專利名稱：一種溴化鋰吸收式第一類熱泵機組裝置及其控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉 及中央空調(diào)設備控制技術領域，尤其涉及一種溴化鋰吸收式第一類熱泵 機組。
背景技術：
溴化鋰吸收式第一類熱泵機組主要由再生器、冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器、熱交換器、 冷劑泵、溶液泵等組成。該機組的工作原理可分為3個循環(huán)過程(1)、溴化鋰溶液循環(huán)過 程，從吸收器出來的稀溶液經(jīng)過熱交換器進入再生器，在再生器中溶液被驅(qū)動熱源加熱濃 縮為濃溶液，濃溶液由再生器經(jīng)過熱交換器進入吸收器吸收來自蒸發(fā)器的冷劑蒸汽變?yōu)橄?溶液。(2)、冷劑循環(huán)過程，從再生器蒸發(fā)出來的冷劑蒸汽進入冷凝器進行冷凝換熱變?yōu)槔?劑水進入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中吸收熱源水熱量蒸發(fā)為冷劑蒸汽，然后被吸收器的溶液吸收。、水系統(tǒng)循環(huán)，低溫熱源水在蒸發(fā)器管內(nèi)循環(huán)，其熱量被管外冷劑水吸收；溫水在吸收 器、冷凝器管內(nèi)循環(huán)，實現(xiàn)兩次升溫過程，第一次吸收吸收器的吸收熱、第二次吸收冷凝器 的冷凝熱。現(xiàn)有的溴化鋰吸收式第一類熱泵機組，根據(jù)再生器和蒸發(fā)器的液位信號，控制溶 液泵和冷劑泵的起停，調(diào)整溶液和冷劑循環(huán)量，液位高于液位控制狀態(tài)時，溶液泵和冷劑泵 停止，但是，此種液位調(diào)節(jié)方法在部分負荷時，再生器和蒸發(fā)器液位波動幅度較大，將導致 溶液泵和冷劑泵頻繁起停，進而導致機組運行不穩(wěn)定以及負荷控制精度下降?，F(xiàn)有的溴化鋰吸收式第一類熱泵機組，沒有考慮機組逆放熱的控制技術。所謂熱 泵機組的逆放熱，是指熱源水不但沒有向機組提供熱量，反而從機組吸收熱量的現(xiàn)象。發(fā)生 逆放熱時，如果不加以控制，機組繼續(xù)運行，會導致能源的大量浪費?，F(xiàn)有的溴化鋰吸收式第一類熱泵機組，正常稀釋運轉(zhuǎn)停機后，溶液濃度大約在 55%左右，并且蒸發(fā)器中留存大量冷劑水。冬季低溫環(huán)境下長時間停機，可能引起溶液結 晶、冷劑凍結。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種溴化鋰吸收式第一類熱泵機組裝置及其控制方法，解決 機組運轉(zhuǎn)過程中再生器和蒸發(fā)器液位波動幅度大、機組逆放熱、溶液結晶和冷劑凍結問題， 實現(xiàn)機組運轉(zhuǎn)過程中再生器和蒸發(fā)器液位的平穩(wěn)控制和逆放熱控制，防止溶液結晶和冷劑凍結。本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術方案是一種溴化鋰吸收式第一類熱泵機組 的液位綜合控制方法，其特征在于首先通過液位電極采集液位控制狀態(tài)；計算液位狀態(tài) 當前值；根據(jù)液位狀態(tài)當前值所屬范圍計算出計算控制輸出值和控制泵的運轉(zhuǎn)、停止；根 據(jù)計算控制輸出值，通過變頻器、循環(huán)旁通管和旁通調(diào)節(jié)閥調(diào)整液體循環(huán)量，調(diào)整液位。所述的一種溴化鋰吸收式第一類熱泵機組的液位綜合控制方法，其特征在于液 位狀態(tài)當前值是根據(jù)液位狀態(tài)前一周期值、預測時間、液位控制狀態(tài)和預測修正系數(shù)計算得出。 所述的一種溴化鋰吸收式第一類熱泵機組的液位綜合控制方法，其特征在于計 算控制輸出值是根據(jù)計算控制輸出值的初始值、計算控制輸出值的最低值和液位狀態(tài)當前 值計算得出。一種溴化鋰吸收式第一類熱泵機組的逆放熱控制方法，其特征在于首先通過熱 源水進出口溫度傳感器、溫水入口溫度傳感器、再生器溫度傳感器檢測熱源水進出口溫度、 溫水入口溫度和再生器溫度；判斷逆放熱；逆放熱條件成立后，進行熱泵機組的調(diào)節(jié)閥控 制或報警控制。