【技术实现步骤摘要】
可调节的单螺杆压缩机回热式复叠低温制冷系统的监测及控制方法
[0001]本专利技术涉及一般的调节系统的监视或测试装置领域，尤其涉及可调节的单螺杆压缩机回热式复叠低温制冷系统的监测及控制方法。
技术介绍
[0002]节能减排提高能源利用效率成为研究重点；低温制冷系统在制取较低的温度过程中，消耗电能显著，在变环境温度及制冷温度、制冷量工况运行时，系统稳定性受明显影响，导致系统性能差，能源利用率不高；系统的稳定运行离不开时时监测及精确控制，作为制取
‑
50℃~
ꢀ‑
100℃低温的常用系统，复叠式制冷系统兼备可靠性和安全性，但由于复叠式制冷系统由高温级、低温级两级系统组成，两级系统相辅相成并互相影响，某一次的运行参数改变都会对引起两级系统的波动；因此变工况运行将带来更多级间匹配失衡等问题，对复叠式制冷系统长时间稳定运行带来不利影响，对系统进行合理监测及控制是提高系统性能、系统运行寿命及能源利用率的有效手段。
技术实现思路
[0003]本专利技术目的在于提供可调节的单螺杆压缩机回热式复叠低温制冷系统的监测及控制方法，用于提高回热式复叠低温制冷系统的性能及运行调节稳定性，为系统应对不同运行工况提供节能高效的监测和控制方法。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采取下述技术方案。
[0005]可调节的单螺杆压缩机回热式复叠低温制冷系统，由制冷剂回路以及监测
‑
控制电路组成。
[0006]所述可调节的单螺杆压缩机回热式复叠低温制冷系统，用...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可调节的单螺杆压缩机回热式复叠低温制冷系统的监测及控制方法，用于在不同环境温度下，监测及控制系统达到设定制冷温度及制冷量，其特征在于，可调节的单螺杆压缩机回热式复叠低温制冷系统，由制冷剂回路以及监测
‑
控制电路组成；制冷剂回路包括：由冷凝蒸发器(13)连接的高低温级制冷主回路，高温级一次节流支路，高温级回热器支路，高温级喷液支路，低温级一次节流支路，低温级回热支路，低温级喷液支路；高低温级制冷主回路：包括高温级二次流量计(12)、高温级压缩机(1)、冷凝器(2)、高温级制冷剂储液罐(3)、高温级过冷器(5)、高温级回热器(8)、高温级二次节流元件(10)、冷凝蒸发器(13)、低温级制冷剂储液罐(14)、低温级过冷器(16)、低温级回热器(20)、低温级二次节流元件(22)、蒸发器(23)、高温级二次流量计(25)、低温级压缩机(18)，顺次连接；所述高低温级制冷主回路运行逻辑为：高温级压缩机(1)根据环境温度及制冷温度对应的工况通过计算调节到相应内容积比档位开机，高温级制冷剂(29)由高温级压缩机(1)出口a流入冷凝器(2)中与环境换热，后流经高温级制冷剂储液罐(3)、高温级过冷器(5)入口a、高温级过冷器(5)出口c、高温级回热器(8)入口a、高温级回热器(8)出口b流入高温级二次节流元件(10)，由高温级二次节流元件(10)调节开度，控制流入冷凝蒸发器(13)入口a的高温级制冷剂压力，在冷凝蒸发器(13)中与低温级制冷剂换热后流出冷凝蒸发器(13)出口b，流经高温级回热器(8)入口c、高温级回热器(8)出口d、高温级二次流量计(12)流入高温级压缩机(1)入口d；低温级压缩机(18)根据环境温度及制冷温度对应的工况通过计算调节到相应内容积比档位开机，低温级制冷剂(30)由低温级压缩机(18)出口a流入冷凝蒸发器(13)入口c与高温级制冷剂换热，后由冷凝蒸发器(13)出口d流出，流经低温级制冷剂储液罐(14)、低温级过冷器(16)入口a、低温级过冷器(16)出口c、低温级回热器(20)入口a、低温级回热器(20)出口b流入低温级二次节流元件(22)，由低温级二次节流元件(22)调节开度，控制流出蒸发器(23)出口低温级制冷剂温度，在蒸发器(23)出口流出，流经低温级回热器(20)入口c、低温级回热器(20)出口d、低温级二次流量计(25)流入低温级压缩机(18)入口d；同时，高低温级制冷主