阅读说明：本技术 一种热泵多机并联系统的加卸载控制方法及其系统 (Loading and unloading control method and system for heat pump multi-machine parallel system ) 是由 赵密升 钟惠安 张勇 张娟萍 于 2019-10-08 设计创作，主要内容包括：本发明属于热泵机组技术领域,具体的说是一种热泵多机并联系统的加卸载控制方法及其系统,包括通过控制器对机组的原始测试数据进行记录,并设定为机组的安全保护参数；本发明中,通过对机组的初始参数进行设定,然后根据当前机组的具体参数为基准预测加载压缩机采用性能预测的迭代方式,可预测加载一台压缩机后机组的参数数据,并将预测的数据与初始参数进行对比,有利于便于对压缩机的加载进行判断,能够避免因加载压缩机导致即机组频繁启动的情况,从而能够对压缩机进行保护,减少压缩机的启停次数,延长压缩机的使用寿命,且能够保证该热泵多机并联系统的稳定性。(The invention belongs to the technical field of heat pump units, in particular to a loading and unloading control method and a loading and unloading control system of a heat pump multi-unit parallel system, which comprises the steps of recording original test data of a unit through a controller and setting the original test data as safety protection parameters of the unit; according to the method and the device, the initial parameters of the unit are set, the iterative mode of performance prediction adopted by the loaded compressor is predicted according to the specific parameters of the current unit as the reference, the parameter data of the unit after one compressor is loaded can be predicted, the predicted data is compared with the initial parameters, the judgment on the loading of the compressor is facilitated, the situation that the unit is started frequently due to the loading of the compressor can be avoided, the compressor can be protected, the starting and stopping times of the compressor are reduced, the service life of the compressor is prolonged, and the stability of the heat pump multi-unit parallel system can be ensured.)

一种热泵多机并联系统的加卸载控制方法及其系统

技术领域

本发明涉及热泵多机并联技术领域，具体涉及一种热泵多机并联系统的加卸载控制方法及其系统。

背景技术

随着市场需求，机组大型化的大趋势下，为了提高机组的性能，往往需要用到多机并联的技术，即一个系统里面，由多台压缩机并联实现。传统机组多机并联的加卸载控制方法，根据机组的能量调节需求，如果机组接到加载命令，就会加载一台或多台压缩机。

传统机组多机并联的加卸载控制方法，在恶劣工况下，往往会出现刚加载一台机组，机组就会由于保护需要卸载一台机组，这样会使得压缩机频繁加卸载，从而导致压缩机的使用寿命减短，增加了成本，无法保证机组的正常使用。

发明内容

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种热泵多机并联系统的加卸载控制方法及其系统，通过对机组的初始参数进行设定，然后根据当前机组的具体参数为基准预测加载压缩机采用性能预测的迭代方式，可预测加载一台压缩机后机组的参数数据，并将预测的数据与初始参数进行对比，有利于便于对压缩机的加载进行判断，能够避免因加载压缩机导致即机组频繁启动的情况，从而能够对压缩机进行保护，减少压缩机的启停次数，延长压缩机的使用寿命，且能够保证该热泵多机并联系统的稳定性。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种热泵多机并联系统的加卸载控制方法，包括如下步骤：

S1：通过控制器对机组的原始测试数据进行记录，并设定为机组的安全保护参数；根据机组的初始数据对机组的安全保护参数进行设定，能够为机组在实际的使用过程中的各项参数提供参照的依据，从而便于对机组的安全运行进行判断，提高机组运行的安全系数；

S2：在需要增加压缩机的数量时，在S1中的机组工作时，通过控制器将机组的工作状态的蒸发温度ET₀和冷凝温度CT₀代入压缩机制热量计算公式中，得出机组的预测总制热量Q₁；当需要加载一台压缩机时，把当前机组的检测数据蒸发温度ET₀和冷凝温度CT₀代入压缩机制热量计算公式中，得出预测总制热量Q₁，便于通过预测总制热量Q₁计算出当前机组的预测蒸发温度ET₁和预测冷凝温度CT₁，从而能够对机组的工作时的蒸发温度和冷凝温度的数据进行计算，从而能够对机组进行检测，提高机组工作的稳定性；

