一种飞机场用廊桥空调机组及其控制方法与流程

文档序号：14568300发布日期：2018-06-01 20:51阅读：917来源：国知局

本发明属于飞机地面空调技术领域，具体涉及一种飞机场用廊桥空调机组及其控制方法。

背景技术：

目前，已有的飞机地面空调机组，全新风空气经过机组的制冷系统的直接蒸发制冷或电加热器加热处理后，经绝热输送软管和快速接头通过飞机空调送风口送入飞机机舱和驾驶室，为停靠在机场的飞机提供经过处理的一定流量、温度、压力的冷却空气。

传统的飞机场用廊桥空调机组一般采用风冷方式对制冷系统的冷凝器进行换热，然而风冷的冷凝温度高，使用场合要求的蒸发温度低，由此导致制冷系统运行的压比大，运行能效差，增加能耗，运行费用高；同时，全新风在降温冷却处理之后变成低温送风，过程中所产生的大量凝结水直接排走，而未能进行有效的回收利用，资源浪费过大。

可见，现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种飞机场用廊桥空调机组及其控制方法，能够对多段多级制冷系统的冷凝器组进行水侧和空气侧冷却，有效降低制冷系统的冷凝压力和冷凝温度，缩小综合压缩比，提高能效比，具有设备紧凑、安装灵活多样、运行高效节能、温度控制精准的优点。

为了实现以上提及到的技术目的，本发明采取了以下技术方案：

一种飞机场用廊桥空调机组，包括空调送风系统、控制系统、框架结构空调箱、多段多级制冷系统，所述框架结构空调箱安装有轴流风机，所述空调送风系统包括风道及设置在风道内的高压鼓风机组，所述多段多级制冷系统的蒸发器组设置在风道内部，该空调机组还包括设置在框架结构空调箱内部的蒸发式散热系统；所述蒸发式散热系统包括喷淋室、收水装置和填料层；所述填料层设置在喷淋室的内部；所述多段多级制冷系统的冷凝器组设置在喷淋室内部、填料层上方；所述收水装置设置在多段多级制冷系统的冷凝器组内侧；所述喷淋室在多段多级制冷系统的冷凝器组外侧设置进风口，在收水装置的内侧设置出风口。

所述的飞机场用廊桥空调机组中，所述风道包括第一风道和第二风道，所述高压鼓风机组的进口、出口对应连接于第一风道、第二风道，所述多段多级制冷系统包括前段多级制冷系统和后段多级制冷系统，前段多级制冷系统的蒸发器组设置在第一风道，后段多级制冷系统的蒸发器组设置在第二风道。

所述的飞机场用廊桥空调机组中，所述空调机组还包括凝结水回收装置；所述凝结水回收装置的进水口位于前段多级制冷系统的蒸发器组与高压鼓风机组的进口之间且连通于第一风道的底部，凝结水回收装置的出水口连接于喷淋室。

所述的飞机场用廊桥空调机组中，所述空调机组还包括防冻装置；所述防冻装置设置在框架结构空调箱内部、风道的进口前，防冻装置包括加热器、前温度传感器、后温度传感器；所述前温度传感器和后温度传感器对应设置在加热器的前侧、后侧。

所述的飞机场用廊桥空调机组中，所述控制系统包括温度检测系统和中央控制系统；所述温度检测系统包括用于检测外界温度的第一传感器、用于检测经前段多级制冷系统冷却后的新风温度的第二传感器、用于检测高压鼓风机组出口的新风温度的第三传感器、用于检测送风温度的第四传感器、用于检测喷淋室出风温度的第五传感器，以及用于检测框架结构空调箱内温度的第六传感器。

一种如上所述的飞机场用廊桥空调机组的控制方法，具体包括如下步骤：

步骤A：启动中央控制系统，设定送风温度的设置值Tk以及非负参数Ta、Tb、Tc,且Ta＜Tb＜Tc;

步骤B：温度检测系统工作，第一传感器检测外界温度为t0，前温度传感器检测防冻装置进口温度为t1，后温度传感器检测防冻装置出口温度为t2，第二传感器检测前段多级制冷系统的出口新风温度为t3，设定前段多级制冷系统的出口新风温度设置值为T3，第三传感器检测高压鼓风机组出口的新风温度为t4，第四传感器检测送风温度为t5，第五传感器检测喷淋室的出风温度为t6，设定喷淋室的出风温度设置值为T6，第六传感器检测框架结构空调箱内的温度为t7，框架结构空调箱内的温度设置值为T7，并将检测的温度数值传输至中央控制系统；

