用于控制壓縮機的運行的控制方法和熱泵機組與流程

本發(fā)明涉及熱泵領域，具體涉及在壓縮機的運行壓力的控制方面做出改進的一種用于控制壓縮機的運行的控制方法和一種相關(guān)聯(lián)的熱泵機組。

背景技術(shù)：

目前，熱泵機組(比如冷暖型空調(diào)機組和空氣源熱泵熱水機組)對壓縮機的壓力控制通常停留在單一地設定最高壓力保護值(比如圖2中的B-A水平線——排氣壓力上限線)和最低壓力保護值(比如圖2中的E-C垂直線——吸氣壓力下限線)。這種保護方式并未能夠徹底保護壓縮機(比如變頻壓縮機)在可靠運行壓力范圍內(nèi)運行，從而不能夠保證壓縮機的壽命周期。

這里，應當指出的是，本部分中所提供的技術(shù)內(nèi)容旨在有助于本領域技術(shù)人員對本發(fā)明的理解，而不一定構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決或減輕相關(guān)技術(shù)中所存在的上述問題中的至少一個問題，本發(fā)明提供一種用于控制壓縮機的運行的控制方法和一種相關(guān)聯(lián)的熱泵機組，旨在防止壓縮機的運行壓力超范圍，進而有效地保護壓縮機并且延長壓縮機的使用壽命。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于控制壓縮機的運行的控制方法。所述控制方法包括以下步驟：獲得所述壓縮機的排氣壓力；獲得所述壓縮機的吸氣壓力；將所獲得的排氣壓力和所獲得的吸氣壓力與預先設定的壓比限值進行比較；以及基于壓比比較結(jié)果控制所述壓縮機的運行。

優(yōu)選地，在上述控制方法中，所述壓比限值包括高壓比限值，所述高壓比限值由高壓比臨界曲線方程限定，所述高壓比臨界曲線方程通過對所述壓縮機在最大負荷率下的運行壓力范圍曲線進行擬合而獲得。

優(yōu)選地，在上述控制方法中，將所獲得的排氣壓力和所獲得的吸氣壓力與預先設定的壓比限值進行比較的步驟包括：將所獲得的吸氣壓力代入所述高壓比臨界曲線方程而獲得高壓比排氣壓力限值，然后將所獲得的排氣壓力與所述高壓比排氣壓力限值進行比較，并且在所獲得的排氣壓力大于所述高壓比排氣壓力限值時判定所述高壓比限值被超出。

優(yōu)選地，在上述控制方法中，所述高壓比臨界曲線方程為：Pd’＝δ’+ε’*Ps，其中，δ’為常數(shù)，ε’為高壓比臨界曲線的斜率，Ps為吸氣壓力。

優(yōu)選地，在上述控制方法中：所述壓縮機是工作負荷率能夠調(diào)節(jié)的壓縮機，以及，基于壓比比較結(jié)果控制所述壓縮機的運行的步驟包括：當所述高壓比限值被超出時，減小所述壓縮機的工作負荷率。

優(yōu)選地，在上述控制方法中，基于壓比比較結(jié)果控制所述壓縮機的運行的步驟包括：在當所述壓縮機的工作負荷率被減小至最小工作負荷率時所述高壓比限值仍被超出的情況下，使所述壓縮機以最小工作負荷率保持運行。

優(yōu)選地，在上述控制方法中，所述壓比限值包括低壓比限值，所述低壓比限值由低壓比臨界曲線方程限定，所述低壓比臨界曲線方程通過對所述壓縮機在最小負荷率下的運行壓力范圍曲線進行擬合而獲得。

優(yōu)選地，在上述控制方法中，將所獲得的排氣壓力和所獲得的吸氣壓力與預先設定的壓比限值進行比較的步驟包括：將所獲得的吸氣壓力代入所述低壓比臨界曲線方程而獲得低壓比排氣壓力限值，然后將所獲得的排氣壓力與所述低壓比排氣壓力限值進行比較，并且在所獲得的排氣壓力小于所述低壓比排氣壓力限值時判定所述低壓比限值被超出。