S3：通过控制器将S2中机组的预测总制热量Q₁代入蒸发器性能特性和冷凝器性能特性中，得出机组的预测蒸发温度ET₁和预测冷凝温度CT₁，并将预测蒸发温度ET₁和预测冷凝温度CT₁与S2中蒸发温度ET₀和冷凝温度CT₀进行对比；通过预测总制热量Q1得出预测蒸发温度ET₁和预测冷凝温度CT₁的数值，然后将预测蒸发温度ET₁和预测冷凝温度CT₁的数值与蒸发温度ET₀和冷凝温度CT₀的数值进行比对，利用蒸发温度ET₀和冷凝温度CT₀能够对预测蒸发温度ET₁和预测冷凝温度CT₁的数值进行判断，从而能够对机组加载的需求进行计算，进而能够保证机组正常工作；

S4：若S3中两者之间的偏差大于1℃，则将预测蒸发温度ET₁和预测冷凝温度CT₁代入压缩机制热量计算公式中，计算出预测总制热量Q₂；在对预测蒸发温度ET₁和预测冷凝温度CT₁的数值与蒸发温度ET₀和冷凝温度CT₀的数值进行比对比时，如果ET₁与ET₀之间的差值且CT₁与CT₀之间的差值大于1℃，则将预测蒸发温度ET₁和预测冷凝温度CT₁的数值代入压缩机制热量计算公式中，计算出预测总制热量Q₂，为再一次求取ET₂和CT₂提供数据，从而再次将ET₂和CT₂与ET₁和CT₂相对比，从而提高比对的精度；

S5：通过控制器将S4中的预测总制热量Q₁再次代入蒸发器性能特性和冷凝器性能特性中，得出预测蒸发温度ET₂和预测冷凝温度CT₂，并将预测蒸发温度ET₂和预测冷凝温度CT₂分别与预测蒸发温度ET₁和预测冷凝温度CT₁进行对比，重复N次，将第N次的计算结果预测蒸发温度ET_N和预测冷凝温度CT_N与第N-1次计算结果中的预测蒸发温度ET_N-1和预测冷凝温度CT_N-1进行对比，直至两者的偏差小于或等于1℃时停止计算；测量蒸发器特征温差后，继续测量出水温度和进水温度，然后通过预测总制热量Q1对预测蒸发温度ET₂和预测冷凝温度CT2进行计算，并与预测蒸发温度ET₁和预测冷凝温度CT₁进行对比，从而便于对是否加载压缩机进行判断，在ET_N与ET_N-1二者的差值和CT_N与CT_N-1二者的差值小于或者等于1℃时停止计算，提供数据依据；

S6：通过控制器将S5中第N次的计算结果预测蒸发温度ET_N和预测冷凝温度CT_N与S1中机组的安全保护参数进行对比，若预测蒸发温度ET_N和预测冷凝温度CT_N超出机组的安全保护参数范围，则会触发机组卸载保护；计算时在ET_N与ET_N-1二者的差值和CT_N与CT_N-1二者的差值之间相差的数值小于或者等于1℃时，此时，此预测值与加载一台压缩机后的实际数据相近，从而能够加载一台压缩机，且不会触发安全保护，从而避免机组频繁启动，延长机组的使用寿命。

进一步在于：所述吸气过热度SSH为5℃，过冷度SCT为3℃时，该压缩机制热量计算公式为：

Q[W]/P[W]＝C0+C1*ET+C2*CT^2+C3*ET^3+C4*ET*CT+C5*CT^2+C6*ET^3+C7*ET*CT^2+C8*ET*CT^2+C9*CT^3；其中，

C0-C9为常数；ET为蒸发温度；CT为冷凝温度；

工作时，压缩机可使用型号为比泽尔GED80385YA，Q[W]为压缩机的制冷量，且C0为122961.07082312200000000000；

C1为4103.17541507864000000000；

C2为-812.50886490851600000000；

C3为61.30328506927500000000；

C4为-16.39508241046550000000；

C5为-0.92515113536325000000；

C6为0.33235403978740100000；

C7为-0.44491562212363200000；

C8为-0.24585524363985900000；

C9为-0.04431336832825340000；

P[W]为压缩机的输入功率，且C0为10500.50413993540000000000；

C1为202.07603264190700000000；

C2为112.95821215237100000000；

C3为5.45603316542125000000；

C4为-7.99259309078821000000；

C5为3.00813151428611000000；

C6为0.05085104793956240000；

C7为-0.10992020407769000000；

C8为0.07837111557310680000；

C9为0.02640369120139740000；可将Q[W]与P[W]分别对应的C0-C9的数值代入压缩机制热量计算公式中，并分别计算出压缩机的制冷量Q[W]和压缩机的输入功率P[W]，并利用压缩机的制冷量Q[W]和压缩机的输入功率P[W]计算出第N次的预测总制热量Q_N，利用预测总制热量Q_N得出相对应的预测蒸发温度ET_N和预测冷凝温度CT_N，然后再与ET_N-1和CT_N-1的数值进行对比，从而能够提高比对的精确程度，提高对机组加载能力判断的准确度，进一步避免机组频繁加卸载使得压缩机的使用寿命降低。

