一种螺杆机组的容量调节方法及系统与流程

本发明涉及制冷装置，尤其涉及一种螺杆机组的容量调节方法及系统。

背景技术：

1、目前，螺杆机组通过螺杆压缩机的加载或者卸载来改变压缩机的容量从而调节机组的制冷量，以匹配末端的负荷变化，满足用户的不同需求。即当末端负荷为全负荷时，螺杆压缩机通过不断加载直至容量为满容量即可，比较容易实现；当末端负荷为部分负荷时，螺杆压缩机需要不断通过加载或者卸载来调节压缩机的容量，直至该容量所对应的制冷量与部分负荷相匹配，才能使机组的输出温度(例如蒸发器出风温度或者冷冻水出水温度)稳定，这一过程不易实现，而且调节的精度不高。

2、以螺杆冷水机为例，末端部分负荷只需要压缩机在60％的容量运行即可满足用户的需求，压缩机本应从启动之后加载至大致为60％的容量时就停止加载动作，但是由于现有技术中压缩机可调的容量范围为最大容量至最小容量之间(例如从100％容量到25％容量的范围)，并且冷冻水温度的变化与压缩机容量的变化不是同步的，从而导致压缩机不停地加载直至当前的冷冻水出水温度等于目标温度值，或者会加载至100％的容量(最大容量)才停止加卸载动作。虽然压缩机已经停止加载动作，但是此时压缩机的容量大幅超调，即压缩机的制冷能力已经远远大于末端的部分负荷需求，导致冷冻水温度仍然会持续下降，必然造成冷冻水温度低于目标温度值从而引起压缩机卸载。由于压缩机的制冷量远大于末端的部分负荷，因此冷冻水温度下降较快，此时如果卸载速度慢则会引起冷冻水出水温度过低而造成蒸发管冻裂或者触发机组的防冻保护，为了保证机组安全只能选择快速卸载，而快速卸载又会造成冷冻水出水温度升温过快，这样最终会造成冷冻水温度出现振荡，无法满足稳定输出冷冻水温度的要求。

技术实现思路

1、为克服上述螺杆机组容量调节所存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种在末端部分负荷下能够实现稳定输出温度的螺杆机组的容量调节方法。

2、与此相应，本发明另一个要解决的技术问题是提供一种在末端部分负荷下能够稳定输出温度的螺杆机组的容量调节系统。

3、就螺杆机组容量调节方法而言，本发明为解决上述技术问题的容量调节方法包括：设定所述螺杆机组的四个容量控制点，按照从小到大的顺序依次为最小容量、第一容量、第二容量和最大容量，且后一容量与前一容量的容量差值为20～35；获取所述最小容量、第一容量、第二容量和最大容量分别对应的制冷量，按照从小到大的顺序依次为最小制冷量、第一制冷量、第二制冷量和最大制冷量；检测末端负荷；设定目标负荷、加载阈值和卸载阈值，且加载阈值＞卸载阈值；当所述最小制冷量＜所述末端负荷≤所述第一制冷量时，所述螺杆机组可以启动，且当所述螺杆机组运行时，限定所述螺杆机组的允许最大制冷量等于所述第一制冷量；当所述第一制冷量＜所述末端负荷≤所述第二制冷量时，所述螺杆机组可以启动，且当所述螺杆机组运行时，限定所述螺杆机组的允许最大制冷量等于所述第二制冷量；当所述末端负荷＞所述第二制冷量时，所述螺杆机组可以启动，且当所述螺杆机组运行时，限定所述螺杆机组的允许最大制冷量等于所述最大制冷量；当所述螺杆机组运行时，在限定所述螺杆机组的允许最大制冷量之后，当所述末端负荷与所述目标负荷的差值≥所述加载阈值，则使所述螺杆机组的容量逐渐增加，当所述末端负荷与所述目标负荷的差值≤所述卸载阈值，则使所述螺杆机组的容量逐渐减少。