所述的一種溴化鋰吸收式第一類熱泵機組的逆放熱控制方法，其特征在于判斷 逆放熱的方式有兩種，一種是當熱源水出口溫度高于熱源水入口溫度時，判斷為逆放熱；一 種是根據(jù)熱源水入口溫度、溫水入口溫度和再生器溫度計算和判斷得出逆放熱狀態(tài)。所述液位綜合控制方法和逆放熱控制方法所用的一種溴化鋰吸收式第一類熱泵 機組裝置，包括再生器、冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器、熱交換器、溶液泵、冷劑泵、液位電極及各 連接部件的管路，其特征在于安裝有溶液泵變頻器、冷劑泵變頻器；溶液泵和吸收器之間 設有溶液循環(huán)旁通管，溶液循環(huán)旁通管上設有溶液旁通調(diào)節(jié)閥；冷劑泵和蒸發(fā)器之間設有 冷劑循環(huán)旁通管，冷劑循環(huán)旁通管上設有冷劑旁通調(diào)節(jié)閥。所述的一種溴化鋰吸收式第一類熱泵機組裝置，其特征在于設有溫水出口溫度 傳感器、熱源水出口溫度傳感器、熱源水入口溫度傳感器、溫水出口溫度傳感器和再生器溫 度傳感器。所述的一種溴化鋰吸收式第一類熱泵機組裝置，其特征在于在蒸發(fā)器和吸收器 之間設置用于快速稀釋溶液的冷劑排放管，冷劑排放管上設有冷劑排放電磁閥。本發(fā)明的液位綜合控制方法，實現(xiàn)了機組運轉(zhuǎn)過程中再生器和蒸發(fā)器液位的平穩(wěn) 控制，以及機組負荷輸出的穩(wěn)定控制；逆放熱控制和報警使機組運實現(xiàn)節(jié)能運轉(zhuǎn)；對溶液 進行稀釋，防止溶液結晶和冷劑凍結，使機組適應低溫環(huán)境下長時間停機。


圖1是液位綜合控制方法流程圖；圖2是逆放熱控制方法流程圖；圖3是溴化鋰吸收式第一類熱泵機組再生器、蒸發(fā)器液位電極示意圖；圖4是溴化鋰吸收式第一類熱泵機組裝置示意圖。
具體實施例方式如圖4所示的一種溴化鋰吸收式第一類熱泵機組裝置，包括再生器4、冷凝器3、蒸 發(fā)器1、吸收器2、熱交換器5、溶液泵11、冷劑泵10、再生器液位電極14，蒸發(fā)器液位電極9、 控制閥16及各連接部件的管路，在溶液泵11和冷劑泵10處分別安裝溶液泵變頻器26、冷 劑泵變頻器25 ；溶液泵11和吸收器2之間設有溶液循環(huán)旁通管22和溶液循環(huán)旁通管24， 溶液循環(huán)旁通管22和溶液循環(huán)旁通管24上設有溶液旁通調(diào)節(jié)閥23 ；冷劑泵10和蒸發(fā)器1 之間設有冷劑循環(huán)旁通管19和冷劑循環(huán)旁通管21，冷劑循環(huán)旁通管19和冷劑循環(huán)旁通管 21上設有冷劑旁通調(diào)節(jié)閥20。安裝溫水出口溫度傳感器12、熱源水出口溫度傳感器7、熱源水入口溫度傳感器8、溫水出口溫度傳感器6和再生器溫度傳感器15。在蒸發(fā)器1和吸 收器2之間設置用于快速稀釋溶液的冷劑排放管17和冷劑排放管18，冷劑排放管17和冷 劑排放管18上設有冷劑排放電磁閥13。通過再生器液位電極14、蒸發(fā)器液位電極9采集再生器4和蒸發(fā)器1液位狀態(tài)，如 圖3所示1為設計液位，2為控制電極，3為狀態(tài)電極，4為接地電極。其中控制電極2安裝 在設計液位1處，根據(jù)溶液液位、冷劑液位與控制電極的接觸時間和次數(shù)，采用液位綜合控 制算法算出溶液循環(huán)量的計算控制輸出值，通過溶液泵變頻器26、溶液循環(huán)旁通管22、溶 液循環(huán)旁通管24和溶液旁通調(diào)節(jié)閥23調(diào)整溶液循環(huán)量，通過冷劑泵變頻器25、冷劑循環(huán)旁 通管19、冷劑循環(huán)旁通管21及冷劑旁通調(diào)節(jié) 閥20調(diào)整冷劑循環(huán)量，從而連續(xù)調(diào)整溶液液位 和冷劑液位、減少溶液泵和冷劑泵起停。液位綜合控制方法流程如圖1所示圖中，Mv為計 算控制輸出值，Hz為Mv的初始值(根據(jù)試驗情況確定)，a6為Mv最低值(根據(jù)試驗情況 確定)，ml為液位狀態(tài)當前值(布爾量)，El為液位控制狀態(tài)(布爾量)，mlold為液位狀 態(tài)前一周期值(布爾量)，N為預測時間(根據(jù)試驗情況確定)，K為預測修正系數(shù)(根據(jù)試 驗情況確定)。