一种多负载变频制冷系统及控制方法

技术领域

本发明涉及空调变频制冷的技术领域，特别涉及一种多负载变频制冷系统。

背景技术

变频技术主要普及于家用空调之中，与家用空调比，冷冻冷藏系统采用变频技术具有更重要的意义。目前，在冷冻冷藏行业，冷库所采用的制冷系统一般都是使用单个的制冷机组控制单个的冷库，这种系统在室外环境产生变化时，会有较大的能耗损失，且不容易控制，对制冷机组本身也会产生影响，且从节能角度看，由于存在压缩机在满负荷状态下长期间歇运行的可能性，在进行设计时一般按照最大负荷进行设计选型。在实际运行过程中，当负荷较小时，也并不能减小压缩机的运行功率，频繁间歇运行造成能源的较大浪费。因此，使用变频技术可以极大地改善目前冷库的能耗浪费问题，通过变频调速可以大幅提高制冷压缩机的性能，大幅节约能源。然而，变频技术在冷库中并未获得广泛使用，且发展缓慢，缺少相关控制策略和运行使用经验可能是制约国内外冷库应用变频技术的瓶颈所在。

通过检索已有的文献与专利，发现相近但无法达到本专利功效的发明如下：专利号：CN112212532A，一种变频制冷系统及其控制方法，最终达到的目的是提高变频制冷系统温控精度。本发明中，通过监测柜内设定温度与柜内温度的差值控制压缩机工作频率，但是同一时刻只涉及一个差值数据，意味着其无法控制压缩机在搭载多个不同库温冷库时的负载与频率，并不能满足多负载间歇性启停的控制。

专利号：CN110486903B，一种变频控制器闭环启动时负载自适应的控制方法及系统。该发明主要注重于系统启动时的频率提升曲线问题，并且其中提供的空调器制冷系统，并未考虑多个负载在不同时段启动，或频繁启停时的情形，故不能满足搭载多个负载冷库时的应用。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种多负载变频制冷系统及控制方法，通过调节压缩机转速、不同制冷剂管道上电磁阀的通断与冷凝盘管风机风速，达到同一制冷系统控制多个不同库温冷库内温度恒定的同时，节约能耗的目的。为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种多负载变频制冷系统，包括：

变频压缩机、与所述变频压缩机连接的风冷冷凝器、与所述风冷冷凝器连通的储液器、与所述储液器相邻设置的视镜以及与所述视镜相邻设置的电磁阀，所述变频压缩机与风冷冷凝器的一端均分别连接有第一负载冷库与第二负载冷库，所述第一负载冷库与第二负载冷库之间并联连接；

第一负载冷库与第二负载冷库的库温不同，且第一负载冷库与第二负载冷库之间的结构相同。

优选的，所述第一负载冷库包括依次连通的第一电磁阀、第一干燥过滤器、第一热力膨胀阀及第一蒸发器，所述第一蒸发器上装置有第一蒸发风机，第一电磁阀电信号连接有第一温度控制器，所述第一温度控制器电信号连接有第一温度传感器。

优选的，所述第二负载冷库包括依次连通的第二电磁阀、第二干燥过滤器、第二热力膨胀阀及第二蒸发器，所述第二蒸发器上装置有第二蒸发风机第二电磁阀电信号连接有第二温度控制器，第二温度控制器电信号连接有第二温度传感器。

优选的，所述第一蒸发器与第二蒸发器的制冷管路均连通变频压缩机的吸气口。

优选的，变频压缩机上安装有吸气压力控制器与吸气压力传感器，且变频压缩机的进出口上均安装有压力表。

优选的，所述风冷冷凝器上依次安装有冷凝温度传感器、冷凝温度控制器、风机电动机及风机风叶。

一种多负载变频制冷系统的控制方法，包括：

通过第一温度控制器与第二温度控制器分别控制第一电磁阀与第二电磁阀的开关来调节第一负载冷库与第二负载冷库内的温度；

当室外环境温度改变时，将第一负载冷库与第二负载冷库内的第一电磁阀与第二电磁阀间断开停，通过吸气压力控制器采用PID方法控制变频压缩机的转速达到调控制冷系统的吸气压力；

将冷凝温度控制器采用PI控制电动机机的风机的转速加快或降低，来控制制冷系统冷凝温度的稳定。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：

(1)当变频制冷机组搭载多个负载冷库组成一个制冷

系统，且各负载冷库所设定的温度和运行时间不同时的控制策略，以达到高效、节能的目的。

(2)在各个室外温度、库内温度工况下，各冷库内电磁阀全部开启，变频压缩机满负荷运行时，变频制冷机组的COP要低于部分冷库电磁阀开启，部分负荷运行时变频制冷机组的COP，变频制冷机组对多间歇性负载调节具有明显的节能效果。

(3)能够在冷库负载变化导致的制冷系统蒸发压力变化的情况下，通过调节压缩机转速、不同制冷剂管道上电磁阀的通断与冷凝盘管风机风速，达到同一制冷系统控制多个不同库温冷库内温度恒定的同时，节约能耗的目的。

附图说明

图1为根据本发明的多负载变频制冷系统及控制方法的控制原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1，一种多负载变频制冷系统，包括：变频压缩机2、与所述变频压缩机2连接的风冷冷凝器8、与所述风冷冷凝器8连通的储液器10、与所述储液器10相邻设置的视镜11以及与所述视镜11相邻设置的电磁阀12，所述变频压缩机2与风冷冷凝器8的一端均分别连接有第一负载冷库与第二负载冷库，所述第一负载冷库与第二负载冷库之间并联连接；