4、上述容量调节方法通过四个容量控制点将螺杆机组的容量分成三个相差不大的容量区间(例如容量区间的大小为20～35)，从而相对应地将螺杆机组的总制冷量分成三个冷量区间，当末端负荷落入某一冷量区间时，限定螺杆机组的允许最大制冷量为该冷量区间中的最大制冷量，相当于为容量调节提供一个较为合适的调节范围，这样可以有效防止螺杆机组的制冷量远超末端负荷，使容量超调的幅度大幅降低，从而减缓螺杆机组的输出温度(例如蒸发器出风温度或者冷冻水出水温度)的变化速度，而且通过末端负荷来限定螺杆机组的允许最大制冷量还可以减小压缩机容量变化与输出温度变化的不同步程度，然后再通过加载阈值或者卸载阈值来将压缩机容量调节至与末端负荷相匹配，最终使得机组的输出温度稳定。

5、优选的，所述容量差值为25。

6、进一步的，所述容量调节方法还包括：设定最小开机负荷，且所述最小开机负荷小于所述最小制冷量；当所述最小开机负荷≤所述末端负荷＜所述最小制冷量时，所述螺杆机组可以启动，且当所述螺杆机组运行时，限定所述螺杆机组的允许最大制冷量等于所述最小制冷量；当所述末端负荷＜所述最小开机负荷时，所述螺杆机组停机。

7、在一个实施例中，所述螺杆机组为螺杆冷水机，所述末端负荷的检测步骤包括：获取所述螺杆机组的冷冻水进水温度；获取所述螺杆机组的冷冻水出水温度；获取所述螺杆机组的冷冻水质量流量；根据公式计算所述末端负荷为：q＝c×m×δt；其中，q为所述末端负荷，c为所述螺杆机组的冷冻水比热容，m为所述螺杆机组的冷冻水质量流量，t进为所述冷冻水进水温度，t出为所述冷冻水出水温度，δt为所述螺杆机组的冷冻水温差，即δt＝t进－t出。

8、在一个实施例中，所述螺杆机组为螺杆冷水机，所述容量调节方法还包括：设定目标出水温度；设定从小到大排列的最小进水温度、第一进水温度和第二进水温度，且所述第一进水温度与所述第一制冷量的关系为：q1＝c×m×(t设进1－t设出)，所述第二进水温度与所述第二制冷量的关系为：q2＝c×m×(t设进2－t设出)；其中，q1和q2分别为所述第一制冷量和所述第二制冷量，t设进1和t设进2分别为所述第一进水温度和所述第二进水温度，t设出为所述目标出水温度，c为所述螺杆机组的冷冻水比热容，m为所述螺杆机组的冷冻水质量流量；当最小进水温度＜所述冷冻水进水温度≤所述第一进水温度时，所述螺杆机组可以启动，且当所述螺杆机组运行时，限定所述螺杆机组的允许最大制冷量等于所述第一制冷量；当所述第一进水温度＜所述冷冻水进水温度≤所述第二进水温度时，所述螺杆机组可以启动，且当所述螺杆机组运行时，限定所述螺杆机组的允许最大制冷量等于所述第二制冷量；当所述第二进水温度＜所述冷冻水进水温度时，所述螺杆机组可以启动，且当所述螺杆机组运行时，限定所述螺杆机组的允许最大制冷量等于所述最大制冷量。

9、在另一实施例中，所述螺杆机组为螺杆冷水机，所述容量调节方法还包括：设定目标进水温度；设定从大到小排列的最大出水温度、第一出水温度和第二出水温度，且所述第一出水温度与所述第一制冷量的关系为：q1＝c×m×(t设进－t设出1)，所述第二出水温度与所述第二制冷量的关系为：q2＝c×m×(t设进－t设出2)；其中，q1和q2分别为所述第一制冷量和所述第二制冷量，t设出1和t设出2分别为所述第一出水温度和所述第二出水温度，t设进为所述目标进水温度，c为所述螺杆机组的冷冻水比热容，m为所述螺杆机组的冷冻水质量流量；当所述第一出水温度≤所述冷冻水出水温度＜最大出水温度时，所述螺杆机组可以启动，且当所述螺杆机组运行时，限定所述螺杆机组的允许最大制冷量等于所述第一制冷量；当所述第二出水温度≤所述冷冻水出水温度＜所述第一出水温度时，所述螺杆机组可以启动，且当所述螺杆机组运行时，限定所述螺杆机组的允许最大制冷量等于所述第二制冷量；当所述冷冻水出水温度＜所述第二出水温度时，所述螺杆机组可以启动，且当所述螺杆机组运行时，限定所述螺杆机组的允许最大制冷量等于所述最大制冷量。

