專利名稱：防止壓縮機頻繁啟停的并聯壓縮機選配方法
技術領域：
本發明涉及空調技術領域，具體講是一種防止壓縮機頻繁啟停的并聯壓縮機選配方法。
背景技術：
隨著壓縮機并聯技術的發展，并聯型壓縮機的應用越來越廣泛，不僅多臺定頻壓縮機可以并聯組成多級能級調節的空調系統，而且，多臺定頻壓縮機和變頻壓縮機并聯，甚至多臺變頻壓縮機并聯，以組成總能力更大、能力調節級數更多、甚至是無級調節的空調系統，這就大大提高了空調機組應對空調房間制冷量或者制熱量需求任意變化的能力。目前，涉及壓縮機并聯技術的專利很多，但都忽略了并聯壓縮機組合時的選配方法以及如何評價并聯壓縮機匹配的優劣性，這就導致會存在下列較嚴重的問題(I)現有的壓縮機廠家提供的壓縮機名義性能參數，是建立在壓縮機標準規定的名義工況下，即冷凝溫度為54. 4°C，冷凝過冷度為8. 4°C，蒸發溫度為7. 2°C，蒸發過熱度為11.1°C，而空調機組的設計工況是冷凝溫度為48°C 50°C，冷凝過冷度為5°C 8°C，蒸發溫度為4°C 10°C，蒸發過熱度為O V 15°C，根據空調的制冷原理，蒸發溫度不變的條件下，冷凝溫度越低，則壓縮機制冷量越大，因此，如果直接利用壓縮機名義工況下的性能參數來選配壓縮機規格型號，必然造成選配的壓縮機實際能力偏大，既浪費壓縮機能力輸出潛力，又人為提高空調機組成本，而且會出現壓縮機啟停頻繁的問題。(2)現有技術忽略了并聯壓縮機之間輸出能力的差距對空調機組運行穩定性和可靠性的影響，特別是輸出能力相差較大的直流變頻壓縮機和定頻壓縮機并聯時，這個問題尤其突出，由于壓縮機廠家對直流變頻壓縮機開發進度和投放市場策略的考慮，現在市場上直流變頻壓縮機規格型號不齊全，不同規格直流變頻壓縮機之間輸出能力相差較大，t匕如現有某品牌的直流變頻壓縮機規格系列為4匹、8匹、12匹，定頻壓縮機規格系列為5匹、6匹、10匹，由此可見，在某種情況下，如果不加考慮和分析地選配壓縮機并聯組合時，就可能會導致定頻壓縮機輸出能力大于直流變頻壓縮機最大運行頻率時的輸出能力，空調機組實際運行時，就會出現直流變頻壓縮機和定頻壓縮機切換不順暢，出現定頻壓縮機啟停頻繁的問題。
發明內容
本發明要解決的技術問題是，提供一種防止壓縮機頻繁啟停的并聯壓縮機選配方法，即如何從壓縮機名義工況時的性能參數轉換到壓縮機設計工況時的性能參數，以提高壓縮機選型的準確度，并提供一種方法來評價不同輸出能力的壓縮機并聯時的可靠性。本發明涉及的壓縮機并聯技術是指直流變頻壓縮機和定頻壓縮機的并聯技術，或多臺直流變頻壓縮機的并聯技術。本發明的技術方案是，提供一種防止壓縮機頻繁啟停的并聯壓縮機選配方法，它包括以下步驟
步驟1:計算壓縮機名義工況下性能參數向設計工況轉換的計算調整系數(I)從壓縮機生產廠家提供的壓縮機規格書中確定壓縮機名義工況和名義工況下的排氣量、運行頻率、制冷量、功耗以及能效比，壓縮機名義工況包括冷凝溫度、冷凝過冷度、蒸發溫度、蒸發過熱度；(2)計算壓縮機在名義工況條件下各制冷循環狀態點的性能參數和制冷循環參數，制冷循環狀態點包括蒸發器進口、蒸發器出口、壓縮機回氣口、壓縮機排氣口、冷凝器出口，計算的性能參數包括比焓、比容、溫度、壓力、干度，計算的制冷循環參數包括單位質量制冷量、單位質量功耗；(3)設定空調機組設計工況，計算壓縮機在設計工況條件下各制冷循環各狀態點的性能參數和制冷循環參數，制冷循環狀態點包括蒸發器進口、蒸發器出口、壓縮機回氣口、壓縮機排氣口、冷凝器出口，計算的性能參數包括比焓、比容、溫度、壓力、干度，計算的制冷循環參數包括單位質量制冷量、單位質量功耗；(4)在壓縮機名義工況條件下，利用壓縮機排氣量、名義