步骤C：中央控制系统比较分析t1与t0-Ta、t0-Tb、t0-Tc之间的大小关系，自动选择运行模式——除湿降温运行模式或通风运行模式，控制多段多级制冷系统、防冻装置、轴流风机、喷淋室、高压鼓风机组的运行或停止工作状态。

所述的飞机场用廊桥空调机组的控制方法中，当所述步骤C选择除湿降温运行模式时，若t1≥t0-Ta，则按照步骤D1运行：

步骤D1：多段多级制冷系统的压缩机组全部启动，防冻装置保持停机状态，高压鼓风机组、轴流风机和喷淋室启动运行；

若t0-Tb＜t1＜t0-Ta，则按照步骤D2运行：

步骤D2：前段多级制冷系统启动，后段多级制冷系统关闭，防冻装置保持停机状态，高压鼓风机组、轴流风机和喷淋室启动运行；

若t0-Tc＜t1≤t0-Tb，则按照步骤D3运行：

步骤D3：后段多级制冷系统启动，前段多级制冷系统关闭，防冻装置保持停机状态，高压鼓风机组、轴流风机和喷淋室启动运行。

所述的飞机场用廊桥空调机组的控制方法中，当所述步骤C选择通风运行模式时，t1≤t0-Tc，则按照步骤D4运行：

步骤D4：多段多级制冷系统、轴流风机和喷淋室不运行，高压鼓风机组和防冻装置启动运行。

所述的飞机场用廊桥空调机组的控制方法中，所述空调机组在除湿制冷运行模式工作时，中央控制系统通过如下步骤保证送风温度达到控制精度范围内：

步骤E1：若满足t1＞t0-Tb的条件下，中央控制系统判断t3与T3-0.5、T3+0.5的大小关系；若t3＞T3+0.5，执行步骤E11；若T3-0.5≤t3≤T3+0.5，执行步骤E12；若t3＜T3-0.5，执行步骤E13；

步骤E11：前段多级制冷系统加载运行，保证前段多级制冷系统的出口新风温度t3在T3-0.5至T3+0.5的温度范围内；

步骤E12：前段多级制冷系统保持工况运行；

步骤E13：前段多级制冷系统卸载运行，保证前段多级制冷系统的出口新风温度t3在T3-0.5至T3+0.5的温度范围内；

步骤F1：中央控制系统判断t6与T6的大小关系；若t6＞T6，加大喷淋室的循环水泵流量；若t6＜T6，减少喷淋室的循环水泵的流量；

步骤G1：中央控制系统判断t7与T7的大小关系；若t7＞T7，增大轴流风机的排风量；若t7小于T7，减少轴流风机的排风量；

步骤H1：若满足t1≥t0-Ta或t1≤t0-Tb，中央控制系统判断t5与Tk-1、Tk+1的大小关系；若t5＞Tk+1，执行步骤H11；若Tk-1≤t5≤Tk+1，执行步骤H12；若t5＜Tk-1，执行步骤H13；

步骤H11：后段多级制冷系统加载运行，保证送风温度t5在Tk-1至Tk+1的温度范围内；

步骤H12：后段多级制冷系统保持工况运行；

步骤H13：后段多级制冷系统卸载运行，保证送风温度t5在Tk-1至Tk+1的温度范围内。

所述的飞机场用廊桥空调机组的控制方法中，所述空调机组在通风运行模式工作时，中央控制系统通过如下步骤保证送风温度达到控制精度范围内：

步骤E2：中央控制系统判断送风温度t5与Tk-1、Tk+1的大小关系；若t5＞Tk+1，执行步骤E21；若Tk-1≤t5≤Tk+1，执行步骤E22；若 t5＜Tk-1，执行步骤E23；