優(yōu)選地，在上述控制方法中，所述低壓比臨界曲線方程為：Pd”＝δ”+ε”*Ps，其中，δ”為常數(shù)，ε”為低壓比臨界曲線的斜率，Ps為吸氣壓力。

優(yōu)選地，在上述控制方法中：所述壓縮機是工作負荷率能夠調(diào)節(jié)的壓縮機，以及，基于壓比比較結(jié)果控制所述壓縮機的運行的步驟包括：當所述低壓比限值被超出時，在使所述壓縮機保持運行的同時向外發(fā)送低壓比保護信號以通知用戶。

優(yōu)選地，在上述控制方法中，所述控制方法包括以下統(tǒng)籌控制步驟：統(tǒng)籌地參照壓比比較結(jié)果以及所獲得的排氣壓力與預先設定的單獨排氣壓力限值之間的單獨排氣壓力比較結(jié)果來控制所述壓縮機的運行，并且/或者，統(tǒng)籌地參照壓比比較結(jié)果以及所獲得的吸氣壓力與預先設定的單獨吸氣壓力限值之間的單獨吸氣壓力比較結(jié)果來控制所述壓縮機的運行。

優(yōu)選地，在上述控制方法中，所述統(tǒng)籌控制步驟包括：當所述壓比限值首先被超出時，按照基于壓比超限的控制方式控制所述壓縮機的運行，當所述單獨排氣壓力限值或所述單獨吸氣壓力限值首先被超出時，按照基于單獨壓力超限的控制方式控制所述壓縮機的運行。

優(yōu)選地，在上述控制方法中，所述統(tǒng)籌控制步驟包括：將所述壓縮機的運行控制成使得所述壓縮機的排氣壓力和吸氣壓力限制在包絡圖線的范圍內(nèi)，所述包絡圖線大致呈兩個相對的角被截切的矩形并且由以下線條中的部分線條或全部線條界定：與所述壓比限值的高壓比限值對應的高壓比擬合線、與屬于上限的單獨排氣壓力限值對應的排氣壓力上限線、與屬于上限的單獨吸氣壓力限值對應的吸氣壓力上限線、與所述壓比限值的低壓比限值對應的低壓比擬合線、與屬于下限的單獨排氣壓力限值對應的排氣壓力下限線、以及與屬于下限的單獨吸氣壓力限值對應的吸氣壓力下限線，其中，所述高壓比擬合線由高壓比臨界曲線方程限定，所述低壓比擬合線由低壓比臨界曲線方程限定。

優(yōu)選地，在上述控制方法中：所述壓縮機是變頻壓縮機或變?nèi)輭嚎s機，以及，基于壓比比較結(jié)果控制所述壓縮機的運行的步驟包括：基于壓比比較結(jié)果控制所述壓縮機的工作頻率或工作容量。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種熱泵機組。所述熱泵機組包括壓縮機和控制裝置，所述控制裝置按照如上所述的控制方法來控制所述壓縮機的運行。

根據(jù)本發(fā)明，在熱泵機組的運行中，通過參照高壓比擬合線、低壓比擬合線對熱泵機組的壓縮機進行壓力保護。因此，與僅僅進行高壓保護和低壓保護的相關(guān)方案相比，可以使壓力控制更加貼切壓縮機的可靠運行壓力范圍。另一方面，由于將高低壓比保護與傳統(tǒng)的高低壓保護統(tǒng)籌地結(jié)合，因此可以成功地使用包絡方法來防止壓縮機超范圍運行，進而可以有效地保護壓縮機并且延長壓縮機的使用壽命。

附圖說明

通過以下參照附圖對本發(fā)明實施方式的詳細描述，本發(fā)明的上述以及其它的目的、特征和優(yōu)點將更為清楚，在附圖中：

圖1為示出根據(jù)本發(fā)明的熱泵機組的結(jié)構(gòu)框圖；以及

圖2為示意性地示出與根據(jù)本發(fā)明的控制方法相關(guān)的壓縮機運行壓力范圍圖。

具體實施方式

下面參照附圖、借助示例性實施方式對本發(fā)明進行詳細描述。對本發(fā)明的以下詳細描述僅僅是出于說明目的，而絕不是對本發(fā)明及其應用或用途的限制。

參照圖1(圖1為示出根據(jù)本發(fā)明的熱泵機組的結(jié)構(gòu)框圖)，根據(jù)本發(fā)明的熱泵機組100包括壓縮機1和控制裝置(未圖示)。在圖示的示例中，熱泵機組100還可以包括：排氣感溫包2、高壓傳感器(排氣壓力傳感器)3、高壓開關(guān)4、四通閥5、翅片換熱器6、環(huán)境感溫包7、化霜感溫包8、過濾器9、電子膨脹閥10、板式換熱器11、低壓傳感器(吸氣壓力傳感器)12和吸氣感溫包13?？刂蒲b置適于控制熱泵機組100的運行，這包括控制壓縮機1的運行。

