专利名称：一种溴化锂吸收式第一类热泵机组装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉 及中央空调设备控制技术领域，尤其涉及一种溴化锂吸收式第一类热泵 机组。
背景技术：
溴化锂吸收式第一类热泵机组主要由再生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、热交换器、 冷剂泵、溶液泵等组成。该机组的工作原理可分为3个循环过程(1)、溴化锂溶液循环过 程，从吸收器出来的稀溶液经过热交换器进入再生器，在再生器中溶液被驱动热源加热浓 缩为浓溶液，浓溶液由再生器经过热交换器进入吸收器吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽变为稀 溶液。(2)、冷剂循环过程，从再生器蒸发出来的冷剂蒸汽进入冷凝器进行冷凝换热变为冷 剂水进入蒸发器，在蒸发器中吸收热源水热量蒸发为冷剂蒸汽，然后被吸收器的溶液吸收。、水系统循环，低温热源水在蒸发器管内循环，其热量被管外冷剂水吸收；温水在吸收 器、冷凝器管内循环，实现两次升温过程，第一次吸收吸收器的吸收热、第二次吸收冷凝器 的冷凝热。现有的溴化锂吸收式第一类热泵机组，根据再生器和蒸发器的液位信号，控制溶 液泵和冷剂泵的起停，调整溶液和冷剂循环量，液位高于液位控制状态时，溶液泵和冷剂泵 停止，但是，此种液位调节方法在部分负荷时，再生器和蒸发器液位波动幅度较大，将导致 溶液泵和冷剂泵频繁起停，进而导致机组运行不稳定以及负荷控制精度下降。现有的溴化锂吸收式第一类热泵机组，没有考虑机组逆放热的控制技术。所谓热 泵机组的逆放热，是指热源水不但没有向机组提供热量，反而从机组吸收热量的现象。发生 逆放热时，如果不加以控制，机组继续运行，会导致能源的大量浪费。现有的溴化锂吸收式第一类热泵机组，正常稀释运转停机后，溶液浓度大约在 55%左右，并且蒸发器中留存大量冷剂水。冬季低温环境下长时间停机，可能引起溶液结 晶、冷剂冻结。
发明内容
本发明的目的是提供一种溴化锂吸收式第一类热泵机组装置及其控制方法，解决 机组运转过程中再生器和蒸发器液位波动幅度大、机组逆放热、溶液结晶和冷剂冻结问题， 实现机组运转过程中再生器和蒸发器液位的平稳控制和逆放热控制，防止溶液结晶和冷剂冻结。本发明为实现上述目的所采用的技术方案是一种溴化锂吸收式第一类热泵机组 的液位综合控制方法，其特征在于首先通过液位电极采集液位控制状态；计算液位状态 当前值；根据液位状态当前值所属范围计算出计算控制输出值和控制泵的运转、停止；根 据计算控制输出值，通过变频器、循环旁通管和旁通调节阀调整液体循环量，调整液位。所述的一种溴化锂吸收式第一类热泵机组的液位综合控制方法，其特征在于液 位状态当前值是根据液位状态前一周期值、预测时间、液位控制状态和预测修正系数计算得出。 所述的一种溴化锂吸收式第一类热泵机组的液位综合控制方法，其特征在于计 算控制输出值是根据计算控制输出值的初始值、计算控制输出值的最低值和液位状态当前 值计算得出。一种溴化锂吸收式第一类热泵机组的逆放热控制方法，其特征在于首先通过热 源水进出口温度传感器、温水入口温度传感器、再生器温度传感器检测热源水进出口温度、 温水入口温度和再生器温度；判断逆放热；逆放热条件成立后，进行热泵机组的调节阀控 制或报警控制。所述的一种溴化锂吸收式第一类热泵机组的逆放热控制方法，其特征在于判断 逆放热的方式有两种，一种是当热源水出口温度高于热源水入口温度时，判断为逆放热；一 种是根据热源水入口温度、温水入口温度和再生器温度计算和判断得出逆放热状态。所述液位综合控制方法和逆放热控制方法所用的一种溴化锂吸收式第一类热泵 机组装置，包括再生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、热交换器、溶液泵、冷剂泵、液位电极及各 连接部件的管路，其特征在于安装有溶液泵变频器、冷剂泵变频器；溶液泵和吸收器之间 设有溶液循环旁通管，溶液循环旁通管上设有溶液旁通调节阀；冷剂泵和蒸发器之间设有 冷剂循环旁通管，冷剂循环旁通管上设有冷剂旁通调节阀。所述的一种溴化锂吸收式第一类热泵机组装置，其特征在于设有温水出口温度 传感器、热源水出口温度传感器、热源水入口温度传感器、温水出口温度传感器和再生器温 度传感器。所述的一种溴化锂吸收式第一类热泵机组装置，其特征在于在蒸发器和吸收器 之间设置用于快速稀释溶液的冷剂排放管，冷剂排放管上设有冷剂排放电磁阀。本发明的液位综合控制方法，实现了机组运转过程中再生器和蒸发器液位的平稳 控制，以及机组负荷输出的稳定控制；逆放热控制和报警使机组运实现节能运转；对溶液 进行稀释，防止溶液结晶和冷剂冻结，使机组适应低温环境下长时间停机。
