一种节能型快速升降温控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及温度控制系统技术领域，尤其是一种节能型快速升降温控制系统。

背景技术：

2.传统的快速升降温系统一般都是采用热力膨胀阀、手动膨胀阀或毛细管来控制制冷量大小。热力膨胀阀调节范围有限，调节精度差，对过热度响应的延迟时间长。手动膨胀阀不能实现动态调节。毛细管的口径固定，不能实现调节。其次，又因为传统的快速升降温控制系统是采用平衡调温控制。当制冷控制系统不能动态智能调节时，就会出现加热系统和制冷系统相互角力(制冷量恒定后不断输出，将会使得环境温度不断下降，此时，需要采用加热管道对环境温度进行加热平衡，一方面使得加热耗能严重，另一方面使得制冷系统的耗能严重)，导致耗能相当严重，而且，还不能实现精准控制温度，以及使用不便等问题。例1：系统进行线性30度/分钟降温，当温度降到后，进入温度恒定段时，此时降温速度为0，但制冷量还是跟30度/分钟时一样。需要加大加热输出量，才能稳定住温度；例2：当系统进行线性5度/分钟的试验时，制冷量如果还是和30度/分钟时的一样大，这时加热输出量需要比30度/分钟的输出量更大才能将降温速度控制在5度/分钟。
3.为此，我们提出一种节能型快速升降温控制系统。