運行頻率、單位質量制冷量、單位質量功耗、壓縮機回氣口比容，計算壓縮機名義工況條件下理論循環制冷量和理論功耗，其中，理論循環制冷量=單位質量制冷量X壓縮機排氣量X名義運行頻率/壓縮機回氣口比容，理論功耗=單位質量功耗X壓縮機排氣量X名義運行頻率/壓縮機回氣口比容；(5)根據計算的名義工況條件下理論循環制冷量和理論功耗與壓縮機規格書上的名義工況條件下的實際循環制冷量和實際功耗，計算定頻壓縮機的實際制冷量計算調整系數kQ_M、功耗計算調整系數kp_M和直流變頻壓縮機的實際制冷量計算調整系數kQ_INV、功耗計算調整系數kp_INV，其中，定頻壓縮機的實際制冷量計算調整系數kQ_M=定頻壓縮機名義工況條件下實際制冷量/名義工況條件下理論循環制冷量、功耗計算調整系數kp_M=定頻壓縮機名義工況條件下實際功耗/名義工況條件下理論功耗，直流變頻壓縮機的實際制冷量計算調整系數kQ_INV =直流變頻壓縮機名義工況條件下實際制冷量/名義工況條件下理論循環制冷量、功耗計算調整系數kP_INV=直流變頻壓縮機名義工況條件下實際功耗/名義工況條件下理論功耗；步驟2 :計算直流變頻壓縮機的制冷量和功耗隨運行頻率的變化曲線根據壓縮機生產廠家提供的直流變頻壓縮機性能參數變化曲線，提取直流變頻壓縮機在不同運行頻率下的制冷量和功耗，并利用這些數據，分別擬合出直流變頻壓縮機的制冷量隨運行頻率的變化曲線QINV_th(f)和功耗隨運行頻率的變化曲線PINV_th(f)；步驟3 :計算空調機組設計工況條件下性能參數(I)計算定頻壓縮機設計工況條件下的制冷量利用步驟I的(3)中計算的單位質量制冷量、壓縮機回氣口比容、設計工況條件下壓縮機排氣量和運行頻率以及步驟I的(5)中計算的定頻壓縮機的實際制冷量計算調整系數kQ_M，計算設計工況條件下定頻壓縮機的實際制冷量QM-ac;t，QFLX-act=QFLX-thX kg-FLX,其中QM-th單位質量制冷量乂壓縮機排氣量X運行頻率/壓縮機回氣口比容；(2)計算定頻壓縮機設計工況條件下的功耗利用步驟I的(3)中計算的單位質量功耗、壓縮機回氣口比容、設計工況條件下壓縮機排氣量和運行頻率以及步驟I的(5)中計算的定頻壓縮機的實際功耗計算調整系數kP_M，計算設計工況條件下定頻壓縮機的實際5 Pflx-act，Pflx-act PfLX-th X kp-FLX，其中 Pflx-th_ 單位質量功耗X壓縮機排氣量X運行頻率/壓縮機回氣口比容；由壓縮機領域公知常識可知，設計工況條件下壓縮機排氣量和運行頻率與名義工況條件下壓縮機排氣量和運行頻率一致；(3)計算直流變頻壓縮機設計工況條件下的制冷量利用步驟I的(5)中計算的直流變頻壓縮機的實際制冷量計算調整系數kQ_INV以及步驟2中擬合出的直流變頻壓縮機的制冷量隨運行頻率的變化曲線QIlw-th(f)，計算設計工況條件下直流變頻壓縮機的實際制
冷量 QlNV-act (f), Q INV-act (f)=Q INV-th
(f) X kQ_INV ；(4)計算直流變頻壓縮機設計工況條件下功耗利用步驟I的(5)中計算的直流變頻壓縮機的實際功耗計算調整系數kP_INV以及步驟2中擬合出的直流變頻壓縮機的功耗隨運行頻率的變化曲線PINV_th(f)，計算設計工況條件下直流變頻壓縮機的實際功耗
P INV-act (f) PlN￥-act (f) _PlN￥_th (f) X ^ρ_ΙΝν ；步驟4 :確定直流變頻壓縮機運行頻率范圍從壓縮機生產廠家提供的壓縮機規格書中確定直流變頻壓縮機允許運行頻率范圍為 fmin ( f ( ；步驟5 :選配并聯定頻壓縮機(1)根據步驟3的(3)中直流變頻壓縮機的實際制冷量QINV_art(f)以及步驟4的直流變頻壓縮機允許運行頻率范圍fmin ^ f ^ fmax，計算直流變頻壓縮機在最大運行頻率fmax