图1是液位综合控制方法流程图；图2是逆放热控制方法流程图；图3是溴化锂吸收式第一类热泵机组再生器、蒸发器液位电极示意图；图4是溴化锂吸收式第一类热泵机组装置示意图。
具体实施例方式如图4所示的一种溴化锂吸收式第一类热泵机组装置，包括再生器4、冷凝器3、蒸 发器1、吸收器2、热交换器5、溶液泵11、冷剂泵10、再生器液位电极14，蒸发器液位电极9、 控制阀16及各连接部件的管路，在溶液泵11和冷剂泵10处分别安装溶液泵变频器26、冷 剂泵变频器25 ；溶液泵11和吸收器2之间设有溶液循环旁通管22和溶液循环旁通管24， 溶液循环旁通管22和溶液循环旁通管24上设有溶液旁通调节阀23 ；冷剂泵10和蒸发器1 之间设有冷剂循环旁通管19和冷剂循环旁通管21，冷剂循环旁通管19和冷剂循环旁通管 21上设有冷剂旁通调节阀20。安装温水出口温度传感器12、热源水出口温度传感器7、热源水入口温度传感器8、温水出口温度传感器6和再生器温度传感器15。在蒸发器1和吸 收器2之间设置用于快速稀释溶液的冷剂排放管17和冷剂排放管18，冷剂排放管17和冷 剂排放管18上设有冷剂排放电磁阀13。通过再生器液位电极14、蒸发器液位电极9采集再生器4和蒸发器1液位状态，如 图3所示1为设计液位，2为控制电极，3为状态电极，4为接地电极。其中控制电极2安装 在设计液位1处，根据溶液液位、冷剂液位与控制电极的接触时间和次数，采用液位综合控 制算法算出溶液循环量的计算控制输出值，通过溶液泵变频器26、溶液循环旁通管22、溶 液循环旁通管24和溶液旁通调节阀23调整溶液循环量，通过冷剂泵变频器25、冷剂循环旁 通管19、冷剂循环旁通管21及冷剂旁通调节 阀20调整冷剂循环量，从而连续调整溶液液位 和冷剂液位、减少溶液泵和冷剂泵起停。液位综合控制方法流程如图1所示图中，Mv为计 算控制输出值，Hz为Mv的初始值(根据试验情况确定)，a6为Mv最低值(根据试验情况 确定)，ml为液位状态当前值(布尔量)，El为液位控制状态(布尔量)，mlold为液位状 态前一周期值(布尔量)，N为预测时间(根据试验情况确定)，K为预测修正系数(根据试 验情况确定)。该流程始于步骤101。在步骤102，判断是否开始第一次计算。在步骤102中如果判断为否，则执行步骤103，确定液位状态前一周期值mlold等 于ml。在步骤102中如果判断为是，则执行步骤104，确定液位状态前一周期值mlold等于0。在步骤105中，根据ml = (ml oldX (N_l)+El XK)/N关系式计算液位状态当前值 ml ο在步骤106中，判断液位状态当前值ml是否小于0. 1。在步骤106中如果判断为是，则执行步骤109，液位状态当前值ml等于0. 1，然后 执行步骤110。在步骤106中如果判断为否，则执行步骤107，判断液位状态当前值ml是否大于
Io在步骤107中，判断液位状态当前值ml是否大于1。在步骤107中如果判断为是，则执行步骤108，液位状态当前值ml等于1，然后执 行步骤110。在步骤107中如果判断为否，则执行步骤110。在步骤110中，判断液位状态当前值ml是否小于等于0. 6。在步骤110中如果判断为是，则执行步骤111，根据Mv = Hz-(Hz-a6X12) X (ml-0. 4)/0. 2关系式计算出此范围内的计算控制输出值，然后执行步骤 115。在步骤110中如果判断否，则执行步骤112。在步骤112中，判断液位状态当前值ml是否小于等于0. 8。在步骤112中，如果判断为是，则根据Mv = a6X12关系式计算出计算控制输出 量，然后执行步骤115。
在步骤112中，如果判断为否，则执行步骤114。在步骤114中，溶液泵或冷剂泵停止。在步骤115中，溶液泵或冷剂泵运转。流程结束于步骤116。对于逆放热的防止，通过热源水出口温度传感器7、热源水入口温度传感器8、温水入口温度传感器12、再生器温度传感器15检测热源水进出口温度、温水入口温度和再生 器温度进行判断与控制，逆放热控制方法流程如图2所示，图中ΔΤ = Ty-Th为温度差， Aty为热源水入口温度，Th为温水入口温度，Tg为再生器温度。判断逆放热的方式有两种，一种是当热源水出口温度高于热源水入口温度时，判 断为逆放热；一种是根据热源水入口温度、温水入口温度和再生器温度计算和判断得出逆 放热状态。