技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本实用新型提供一种节能型快速升降温控制系统，该系统通过改进后，不仅能够实现精准控温，便于用户的使用和控制，而且，还能够有效节约能耗，进而提升生产效益。
5.本实用新型的技术方案为：
6.一种节能型快速升降温控制系统，其特征在于：它包括第一段压缩机和第二段压缩机，所述第一段压缩机通过管道连接有第一油分离器，所述第一油分离器通过管道连接有第一冷凝器，所述第一冷凝器通过管道连接有第一冷媒干燥器，所述第一冷媒干燥器通过管道连接有第一电子膨胀阀，所述第一电子膨胀阀通过管道连接有第一蒸发器，所述第一蒸发器通过其中一管道与第一段压缩机连接，所述第一蒸发器通过回流管连接有第一电磁阀，所述第一电磁阀通过回流管连接有第一膨胀阀，所述第一膨胀阀通过回流管与第一段压缩机连接，所述第二段压缩机通过管道连接有第二冷凝器，所述第二冷凝器通过管道连接有第二油分离器，所述第二油分离器通过管道连接有第二冷媒干燥器，所述第二冷媒干燥器通过管道连接有热交换器，所述热交换器通过管道连接有第二电子膨胀阀，所述第二电子膨胀阀通过管道连接有第二蒸发器，所述第二蒸发器通过管道与第二段压缩机连接，所述第一冷媒干燥器通过管道连接有第二电磁阀，所述第二电磁阀通过管道连接有第二膨胀阀，所述第二膨胀阀通过管道与热交换器连接。
7.进一步的，所述第一段压缩机和第二段压缩机的左端和右端分别为低压端和高压
端。
8.进一步的，所述第一冷凝器和第二冷凝器上均设置有制冷风扇。
9.进一步的，所述第一段压缩机和第二段压缩机高压端输出管的某一位置上均并联连接有高压开关。
10.进一步的，所述第一冷媒干燥器的输出端管道处安装有冷媒视窗。
11.进一步的，所述第一膨胀阀和第二膨胀阀的内部均设置有制冷管道，所述第一膨胀阀和第二膨胀阀的外部均设置有保温棉层。
12.本实用新型的有益效果为：
13.本实用新型可根据不同的环境温度，实现两种不同的冷却降温方式，能够满足广大用户的需求，实用性强，而且，两种冷却降温方式均可对制冷量的开度进行调节，经过开度的调节后，温度的线性曲线变化将会变得更加平滑，更容易工作人员获取温度变化的准确数值，实现温度的精准控制，进而实现温度的智能控制，在此基础上，不仅能够实现精准控温，便于用户的使用和控制，而且，还能够有效节约能耗，进而提升生产效益。
附图说明
14.图1为本实用新型的冷冻系统原理图。
15.图中，1、第一段压缩机；2、第二段压缩机；3、第一油分离器；4、第一冷凝器；5、第一冷媒干燥器；6、第一电子膨胀阀；7、第一蒸发器；8、第一电磁阀；9、第一膨胀阀；10、第二冷凝器；11、第二油分离器；12、第二冷媒干燥器；13、热交换器；14、第二电子膨胀阀；15、第二蒸发器；16、第二电磁阀；17、第二膨胀阀；18、制冷风扇；19、高压开关；20、冷媒视窗。
具体实施方式
16.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：
17.如图1所示，一种节能型快速升降温控制系统，它包括第一段压缩机1和第二段压缩机2，所述第一段压缩机1通过管道连接有第一油分离器3，所述第一油分离器3通过管道连接有第一冷凝器4，所述第一冷凝器4通过管道连接有第一冷媒干燥器5，所述第一冷媒干燥器5通过管道连接有第一电子膨胀阀6，所述第一电子膨胀阀6通过管道连接有第一蒸发器7，所述第一蒸发器7通过其中一管道与第一段压缩机1连接，所述第一蒸发器7通过回流管连接有第一电磁阀8，所述第一电磁阀8通过回流管连接有第一膨胀阀9，所述第一膨胀阀9通过回流管与第一段压缩机1连接，所述第二段压缩机2通过管道连接有第二冷凝器10，所述第二冷凝器10通过管道连接有第二油分离器11，所述第二油分离器11通过管道连接有第二冷媒干燥器12，所述第二冷媒干燥器12通过管道连接有热交换器13，所述热交换器13通过管道连接有第二电子膨胀阀14，所述第二电子膨胀阀14通过管道连接有第二蒸发器15，所述第二蒸发器15通过管道与第二段压缩机2连接，所述第一冷媒干燥器5通过管道连接有第二电磁阀16，所述第二电磁阀16通过管道连接有第二膨胀阀17，所述第二膨胀阀17通过管道与热交换器13连接。
18.所述第一段压缩机1和第二段压缩机2的左端和右端分别为低压端和高压端。
19.所述第一冷凝器4和第二冷凝器10上均设置有制冷风扇18。通过采用制冷风扇18，能够对冷媒进行风冷降温。
20.所述第一段压缩机1和第二段压缩机2高压端输出管的某一位置上均并联连接有高压开关19。可以理解，该位置可任意设置在压缩机高压端输出管道的某一位置上，高压开关19为独立连接，主要检测压缩机的工作压力，高压开关19主要用于保护第一段压缩机1和第二段压缩机2，当第一段压缩机1和第二段压缩机2的工作压力过大时，高压开关19将会关闭第一段压缩机1和第二段压缩机2，对其进行保护。
21.所述第一冷媒干燥器5的输出端管道处安装有冷媒视窗20。可以理解，通过冷媒视窗20的观察，能够有效观察管道内部冷媒的情况，若冷媒出现泄漏或者出现泡泡的情况均可得知。
22.所述第一膨胀阀9和第二膨胀阀17的内部均设置有制冷管道，所述第一膨胀阀9和第二膨胀阀17的外部均设置有保温棉层。可以理解，第一膨胀阀9和第二膨胀阀17主要用于冷媒的冷却，冷媒经过制冷管道后实现冷却，而保温棉层能够隔绝外部的温度对制冷管道产生影响。