10、在另一实施例中，所述螺杆机组为螺杆冷风机，所述末端负荷的检测步骤包括：获取所述螺杆机组的蒸发器进风温度；获取所述螺杆机组的蒸发器出风温度；获取所述螺杆机组的蒸发器传热面积；获取所述螺杆机组的蒸发器传热系数；根据公式计算所述末端负荷为：q3＝a×k×δt；其中，q3为所述末端负荷，a为所述螺杆机组的蒸发器传热面积，k为所述螺杆机组的蒸发器传热系数，t进风为所述蒸发器进风温度，t出风为所述蒸发器出风温度，δt为所述螺杆机组的蒸发器的进出风温差，即δt＝t进风－t出风。

11、进一步的，所述容量调节方法还包括：设定防冻温度，当所述螺杆机组的输出温度小于等于所述防冻温度时，所述螺杆机组停机。

12、就螺杆机组的容量调节系统而言，本发明为解决上述技术问题的容量调节系统包括冷量计量装置、加载油路、卸载油路、第一容量油路、第二容量油路、加载电磁阀、卸载电磁阀、第一容量电磁阀和第二容量电磁阀；所述冷量计量装置，用于检测末端负荷；所述加载电磁阀串联于所述螺杆机组的加载油路中，用于控制加载油路的通断；所述卸载电磁阀串联于所述螺杆机组的卸载油路中，用于控制卸载油路的通断；所述第一容量电磁阀和第二容量电磁阀分别串联于所述螺杆机组的第一容量油路和第二容量油路中，分别用于控制第一容量油路和第二容量油路的通断；所述螺杆机组运行时，当所述最小制冷量＜所述末端负荷≤所述第一制冷量时，所述第一容量电磁阀常开，以限定所述螺杆机组的允许最大制冷量为所述第一制冷量；当所述第一制冷量＜所述末端负荷≤所述第二制冷量时，所述第一容量电磁阀处于常闭且所述第二容量电磁阀常开，以限定所述螺杆机组的允许最大制冷量为所述第二制冷量；当所述末端负荷＞所述第二制冷量时，第一容量电磁阀(17)和所述第二容量电磁阀(18)均常闭，以限定所述螺杆机组的允许最大制冷量为所述最大制冷量；

13、在限定所述螺杆机组的允许最大制冷量之后，当所述末端负荷与所述目标负荷的差值≥所述加载阈值，则使所述螺杆机组的容量逐渐增加，当所述末端负荷与所述目标负荷的差值≤所述卸载阈值，则使所述螺杆机组的容量逐渐减少。

14、上述容量调节系统一方面通过冷量计量装置检测末端负荷以便于为上述容量调节方法提供控制参数；另一方面，通过卸载电磁阀、第一容量电磁阀和第二容量电磁阀分别控制卸载油路、第一容量油路和第二容量油路的通断来控制容量调节系统的允许最大制冷量大小，以使得机组提供的制冷量与末端所需的负荷相匹配，可以有效防止螺杆机组的制冷量远超末端负荷，使容量超调的幅度大幅降低，从而减缓螺杆机组的输出温度(例如蒸发器出风温度或者冷冻水出水温度)的变化速度，还可以减小压缩机容量变化与输出温度变化的不同步程度，然后再通过加载阈值或者卸载阈值来将压缩机容量调节至与末端负荷相匹配，最终使得机组的输出温度稳定。

15、在一个实施例中，上述容量调节系统还包括与所述冷量计量装置、加载电磁阀、卸载电磁阀、第一容量电磁阀和第二容量电磁阀电连接的控制器，所述控制器采集所述冷量计量装置检测的末端负荷，并自动控制所述加载电磁阀、卸载电磁阀、第一容量电磁阀和第二容量电磁阀的通断。