專利名稱：一種風(fēng)冷冷凝器智能調(diào)速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種冷凝器風(fēng)機(jī)電機(jī)自動(dòng)調(diào)速的控制部件，具體涉及空調(diào)機(jī)室外機(jī) 中冷凝器的風(fēng)機(jī)調(diào)速器。
背景技術(shù)：
全年從室外環(huán)境溫度來看 一般空調(diào)在設(shè)計(jì)理念上只是在夏季發(fā)揮降溫功能，室外 溫度在一5'C以下時(shí)，即無法進(jìn)行制冷。夏季制冷時(shí)一般空調(diào)可正常運(yùn)行，隨著冬天室 外溫度的下降，冷凝壓力降低，蒸發(fā)壓力也隨之下降，蒸發(fā)溫度低，產(chǎn)生蒸發(fā)器低溫保 護(hù)，同時(shí)空氣處理時(shí)過度除濕，蒸發(fā)器容易結(jié)霜，導(dǎo)致機(jī)組不能正常工作。而且制冷劑 循環(huán)量減小，制冷量下降，使機(jī)組設(shè)備不能正常散熱。
而一些機(jī)組由于運(yùn)行環(huán)境和負(fù)載的特殊性，如通訊機(jī)房，由于其內(nèi)部密集的通信設(shè) 備和電源設(shè)備，其熱負(fù)荷大多來自電子設(shè)備發(fā)熱，發(fā)熱量大，都是顯熱負(fù)荷。并且電子 設(shè)備的最佳工作環(huán)境是一個(gè)比較固定的區(qū)間。密閉的機(jī)房中，由于全年運(yùn)行，因此受外 部四季環(huán)境的影響應(yīng)該不如其他環(huán)境那么大。所以空調(diào)即使在冬季也要具備降溫功能。 要求其所配空調(diào)機(jī)全年制冷運(yùn)行。機(jī)房空調(diào)就是應(yīng)其要求而設(shè)計(jì)的。
為了保證空調(diào)機(jī)組能在一35t:到+45'C條件下24小時(shí)正?？煽康倪M(jìn)行制冷，機(jī)房 空調(diào)在設(shè)計(jì)上主要從系統(tǒng)和電路控制兩方面進(jìn)行
1、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面
在室外溫度很低的情況下，冷凝風(fēng)機(jī)早應(yīng)該停止轉(zhuǎn)動(dòng)了，此時(shí)室外機(jī)的散熱方式由
強(qiáng)制對流變?yōu)樽匀粚α?，換熱系數(shù)大大降低。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，如果室外環(huán)境溫度為-3(TC左 右時(shí)，此時(shí)的冷凝溫度大約比環(huán)境溫度高40'C左右(傳熱溫差)，所以冷凝溫度大約為 l(TC左右，但此值取決于冷凝器的面積。但如果環(huán)境有大風(fēng)的話，可能還需要采取擋風(fēng) 的措施。因?yàn)榇藭r(shí)的冷凝器非常的脆弱，風(fēng)一吹冷凝壓力會大大低于15公斤的，需要 設(shè)計(jì)上來進(jìn)行彌補(bǔ)，即加儲液罐，盡量冷凝器設(shè)計(jì)成大風(fēng)量小面積，雖然在高溫工況的 散熱效果同常規(guī)配置冷凝器差不多，在低溫工況就顯示出它的優(yōu)勢在非常低的溫度下 不開風(fēng)機(jī)可維持比較高的冷凝溫度，從而保證機(jī)房空調(diào)的正常運(yùn)行。
2、 電路控制方面
機(jī)房空調(diào)可以說絕大部分(至少是99%以上)都設(shè)計(jì)了冷凝壓力(或溫度)調(diào)節(jié)裝置，凝風(fēng)扇，保持冷凝壓力在一定范圍內(nèi)。并且機(jī)房空調(diào) 銷售的時(shí)候一般都根據(jù)現(xiàn)場情況選擇配置相關(guān)的冷凝器，以滿足當(dāng)前區(qū)域四季各類室外 溫度變化環(huán)境下，達(dá)到冷凝溫度48度(壓力值能控制在15-19公斤范圍)左右為標(biāo)準(zhǔn)值， 即使低于這個(gè)值也會依靠冷凝壓力(溫度)調(diào)節(jié)裝置來控制在這個(gè)值周邊范圍內(nèi)。 當(dāng)前市場上空調(diào)冷凝器控制器，基本采用以下幾種方式調(diào)節(jié)