23.本实用新型的工作原理为：根据设定的温度值分为两种制冷模式，当环境温度低于设定值时，采用第一段压缩机1制冷系统，过程为：第一段压缩机1中的冷媒进入到第一油分离器3中，进行油和冷媒的分离，分离后的冷媒进入到第一冷凝器4中，第一冷凝器4对冷媒进行风冷降温，冷却后的冷媒进入到第一冷媒干燥器5中，第一冷媒干燥器5将对冷媒进行脱水处理，脱水后的冷媒进入到第一电子膨胀阀6中，第一电子膨胀阀6一方面对冷媒进行吸热，将冷媒变为气液态，另一方面精准控制冷媒的开度，接着，气液态的冷媒进入到第一蒸发器7中，对第一蒸发器7进行冷却，进而对第一蒸发器7所属的环境进行冷却降温，达到精准降温的效果，接着，冷凝经过第一蒸发器7后，其温度发生了变化，在该变化下，或冷媒高于此处的设定温度后，将分两处流出，一部分经回流管道进入到第一电磁阀8和第一膨胀阀9中，通过第一膨胀阀9对冷媒进行冷却，再回流到第一段压缩机1中，另一处经管道进入第一段压缩机1中，两处冷媒均汇流到第一段压缩机1中，继续进行冷媒的冷却循环工作。若环境温度高于设定值时，将采用第二段压缩机2制冷系统，过程与第一段压缩机1制冷系统过程基本相同(冷媒的冷却、油和冷媒的分离、冷媒的脱水)，不同在于在第二冷媒干燥器12后增加了热交换器13，以及还通过了第一段压缩机1制冷系统对其进行辅助冷却，过程中，第一段压缩机1制冷系统同时工作，经过第一冷媒干燥器5后，将进入到第二电磁阀16和第二膨胀阀17中(此时，将关闭第一电子膨胀阀6，故而冷媒不会经过第一电子膨胀阀6路径)，通过第二膨胀阀17对冷媒进行冷却，冷却后的冷媒进入到热交换器13中，实现热量交换，并对第二段压缩机2制冷系统中的冷媒进行再次冷却，大大降低第二段压缩机2制冷系统的冷媒温度，第二段压缩机2制冷系统同样是对冷媒进行冷却，进而对环境进行降温。
24.本实用新型中，主要通过电子膨胀阀(电子膨胀阀能够实现自动控制开度量)能够精准控制冷媒的开度，将精准控制的冷媒流入蒸发器中，进而对环境进行冷却降温，与现有技术相比，能够根据环境的温度增大或者减少电子膨胀阀的冷媒开度(减少开度即可降低制冷系统的能耗)，进而实现温度的智能控制，也减少了环境中采用加热管加热这一步骤(减少加热步骤，即可降低该处的加热能耗)，进而大大降低耗能。
25.本实用新型中，为了解决这些问题现将加热控制系统和制冷控制系统整合并联控制，用电子膨胀阀控制制冷量。升温时以加热控制pid为主，制冷控制pid为辅。降温时以制冷控制pid为主，加热控制pid为辅。例如：线性升温时，如果系统负载无通电且不发热，则由
加热控制pid单独控制。如果负载有变化，升温过快时，则制冷控制pid会根据量测温度的变化趋势调节制冷量，满足升温线性要求。线性降温时，系统首先根据设定的降温速度，通过“电子膨胀阀开度控制表”计算出对应降温速度电子膨胀阀的开度范围。制冷控制pid再实时的根据当前的温度量测值所在的温度范围，实际的降温速度计算出当前电子膨胀阀的开度。当温度降到，系统会逐步将电子膨胀阀当前开度缩小到降温速度为0时的开度。待温度稳定后，系统会再开启节能功能，进一步提高节能效果。整个降温过程加热控制pid只在制冷系统刚启动时和温度刚降到时才稍微输出辅助一下，中间降温过程如无负载变化几乎不用输出。
26.加热控制pid主要是控制加热器的通断电时间来达到温度控制，所以采用位置型pid计算公式：u1(t)＝kp*e(t)+ki*e_sum+kd*(e(t)
–
e(t-1))。制冷控制pid主要是通过控制电子膨胀阀的开度来调节进入蒸发器的冷媒流量，达到对温度的控制。因为制冷控制与加热控制为反向动作，实际输出是电子膨胀阀的开度，所以制冷控制pid要做如下修改：
27.1.电子膨胀阀其机械结构相当于步进电机，所以制冷系统采用增量型pid计算公式:u2(t)＝kp[e(t)-e(t-1)]+ki*e(t)+kd*[e(t)-2e(t-1)+e(t-2)]
[0028]
2.误差e(t)＝tpv(量测温度)-tsv(设定温度)
[0029]
3.pid计算的输出量是百分比数，要转换成对应温度范围内的电子膨胀阀开度：eev_or＝eev_min+u2(t)*(eev_max
–
eev_min)
[0030]
说明：u1(t):加热器输出；u2(t):制冷输出；e(t)当前误差值；e_sum:累计误差；e(t-1)：上一次误差；e(t-2)：上上一次误差；kp：比例系数；ki：积分时间；kd：微分时间；u1(t):加热器输出；eev_or:电子膨胀阀开度；eev_min:电子膨胀阀最小开度；eev_max:电子膨胀阀最大开度；u(t):制冷控制pid计算出的百分比输出量。
[0031]
节能控制说明：当温度达到设定值后，系统会根据当前加热pid的输出量，温度量测值与设定值的误差，电子膨胀阀当前开度来判断是否继续节能。如果当前温度稳定，加热控制pid输出大于0,且电子膨胀阀开度大于最小开度，则会逐步缩小电子膨胀阀的开度减少制冷量，打破平衡，开始节能控制。直至加热控制pid输出接近于0，且电子膨胀阀开度达到设定的最小开度。节能过程中如果负载有变化或温度有波动，系统会暂停节能，切换至pid控制制冷量，待温度稳定后再切换至节能控制。
[0032]
具体地，根据制冷剂的特性，不同温度时电子膨胀阀开度对应的制冷能力，对冷冻系统高低压产生的变化不同，所以需要根据其特性对温度范围进行分区控制。例如：区域1为线性降温速度。区域2为温度范围划分，将-70度～160度划分为5个区域(温度区域1：37度～160度；温度区域2：-17度～37度；温度区域3：-37度～-17度；温度区域4：-57度～-37度；温度区域5：-70度～57度)。区域3为电子膨胀阀开度。区域4为降温速率修正值，单位为度，该值用户修正实际的降温速率。区域5为开始降温速率修正的温度。例如：5度/分钟降温速率对应的dv值为0.3度，t值为0，表示当温度降至0度时，开始降温速度修正。此时制冷控制pid的e(t)＝tpv(量测温度)-(tsv(设定温度)
–
0.3度)。增加这个功能的原因是因为线性降温时，温度设定值是每秒钟变化，制冷控制pid计算周期最快也是1秒钟，制冷控制pid的积分时间和微分时间还未达到，温度设定值就又变了，导致实际降温速度比设定降温速度滞后。dv值就是用于消除这个滞后。
[0033]
上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理和最佳实施例，在不脱
离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