時的最大制冷量Q INV-act (fmax);(2)根據直流變頻壓縮機最大制冷量，選擇制冷量低于QINV_ac;t (fmax) X (1+10%)的定頻壓縮機；也就是說，選配原則是定頻壓縮機制冷量不能大于直流變頻壓縮機最大運行頻率時最大的制冷量，但一般情況下可以承受9_-」^父10%的超出量。采用以上方法后，本發明與現有技術相比，具有以下的優點由于采用了上述方法選配壓縮機，首先將壓縮機名義工況時的性能參數轉換到了壓縮機設計工況時的性能參數，提高了壓縮機選型的準確度，避免選配的壓縮機實際能力偏大，而使壓縮機頻繁啟停，并且根據上述方法步驟5中定頻壓縮機制冷量不能大于直流變頻壓縮機最大運行頻率時最大的制冷量的選配原則，避免了選配的定頻壓縮機輸出能力大于直流變頻壓縮機最大運行頻率時的輸出能力，從而避免空調機組實際運行時出現定頻壓縮機啟停頻繁的問題。作為改進，所述的防止壓縮機頻繁啟停的并聯壓縮機選配方法還包括以下步驟步驟6 :確定定頻壓縮機啟停時直流變頻壓縮機運行頻率的切換點(I)在只有直流變頻壓縮機運行，且室內機能力需求不斷增加的情況下，設定切換點fC^up (fC^up ( fmax)，當直流變頻壓縮機運行頻率升至切換點f；h-up，啟動定頻壓縮機，此時的切換原則是切換后，定頻壓縮機制冷量與直流變頻壓縮機制冷量之和等于切換前直流變頻壓縮機制冷量，即Q11Wit (fx) +QFLX-act=QlNY-act (fch-up)，其中^為切換后直流變頻壓縮機的運行頻率，并且fx彡fmin ；如果切換后，定頻壓縮機制冷量與直流變頻壓縮機最小運行頻率時制冷量之和大于切換前直流變頻壓縮機制冷量，即如果QINV_art (fmin) +QFLX-act > QINV-act (f_)，這就表示切換后，定頻壓縮機與直流變頻壓縮機同時運行時的制冷量大于切換前直流變頻壓縮機最高運行頻率時的制冷量，空調機組運行時，就可能會出現如下問題當室內機能力需求增大時，啟動定頻壓縮機后，并聯壓縮機組合輸出能力大于室內機能力需求，需要停止定頻壓縮機；而當停止定頻壓縮機時，直流變頻壓縮機輸出能力又不滿足室內機能力需求，又需要馬上啟動定頻壓縮機，這就會導致定頻壓縮機啟停頻繁，而嚴重影響壓縮機壽命和性能；(2)在直流變頻壓縮機和定頻壓縮機同時運行，且室內機能力需求不斷降低的情況下，設定切換點彡fmin)，當直流變頻壓縮機運行頻率降至切換點fw，停止定頻壓縮機，此時的切換原則是切換后，定頻壓縮機制冷量與直流變頻壓縮機制冷量之和等于切換后直流變頻壓縮機制冷量，即 ^INV-act (fy)=Q FLX-act+QlNV-act (fch-down)，其中fy為切換后直流變頻壓縮機的運行頻率，并且fy ( fmax ；總之，根據步驟6的選配原則來選配與直流變頻壓縮機相匹配的定頻壓縮機，防止設定直流變頻壓縮機運行頻率的切換點后選配的定頻壓縮機能力大于直流變頻壓縮機的最大制冷量，從而導致定頻壓縮機出現頻繁啟動的問題。作為改進，所述的步驟6的(2)中切換后的直流變頻壓縮機運行頻率fy與步驟6的(I)中的切換點feh-up的差值應大于lOrps，即fy < feh_up-10rps，如果切換后的直流變頻壓縮機運行頻率fy與步驟6中(I)的切換點feh_up的差值太小的話，即fy彡fch_up-10rps時，就會導致定頻壓縮機頻繁啟停。具體的，所述的步驟I的(2)和(3)中各制冷循環狀態點的性能參數和制冷循環參數的計算方法如下(I)蒸發器進口性能參數的計算蒸發器進口壓力 P=8. 01883+0. 25376 X t+0. 00302 X t2+0. 0000198521 X t3 (Bar)，其中t=蒸發溫度(°C )；
