一种基于电子膨胀阀开度的制冷系统智能除霜的方法与流程

本发明涉及制冷技术、智能控制技术，特别是涉及一种基于电子膨胀阀开度的制冷系统智能除霜的方法。

背景技术：

除霜控制一直是制冷系统特别是商业冷冻冷藏制冷系统的技术难点，除霜效果的好坏直接影响到整个制冷系统的运行稳定性与运行效率。而如何判断蒸发器的霜量，从而实现按需智能除霜，也就成为除霜控制的核心问题。现在制冷系统的除霜多采用定时除霜的方式，按照固定的时间间隔进行除霜控制，这样很难适应冷库内物品不断变化的复杂工况，很容易造成过度除霜影响制冷效果，或者除霜不及时造成蒸发器霜量过大，系统制冷效率下降。

技术实现要素：

本发明的目的是针对于目前定时除霜控制存在的弊端，提供一种基于电子膨胀阀开度的制冷系统智能除霜的方法，该方法以模糊pid算法结合电子膨胀阀控制制冷系统的过热度参数，并在此基础上利用整个制冷系统的强可重复性、时滞性的特点，综合运用物联网技术、模糊控制等现代智能技术，以电子膨胀阀最后制冷周期的结束开度和电子膨胀阀的参考开度作为参数，结合智能算法，判断制冷系统蒸发器的结霜情况，并且按需进入制冷系统除霜流程，完成制冷系统的按需除霜。

本发明的技术方案是：

一种基于电子膨胀阀开度的制冷系统智能除霜的方法，通过制冷周期结束时电子膨胀阀开度判断蒸发器结霜量，实现智能按需除霜控制。该智能方法包括以下控制步骤：

1)系统开机制冷后进入待机模式，等待库温到达预先设定的高温开机温度；当库温到达高温开机温度后，系统进入制冷状态，首先进入制冷准备状态，判断压缩机的最短停机时间，判断高低压压力差，电子膨胀阀调整至预设开度；

2)当满足制冷条件时，首先打开蒸发风扇，冷凝风扇，然后打开压缩机，进入正常制冷状态；在制冷过程中，根据模糊pid算法，通过实时调整电子膨胀阀开度对制冷系统的过热度参数按照预先设定的过热度目标值进行闭环实时控制；在控制过程中，随着库温和蒸发温度的下降，电子膨胀阀开度逐渐降低，但是过热度参数相对稳定；

3)在制冷过程中，通过算法控制电子膨胀阀开度改变系统的蒸发器供液量，在算法固定的基础上，膨胀阀开度与库温、目标过热度和蒸发器结霜量相关，因此在过热度稳定的情况下，通过电子膨胀阀的开度来智能判断蒸发器结霜量；

4)制冷过程中判断库温是否到达低温停机温度，当到达低温停机温度时，关闭压缩机和两风扇，判断是否为开机后或者除霜后第一个制冷周期，若是记录此时的最终电子膨胀阀开度值k，并将其更新入寄存器；

5)若不是第一个制冷周期，则将本次最终的电子膨胀阀开度值k1与寄存器中存储的参考电子膨胀阀开度k进行计算得出&k＝k-k1。

6)当&k值大于设定阈值时，进入除霜模式，除霜结束后进入步骤1待机模式。&k值小于设定阈值时进入步骤1待机模式，等待下一个制冷周期。

优选的是所述的制冷系统的节流装置必须采用模糊pid的方法通过控制电子膨胀阀开度对系统过热度参数进行闭环控制。

优选的是所述的制冷系统在蒸发器出口连接温度传感器与低压压力传感器，通过低压压力获得实时蒸发温度t1，并通过蒸发器出口温度传感器测得的蒸发器出口温度t2计算获得准确的系统过热度t＝t2-t1，为电子膨胀阀的控制提供依据。