這里，需要說明的是，在圖1中示出了板式換熱器11與水進行熱交換從而對水進行加熱的空氣源熱泵熱水機組作為根據(jù)本發(fā)明的熱泵機組的示例，然而應當理解，根據(jù)本發(fā)明的熱泵機組可以包括其它類型機組，例如冷暖型空調(diào)機組。

排氣壓力傳感器3和吸氣壓力傳感器12可以實時檢測壓縮機1的壓力值從而獲得排氣壓力Pd和吸氣壓力Ps。附加地或替代性地，熱泵機組100可以基于熱泵機組100的相關(guān)運行數(shù)據(jù)根據(jù)合適算法而對壓力進行估算而獲得排氣壓力Pd和吸氣壓力Ps。

壓縮機1可以是工作負荷率能夠調(diào)節(jié)的壓縮機。例如，壓縮機1可以是工作頻率能夠被調(diào)節(jié)的變頻壓縮機或工作容量能夠被調(diào)節(jié)的變?nèi)輭嚎s機。

根據(jù)本發(fā)明，提供用于控制壓縮機1的運行的控制方法，該控制方法可以包括以下步驟。

通過檢測(借助排氣壓力傳感器3)和/或估算而獲得壓縮機1的排氣壓力Pd。

通過檢測(借助吸氣壓力傳感器12)和/或估算而獲得壓縮機1的吸氣壓力Ps。

將所獲得的排氣壓力Pd和所獲得的吸氣壓力Ps與預先設定的壓比限值進行比較。

基于壓比比較結(jié)果控制壓縮機1的運行。

壓比限值可以包括高壓比限值。高壓比限值可以由高壓比臨界曲線方程限定。在這方面，可以根據(jù)熱泵機組100的壓縮機1的運行壓力范圍圖獲得壓縮機1在最大負荷率下的運行范圍曲線，然后可以通過對壓縮機1在最大負荷率下的運行范圍曲線進行擬合而獲得高壓比臨界曲線方程。如圖2所示，在壓縮機處于最高排氣壓力限值的情況下，根據(jù)需要達到的排氣溫度可以確定B點的吸氣壓力，同樣，在壓縮機處于最低吸氣壓力限值的情況下，根據(jù)需要達到的排氣溫度也可以確定C點的排氣壓力，從而可以確定出高壓比臨界曲線上的B、C兩個點，還可以通過這種方法獲得B、C之間的多個符合條件的高壓比點，然后對這些點進行擬合從而獲得高壓比臨界曲線方程。

在一個具體的實施例中，例如，高壓比臨界曲線方程可以確定為：Pd’＝δ’+ε’*Ps，如圖2所示，其中，δ’為高壓比臨界曲線延長到y(tǒng)軸的交點，是一個常數(shù)，ε’為高壓比臨界曲線的斜率。具體地，通過上述方法獲得圖2中的B、C兩個點，然后連接BC，即可得到上述高壓比臨界曲線方程。

由此，將所獲得的排氣壓力Pd和所獲得的吸氣壓力Ps與預先設定的壓比限值進行比較的步驟可以包括：將所獲得的吸氣壓力Ps代入高壓比臨界曲線方程而獲得高壓比排氣壓力限值(安全值)Pd’，然后將所獲得的排氣壓力Pd與高壓比排氣壓力限值Pd’進行比較，并且在所獲得的排氣壓力Pd大于高壓比排氣壓力限值Pd’時判定高壓比限值被超出。這里，應當理解，替代性地，也可以將所獲得的排氣壓力Pd代入相應的高壓比臨界曲線方程而獲得高壓比吸氣壓力限值(安全值)而進行比較和控制。

