本發(fā)明涉及空調(diào)設(shè)備機(jī)組及啟動方法，具體涉及一種離心式冷水機(jī)組及斷電后的快速啟動方法。

背景技術(shù)：

隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，目前在一些工藝流程和數(shù)據(jù)中心使用的冷水機(jī)組一般都要求其具備電源異常斷開并短時間內(nèi)恢復(fù)后快速啟動提供制冷的功能。由于電源的異常斷開，會對機(jī)組的一些機(jī)械零件及控制系統(tǒng)的運行產(chǎn)生影響，如果按照常規(guī)的機(jī)組設(shè)計，無法達(dá)到上述客戶所提出的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是要提供一種可以在主電源異常斷開并短時間恢復(fù)的情況下實現(xiàn)快速啟動的離心式冷水機(jī)組及其啟動方法。該機(jī)組在原有離心式冷水機(jī)組的基礎(chǔ)上通過一些專用設(shè)計以實現(xiàn)上述功能，具有成本低、停機(jī)時間短、安全可靠等優(yōu)點。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種能夠?qū)崿F(xiàn)斷電快速啟動的離心式冷水機(jī)組，包括離心式壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、快速啟動柜、ups不間斷電源、控制器；其中，壓縮機(jī)和蒸發(fā)器通過吸氣管相連；壓縮機(jī)的排氣排往冷凝器，冷凝器與蒸發(fā)器相連，制冷劑在上述的壓縮機(jī)、冷凝器、和蒸發(fā)器之間形成循環(huán)；其特征在于還設(shè)置壓縮機(jī)快速卸載裝置，壓縮機(jī)快速卸載裝置包括四通閥、快速卸載閥，具體為：在四通閥外設(shè)置一個快速卸載閥連通四通閥的高壓油出口與活塞腔高壓油腔，該一個快速卸載閥所在流道與四通閥內(nèi)部進(jìn)流流道同時構(gòu)成高壓進(jìn)油通道；在四通閥外設(shè)置另一個快速卸載閥連通活塞腔低壓油腔與油槽，活塞腔內(nèi)的低壓腔通過該另一個快速卸載閥及四通閥內(nèi)部回流流道同時連通油槽；在壓縮機(jī)的入口設(shè)置有可調(diào)導(dǎo)葉，可調(diào)導(dǎo)葉由四通閥控制開閉。

進(jìn)一步地，上述快速卸載閥為電磁閥，其內(nèi)部通徑為機(jī)組正常運行時油路通徑的3~4倍。

進(jìn)一步地，上述的快速啟動柜包括啟動裝置、來電檢測繼電器及延時繼電器；所述的快速啟動柜內(nèi)的啟動裝置為星三角、變頻、固態(tài)等離心壓縮機(jī)的啟動器中的一種。

進(jìn)一步地，上述的ups不間斷電源包括一臺ups電源、變壓器及相應(yīng)的接線端子；所述ups不間斷電源的供電來自快速啟動柜的進(jìn)線端；ups不間斷電源內(nèi)含變壓器，將ups輸出的供電轉(zhuǎn)化為控制器所能使用的電源。

上述技術(shù)方案中，用戶的供電電纜接入快速啟動柜，快速啟動柜的動力部分接入壓縮機(jī)，并在快速啟動柜內(nèi)引出兩根220vac的供電通往ups柜，經(jīng)過ups柜的處理后通入機(jī)組控制柜，機(jī)組控制柜發(fā)出的控制信號控制快速啟動柜、四通閥及油泵元件的運行，油泵的供油則通過管道為壓縮機(jī)和四通閥供油。

進(jìn)一步地，上述的控制器包括一個plc可編程控制器。

一種離心式冷水機(jī)組實現(xiàn)斷電快速啟動的方法，其特征在于：

在機(jī)組主電源異常斷開時，延時繼電器得到信號并傳遞至控制器，控制器控制機(jī)組進(jìn)入快速啟動模式并啟動ups不間斷電源，機(jī)組油泵保持運轉(zhuǎn)，壓縮機(jī)快速卸載裝置開啟，壓縮機(jī)快速卸載裝置通過開啟旁路油壓快速推動活塞缸的能量調(diào)節(jié)活塞迅速動作以實現(xiàn)壓縮機(jī)快速卸載，使壓縮機(jī)的進(jìn)口可調(diào)導(dǎo)葉在短時間內(nèi)關(guān)至零位；同時控制器持續(xù)監(jiān)測快速啟動柜內(nèi)的來電檢測繼電器狀態(tài)；