回路可以通过调节高温级压缩机(1)电机转速、低温级压缩机(18)电机转速来调节制冷量；高温级一次节流支路在高温级制冷剂储液罐(3)出口后再分一个支路与高温级一次节流元件(4)入口连接，高温级一次节流元件(4)出口与高温级过冷器(5)入口b连接，流出高温级过冷器(5)出口d后经过高温级一次流量计(6)流入高温级压缩机(1)入口b；所述高温级一次节流支路运行逻辑：在高温级压缩机(1)出口a温度较高时，高温级一次节流元件(4)调节开度，使得在高温级制冷剂储液罐(3)出口的一部分高温级制冷剂流经高温级一次节流元件(4)，后流入高温级过冷器(5)入口b，在高温级过冷器(5)中与高低温级制冷主回路中高温级制冷剂换热，由高温级过冷器(5)出口d流出，流经高温级一次流量计(6)流入高温级压缩机(1)入口b；高温级回热器支路：高温级回热器液体旁通元件(7)的两端分别与高温级回热器(8)入口a、高温级回热器(8)出口b相连，使得高温级回热器液体旁通元件(7)与高温级回热器(8)的a入口a、高温级回热器(8)出口b之间形成并联；高温级回热器气体旁通元件(11)的两端分别与高温级回热器(8)入口c、高温级回热器(8)出口d相连，使得高温级回热器气体旁通元件(11)与高温级回热器(8)的入口c、高温级回热器(8)出口d形成并联；
所述高温级回热器支路运行逻辑：在高温级回热器过冷温度不满足时，调节高温级回热器液体旁通元件(7)开度，使得在高温级过冷器(5)出口c的一部分高温级制冷剂流经高温级回热器液体旁通元件(7)，后与流经高温级回热器(8)入口a、高温级回热器(8)出口b的高温级制冷剂混合，后流入高温级二次节流元件(10)，调节高温级回热器过冷温度；在高温级回热器过热温度不满足时，调节高温级回热器气体旁通元件(11)开度，使得在冷凝蒸发器(13)出口b的一部分高温级制冷剂流经高温级回热器气体旁通元件(11)，后与流经高温级回热器(8)入口c、高温级回热器(8)出口d的高温级制冷剂混合，后流经高温级二次流量计(12)，流入高温级压缩机(1)入口d，调节高温级回热器过热温度；高温级喷液支路：由高温级二次节流元件(10)入口前分出一条支路与高温级喷液控制元件(9)入口连接，高温级喷液控制元件(9)出口与高温级压缩机(1)入口c连接；所述高温级喷液支路运行逻辑：在高温级压缩机(1)出口a温度较高时，高温级喷液控制元件(9)调节开度，使得在高温级二次节流元件(10)前的一部分高温级制冷剂流经高温级喷液控制元件(9)，后流入高温级压缩机(1)入口c；低温级一次节流支路：在低温级制冷剂储液罐(14)出口后再分一支路与低温级一次节流元件(15)入口连接，低温级一次节流元件(15)出口与低温级过冷器(16)入口b连接，流出低温级过冷器(16)出口d后经过低温级一次流量计(17)流入低温级压缩机(18)入口b；所述低温级一次节流支路运行逻辑：在低温级压缩机(18)出口a温度较高时，低温级一次节流元件(15)调节开度，使得在低温级制冷剂储液罐(14)出口的一部分低温级制冷剂流经低温级一次节流元件(15)，后流入低温级过冷器(16)入口b，在低温级过冷器(16)中与高低温级制冷主回路中低温级制冷剂换热，由低温级过冷器(16)出口d流出，流经低温级一次流量计(17)流入低温级压缩机(18)入口b；低温级回热器支路：低温级回热器液体旁通元件(19)的两端分别与低温级回热器(20)入口a、低温级回热器(20)出口b相连，使得低温级回热器液体旁通元件(19)与低温级回热器(20)的入口a、低温级回热器(20)出口b之间形成并联；低温级回热器气体旁通元件(24)的两端分别与低温级回热器(20)入口c、低温级回热器(20)出口d相连，使得低温级回热器气体旁通元件(24)与低温级回热器(20)的入口c、低温级回热器(20)出口d之间形成并联；所述低温级回热器支路运行逻辑：在低温级回热器过冷温度不满足时，调节低温级回热器液体旁通元件(19)开度，使得在低温级过冷器(16)出口c的一部分低温级制冷剂流经低温级回热器液体旁通元件(19)，后与流经低温级回热器(20)入口a、低温级回热