在一些示例中，基于壓比比較結(jié)果控制壓縮機1的運行的步驟可以包括：當高壓比限值被超出時，減小壓縮機1的工作負荷率；基于壓比比較結(jié)果控制壓縮機1的運行的步驟還可以包括：在當壓縮機1的工作負荷率被減小至最小工作負荷率時高壓比限值仍被超出的情況下，使壓縮機1以最小工作負荷率保持運行。

例如，當排氣壓力傳感器3檢測到的排氣壓力Pd大于高壓比排氣壓力限值Pd’時，對壓縮機1強制進行降頻控制。然后，經(jīng)過預定時間之后再次進行壓力檢測，并且再次進行比較判斷。在降頻過程中，如果排氣壓力傳感器3檢測到的排氣壓力Pd仍大于高壓比排氣壓力限值Pd’并且此時已經(jīng)降到最低工作頻率，則仍按最低工作頻率運行。一旦排氣壓力傳感器3檢測到的排氣壓力Pd小于等于高壓比排氣壓力限值Pd’，則可以退出高壓比保護，此時可以按正常壓縮機控制方式進行控制和調(diào)節(jié)。

壓比限值可以包括低壓比限值。低壓比限值可以由低壓比臨界曲線方程限定。在這方面，可以根據(jù)熱泵機組100的壓縮機1的運行壓力范圍圖獲得壓縮機1在最小負荷率下的運行范圍曲線，然后可以通過對壓縮機1在最小負荷率下的運行壓力范圍曲線進行擬合而獲得低壓比臨界曲線方程。如圖2所示，在壓縮機處于最低排氣壓力限值的情況下，根據(jù)需要達到的排氣溫度可以確定E點的吸氣壓力(圖2中，E點為壓縮機處于最低吸氣壓力限值Ps-t2上的情況，其他情況下，E點也可以位于最低排氣壓力限值線上)，同樣，在壓縮機處于最高吸氣壓力限值的情況下，根據(jù)需要達到的排氣溫度也可以確定D點的排氣壓力，從而可以確定出低壓比臨界曲線上的E、D兩個點，還可以通過這種方法獲得E、D之間的多個符合條件的低壓比點，然后對這些點進行擬合從而獲得低壓比臨界曲線方程。

在一個具體實施例中，如圖2所示，低壓比臨界曲線方程可以為：Pd”＝δ”+ε”*Ps，其中，δ”為低壓比臨界曲線延長到y(tǒng)軸的交點，是一個常數(shù)，ε”為低壓比臨界曲線的斜率。具體地，通過上述方法獲得圖2中的E、D兩個點，然后連接ED，即可得到上述低壓比臨界曲線方程。

由此，將所獲得的排氣壓力Pd和所獲得的吸氣壓力Ps與預先設定的壓比限值進行比較的步驟可以包括：將所獲得的吸氣壓力Ps代入低壓比臨界曲線方程而獲得低壓比排氣壓力限值(安全值)Pd”，然后將所獲得的排氣壓力Pd與低壓比排氣壓力限值Pd”進行比較，并且在所獲得的排氣壓力Pd小于低壓比排氣壓力限值Pd”時判定低壓比限值被超出。這里，應當理解，替代性地，也可以將所獲得的排氣壓力Pd代入相應的低壓比臨界曲線方程而獲得低壓比吸氣壓力限值(安全值)而進行比較和控制。

在一些示例中，基于壓比比較結(jié)果控制壓縮機1的運行的步驟可以包括：當?shù)蛪罕认拗当怀鰰r，在使壓縮機1保持運行的同時向外發(fā)送低壓比保護信號以通知用戶。

例如，當排氣壓力傳感器3檢測到的排氣壓力Pd小于低壓比排氣壓力限值Pd”時，熱泵機組100(包括壓縮機1在內(nèi))繼續(xù)運行(例如以當前工作負荷率繼續(xù)運行)但是發(fā)送低壓比保護信號到顯示板以通知用戶。一旦排氣壓力傳感器3檢測到的排氣壓力Pd大于等于低壓比排氣壓力限值Pd”，則停止發(fā)送保護信號，此時可以按正常壓縮機控制方式進行控制和調(diào)節(jié)。