蒸發器進口溫度=蒸發溫度；蒸發器進口比焓 h=200. 18037+1. 50532 X t+0. 00147 X t2+0. 0000569281 X t3 (kj/kg)，其中t=(冷凝溫度-冷凝過冷度)(°C )；蒸發器進口干度x =其中h為蒸發器進口比洽，h'和h"的計算公式如
h —h
下h ' = 200. 18037+1. 50532 X t+0. 00147 X t2+0. 0000569281 X t3 (kj/kg)，其中 t=蒸發溫度(°C )；h" = 421. 23802+0. 28966Xt — O. 00355Xt2 — O. 0000307537X t3(kj/kg)，其中t=蒸發溫度(V)；蒸發器進口比容v=xX (V" -V' ) (kj/kg),其中V'和V"的計算公式如下V ' = O. 85803 + O. 00266Xt + O. 00000218782Xt2 + O. 00000899897Xt3(kj/kg)，其中t=蒸發溫度(°C )；V" = 32. 95825 -1. 11768Xt + O. 01935Xt2 - O. 000143939Xt3(L/kg)，其中t=蒸發溫度(V)；(2)蒸發器出口和壓縮機回氣口性能參數的計算壓縮機回氣口溫度=蒸發溫度+蒸發過熱度；
壓縮機回氣口壓力=蒸發器進口壓力；壓縮機回氣口比焓h計算公式如下，根據蒸發溫度和壓縮機回氣口溫度通過迭代
方法計算
權利要求
1.一種防止壓縮機頻繁啟停的并聯壓縮機選配方法，其特征在于，它包括以下步驟 步驟1:計算壓縮機名義工況下性能參數向設計工況轉換的計算調整系數 (1)從壓縮機生產廠家提供的壓縮機規格書中確定壓縮機名義工況和名義工況下的排氣量、運行頻率、制冷量、功耗以及能效比，壓縮機名義工況包括冷凝溫度、冷凝過冷度、蒸發溫度、蒸發過熱度； (2)計算壓縮機在名義工況條件下各制冷循環狀態點的性能參數和制冷循環參數，制冷循環狀態點包括蒸發器進口、蒸發器出口、壓縮機回氣口、壓縮機排氣口、冷凝器出口，計算的性能參數包括比焓、比容、溫度、壓力、干度，計算的制冷循環參數包括單位質量制冷量、單位質量功耗； (3)設定空調機組設計工況，計算壓縮機在設計工況條件下各制冷循環各狀態點的性能參數和制冷循環參數，制冷循環狀態點包括蒸發器進口、蒸發器出口、壓縮機回氣口、壓縮機排氣口、冷凝器出口，計算的性能參數包括比焓、比容、溫度、壓力、干度，計算的制冷循環參數包括單位質量制冷量、單位質量功耗； (4)在壓縮機名義工況條件下，利用壓縮機排氣量、名義運行頻率、單位質量制冷量、單位質量功耗、壓縮機回氣口比容，計算壓縮機名義工況條件下理論循環制冷量和理論功耗，其中，理論循環制冷量=單位質量制冷量X壓縮機排氣量X名義運行頻率/壓縮機回氣口比容，理論功耗=單位質量功耗X壓縮機排氣量X名義運行頻率/壓縮機回氣口比容； (5)根據計算的名義工況條件下理論循環制冷量和理論功耗與壓縮機規格書上的名義工況條件下的實際循環制冷量和實際功耗，計算定頻壓縮機的實際制冷量計算調整系數kQ_M、功耗計算調整系數kP_M和直流變頻壓縮機的實際制冷量計算調整系數kQ_INV、功耗計算調整系數kP_INV，其中，定頻壓縮機的實際制冷量計算調整系數kQ_M=定頻壓縮機名義工況條件下實際制冷量/名義工況條件下理論循環制冷量、功耗計算調整系數kP_M=定頻壓縮機名義工況條件下實際功耗/名義工況條件下理論功耗，直流變頻壓縮機的實際制冷量計算調整系數kQ_INV=直流變頻壓縮機名義工況條件下實際制冷量/名義工況條件下理論循環制冷量、功耗計算調整系數kP_INV=直流變頻壓縮機名義工況條件下實際功耗/名義工況條件下理論功耗； 