器(20)出口b的低温级制冷剂混合，后流入低温级二次节流元件(22)，调节低温级回热器过冷温度；在低温级回热器过热温度不满足时，调节低温级回热器气体旁通元件(24)开度，使得在蒸发器(23)出口的一部分低温级制冷剂流经低温级回热器气体旁通元件(24)，后与流经低温级回热器(20)入口c、低温级回热器(20)出口d的低温级制冷剂混合，后流经低温级二次流量计(25)，流入低温级压缩机(18)入口d，调节低温级回热器过热温度；低温级喷液支路由低温级二次节流元件(22)入口前分出一条支路与低温级喷液控制元件(21)入口连接，低温级喷液控制元件(21)出口与低温级压缩机(18)入口c连接；所述低温级喷液支路运行逻辑：在低温级压缩机(18)出口a温度较高时，低温级喷液控制元件(21)调节开度，使得在低温级二次节流元件(22)前的一部分低温级制冷剂流经低温级喷液控制元件(21)，后流入低温级压缩机(18)入口c；
监测
‑
控制电路由控制器(26)与系统中高温级压缩机(1)入口e、低温级压缩机(18)入口e连接，用于对高温级压缩机(1)、低温级压缩机(18)内容积比档位调节进行控制，控制器(26)与系统中高温级压缩机(1)入口f、低温级压缩机(18)入口f连接，用于对高温级压缩机(1)、低温级压缩机(18)电机转速调节进行控制；控制器(26)与系统中高温级一次节流元件(4)、高温级二次节流元件(10)、高温级回热器液体旁通元件(7)、高温级回热器气体旁通元件(11)、高温级喷液控制元件(9)、低温级一次节流元件(15)、低温级二次节流元件(22)、低温级回热器液体旁通元件(19)、低温级回热器气体旁通元件(24)、低温级喷液控制元件(21)连接，用于对各个元件开度进行控制；控制器(26)与系统中高温级一次流量计(6)、高温级二次流量计(12)、低温级一次流量计(17)、低温级二次流量计(25)连接，用于对高温级一次节流支路、高低温级制冷剂回路、低温级一次流支路的流量进行监测；控制器(26)与系统中各个压力传感器、各个温度传感器连接，用于对系统进行监测；所述控制器(26)内置监测模块、计算模块以及控制模块，以实现监测和控制方法；监测模块通过与各个压力传感器、各个温度传感器、各级一次流量计、各级二次流量计连接，对系统内主要部件前后的压力、温度，环境温度，制冷温度，制冷剂的流量进行监测；计算模块通过设定特定温差，保护压力，保护温度值，制冷剂饱和温度
‑
压力数据库，计算公式，经验公式，特性曲线等计算工具对数据进行处理，以及指导控制模块进行调节；控制模块通过连接各级压缩机滑阀装置、各级压缩机电机、各级一次节流元件、各级二次节流元件、各级回热器液体旁通元件、各级回热器气体旁通元件等对系统实现控制作用；所述控制器(26)计算模块内设定温差为ΔT1，用于根据实测环境温度计算目标冷凝温度，设定温差为ΔT2，用于根据目标制冷温度计算目标蒸发温度；设定保护冷凝压力P
con,b
、保护冷凝蒸发高温侧压力P
c
‑
e,l,b
、保护冷凝蒸发低温侧压力P
c
‑
e,h,b
、保护蒸发压力P
eva,b
；设定目标压缩机出口a温度T
pq,m
、保护压缩机出口a温度T
pq,b
；可调节的单螺杆压缩机回热式复叠低温制冷系统在开机前设定目标制冷温度T
c,m
、目标制冷量W
c,m
；根据目标制冷温度T
c,m
、目标制冷量W
c,m
，测定的环境温度T1，控制器(26)内置计算模块调用计算公式得到目标冷凝温度T
con,m
（T
con,m
=T1‑
ΔT1）、目标蒸发温度T
eva,m
（T
eva,m
=T
c,m
‑
ΔT2），计算模块调用制冷剂饱和温度
‑
压力数据库得到T
con,m
对应的目标冷凝压力P
con,m
、得到T
eva,m
对应的目标蒸发压力P
eva,m
；计算模块调用经验公式得到目标冷凝蒸发温度T
c
‑
e,m
，计算模块调用制冷剂饱和温度
‑
压力数据库得到T
c
‑
e,m
对应的目标冷凝蒸发高温侧压力P
c
‑
e,h,m
、得到T
c
‑
e,m
对应的目标冷凝蒸发低温侧压力P
c
‑
e,l,m