1) 采用簡單的單壓力開關(guān)，其定值為1.5 1.9Mpa，控制冷凝風(fēng)扇反復(fù)開停，并不 調(diào)速。其成本最低，在長期氣溫高的環(huán)境下使用沒有問題，但到過渡季節(jié)和冬季，其開 停頻繁，機(jī)械壓力開關(guān)和風(fēng)扇電機(jī)的壽命達(dá)不到設(shè)計(jì)要求和系統(tǒng)壓力波動(dòng)大。
2) 采用簡單的單溫度開關(guān)，其設(shè)定值可調(diào)，溫度回差一般為2.5 3'C定值，當(dāng)環(huán) 境輻射溫度或冷凝翅片溫度低于設(shè)定值，停止冷凝風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)，其優(yōu)點(diǎn)也是成本低廉， 在夏季運(yùn)行正常。缺點(diǎn)是在冬季啟動(dòng)頻繁，影響風(fēng)機(jī)電機(jī)壽命和系統(tǒng)壓力波動(dòng)大，并且 必須和室內(nèi)機(jī)開關(guān)信號聯(lián)鎖，增加接線工作。
3) 采用單溫度傳感器，測量冷凝溫度，使用單片機(jī)輸出連續(xù)信號，控制功率模塊 無級調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。這種控制成本略高，但由于采用了無極調(diào)速的裝置，那么這種電機(jī) 轉(zhuǎn)速的變化是能夠非常平滑過渡的,其在設(shè)定溫度范圍內(nèi)，風(fēng)機(jī)對應(yīng)不同轉(zhuǎn)速，在壓力 穩(wěn)定方面控制效果好，但其由于受室外環(huán)境溫度的影響，也必須和室內(nèi)機(jī)開關(guān)信號聯(lián)鎖， 增加接線工作；并且如果溫度探頭松動(dòng)(測量冷凝溫度)或風(fēng)向影響(測量冷凝翅片溫 度或環(huán)境溫度)或測溫延遲會有風(fēng)扇誤動(dòng)作或不動(dòng)作的風(fēng)險(xiǎn)，安全性不能得到保障。
4) 采用模擬壓力傳感器，測量冷凝壓力的連續(xù)變化值，來對應(yīng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的線性變 化。這種方案是系統(tǒng)上最佳解決方案，反應(yīng)靈敏而快速，調(diào)節(jié)精準(zhǔn)，無需外接聯(lián)鎖信號。 但壓力變送元件成本過高，并且長期工作故障率高，在大批量生產(chǎn)和需長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行 時(shí)廠商制造和維護(hù)成本過大。
由此可見，開發(fā)出一種低成本、高效穩(wěn)定、易操作的冷凝壓力調(diào)節(jié)裝置是有廣闊市 場前景的。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是要在盡量降低成本的情況下，在冷凝器上設(shè)計(jì)安裝可自動(dòng)控制 的調(diào)節(jié)裝置，既能保障機(jī)組在低溫情況下的壓力波動(dòng)穩(wěn)定，又不需和室內(nèi)機(jī)組聯(lián)鎖。
本實(shí)用新型所述的風(fēng)冷冷凝器智能調(diào)速器，它包括控制器、第一溫度傳感器和第 二溫度傳感器，所述第一溫度傳感器和第二溫度傳感器分別設(shè)在冷凝器的進(jìn)氣管道和出液管道上，并與控制器電連接。
在冷凝器的出液管道上設(shè)有高中壓壓力開關(guān)，該高中壓壓力開關(guān)與控制器電連接。 增加該高中壓壓力開關(guān)，可以彌補(bǔ)開機(jī)時(shí)溫度傳感器熱容滯后的問題。
本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，安裝、調(diào)試非常方便，適于對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造。通過不同 的參數(shù)設(shè)定，適用各種配套機(jī)型。成本和現(xiàn)有技術(shù)的控制器相比大大降低，并且運(yùn)行穩(wěn) 定，調(diào)節(jié)快捷，無誤動(dòng)作。