进一步在于：所述蒸发器性能特征的参数为：在额定的Q制冷量、SSH吸气过热度下，△T＝Tout-ET；其中，

△T为蒸发器特征温差；Tout为出水温度；通过预测总制热量得出预测制冷量，然后将预测制冷量代入蒸发器及冷凝器性能特性，可得出在此预测总制热量下，预测蒸发温度ET和预测冷凝温度CT。

进一步在于：所述冷凝器性能特征的参数为：在额定的Q制热量、SCT过冷度下，△T＝CT-Tout；通过预测总制热量得出预测制冷量，然后可计算压缩机的输入功率，可得出在此预测总制热量下，预测蒸发温度ET和预测冷凝温度CT。

进一步在于：所述压缩机的总制热量等于制冷量与压缩机输入功率之和；利用压缩机制热量计算公式分别对应制冷量与压缩机输入功率求取二者的数值，然后将制冷量与压缩机输入功率的数值相加得出压缩机额的总制热量，从而能够根据压缩机的总制热量计算得出蒸发温度ET和冷凝温度CT，进而能够对机组的加载进行判断。

一种热泵多机并联系统，包括蒸发器、冷凝器、节流装置、温度传感器和压力传感器；所述控制器用于机组的初始数据进行记录，并根据用户的操作对机组的安全保护参数和预测数据进行计算；所述机组至少包括压缩机一和压缩机二；所述压缩机一与压缩机二的排气口之间通过排气管连通，压缩机一与压缩机二的吸气口之间通过吸气管连通；所述冷凝器用于吸收机组导入的高温高压制冷剂中的热量形成低温高压的液态制冷剂，以供给用户热量；所述节流装置用于对制冷剂的流速进行调节；所述温度传感器与压力传感器均设置有多个，且多个压力传感器分别布置在机组的两侧；所述温度传感器与压力传感器用于对机组中的ET、CT、SSH、SCT、Tw、Tin、Tout参数进行检测。

进一步在于：所述机组与控制器之间通过电线连接，控制器还用于控制机组中多个压缩机的启停；通过控制器能够对机组的启停进行控制，利用机组工作为用户提供热量。

本发明的有益效果：

1、通过对机组的初始参数进行设定，然后根据当前机组的具体参数为基准预测加载压缩机采用性能预测的迭代方式，可预测加载一台压缩机后机组的参数数据，并将预测的数据与初始参数进行对比，有利于便于对压缩机的加载进行判断，能够避免因加载压缩机导致即机组频繁启动的情况，从而能够对压缩机进行保护，减少压缩机的启停次数，延长压缩机的使用寿命，降低了对压缩机维修的成本，且能够保证该热泵多机并联系统的稳定性。

2、通过将预测数据代入压缩机制热量计算公式中，和蒸发器性能特性和冷凝器性能特性中，从而能够计算机组的预测值，并与保护参数进行对比，从而能够提高预测的精确程度，进一步避免机组频繁加卸载使得压缩机的使用寿命降低。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的控制方法的流程图；

图2是本发明中热泵多机并联系统的结构框图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2所示，一种热泵多机并联系统的加卸载控制方法，包括如下步骤：

S1：通过控制器对机组的原始测试数据进行记录，并设定为机组的安全保护参数；根据机组的初始数据对机组的安全保护参数进行设定，能够为机组在实际的使用过程中的各项参数提供参照的依据，从而便于对机组的安全运行进行判断，提高机组运行的安全系数；

S2：在需要增加压缩机的数量时，在S1中的机组工作时，通过控制器将机组的工作状态的蒸发温度ET₀和冷凝温度CT₀代入压缩机制热量计算公式中，得出机组的预测总制热量Q₁；当需要加载一台压缩机时，把当前机组的检测数据蒸发温度ET₀和冷凝温度CT₀代入压缩机制热量计算公式中，得出预测总制热量Q₁，便于通过预测总制热量Q₁计算出当前机组的预测蒸发温度ET₁和预测冷凝温度CT₁，从而能够对机组的工作时的蒸发温度和冷凝温度的数据进行计算，从而能够对机组进行检测，提高机组工作的稳定性；