根據(jù)本發(fā)明，控制方法還可以包括以下統(tǒng)籌控制步驟：統(tǒng)籌地參照壓比比較結(jié)果以及所獲得的排氣壓力Pd與預先設定的單獨排氣壓力限值Pd-t1、Pd-t2之間的單獨排氣壓力比較結(jié)果來控制壓縮機1的運行，并且/或者，統(tǒng)籌地參照壓比比較結(jié)果以及所獲得的吸氣壓力Ps與預先設定的單獨吸氣壓力限值Ps-t1、Ps-t2之間的單獨吸氣壓力比較結(jié)果來控制壓縮機1的運行。

統(tǒng)籌控制步驟可以進一步包括：當壓比限值首先被超出時，按照基于壓比超限的控制方式(例如上文所描述的方式)控制壓縮機1的運行，當單獨排氣壓力限值或單獨吸氣壓力限值首先被超出時，按照基于單獨壓力超限的控制方式(例如傳統(tǒng)的高低壓保護方式)控制壓縮機1的運行。

參照圖2(圖2為示意性地示出與根據(jù)本發(fā)明的控制方法相關(guān)的壓縮機運行壓力范圍圖)，在優(yōu)選的示例中，統(tǒng)籌控制步驟可以進一步包括：將壓縮機1的運行控制成使得壓縮機1的排氣壓力Pd和吸氣壓力Ps限制在包絡圖線CV1的范圍內(nèi)。包絡圖線CV1可以大致呈兩個相對的角(即，壓力比高的左上角和壓力比低的右下角)被截切的矩形并且可以由以下線條中的部分線條或全部線條界定：與壓比限值的高壓比限值對應的高壓比擬合線C-B、與屬于上限的單獨排氣壓力限值Pd-t1對應的排氣壓力上限線B-A、與屬于上限的單獨吸氣壓力限值Ps-t1對應的吸氣壓力上限線A-D、與壓比限值的低壓比限值對應的低壓比擬合線D-E、與屬于下限的單獨排氣壓力限值Pd-t2對應的排氣壓力下限線、以及與屬于下限的單獨吸氣壓力限值Ps-t2對應的吸氣壓力下限線E-C。高壓比擬合線C-B可以由如上所述的高壓比臨界曲線方程限定，而低壓比擬合線D-E可以由如上所述的低壓比臨界曲線方程限定。

在圖2中，圖形CV1和圖形CV2可以分別表示不同壓縮機的不同運行壓力范圍，也可以分別表示同一壓縮機在不同工況下的不同運行壓力范圍。不同的壓縮機或者同一壓縮機的不同工況下都可以通過本申請中的方法確定高壓比臨界曲線和第壓比臨界曲線，從而對壓縮機進行更好的控制。

根據(jù)本發(fā)明，在熱泵機組的運行中，通過參照高壓比擬合線、低壓比擬合線對熱泵機組的壓縮機進行壓力保護。因此，與僅僅進行高壓保護和低壓保護的相關(guān)方案相比，可以使壓力控制更加貼切壓縮機的可靠運行壓力范圍。另一方面，由于將高低壓比保護與傳統(tǒng)的高低壓保護統(tǒng)籌地結(jié)合，因此可以成功地使用包絡方法來防止壓縮機超范圍運行，進而可以有效地保護壓縮機并且延長壓縮機的使用壽命。

應當說明的是，在本說明書中，每當提及“一些示例”、“其它示例”、“圖示的示例”和“優(yōu)選的示例”等時意味著針對該示例描述的具體的特征、結(jié)構(gòu)或特點包括在本發(fā)明的至少一個示例中。這些用詞在本說明書中不同地方的出現(xiàn)不一定都指代同一示例。此外，當針對任一示例描述具體的特征、結(jié)構(gòu)或特點時，應當認為本領域技術(shù)人員也能夠在所有所述示例中的其它示例中實現(xiàn)這種特征、結(jié)構(gòu)或特點。

另外，在本申請文件中，術(shù)語“包括”或者其任何其它變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還可以包括沒有明確列出的其它要素，或者是還可以包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。

最后應說明的是，顯然，上述實施方式/示例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對本發(fā)明的限制。對于本領域技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式/示例予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。