圖l是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，
圖2是本實(shí)用新型的主程序流程圖，
圖3是本實(shí)用新型的調(diào)速狀態(tài)流程圖。
具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型的風(fēng)冷冷凝器智能調(diào)速器，主要包括控制器l、第一溫度 傳感器2、第二溫度傳感器3和高中壓壓力開關(guān)4，其中第一溫度傳感器2設(shè)在壓縮機(jī) 與冷凝器5的進(jìn)氣管道上，第二溫度傳感器3和高中壓壓力開關(guān)4設(shè)在壓縮機(jī)與膨脹閥 之間的出液管道上，兩個(gè)溫度傳感器及高中壓壓力開關(guān)4都與控制器1電連接。
根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)冷凝壓力變化時(shí)，冷凝器出液管溫度也相應(yīng)變化，由于制冷劑與 銅管有很好的傳熱性能，制冷劑與管壁的溫差可以忽略，因而完全可以根據(jù)該點(diǎn)溫度對 風(fēng)機(jī)風(fēng)量進(jìn)行加載和卸載來調(diào)節(jié)制冷系統(tǒng)的運(yùn)行工況。
將兩個(gè)溫度傳感器置于冷凝器的進(jìn)、出管路上，并加以保溫。雖然所測量得到的溫 度因?yàn)檫^熱和過冷度與相應(yīng)的飽和溫度雖然有一定差別，但在所調(diào)節(jié)的工況下差別是可 以容忍的。
所以應(yīng)用溫度傳感器通常可以較好地描述系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)；但對制冷系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程中 溫度傳感器自身的熱容作用造成該環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)與系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間常數(shù)相比不能 忽略，測量的溫度其變化率越大表明實(shí)際溫度與傳感器溫度相差越大。
由于制冷系統(tǒng)在運(yùn)行穩(wěn)定的情況下和環(huán)境溫度是慢時(shí)變的，管路溫度變化率最大的 時(shí)候是在系統(tǒng)啟動(dòng)的前幾十秒內(nèi)，所以一方面要求選擇反應(yīng)較靈敏的溫度測量元件，另 一方面從安全角度來講，增加一個(gè)高中壓壓力開關(guān)，可以彌補(bǔ)開機(jī)時(shí)溫度傳感器熱容滯 后的問題。
另外，基于去除室內(nèi)外機(jī)組電氣聯(lián)鎖線的思想，還需要一個(gè)判斷制冷系統(tǒng)開啟的條
5件。在制冷系統(tǒng)啟動(dòng)后，由于壓縮機(jī)的運(yùn)行，高溫高壓的制冷劑流出，冷凝器進(jìn)出管溫 度和壓力會迅速上升，而且，在風(fēng)機(jī)未開的情況下，雖然冷凝器的散熱方式變?yōu)樽匀粚?流但進(jìn)出管路的溫度還是有差別的。
所以，系統(tǒng)啟動(dòng)后的冷凝器的溫度壓力表現(xiàn)為
1) 在機(jī)組未開的情況下，整個(gè)冷凝器的進(jìn)出管路兩個(gè)溫度測量應(yīng)該是基本一致的，
系統(tǒng)壓力也是平衡壓力；
2) 制冷系統(tǒng)一啟動(dòng)，冷凝器的進(jìn)出管路壓力和進(jìn)出管路溫度急劇上升，風(fēng)機(jī)未開和 存在系統(tǒng)阻力情況下，進(jìn)氣管溫度和壓力略高于出液管，并且隨著時(shí)間繼續(xù)上升。
3) 冷凝風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后，進(jìn)氣管壓力和溫度會有所下降，回液管壓力對應(yīng)略有下降，但 溫度由于采用了強(qiáng)制對流而大幅度下降，系統(tǒng)即進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。圖2是本實(shí)用新型 的主程序流程圖，圖3是調(diào)速狀態(tài)流程圖。