S3：通过控制器将S2中机组的预测总制热量Q₁代入蒸发器性能特性和冷凝器性能特性中，得出机组的预测蒸发温度ET₁和预测冷凝温度CT₁，并将预测蒸发温度ET₁和预测冷凝温度CT₁与S2中蒸发温度ET₀和冷凝温度CT₀进行对比；通过预测总制热量Q1得出预测蒸发温度ET₁和预测冷凝温度CT₁的数值，然后将预测蒸发温度ET₁和预测冷凝温度CT₁的数值与蒸发温度ET₀和冷凝温度CT₀的数值进行比对，利用蒸发温度ET₀和冷凝温度CT₀能够对预测蒸发温度ET₁和预测冷凝温度CT₁的数值进行判断，从而能够对机组加载的需求进行计算，进而能够保证机组正常工作；

S4：若S3中两者之间的偏差大于1℃，则将预测蒸发温度ET₁和预测冷凝温度CT₁代入压缩机制热量计算公式中，计算出预测总制热量Q₂；在对预测蒸发温度ET₁和预测冷凝温度CT₁的数值与蒸发温度ET₀和冷凝温度CT₀的数值进行比对比时，如果ET₁与ET₀之间的差值和CT₁与CT₀之间的差值大于1℃，则将预测蒸发温度ET₁和预测冷凝温度CT₁的数值代入压缩机制热量计算公式中，计算出预测总制热量Q₂，为再一次求取ET₂和CT₂提供数据，从而再次将ET₂和CT₂与ET₁和CT₂相对比，从而提高比对的精度；

S5：通过控制器将S4中的预测总制热量Q₁再次代入蒸发器性能特性和冷凝器性能特性中，得出预测蒸发温度ET₂和预测冷凝温度CT₂，并将预测蒸发温度ET₂和预测冷凝温度CT₂分别与预测蒸发温度ET₁和预测冷凝温度CT₁进行对比，重复N次，将第N次的计算结果预测蒸发温度ET_N和预测冷凝温度CT_N与第N-1次计算结果中的预测蒸发温度ET_N-1和预测冷凝温度CT_N-1进行对比，直至两者的偏差小于或等于1℃时停止计算；测量蒸发器特征温差后，继续测量出水温度和进水温度，然后通过预测总制热量Q1对预测蒸发温度ET₂和预测冷凝温度CT2进行计算，并与预测蒸发温度ET₁和预测冷凝温度CT₁进行对比，从而便于对是否加载压缩机进行判断，在ET_N与ET_N-1二者的差值和CT_N与CT_N-1二者的差值小于或者等于1℃时停止计算，提供数据依据；

S6：通过控制器将S5中第N次的计算结果预测蒸发温度ET_N和预测冷凝温度CT_N与S1中机组的安全保护参数进行对比，若预测蒸发温度ET_N和预测冷凝温度CT_N超出机组的安全保护参数范围，则会触发机组卸载保护；计算时在ET_N与ET_N-1二者的差值和CT_N与CT_N-1二者的差值之间相差的数值小于或者等于1℃时，此时，此预测值与加载一台压缩机后的实际数据相近，从而能够加载一台压缩机，且不会触发安全保护，从而避免机组频繁启动，延长机组的使用寿命。

吸气过热度SSH为5℃，过冷度SCT为3℃时，该压缩机制热量计算公式为：

Q[W]/P[W]＝C0+C1*ET+C2*CT^2+C3*ET^3+C4*ET*CT+C5*CT^2+C6*ET^3+C7*ET*CT^2+C8*ET*CT^2+C9*CT^3；其中，

C0-C9为常数；ET为蒸发温度；CT为冷凝温度；

工作时，压缩机可使用型号为比泽尔GED80385YA，Q[W]为压缩机的制冷量，且C0为122961.07082312200000000000；

C1为4103.17541507864000000000；

C2为-812.50886490851600000000；

C3为61.30328506927500000000；

C4为-16.39508241046550000000；

C5为-0.92515113536325000000；

C6为0.33235403978740100000；

C7为-0.44491562212363200000；

C8为-0.24585524363985900000；

C9为-0.04431336832825340000；

P[W]为压缩机的输入功率，且C0为10500.50413993540000000000；

C1为202.07603264190700000000；

C2为112.95821215237100000000；

C3为5.45603316542125000000；

C4为-7.99259309078821000000；

C5为3.00813151428611000000；

C6为0.05085104793956240000；

C7为-0.10992020407769000000；

C8为0.07837111557310680000；

C9为0.02640369120139740000；可将Q[W]与P[W]分别对应的C0-C9的数值代入压缩机制热量计算公式中，并分别计算出压缩机的制冷量Q[W]和压缩机的输入功率P[W]，并利用压缩机的制冷量Q[W]和压缩机的输入功率P[W]计算出第N次的预测总制热量Q_N，利用预测总制热量Q_N得出相对应的预测蒸发温度ET_N和预测冷凝温度CT_N，然后再与ET_N-1和CT_N-1的数值进行对比，从而能够提高比对的精确程度，提高对机组加载能力判断的准确度，进一步避免机组频繁加卸载使得压缩机的使用寿命降低。