該流程始于步驟101。在步驟102，判斷是否開始第一次計算。在步驟102中如果判斷為否，則執(zhí)行步驟103，確定液位狀態(tài)前一周期值mlold等 于ml。在步驟102中如果判斷為是，則執(zhí)行步驟104，確定液位狀態(tài)前一周期值mlold等于0。在步驟105中，根據(jù)ml = (ml oldX (N_l)+El XK)/N關系式計算液位狀態(tài)當前值 ml ο在步驟106中，判斷液位狀態(tài)當前值ml是否小于0. 1。在步驟106中如果判斷為是，則執(zhí)行步驟109，液位狀態(tài)當前值ml等于0. 1，然后 執(zhí)行步驟110。在步驟106中如果判斷為否，則執(zhí)行步驟107，判斷液位狀態(tài)當前值ml是否大于
Io在步驟107中，判斷液位狀態(tài)當前值ml是否大于1。在步驟107中如果判斷為是，則執(zhí)行步驟108，液位狀態(tài)當前值ml等于1，然后執(zhí) 行步驟110。在步驟107中如果判斷為否，則執(zhí)行步驟110。在步驟110中，判斷液位狀態(tài)當前值ml是否小于等于0. 6。在步驟110中如果判斷為是，則執(zhí)行步驟111，根據(jù)Mv = Hz-(Hz-a6X12) X (ml-0. 4)/0. 2關系式計算出此范圍內(nèi)的計算控制輸出值，然后執(zhí)行步驟 115。在步驟110中如果判斷否，則執(zhí)行步驟112。在步驟112中，判斷液位狀態(tài)當前值ml是否小于等于0. 8。在步驟112中，如果判斷為是，則根據(jù)Mv = a6X12關系式計算出計算控制輸出 量，然后執(zhí)行步驟115。
在步驟112中，如果判斷為否，則執(zhí)行步驟114。在步驟114中，溶液泵或冷劑泵停止。在步驟115中，溶液泵或冷劑泵運轉(zhuǎn)。流程結束于步驟116。對于逆放熱的防止，通過熱源水出口溫度傳感器7、熱源水入口溫度傳感器8、溫水入口溫度傳感器12、再生器溫度傳感器15檢測熱源水進出口溫度、溫水入口溫度和再生 器溫度進行判斷與控制，逆放熱控制方法流程如圖2所示，圖中ΔΤ = Ty-Th為溫度差， Aty為熱源水入口溫度，Th為溫水入口溫度，Tg為再生器溫度。判斷逆放熱的方式有兩種，一種是當熱源水出口溫度高于熱源水入口溫度時，判 斷為逆放熱；一種是根據(jù)熱源水入口溫度、溫水入口溫度和再生器溫度計算和判斷得出逆 放熱狀態(tài)。該流程始于步驟201。當檢測到的熱源水出口溫度高于熱源水入口溫度時，判斷為逆放熱，直接執(zhí)行步 驟 204。在步驟202中，判斷再生器溫度Tg是否大于90°C，如果判斷為是，則執(zhí)行步驟 203，如果判斷為否，則返回重新進行判斷。在步驟203中，判斷溫度差Δ T是否大于30°C，如果判斷為是，則逆放熱條件成立。 然后執(zhí)行步驟204。如果判斷為否，則返回重新開始。在步驟204中，開始計時，然后執(zhí)行步驟205。在步驟205中，判斷計時時間是否到5分鐘，如果判斷為是，即逆放熱條件在連續(xù) 控制5分鐘后還沒有解除，則執(zhí)行步驟207，如果判斷為否，則執(zhí)行步驟206。在步驟206中，關閉機組調(diào)節(jié)閥，然后執(zhí)行步驟208。在步驟207中，執(zhí)行逆放熱報警，稀釋運轉(zhuǎn)停機保護。在步驟208中，判斷溫度差Δ T是否小于15°C，如果判斷為是則返回重新開始判斷 是否逆放熱，如果判斷為否，則重新開始計時。對于低溫環(huán)境下長時間停機問題，如圖4，在蒸發(fā)器1與吸收器2之間設置冷劑排 放管17、冷劑排放管18及冷劑排放電磁閥13，當機組稀釋運轉(zhuǎn)時，打開冷劑排放電磁閥13， 將蒸發(fā)器1內(nèi)的冷劑水排放到吸收器2，與溶液充分混合，從而加快稀釋運轉(zhuǎn)速度，縮短稀 釋運轉(zhuǎn)時間；同時，冷劑水與溶液混合后濃度大約在48%左右，結晶溫度及結冰溫度大幅 度降低，在低溫環(huán)境下有效防止冷劑水凍結及溶液結晶。