优选的是所述的智能除霜方法设有高压与低压报警控制，当高压或者低压超限时，系统输出报警信号。

本发明的优点和有益效果：

本发明利用了电子膨胀阀和模糊pid的过热度控制相结合，充分利用电子膨胀阀的反应快速、控制稳定的特点，既能使整个制冷系统高效运行，又能利用系统在设定参数不变情况下的高可重复性，以电子膨胀阀最后制冷的结束开度作为判断依据，按需进入除霜流程，提高了制冷系统的运行稳定性和除霜效率，真正实现了智能判别蒸发器霜量，按需除霜。该方法的应用实现了蒸发器霜量智能预测与判别，为实现制冷系统的按需除霜提供了可靠的依据，提高了制冷系统的整体运行效率，起到了有效的节能降耗的目的。因此本发明具有重要的现实指导意义以及广阔的市场前景和社会经济价值。

附图说明

图1为本发明的控制方法示意图；

图2为本发明的制冷系统的原理图与传感器分布。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施方式：

参见图1，一种基于电子膨胀阀开度的制冷系统智能除霜的方法，通过制冷周期结束时电子膨胀阀开度判断蒸发器结霜量，实现智能按需除霜控制。该智能方法包括以下控制步骤：

1)系统开机制冷后进入待机模式，等待库温到达预先设定的高温开机温度；当库温到达高温开机温度后，系统进入制冷状态，首先进入制冷准备状态，判断压缩机的最短停机时间，判断高低压压力差，电子膨胀阀调整至预设开度；

2)当满足制冷条件时，首先打开蒸发风扇，冷凝风扇，然后打开压缩机，进入正常制冷状态；在制冷过程中，根据模糊pid算法，通过实时调整电子膨胀阀开度对制冷系统的过热度参数按照预先设定的过热度目标值进行闭环实时控制；在控制过程中，随着库温和蒸发温度的下降，电子膨胀阀开度逐渐降低，但是过热度参数相对稳定；

3)在制冷过程中，通过算法控制电子膨胀阀开度改变系统的蒸发器供液量，在算法固定的基础上，膨胀阀开度与库温、目标过热度和蒸发器结霜量相关，因此在过热度稳定的情况下，通过电子膨胀阀的开度来智能判断蒸发器结霜量；

4)制冷过程中判断库温是否到达低温停机温度，当到达低温停机温度时，关闭压缩机和两风扇，判断是否为开机后或者除霜后第一个制冷周期，若是记录此时的最终电子膨胀阀开度值k，并将其更新入寄存器；

5)若不是第一个制冷周期，则将本次最终的电子膨胀阀开度值k1与寄存器中存储的参考电子膨胀阀开度k进行计算得出&k。

6)当&k值大于设定阈值时，进入除霜模式，除霜结束后进入步骤1待机模式。&k值小于设定阈值时进入步骤1待机模式，等待下一个制冷周期。

7)除霜模式中首先打开图2中所示的旁路电磁阀m1，等待高低压压力平衡后，打开压缩机开始计时，将热氟引入蒸发器中实现旁路热氟除霜。

8)当到达设定的除霜时长或者蒸发温度>5摄氏度时，关闭旁路电磁阀，关闭压缩机。进入滴水时间并开始计时。

9)计时到达设定的滴水时长后，完成整个除霜流程，进入待机模式。

图2为本发明的制冷系统的原理图与传感器分布。制冷状态下压缩机吸入从蒸发器出来的较低压力的蒸汽，将压力升高后送至冷凝器中，在冷凝器中冷凝为压力较高的液体，经电子膨胀阀节流后，成为压力较低的液体，送至蒸发器中，在蒸发器中吸热汽化，变为蒸汽的形式，完成循环制冷。在除霜状态下，主路电子膨胀阀闭合，旁路电磁阀打开，经过压缩机压缩的高压高热制冷剂经过旁路电磁阀直接进入蒸发器，对蒸发器进行加热除霜，完成热气旁通除霜过程。

图2中在蒸发器出口处设置温度传感器，测得蒸发器出口温度，低压回路压缩机入口处设置低压压力传感器，由低压压力值根据制冷剂特性查表换算出对应蒸发温度，从而得到准确的过热度值,作为模糊pid控制电子膨胀阀开度依据。在压缩机出口处设置高压压力传感器，根据实时高压压力和低压压力，实现高低压压力监测与预警。