蒸发器性能特征的参数为：在额定的Q制冷量、SSH吸气过热度下，△T＝Tout-ET；其中，

△T为蒸发器特征温差；Tout为出水温度；通过预测总制热量得出预测制冷量，然后将预测制冷量代入蒸发器及冷凝器性能特性，可得出在此预测总制热量下，预测蒸发温度ET和预测冷凝温度CT。

冷凝器性能特征的参数为：在额定的Q制热量、SCT过冷度下，△T＝CT-Tout；预测总制热量得出预测制冷量，可得出在此预测总制热量下，预测蒸发温度ET和预测冷凝温度CT；

压缩机的总制热量等于制冷量与压缩机输入功率之和；利用压缩机制热量计算公式分别对应制冷量与压缩机输入功率求取二者的数值，然后将制冷量与压缩机输入功率的数值相加得出压缩机的总制热量，从而能够根据压缩机的总制热量计算得出蒸发温度ET和冷凝温度CT，进而能够对机组的加载进行判断。

一种热泵多机并联系统，包括蒸发器、冷凝器、节流装置、温度传感器和压力传感器；控制器用于机组的初始数据进行记录，并根据用户的操作对机组的安全保护参数和预测数据进行计算；机组至少包括压缩机一和压缩机二；压缩机一与压缩机二的排气口之间通过排气管连通，压缩机一与压缩机二的吸气口之间通过吸气管连通；冷凝器用于吸收机组导入的高温高压制冷剂中的热量形成低温高压的液态制冷剂，以供给用户热量；节流装置用于对制冷剂的流速进行调节；温度传感器与压力传感器均设置有多个，且多个压力传感器分别布置在机组的两侧；温度传感器与压力传感器用于对机组中的ET、CT、SSH、SCT、Tw、Tin、Tout参数进行检测。

进一步在于：机组与控制器之间通过电线连接，控制器还用于控制机组中多个压缩机的启停；通过控制器能够对机组的启停进行控制，利用机组工作为用户提供热量。

以加载三台压缩机由压缩机一、压缩机二和压缩机三并联组成热泵多机并联系统为例：

首先，在测试时，记录机组的原始数据:

通过测试数据，定义机组的保护参数，当ET＜-24℃，机组卸载；当-24℃≤ET≤-20℃时，CT＞(3*ET+109)℃，机组卸载；当-20℃≤ET≤0℃时，CT＞(0.8*ET+65)℃，机组卸载；当CT＞65℃时机组卸载；

然后，在加载两台压缩机时，测量机组数据为室外温度Twa＝-20℃、Tina＝39℃、Touta＝41℃、SSHa＝5℃、SCTa＝3℃、ETa＝-22℃、CTa＝42℃，代入压缩机制热量计算公式中，计算可得，Q[W]a＝71.4KW，Qa＝115.8KW，蒸发器性能特性为Twa-ETa＝2℃，冷凝器性能特性为CTa-Twouta＝1℃，若此时的目标出水温度为45℃，因所需出水温度为45℃大于数值为41℃的出水温度Touta，因此当前机组需要加载；

而当前若加载一台压缩机，先假设ETa，CTa不变，则加载三台机组后，Q[W]b＝71.4*3/2＝107.2KW，Qb＝115.8*3/2＝173.7KW,当Q[W]b＝107.2KW时，蒸发器性能特征应该为＝107.2*2/71＝3℃，及ETb＝Tw-3℃＝-23℃，冷凝器性能特征应该为＝173.7*1/115.8＝1.5℃，即CTb＝1.5℃+41℃＝42.5℃；由于ETb-ETa≤1℃，CTb-CTa≤1℃，则认为此ETb、CTb接近实际加载一台压缩机的参数，而此时CTb＞3*ETb+109,则加载一台压缩机后，机组会触发卸载保护，则此时判定机组不允许加载，避免了机组频繁启停。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。