步骤E21：降低防冻装置的发热功率，保证送风温度t5在Tk-1至Tk+1的温度范围内；

步骤E22：防冻装置保持工况运行；

步骤E23：增加防冻装置的发热功率，保证送风温度t5在Tk-1至Tk+1的温度范围内。

有益效果：

本发明提供了一种飞机场用廊桥空调机组及其控制方法，通过设置蒸发式散热系统对多段多级制冷系统的冷凝器组进行水侧冷却和空气侧冷却，加强对冷凝器组的冷却效果，有效降低制冷系统高压侧的冷凝压力与冷凝温度，采用多段多级直接蒸发方式对风道的全新风进行除湿降温，能有效减少机组的综合压缩比，提高机组的综合能效比。

通过蒸发式散热系统的喷淋室喷淋下来的水吸热气化，带走冷凝器组的热量，而从外界进来的冷风经过喷淋室，先是吸收冷凝器组的热量，又将热量传递给水，得到有效降温，然后进入框架结构空调箱内部，与内部高温空气换热，对内部进行冷却，确保内部的机器设备正常运行。与传统的飞机地面空调机组相比，本发明结合空气侧和水侧冷却方式实现冷凝器组的制冷剂冷凝，以及采用喷淋方式对外界冷风降温，获得更低的冷凝器组的冷凝温度，和更低的框架结构空调箱内部温度。另外，设置凝结水回收装置，在全新风经除湿降温处理后会产生大量凝结水，进行凝结水的回收利用，将其输送至喷淋室，作为补充水源，实现资源高效利用和节能。

附图说明

图1为本发明提供的飞机场用廊桥空调机组的内部左侧图。

图2为本发明提供的飞机场用廊桥空调机组的内部主视图。

图3为本发明提供的飞机场用廊桥空调机组的内部俯视图。

图4为本发明提供的飞机场用廊桥空调机组的控制方法的步骤流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种飞机场用廊桥空调机组及其控制方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，需要理解的是，术语“左”、“右”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

请参阅图1、图2和图3，本发明提供了一种飞机场用廊桥空调机组，包括空调送风系统、控制系统、框架结构空调箱1、多段多级制冷系统，框架结构空调箱1安装有轴流风机2，空调送风系统包括风道及设置在风道内的高压鼓风机组10，多段多级制冷系统的蒸发器组设置在风道内部，该空调机组还包括设置在框架结构空调箱1内部的蒸发式散热系统；蒸发式散热系统包括喷淋室3、收水装置4和填料层5；填料层5设置在喷淋室3的内部；多段多级制冷系统的冷凝器组61设置在喷淋室3内部、填料层5上方；收水装置4设置在多段多级制冷系统的冷凝器组61内侧；喷淋室3在多段多级制冷系统的冷凝器组61外侧设置进风口，在收水装置4的内侧设置出风口，用于散热的外界冷风按照C方向进入到喷淋室3中完成换热，在穿过喷淋室3后，进入框架结构空调箱1，带走内部设备机器工作所产生的热量，最后经轴流风机2流向外界。蒸发式散热系统设置在风道的两侧。

其中A为外界的全新风进入空调机组的方向，B为全新风从空调机组出来的方向，C为散热用的外界冷风进入喷淋室的方向，D为冷风从轴流风机输出的方向。喷淋室3顶部设置有布水系统（图中未示出），布水系统在喷淋室3内均匀分配水，由上往下喷淋。外界冷风从喷淋室3的进风口进入，在喷淋室3内与多段多级制冷系统的冷凝器组61、喷淋水换热，后经过收水装置4流入框架结构空调箱1，带走内部的机器设备工作所产生的热量，通过轴流风机2流出。多段多级制冷系统的冷凝器组61一方面与喷淋而下的水换热，冷凝器组61的外表面水膜吸收冷凝器组61内流动的制冷剂的热量，蒸发形成水蒸气，完成水侧冷却工作；另一方面与外界冷风换热，完成空气侧冷却。结合水侧冷却和空气侧冷却两种方式，对冷凝器组61进行高效的冷却，而且有效降低冷凝器组高压侧的冷凝压力和冷凝温度，在冷凝过程中，不受外界冷风温度的限制，可有效降低压缩机组的压缩比。另外，外界冷风与喷淋水换热，温度得到下降，可更加有效地降低框架结构空调箱1内部的温度，为内部的机器设备提供适宜的工作温度。外界冷风在排出喷淋室3前会经过具有汽水分离作用的收水装置4，将冷风所携带的水滴与空气分离，降低喷淋室3的逸出水量损失。在喷淋室3内设置填料层5，在喷淋水与多段多级制冷系统的冷凝器组61换热后往下流，流至填料层5，在填料层5的多孔结构流动时进行换热，实现水降温。