步驟2 :計算直流變頻壓縮機的制冷量和功耗隨運行頻率的變化曲線 根據壓縮機生產廠家提供的直流變頻壓縮機性能參數變化曲線，提取直流變頻壓縮機在不同運行頻率下的制冷量和功耗，并利用這些數據，分別擬合出直流變頻壓縮機的制冷量隨運行頻率的變化曲線QINV_th(f)和功耗隨運行頻率的變化曲線PINV_th(f)； 步驟3 :計算空調機組設計工況條件下性能參數 (1)計算定頻壓縮機設計工況條件下的制冷量利用步驟I的(3)中計算的單位質量制冷量、壓縮機回氣口比容、設計工況條件下壓縮機排氣量和運行頻率以及步驟I的(5)中計算的定頻壓縮機的實際制冷量計算調整系數kQ_M，計算設計工況條件下定頻壓縮機的實際制冷量QM-ac;t，QFLX-act=QFLX-thXkQ-FLX,其中QM-th=單位質量制冷量乂壓縮機排氣量X運行頻率/壓縮機回氣口比容； (2)計算定頻壓縮機設計工況條件下的功耗利用步驟I的(3)中計算的單位質量功耗、壓縮機回氣口比容、設計工況條件下壓縮機排氣量和運行頻率以及步驟I的(5)中計算的定頻壓縮機的實際功耗計算調整系數kp_M，計算設計工況條件下定頻壓縮機的實際功耗Pflx-act，Pflx-act — PfLX-thxkP_M,其中PM_th =單位質量功耗X壓縮機排氣量X運行頻率/壓縮機回氣口比容； (3)計算直流變頻壓縮機設計工況條件下的制冷量利用步驟I的(5)中計算的直流變頻壓縮機的實際制冷量計算調整系數kQ_INV以及步驟2中擬合出的直流變頻壓縮機的制冷量隨運行頻率的變化曲線QINV_th(f)，計算設計工況條件下直流變頻壓縮機的實際制冷量QlNV-act (f)，Q INV-act (f) = QlNY-th(f) X kQ_INV ； (4)計算直流變頻壓縮機設計工況條件下功耗利用步驟I的(5)中計算的直流變頻壓縮機的實際功耗計算調整系數kP_INV以及步驟2中擬合出的直流變頻壓縮機的功耗隨運行頻率的變化曲線PINV_th(f)，計算設計工況條件下直流變頻壓縮機的實際功耗PINV-ac;t (f)，PfflV-act (f) — PfflV-th (f) X kp_INV ； 步驟4 :確定直流變頻壓縮機運行頻率范圍 從壓縮機生產廠家提供的壓縮機規格書中確定直流變頻壓縮機允許運行頻率范圍為fmin ^ f ^ fmax ； 步驟5 :選配并聯定頻壓縮機 (1)根據步驟3的(3)中直流變頻壓縮機的實際制冷量QfflVit(f)以及步驟4的直流變頻壓縮機允許運行頻率范圍fmin ^ fmax,計算直流變頻壓縮機在最大運行頻率fmax時的最大制冷量Q INV—act (fmax); (2)根據直流變頻壓縮機最大制冷量，選擇制冷量低于QINV_aJfmax) X (1+10%)的定頻壓縮機。