第一负载冷库与第二负载冷库的库温不同，且第一负载冷库与第二负载冷库之间的结构相同。

进一步的，所述第一负载冷库包括依次连通的第一电磁阀21、第一干燥过滤器22、第一热力膨胀阀23及第一蒸发器25，所述第一蒸发器25上装置有第一蒸发风机26，第一电磁阀21电信号连接有第一温度控制器20，所述第一温度控制器20电信号连接有第一温度传感器24。

进一步的，所述第二负载冷库包括依次连通的第二电磁阀17、第二干燥过滤器16、第二热力膨胀阀13及第二蒸发器15，所述第二蒸发器15上装置有第二蒸发风机14第二电磁阀17电信号连接有第二温度控制器19，第二温度控制器19电信号连接有第二温度传感器18。

进一步的，所述第一蒸发器25与第二蒸发器15的制冷管路均连通变频压缩机2的吸气口。

进一步的，变频压缩机2上安装有吸气压力控制器3与吸气压力传感器4，且变频压缩机2的进出口上均安装有压力表1。

6进一步的，所述风冷冷凝器8上依次安装有冷凝温度传感器9、冷凝温度控制器7、风机电动机5及风机风叶6。

一种多负载变频制冷系统的控制方法，包括：

通过第一温度控制器20与第二温度控制器19分别控制第一电磁阀21与第二电磁阀17的开关来调节第一负载冷库与第二负载冷库内的温度；

当室外环境温度改变时，将第一负载冷库与第二负载冷库内的第一电磁阀21与第二电磁阀17间断开停，通过吸气压力控制器3采用PID方法控制变频压缩机2的转速达到调控制冷系统的吸气压力；

将冷凝温度控制器7采用PI控制电动机机5的风机的转速加快或降低，来控制制冷系统冷凝温度的稳定。

当所有负载冷库库内温度均高于负载环境设定温度时，各冷库内电磁阀17和21均处于开启状态，此时变频制冷系统全功率制冷运行，各个冷库内温度逐渐降低；当某个冷库温度T1或T2达到负载设定温度时，该冷库第二温度控制器19与第一温度控制器20控制第一电磁阀21与第二电磁阀17关闭，该制冷管路中的制冷剂供给被切断，第二蒸发器15与第一蒸发器25不制冷，整个制冷系统承担的负荷将减小，变频压缩机2吸气压力P1下降，此时变频压缩机2通过吸气压力传感器(P1)4将信号传给吸气压力控制器(Pc)3，采用PID控制规律调节变频压缩机2频率，变频压缩机2转速下降，使吸气压力P1达到设定值，其他未达到设定温度的冷库的蒸发器继续制冷，直至所有第一负载冷库与第二负载冷库均达到设定温度，第一电磁阀21与第二电磁阀17均切断，变频压缩机2停机。而当某个冷库内的温度高出所设定温度时，该冷库内蒸发器前的第一电磁阀21与第二电磁阀17接通，第二蒸发器15与第一蒸发器25开始制冷，变频压缩机2重新启动根据吸气压力传感器(P1)4通过吸气压力控制器(Pc)3控制变频压缩机2的转速，达到制冷系统设定的吸气压力。

在多负载变频制冷系统控制方法中，室外环境一定温度的条件下，各冷库蒸发器全部开启时测得变频压缩机2全功率运行的吸气压力值P1为其设定值，各第一负载冷库与第二负载冷库负载第一电磁阀21与第二电磁阀17间断开停，通过吸气压力传感器(P1)4由吸气压力控制器(Pc)3采用PID控制变频压缩机2的转速，达到制冷系统设定的吸气压力。随着室外环境温度的变化，引起制冷系统冷凝压力的变化，为满足各冷库的制冷量需求，吸气压力设定值也在一定范围内随之改变。随室外环境温度下降，变频压缩机2吸气压力设定值也需降低，但当室外环境温度下降至某一温度后，不再调整变频压缩机2的吸气压力设定值；同样随室外环境温度升高，变频压缩机2吸气压力设定值也需增加，但当室外环境温度升高至某一温度后，也不再调整变频压缩机2的吸气压力设定值。

在多负载变频制冷系统控制方法中，制冷系统冷凝器的冷凝温度采用PI控制，T3为冷凝盘管温度传感器7，当室外环境温度上升，冷凝温度T3大于通过特定公式计算的冷凝温度时，冷凝温度控制器(TC)7采用PI控制电动机(M)5使风机转速加快，调节冷凝温度T3恒定；当室外环境温度下降，冷凝温度T3小于通过特定公式计算的冷凝温度时，冷凝温度控制器(TC)7采用PI控制冷凝器风机电动机(M)5使风机转速降低，调节冷凝温度T3恒定。由此制冷系统冷凝温度T3的稳定控制确保压缩机吸气压力P1的变化主要由冷库内负载阶跃变化引起，冷凝温度计算的特定公式在一定室外温度范围内是室外环境温度的线性函数；当室外环境温度低于某一值时，冷凝温度计算值为某一不变的最小值，此时冷凝器风机6按最低速度运行；当室外环境温度高于设定值时，冷凝温度计算值为某一不变的最大值，此时冷凝器风机6按最高速度运行。

本申请中对压缩机的PID控制方式，与对冷凝盘管风机电动机的PI控制方式，仅为推荐控制方式，采用其他控制方式，但系统形式仍类似本专利的系统，也应当被认为是采用了本专利。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的，对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。