根据需求，可设置多个轴流风机，在本发明中优选地设置了第一轴流风机21、第二轴流风机22、第三轴流风机23。多段多级制冷系统包括冷凝器组、压缩机组、蒸发器组、节流装置，实现对全新风进行降温冷却。

具体地，风道包括第一风道91和第二风道92，高压鼓风机组10的进口连接于第一风道91，高压鼓风机组10的出口连接于第二风道92，多段多级制冷系统包括前段多级制冷系统和后段多级制冷系统，前段多级制冷系统的蒸发器组64设置在第一风道91，后段多级制冷系统的蒸发器组65设置在第二风道92。全新风在第一风道91内经过前段多级制冷系统的除湿降温处理，温度湿度均得到下降，随后通过高压鼓风机组10的电机101的工作，被输送至第二风道92，再经过后段多级制冷系统的进一步降温，以达到送风要求。

进一步地，该空调机组还包括凝结水回收装置8；凝结水回收装置8的进水口位于前段多级制冷系统的蒸发器组64与高压鼓风机组10的进口之间且连通于第一风道91的底部，凝结水回收装置8的出水口连接于喷淋室3。湿热的全新风进入第一风道91，经过除湿降温后会冷凝析出凝结水，位于第一风道91底部的凝结水装置8将凝结水收集并输送至喷淋室3底部的蓄水池，喷淋室3的循环水泵将蓄水池的水抽取输送至喷淋室3的布水系统。凝结水装置8能有效将第一风道91内残留的凝结水回收并进行有效利用，送至喷淋室3作为补充水，在机组运行过程中实现水资源循环再用，降低水消耗量，从而降低运行成本。

进一步地，该空调机组还包括防冻装置7；防冻装置7设置在框架结构空调箱1内部、风道的进口前，防冻装置7包括加热器、前温度传感器、后温度传感器；前温度传感器设置在加热器的前侧，后温度传感器设置在加热器的后侧。当外界温度过低，多段多级制冷系统不需要运行，为满足送风要求，需要防冻装置7的工作。前温度传感器检测从外界环境进来的全新风的温度，若外界温度低于送风的设定值，则开启防冻装置7，加热器运作，对全新风进行升温，而后温度传感器检测经加热器加热后的全新风的温度，配合控制系统对加热器进行功率调节，以确认加热后的全新风温度满足送风要求，。

具体地，控制系统包括温度检测系统和中央控制系统11；温度检测系统包括用于检测外界温度的第一传感器、用于检测经前段多级制冷系统冷却后的新风温度的第二传感器、用于检测高压鼓风机组10出口的新风温度的第三传感器、用于检测送风温度的第四传感器、用于检测喷淋室3出风温度的第五传感器，以及用于检测框架结构空调箱1内温度的第六传感器。温度检测系统与中央控制系统11电性连接，实现检测到的温度数值发送至中央控制系统，中央控制系统11对机组的机器设备进行调控。另外，该空调机组还设置湿度检测系统、烟雾探测系统等，以确保空调机组能够安全稳定的运行，避免发生严重的事故。中央控制系统11安装在框架结构空调箱1外部，在送风管道上设置有送风阀门12。该空调机组采用了整体内嵌筋骨架高压聚氨酯发泡技术，进行耐高压及隔热保温，杜绝发生冷桥和泄露。

该空调机组设备紧凑，安装灵活多样，可实现地面安装、廊桥吊挂安装，可采用顶部排热、底部排热、端部排热等散热排风方式，具有高效节能、稳定可靠、控制精准的优点。

本发明还公开了一种如上所述的飞机场用廊桥空调机组的控制方法，具体包括如下步骤：

步骤A：启动中央控制系统，设定送风温度的设置值Tk以及非负参数Ta、Tb、Tc，且Ta＜Tb＜Tc；

具体地，当步骤C选择除湿降温运行模式时，若t1≥t0-Ta，则按照步骤D1运行：