该流程始于步骤201。当检测到的热源水出口温度高于热源水入口温度时，判断为逆放热，直接执行步 骤 204。在步骤202中，判断再生器温度Tg是否大于90°C，如果判断为是，则执行步骤 203，如果判断为否，则返回重新进行判断。在步骤203中，判断温度差Δ T是否大于30°C，如果判断为是，则逆放热条件成立。 然后执行步骤204。如果判断为否，则返回重新开始。在步骤204中，开始计时，然后执行步骤205。在步骤205中，判断计时时间是否到5分钟，如果判断为是，即逆放热条件在连续 控制5分钟后还没有解除，则执行步骤207，如果判断为否，则执行步骤206。在步骤206中，关闭机组调节阀，然后执行步骤208。在步骤207中，执行逆放热报警，稀释运转停机保护。在步骤208中，判断温度差Δ T是否小于15°C，如果判断为是则返回重新开始判断 是否逆放热，如果判断为否，则重新开始计时。对于低温环境下长时间停机问题，如图4，在蒸发器1与吸收器2之间设置冷剂排 放管17、冷剂排放管18及冷剂排放电磁阀13，当机组稀释运转时，打开冷剂排放电磁阀13， 将蒸发器1内的冷剂水排放到吸收器2，与溶液充分混合，从而加快稀释运转速度，缩短稀 释运转时间；同时，冷剂水与溶液混合后浓度大约在48%左右，结晶温度及结冰温度大幅 度降低，在低温环境下有效防止冷剂水冻结及溶液结晶。
权利要求
一种溴化锂吸收式第一类热泵机组的液位综合控制方法，其特征在于首先通过液位电极采集液位控制状态；计算液位状态当前值；根据液位状态当前值所属范围计算出计算控制输出值和控制泵的运转、停止；根据计算控制输出值，通过变频器、循环旁通管和旁通调节阀调整液体循环量，调整液位。
2.根据权利要求1所述的一种溴化锂吸收式第一类热泵机组的液位综合控制方法，其 特征在于液位状态当前值是根据液位状态前一周期值、预测时间、液位控制状态和预测修 正系数计算得出。
3.根据权利要求1所述的一种溴化锂吸收式第一类热泵机组的液位综合控制方法，其 特征在于计算控制输出值是根据计算控制输出值的初始值、计算控制输出值的最低值和 液位状态当前值计算得出。
4.一种溴化锂吸收式第一类热泵机组的逆放热控制方法，其特征在于首先通过热源 水进出口温度传感器、温水入口温度传感器、再生器温度传感器检测热源水进出口温度、温 水入口温度和再生器温度；判断逆放热；逆放热条件成立后，进行热泵机组的调节阀控制 或报警控制。
5.根据权利要求4所述的一种溴化锂吸收式第一类热泵机组的逆放热控制方法，其特 征在于判断逆放热的方式有两种，一种是当热源水出口温度高于热源水入口温度时，判断 为逆放热；一种是根据热源水入口温度、温水入口温度和再生器温度计算和判断得出逆放 热状态。
6.权利要求1的液位综合控制方法和权利要求4的逆放热控制方法所用的一种溴化锂 吸收式第一类热泵机组装置，包括再生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、热交换器、溶液泵、冷剂 泵、液位电极及各连接部件的管路，其特征在于安装有溶液泵变频器、冷剂泵变频器；设 有溶液循环旁通管，溶液循环旁通管上设有溶液旁通调节阀；设有冷剂循环旁通管，冷剂循 环旁通管上设有冷剂旁通调节阀。
7.根据权利要求6所述的一种溴化锂吸收式第一类热泵机组装置，其特征在于设有 温水出口温度传感器、热源水出口温度传感器、热源水入口温度传感器、温水出口温度传感 器和再生器温度传感器。
8.根据权利要求6所述的一种溴化锂吸收式第一类热泵机组装置，其特征在于在蒸 发器和吸收器之间设置用于快速稀释溶液的冷剂排放管，冷剂排放管上设有冷剂排放电磁 阀。
全文摘要
本发明公开了一种溴化锂吸收式第一类热泵机组装置及其控制方法，包括通过液位综合控制方法调节溶液和冷剂循环量，实现再生器(4)和蒸发器(1)的液位平稳控制和机组负荷稳定控制；通过热源水进口温度传感器(8)、热源水出口温度传感器(7)、温水入口温度传感器(12)、再生器温度传感器(15)，采用逆放热控制方法进行逆放热控制与报警，实现机组节能运转；通过蒸发器(1)与吸收器(2)之间的冷剂排放电磁阀(13)实现快速稀释运转、在低温环境下有效防止冷剂水冻结及溶液结晶。
文档编号G05D9/12GK101866187SQ201010192819
公开日2010年10月20日 申请日期2010年6月2日 优先权日2010年6月2日
发明者宋媛媛, 康相玖, 张伟, 徐成毅, 栾慎勇, 王剑新, 王景东, 王颖, 田兴华, 糜华 申请人:大连三洋制冷有限公司