；计算模块调用计算公式根据P
con,m
/P
c
‑
e,h,m
得到目标高温级压缩机容积比V
h,m
、根据P
c
‑
e,l,m
/P
eva,m
得到目标低温级压缩机容积比V
l,m
；计算模块调用经验公式得到目标高温级过热温度T
h,gr,m
、目标高温级过冷温度T
h,gl,m
，目标低温级过热温度T
l,gr,m
、目标高低温级过冷温度T
l,gl,m
；目标高温级一次节流开启温度T
bq,h,m
、目标高温级一次节流压力P
bq,h,m
、目标低温级一次节流开启温度T
bq,l,m
、目标低温级一次节流压力P
bq,l,m
；以上各个目标值，作为控制器(26)控制模块的调节依据；控制器(26)监测模块对系统中各个温度、压力传感器进行监测，监测数值作为实测值；当对应测点目标值与实测值误差符合一定范围时，认为系统稳定运行，控制器(26)控制模块暂停对系统调节；当对应测点实测值超过保护值时，控制器(26)控制模块对系统执行立即停机，控制系统断电；
监测模块监测数据包括：高温级压缩机(1)入口d压力传感器(101)实时压力值P
101
，高温级压缩机(1)入口d温度传感器(102)实时温度值T
102
，高温级压缩机(1)出口a温度传感器(103)实时温度值T
103
，高温级压缩机(1)出口a压力传感器(104)实时压力值P
104
，高温级压缩机(1)入口b温度传感器(107)实时温度值T
107
，高温级压缩机(1)入口b压力传感器(108)实时压力值P
108
；低温级压缩机(18)入口d压力传感器(1801)实时压力值P
1801
，低温级压缩机(18)入口d温度传感器(1802)实时温度值T
1802
，低温级压缩机(18)出口a温度传感器(1803)实时温度值T
1803
，低温级压缩机(18)出口a压力传感器(1804)实时压力值P
1804
，低温级压缩机(18)入口b温度传感器(1807)实时温度值T
1807
，低温级压缩机(18)入口b压力传感器(1808)实时压力值P
1808
；高温级一次节流元件(4)入口压力传感器(401)实时压力值P
401
，高温级一次节流元件(4)入口温度传感器(402)实时温度值T
402
，高温级一次节流元件(4)出口温度传感器(403)实时温度值T
403
，高温级一次节流元件(4)出口压力传感器(404)实时压力值P
404
；高温级过冷器(5)出口d温度传感器(501)实时温度值T
501
，高温级过冷器(5)出口d压力传感器(502)实时压力值P
502
；低温级一次节流元件(15)入口压力传感器(1501)实时压力值P
1501
，低温级一次节流元件(15)入口温度传感器(1502)实时温度值T
1502
，低温级一次节流元件(15)出口温度传感器(1503)实时温度值T
1503
，低温级一次节流元件(15)出口压力传感器(1504)实时压力值P
1504
；低温级过冷器(16)出口d温度传感器(1601)实时温度值T
1601
，低温级过冷器(16)出口d压力传感器(1602)实时压力值P
1602
；高温级回热器液体旁通元件(7)入口压力传感器(701)实时压力值P
701
，高温级回热器液体旁通元件(7)入口温度传感器(702)实时温度值T
702
，高温级回热器液体旁通元件(7)出口温度传感器(703)实时温度值T
703
，高温级回热器液体旁通元件(7)出口压力传感器(704)实时压力值P
704
；高温级回热器(8)入口a压力传感器(801)实时压力值P
801
，高温级回热器(8)入口a温度传感器(802)实时温度值T
802
，高温级回热器(8)出口b温度传感器(803)实时温度值T
803
，高温级回热器(8)出口压力传感器(804)实时压力值P
804
，高温级回热器(8)入口c压力传感器(805)实时压力值P
805
，高温级回热器(8)入口c温度传感器(806)实时温度值T
806
，高温级回热器(8)出口d温度...
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