為了克服現(xiàn)有單壓力開關(guān)控制和單通道溫度控制方案技術(shù)的缺點(diǎn)，綜合成本和可靠 型考慮，本實(shí)用新型包括了如下4個(gè)方面
1、 信號采集方面-
通過采集兩個(gè)模擬量溫度信號，和一路開關(guān)量壓力信號，放置方式如下圖所示
2、 控制邏輯方面
系統(tǒng)內(nèi)外機(jī)無電氣聯(lián)鎖，當(dāng)壓縮機(jī)啟動(dòng)后，控制器根據(jù)進(jìn)氣溫度和回液溫度的變化 規(guī)律和溫差值計(jì)算，找出溫度開機(jī)點(diǎn)；如果傳感器滯后和溫差的變化率未能引起開機(jī)條 件，中高壓壓力開關(guān)達(dá)到2.1Mpa時(shí)的動(dòng)作可引起風(fēng)機(jī)的全速運(yùn)行，直到系統(tǒng)壓力低于 1. 7Mpa停止，進(jìn)一步增大進(jìn)出管溫差和消除了傳感器變化滯后帶來的反應(yīng)問題。
為了防止夏天室外環(huán)境溫度過高如在太陽直射的屋頂上所造成的誤動(dòng)作，可將進(jìn)氣 溫度開機(jī)點(diǎn)設(shè)定較高，進(jìn)出溫度差設(shè)定稍大。
3、 調(diào)速功率模塊方面
冷凝器風(fēng)扇電機(jī)，由控制器經(jīng)計(jì)算，發(fā)送速度信號，通過雙向可控硅調(diào)壓輸出到電 機(jī)，及時(shí)穩(wěn)定的調(diào)節(jié)風(fēng)量的大小。
4、 通信和設(shè)定方面
控制器采用一體化設(shè)計(jì)，采集、通訊、功率模塊整合在一個(gè)殼體內(nèi)，系統(tǒng)同時(shí)留有 一個(gè)USB通信接口和一個(gè)RS485通信接口。 USB通信接口便于控制器程序的現(xiàn)場測試和參 數(shù)修改；RS485接口有利于空調(diào)現(xiàn)場的樓宇監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集。
權(quán)利要求1、一種風(fēng)冷冷凝器智能調(diào)速器，其特征是它包括控制器(1)、第一溫度傳感器(2)和第二溫度傳感器(3)，所述第一溫度傳感器(2)和第二溫度傳感器(3)分別設(shè)在冷凝器(5)的進(jìn)氣管道和出液管道上，并與控制器(1)電連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)冷冷凝器智能調(diào)速器，其特征是在冷凝器(5)的出液 管道上設(shè)有高中壓壓力開關(guān)(4)，該高中壓壓力開關(guān)(4)與控制器(1)電連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種風(fēng)冷冷凝器智能調(diào)速器，它包括控制器、第一溫度傳感器和第二溫度傳感器，第一溫度傳感器和第二溫度傳感器分別設(shè)在冷凝器的進(jìn)氣管道和出液管道上，并與控制器電連接。本實(shí)用新型通過采集制冷系統(tǒng)的冷凝器進(jìn)氣溫度和出液溫度信號，根據(jù)溫度、溫差和系統(tǒng)冷凝壓力開關(guān)聯(lián)合控制，根據(jù)內(nèi)部設(shè)定的程序，自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，保障室外風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與室內(nèi)機(jī)組要求的散熱量同步匹配，特別是在環(huán)境溫度很低的冬季提高了冷凝溫度，不但能保證制冷系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定，而且提高了季節(jié)能效比。和單獨(dú)使用壓力開關(guān)控制方法相比，其控制效果有了極大提高；和使用壓力變送器控制方法相比，不但成本明顯降低，系統(tǒng)的可靠性和安全性也提高了。
文檔編號F24F11/00GK201377876SQ200920042029
公開日2010年1月6日 申請日期2009年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月2日
發(fā)明者張定樑, 許海進(jìn), 郭端曉 申請人:南京佳力圖空調(diào)機(jī)電有限公司