權利要求
一種溴化鋰吸收式第一類熱泵機組的液位綜合控制方法，其特征在于首先通過液位電極采集液位控制狀態(tài)；計算液位狀態(tài)當前值；根據(jù)液位狀態(tài)當前值所屬范圍計算出計算控制輸出值和控制泵的運轉(zhuǎn)、停止；根據(jù)計算控制輸出值，通過變頻器、循環(huán)旁通管和旁通調(diào)節(jié)閥調(diào)整液體循環(huán)量，調(diào)整液位。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種溴化鋰吸收式第一類熱泵機組的液位綜合控制方法，其 特征在于液位狀態(tài)當前值是根據(jù)液位狀態(tài)前一周期值、預測時間、液位控制狀態(tài)和預測修 正系數(shù)計算得出。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種溴化鋰吸收式第一類熱泵機組的液位綜合控制方法，其 特征在于計算控制輸出值是根據(jù)計算控制輸出值的初始值、計算控制輸出值的最低值和 液位狀態(tài)當前值計算得出。
4.一種溴化鋰吸收式第一類熱泵機組的逆放熱控制方法，其特征在于首先通過熱源 水進出口溫度傳感器、溫水入口溫度傳感器、再生器溫度傳感器檢測熱源水進出口溫度、溫 水入口溫度和再生器溫度；判斷逆放熱；逆放熱條件成立后，進行熱泵機組的調(diào)節(jié)閥控制 或報警控制。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種溴化鋰吸收式第一類熱泵機組的逆放熱控制方法，其特 征在于判斷逆放熱的方式有兩種，一種是當熱源水出口溫度高于熱源水入口溫度時，判斷 為逆放熱；一種是根據(jù)熱源水入口溫度、溫水入口溫度和再生器溫度計算和判斷得出逆放 熱狀態(tài)。
6.權利要求1的液位綜合控制方法和權利要求4的逆放熱控制方法所用的一種溴化鋰 吸收式第一類熱泵機組裝置，包括再生器、冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器、熱交換器、溶液泵、冷劑 泵、液位電極及各連接部件的管路，其特征在于安裝有溶液泵變頻器、冷劑泵變頻器；設 有溶液循環(huán)旁通管，溶液循環(huán)旁通管上設有溶液旁通調(diào)節(jié)閥；設有冷劑循環(huán)旁通管，冷劑循 環(huán)旁通管上設有冷劑旁通調(diào)節(jié)閥。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種溴化鋰吸收式第一類熱泵機組裝置，其特征在于設有 溫水出口溫度傳感器、熱源水出口溫度傳感器、熱源水入口溫度傳感器、溫水出口溫度傳感 器和再生器溫度傳感器。
8.根據(jù)權利要求6所述的一種溴化鋰吸收式第一類熱泵機組裝置，其特征在于在蒸 發(fā)器和吸收器之間設置用于快速稀釋溶液的冷劑排放管，冷劑排放管上設有冷劑排放電磁 閥。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種溴化鋰吸收式第一類熱泵機組裝置及其控制方法，包括通過液位綜合控制方法調(diào)節(jié)溶液和冷劑循環(huán)量，實現(xiàn)再生器(4)和蒸發(fā)器(1)的液位平穩(wěn)控制和機組負荷穩(wěn)定控制；通過熱源水進口溫度傳感器(8)、熱源水出口溫度傳感器(7)、溫水入口溫度傳感器(12)、再生器溫度傳感器(15)，采用逆放熱控制方法進行逆放熱控制與報警，實現(xiàn)機組節(jié)能運轉(zhuǎn)；通過蒸發(fā)器(1)與吸收器(2)之間的冷劑排放電磁閥(13)實現(xiàn)快速稀釋運轉(zhuǎn)、在低溫環(huán)境下有效防止冷劑水凍結及溶液結晶。
文檔編號G05D9/12GK101866187SQ201010192819
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月2日 優(yōu)先權日2010年6月2日
發(fā)明者宋媛媛, 康相玖, 張偉, 徐成毅, 欒慎勇, 王劍新, 王景東, 王穎, 田興華, 糜華 申請人:大連三洋制冷有限公司