技术特征：

1.一种节能型快速升降温控制系统，其特征在于：它包括第一段压缩机(1)和第二段压缩机(2)，所述第一段压缩机(1)通过管道连接有第一油分离器(3)，所述第一油分离器(3)通过管道连接有第一冷凝器(4)，所述第一冷凝器(4)通过管道连接有第一冷媒干燥器(5)，所述第一冷媒干燥器(5)通过管道连接有第一电子膨胀阀(6)，所述第一电子膨胀阀(6)通过管道连接有第一蒸发器(7)，所述第一蒸发器(7)通过其中一管道与第一段压缩机(1)连接，所述第一蒸发器(7)通过回流管连接有第一电磁阀(8)，所述第一电磁阀(8)通过回流管连接有第一膨胀阀(9)，所述第一膨胀阀(9)通过回流管与第一段压缩机(1)连接，所述第二段压缩机(2)通过管道连接有第二冷凝器(10)，所述第二冷凝器(10)通过管道连接有第二油分离器(11)，所述第二油分离器(11)通过管道连接有第二冷媒干燥器(12)，所述第二冷媒干燥器(12)通过管道连接有热交换器(13)，所述热交换器(13)通过管道连接有第二电子膨胀阀(14)，所述第二电子膨胀阀(14)通过管道连接有第二蒸发器(15)，所述第二蒸发器(15)通过管道与第二段压缩机(2)连接，所述第一冷媒干燥器(5)通过管道连接有第二电磁阀(16)，所述第二电磁阀(16)通过管道连接有第二膨胀阀(17)，所述第二膨胀阀(17)通过管道与热交换器(13)连接。2.根据权利要求1所述的一种节能型快速升降温控制系统，其特征在于：所述第一段压缩机(1)和第二段压缩机(2)的左端和右端分别为低压端和高压端。3.根据权利要求2所述的一种节能型快速升降温控制系统，其特征在于：所述第一冷凝器(4)和第二冷凝器(10)上均设置有制冷风扇(18)。4.根据权利要求3所述的一种节能型快速升降温控制系统，其特征在于：所述第一段压缩机(1)和第二段压缩机(2)高压端输出管的某一位置上均并联连接有高压开关(19)。5.根据权利要求4所述的一种节能型快速升降温控制系统，其特征在于：所述第一冷媒干燥器(5)的输出端管道处安装有冷媒视窗(20)。6.根据权利要求5所述的一种节能型快速升降温控制系统，其特征在于：所述第一膨胀阀(9)和第二膨胀阀(17)的内部均设置有制冷管道，所述第一膨胀阀(9)和第二膨胀阀(17)的外部均设置有保温棉层。

技术总结

本实用新型涉及温度控制系统技术领域，尤其是一种节能型快速升降温控制系统，它包括第一段压缩机和第二段压缩机，所述第一段压缩机通过管道连接有第一油分离器，所述第二段压缩机通过管道连接有第二冷凝器，本实用新型可根据不同的环境温度，实现两种不同的冷却降温方式，能够满足广大用户的需求，实用性强，而且，两种冷却降温方式均可对制冷量的开度进行调节，经过开度的调节后，温度的线性曲线变化将会变得更加平滑，更容易工作人员获取温度变化的准确数值，实现温度的精准控制，进而实现温度的智能控制，在此基础上，不仅能够实现精准控温，便于用户的使用和控制，而且，还能够有效节约能耗，进而提升生产效益。进而提升生产效益。进而提升生产效益。