预设器，速率预设器包括第一速率预设值和第二速率预设值， 比较器用于将蒸发器压力传感器检测到的压力下降速率分别与第一速 率预设值和第二速率预设值比较，并将比较结果输送至控制器。

作为优选，检测单元还包括周期设定单元，检测单元根据周期设 定单元设定的周期计算蒸发器的压力下降速率。

作为优选，蒸发器压力传感器设置在蒸发器的安全阀的球阀上。

根据本发明的另一方面，提供了一种冷水机组的负荷调节方法， 冷水机组包括压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器，负荷调节方法包括： 步骤S1：检测用户热负荷变化速率；步骤S2：根据用户热负荷变化速 率控制冷水机组的负荷。

作为优选，步骤S2包括：根据用户热负荷变化速率对压缩机卸载 不同的负荷量。

作为优选，步骤S1包括：步骤S11：检测预设周期t内的蒸发器 内的压力初始值P1和压力最终值P2；步骤S12：根据检测到的蒸发器 内的压力值确定蒸发器内的压力下降速率Ve。

作为优选，步骤S2包括：步骤S21：将压力下降速率Ve分别与 第一速率预设值V1和第二速率预设值V2进行比较：步骤S22：当Ve ≤V1时，压缩机负荷减小X1；当V1≤Ve≤V2时，压缩机负荷减小 X2；当Ve≥V2时，压缩机负荷减小X3；其中，X1＜X2＜X3。

根据本发明的再一方面，提供了一种冷水机组，包括压缩机、冷 凝器、节流阀和蒸发器，还包括上述的冷水机组的负荷调节系统。

根据本发明的再一方面，提供了一种中央空调，包括压缩机、冷 凝器、节流阀和蒸发器，还包括上述的冷水机组的负荷调节系统。

应用本发明的技术方案，冷水机组的负荷调节系统包括：检测单 元，连接至冷水机组，并检测用户热负荷变化速率；控制器，连接至 检测单元，根据所述检测单元检测到的用户热负荷变化速率控制控制 冷水机组的负荷。在冷水机组工作的过程中，可以根据用户热负荷变 化速率选择合适的冷水机组负荷调节量，使得冷水机组可以根据不同 的用户热负荷变化速率选择合适的负荷，使冷水机组的负荷与用户热 负荷保持一致，提高冷水机组运行的可靠性和稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例的冷水机组的负荷调节系统的结构原理图；

图2是本发明实施例的冷水机组的负荷调节系统的控制结构图；；

图3是本发明实施例的冷水机组的负荷调节方法的控制原理图；

图4是本发明实施例的冷水机组的负荷调节方法的工作流程图。

附图标记说明：

1、压缩机；2、冷凝器；3、节流阀；4、蒸发器；5、控制器；6、 蒸发器压力传感器；7、A/D模拟转换器；8、比较器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作 为对本发明的限定。

参见图1至图4所示，根据本发明的实施例，冷水机组包括压缩 机1、冷凝器2、节流阀3和蒸发器4，冷水机组的负荷调节系统包括： 检测单元，连接至冷水机组，并检测用户热负荷变化速率；控制器5， 连接至检测单元，根据检测单元检测到的用户热负荷变化速率控制冷 水机组的负荷。

在冷水机组工作的过程中，可以根据用户热负荷变化速率选择合 适的冷水机组的负荷调节量，使得冷水机组可以根据不同的用户热负 荷变化速率选择合适的负荷，使冷水机组的负荷与用户热负荷保持一 致，提高冷水机组运行的可靠性和稳定性。

控制器5连接至压缩机1，并根据用户热负荷变化速率控制压缩机 1卸载不同的负荷量。在本实施例中，控制器5为MCU微程序控制器。

当用户热负荷变化时，根据中央空调水系统的差别，会从蒸发器 侧冷冻进水温度(即从用户侧的回水温度)或者冷冻水流量体现并影 响到机组。当用户热负荷突然或在一定时间段由大减小时，冷冻进水 温度或冷冻水流量相应降低，而机组蒸发器4内的压力对该变化较为 敏感，响应时间短，因此快速随之降低。基于上述分析，在确定用户 热负荷变化速率时，可以通过蒸发器侧冷冻进水温度变化速率、冷冻 水流量变化速率或者是蒸发器4内的压力下降速率来体现用户热负荷 变化速率。

因此，检测单元可以包括连接至蒸发器4的冷冻进水温度传感器、 冷冻水流量传感器或者蒸发器压力传感器6，检测单元与控制器5之间 连接有A/D模拟转换器7，可以将模拟信号转换为数字信号之后传送 给控制器5，然后控制器根据传感器检测到的数据确定用户热负荷变化 速率，并根据用户热负荷变化速率对冷水机组的负荷进行调整。

