理论教育 回油运行控制的优化策略

回油运行控制的优化策略

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:空气源热泵系统需要采用合理的回油运行控制策略,将积存在换热器、管路等压缩机以外的部件中的润滑油带回压缩机。

回油运行控制的优化策略

空气源热泵系统需要采用合理的回油运行控制策略,将积存在换热器、管路等压缩机以外的部件中的润滑油带回压缩机。

1.回油运行的基本要求

在冷凝器、蒸发器及二者之间连接管的制冷剂气液两相区或过冷液相区,润滑油与液态制冷剂是互溶的,因此,润滑油随液态制冷剂流动。在吸气管、排气管、冷凝器和蒸发器的制冷剂过热区,润滑油附着在管路内面壁上,且粘度较大,难以随气态制冷剂流动。

当气态制冷剂与润滑油的界面摩擦力大于润滑油与管路内面壁的最大静摩擦力时,润滑油在气液剪切力的作用下可以随气态制冷剂流动,气态制冷剂与润滑油的气液界面剪切力与气态制冷剂的流速相关。一般认为水平管内气态制冷剂流速达到5m/s,竖直管内气态制冷剂流速达到10m/s时,润滑油可以随气态制冷剂流动。

减小蒸发器出口制冷剂过热度有利于蒸发器内制冷剂过热区回油。

2.回油周期

回油周期与压缩机的运行频率、系统回路的长短、室内、外机的落差、油气分离器效率以及热泵机型种类等因素相关。

小型空气源热泵连接管一般较短,回油相对容易。但对于制热量较大且连接管长的系统,如多联式热泵机组,压缩机最低频率运行时的制冷剂质量流量小,系统中制冷剂流速低,几乎不能回油;另一方面,压缩机低频运行时排油率低,并且制热量较大的空气源热泵系统通常会配置油气分离器,这种情况下经过油气分离器的排油率就更低。因此,整个系统回油周期需要针对最不利于回油的运行频率来设计。

回油运行的周期是从压缩机存油量减少速度来考虑的。对于不同的系统有着不同的回油周期。

正常运行时,当压缩机频率较低时制冷剂流速较低,难以回油,润滑油会逐渐向低压侧积聚,直到形成压缩机排油与回油的平衡。压缩机运行频率和油气分离器的效率越低,达到平衡的时间就越短,越容易导致压缩机缺油。因此,在压缩机缺油之前就需要进入回油运行。

在机组设计中需要根据压缩机的运行频率设计回油周期,回油周期依据制冷剂流速、压缩机排油率和油气分离器效率分析计算和试验确定。(www.daowen.com)

3.回油运行时间

回油运行时间即执行回油程序过程持续的时间。控制系统设计时必须保证通过回油运行压缩机内有充足的润滑油。多联式热泵机组中的制冷剂沿系统循环一周的时间与制冷剂循环回路长度及制冷剂流速有关,而润滑油循环一周的时间则相对更长一些,这一时间对于设计合理的回油运行时间是非常重要的参数。

对于多联式热泵机组而言,制冷运行回油相对比较困难,因此,以系统制冷运行为例说明。回油过程需要将积存于室内侧的润滑油通过制冷剂的流动带回压缩机内,执行回油控制时将所有室内机的电子膨胀阀开启,对于用户没有开启的室内机,其电子膨胀阀也会被强制打开,但室内风机不开启。强制打开用户没有开启的室内机的电子膨胀阀会直接影响回油运行时间,回油运行时间过短则润滑油难以及时回到压缩机,时间过长则压缩机吸入的液态制冷剂会比较多,影响压缩机的可靠性

回油频率的选择必须保证满足上述提到的制冷剂最低流速设计要求,实际中还需要留有余量以保证回油效果,在允许的情况下应尽量提高回油频率,压缩机运行频率越高回油效果越好,同时系统吸气压力越低。对于多联式热泵机组而言,当只有部分室内风机运行时,回油频率越高则吸气侧吸入液态制冷剂量越多。因此,产品设计过程中需要根据系统气液分离器的有效容积来确定系统可承载的回液量,同时根据实验情况确定需要的回油运行时间和回油频率,在允许的条件下应适当延长回油运行时间。

4.回油过程其他问题

(1)压力比的要求

回油过程中高、低压的压差应该保持一定大小,以保证克服流动阻力的最低回油速度的要求,这一点是从机组的压缩机输气量、压缩机负载率、回气管尺寸等多方面来考虑的,回气管尺寸越大,要求的压缩机负载率就越大。但是输气量或负载率如果偏大又会带来其他的问题:其一,系统回油期间压缩机回液过多,稀释润滑油使压缩机内部各运动部件之间的润滑效果变差,从而容易导致回油期间的压缩机运行故障,同时也不利于将带回来的润滑油留在压缩机内部;其二,系统回油期间吸气压力过低,压力比增大。这些问题都会影响压缩机的正常运行。

(2)排气温度的控制要求

回油过程中不宜出现排气温度过高和低压侧回液过多的现象。排气温度过高时会导致润滑油粘度降低、润滑效果变差,油膜的厚度也相应减小;回液过多时会导致压缩机内部排油率的增加,液态制冷剂在压缩机内沸腾汽化将夹带较多的润滑油排出压缩机。

排气温度过高则需要调大室内机电子膨胀阀的开度,此时容易造成低压侧回液,因此,在控制逻辑设计时需要综合考虑回油频率和电子膨胀阀开度。

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