2.根據權利要求1所述的防止壓縮機頻繁啟停的并聯壓縮機選配方法，其特征在于，還包括 步驟6 :確定定頻壓縮機啟停時直流變頻壓縮機運行頻率的切換點 (1)在只有直流變頻壓縮機運行，且室內機能力需求不斷增加的情況下，設定切換點fCh-UP (fCh-UP ( fmax)，當直流變頻壓縮機運行頻率升至切換點f；h-up，啟動定頻壓縮機，此時的切換原則是切換后，定頻壓縮機制冷量與直流變頻壓縮機制冷量之和等于切換前直流變頻壓縮機制冷量，即Q11Wit (fx) +QFLX-act=QlNY-act (fch-up)，其中^為切換后直流變頻壓縮機的運行頻率，并且fx彡fmin ； (2)在直流變頻壓縮機和定頻壓縮機同時運行，且室內機能力需求不斷降低的情況下，設定切換點彡fmin)，當直流變頻壓縮機運行頻率降至切換點f；h-d()wn，停止定頻壓縮機，此時的切換原則是切換后，定頻壓縮機制冷量與直流變頻壓縮機制冷量之和等于切換后直流變頻壓縮機制冷量，即Q11Wit (fy) =Q FLX-act+QlNV-act ^ch-down )，其中fy為切換后直流變頻壓縮機的運行頻率，并且fy ( fmax。
3.根據權利要求2所述的防止壓縮機頻繁啟停的并聯壓縮機選配方法，其特征在于，所述的步驟6的(2)中切換后的直流變頻壓縮機運行頻率fy與步驟6的(I)中的切換點fch-up 的差值應大于 IOrpS，即 fy < fch_up-10rps。
4.根據權利要求1所述的防止壓縮機頻繁啟停的并聯壓縮機選配方法，其特征在于，所述的步驟I的(2)和(3)中各制冷循環狀態點的性能參數和制冷循環參數的計算方法如下 (I)蒸發器進口性能參數的計算蒸發器進口壓力 P=8. 01883+0. 25376 X t+0. 00302 X t2+0. 0000198521 X t3 (Bar)，其中t=蒸發溫度(V)； 蒸發器進口溫度=蒸發溫度；蒸發器進口 比焓 h=200. 18037+1. 50532 X t+0. 00147 X t2+0. 0000569281 X t3 (kj/kg)，其中t=(冷凝溫度-冷凝過冷度)(°C )； 蒸發器進口干度x =，其中h為蒸發器進口比焓，h'和h"的計算公式如下 h — hh' =200. 18037+1. 50532X t+0. 00147X t2+0. 0000569281 X t3(kj/kg)，其中 t=蒸發溫度(。。)； h" =421. 23802+0. 28966Xt-O. 00355Xt2-O. 0000307537X t3(kj/kg)，其中 t=蒸發溫度(。。)； 蒸發器進口比容V=XX (V" -N' ) (kj/kg),其中V'和V"的計算公式如下V ' =0. 85803+0. 00266 X t+0. 00000218782 X t2+0. 00000899897 X t3 (kj/kg)，其中 t=蒸發溫度(°C )； v" =32. 95825-1. 11768X t+0. 01935Xt2-O. 000143939X t3(L/kg)，其中 t=蒸發溫度(0C)； (2)蒸發器出口和壓縮機回氣口性能參數的計算 壓縮機回氣口溫度=蒸發溫度+蒸發過熱度； 壓縮機回氣口壓力=蒸發器進口壓力； 壓縮機回氣口比焓h計算公式如下，根據蒸發溫度和壓縮機回氣口溫度通過迭代方法計算
全文摘要
本發明公開了一種防止壓縮機頻繁啟停的并聯壓縮機選配方法，它包括以下步驟步驟1計算壓縮機名義工況下性能參數向設計工況轉換的計算調整系數；步驟2計算直流變頻壓縮機的制冷量和功耗隨運行頻率的變化曲線；步驟3計算空調機組設計工況條件下性能參數；步驟4確定直流變頻壓縮機運行頻率范圍；步驟5選配并聯定頻壓縮機。本發明提高壓縮機選型的準確度，使不同輸出能力的壓縮機并聯時的可靠性增加。
文檔編號G06F19/00GK103032996SQ20121053515
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月12日 優先權日2012年12月12日
發明者鄭堅江, 程德威, 涂虬 申請人:寧波奧克斯電氣有限公司