在本实施例中，检测单元包括蒸发器压力传感器6，负荷调节系统 还包括比较器8，比较器8连接在蒸发器压力传感器6和控制器5之间， 比较器8内置有速率预设器，速率预设器包括第一速率预设值和第二 速率预设值，比较器8用于将蒸发器压力传感器6检测到的压力下降 速率Ve分别与第一速率预设值V1和第二速率预设值V2进行比较， 并将比较结果输送至控制器5，控制器5可以根据比较结果的不同选择 不同的压缩机负荷卸载量，更好地适应工况变化。

检测单元还可以包括周期设定单元，检测单元根据周期设定单元 设定的周期计算蒸发器4的压力下降速率。工作人员可以通过该周期 设定单元设定蒸发器4的压力检测周期。当然，检测单元也可以不设 定蒸发器4内的压力检测周期，而是设定一个压力变化差值，并在蒸 发器4内的压力变化达到设定的压力变化差值时，计算达到该压力变 化差值的时间，并据此来计算蒸发器4内的压力下降速率。

优选地，蒸发器压力传感器6设置在蒸发器4的安全阀的球阀上， 能够更加实时快速地对蒸发器4内的压力值进行检测。蒸发器压力传 感器6也可以安装在其他与蒸发器4相连通的位置上。在蒸发器压力 传感器6检测蒸发器4内的压力的同时，会将这些检测数据传送至 MCU微程序控制器，并储存至MCU微程序控制器内的存储器RAM， 然后MCU微程序控制器可以通过对比蒸发器4内的压力的实时变化速 率调节压缩机负荷。

结合参见图3和图4所示，冷水机组包括压缩机1、冷凝器2、节 流阀3和蒸发器4，冷水机组的负荷调节方法包括：步骤S1：检测用 户热负荷变化速率；步骤S2：根据用户热负荷变化速率控制冷水机组 的负荷。

通过对不同的用户热负荷变化速率选择合适的冷水机组负荷，可 以使用户热负荷与冷水机组的负荷快速保持一致，提高冷水机组运行 的可靠性和稳定性。

根据用户热负荷变化速率控制所述冷水机组的负荷的步骤，具体 表现为根据用户热负荷变化速率对压缩机1卸载不同的负荷量。

步骤S1包括：步骤S11：检测预设周期t内的蒸发器4内的压力 初始值P1和压力最终值P2；步骤S12：根据检测到的蒸发器4内的压 力值确定蒸发器4内的压力下降速率Ve。其中压力下降速率Ve＝ (P2-P1)/t。

步骤S2包括：步骤S21：将压力下降速率Ve分别与预先设定的 第一速率预设值V1和第二速率预设值V2进行比较：步骤S22：当Ve ≤V1时，压缩机1的负荷减小X1；当V1≤Ve≤V2时，压缩机1的 负荷减小X2；当Ve≥V2时，压缩机1的负荷减小X3；其中，X1＜ X2＜X3。当然，也可以根据实际的需要划分更多的比较区段，每个比 较区段对应于不同的速率预设值，从而能够对压缩机1的负荷卸载进 行更加细微准确的调整。

上述的控制触发后，优先级大于压缩机1的正常调节，因此当冷 水机组的热负荷发生突变时，进入负荷调节控制以后，控制器5可以 根据蒸发器4内的压力下降速率给予压缩机1不同程度的强制卸载命 令，从而强制降低压缩机1的负荷。当压力下降速率Ve较大时，即蒸 发器4的压力下降很快时，压缩机1可以以较大幅度减小负荷，以适 应工况变化；当压力下降速率Ve较小时，压缩机1可以以较小幅度减 小负荷。压力下降速率Ve越大，压缩机1的负荷调节的幅度也越大， 因此可以根据冷水机组的热负荷变化选择合适的卸载量，具有更好的 灵活性，可以更加有效地保证压缩机1的稳定可靠工作。

根据本发明的实施例，提供了一种冷水机组，包括压缩机1、冷凝 器2、节流阀3和蒸发器4，还包括上述的冷水机组的负荷调节系统。

根据本发明的实施例，提供了一种中央空调，包括压缩机1、冷 凝器2、节流阀3和蒸发器4，还包括上述的冷水机组的负荷调节系统。

从上述描述可以看出，本发明具有以下优点：

1.能使离心式冷水机组在工程应用中根据工况变化自动调节冷水 机组运行情况，提高冷水机组自动控制能力；

2.当用户热负荷突然减小时，能迅速做出相应调节以适应工况变 化，提高了冷水机组的可靠性，避免了频繁启停的问题，使冷水机组 能在全工况运行范围内均平稳运行。

当然，以上是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领 域的普通技术人员来说，在不脱离本发明基本原理的前提下，还可以 做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。