如果短時間內(nèi)供電恢復(fù)，當(dāng)現(xiàn)場電源恢復(fù)時，來電檢測繼電器動作，將信號傳遞給控制器，控制器通過設(shè)置在快速啟動柜內(nèi)的繼電器得到信號，在5~10秒內(nèi)完成對壓縮機(jī)可調(diào)導(dǎo)葉、機(jī)組水流狀態(tài)、快速啟動柜狀態(tài)狀態(tài)的確認(rèn)，確認(rèn)符合啟動狀態(tài)后向啟動柜發(fā)送啟動指令，保證機(jī)組在安全的狀態(tài)下迅速啟動；如果機(jī)組各子系統(tǒng)在要求的時間內(nèi)未能達(dá)到準(zhǔn)備啟動的狀態(tài)，控制器會終止快速啟動模式，并發(fā)出相應(yīng)的指令，控制器終止快速啟動后會進(jìn)入常規(guī)模式，控制器按照正常模式下的控制邏輯啟動機(jī)組。

進(jìn)一步地，上述快速卸載閥在機(jī)組正常運行時關(guān)閉，在機(jī)組進(jìn)入快速啟動模式時開啟，直至壓縮機(jī)導(dǎo)葉關(guān)至零位時關(guān)閉。

進(jìn)一步地，上述延時繼電器用于檢測機(jī)組的主電源狀態(tài)，主電源掉開時，延時繼電器脫開，將主電源斷開信號傳遞給控制器；延時繼電器的狀態(tài)為掉電立刻斷開，來電延時閉合。

進(jìn)一步地，上述延時繼電器同時串接在啟動的啟動回路，作為啟動回路的硬件保護(hù)，用以防止瞬時掉電發(fā)生時plc無法掃描到掉電發(fā)生，而不能激活快啟功能。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

控制器采用ups供電，實現(xiàn)不間斷的控制輸出，保證壓縮機(jī)快速啟動過程可控。

通過快速卸載設(shè)計使壓縮機(jī)的可調(diào)吸氣導(dǎo)葉在最短時間內(nèi)關(guān)閉，保證壓縮機(jī)的空載啟動。

采用時間繼電器作為掉電檢測元件，通過時間繼電器的延時確保掉電信號能發(fā)送至控制器，有效防止用戶現(xiàn)場出現(xiàn)閃斷時機(jī)組錯誤動作。

將時間繼電器串入啟動柜啟動回路，能夠保證40ms以上瞬時斷電或供電回路切換等情況下正常激活快啟功能。

采用時間繼電器和進(jìn)線繼電器同時作為來電狀態(tài)的判斷，防止因器件誤動作導(dǎo)致機(jī)組錯誤動作。

快速啟動過程全程油泵保持運行，確保過程中潤滑油供應(yīng)正常。

快速啟動過程全程監(jiān)測各啟動條件，確保啟動過程安全可靠。

本發(fā)明通過專設(shè)的快速啟動程序，可以使機(jī)組在30-45秒內(nèi)實現(xiàn)再啟動，保障用戶現(xiàn)場的制冷量供應(yīng)。

由此，本發(fā)明在設(shè)計上盡量減少對原有機(jī)組結(jié)構(gòu)和電氣元件的改動，通過控制程序的專門設(shè)計，以較低的成本實現(xiàn)了在主電源異常斷開并短時間恢復(fù)的情況下快速啟動的功能，保證機(jī)組安全啟動并迅速提供客戶所需供冷。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的實現(xiàn)斷電快速啟動的離心式冷水機(jī)組結(jié)構(gòu)示意圖（以380v機(jī)組為例）。

圖2為常規(guī)卸載原理圖；

圖3為本發(fā)明的壓縮機(jī)快速卸載裝置原理結(jié)構(gòu)圖；

圖4為基于本發(fā)明的啟動方法流程圖。

具體實施方式

為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖1-4對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明，便于更清楚地了解本發(fā)明，但它們不對本發(fā)明構(gòu)成限定。

如圖1所示，為本發(fā)明一種可以實現(xiàn)斷電快速啟動的離心式冷水機(jī)組結(jié)構(gòu)示意圖，包括蒸發(fā)器11、冷凝器14、離心式壓縮機(jī)10、壓縮機(jī)快速卸載裝置、快速啟動柜16、ups柜17（內(nèi)設(shè)ups不間斷電源）、機(jī)組控制柜18（內(nèi)設(shè)控制器和時間繼電器）以及一些其他必要的輔助設(shè)施。該機(jī)組的壓縮機(jī)10和蒸發(fā)器11通過吸氣管12相連，在壓縮機(jī)的入口設(shè)置有可調(diào)導(dǎo)葉13，可調(diào)導(dǎo)葉13由四通閥2控制開閉。壓縮機(jī)10的排氣排往冷凝器14，冷凝器14通過膨脹閥15與蒸發(fā)器11相連，制冷劑在上述的壓縮機(jī)10、冷凝器14、膨脹閥15和蒸發(fā)器11之間形成循環(huán)。用戶的供電電纜接入快速啟動柜16，快速啟動柜的動力部分接入壓縮機(jī)10，并在快速啟動柜16內(nèi)引出兩根220vac的供電通往ups柜17，經(jīng)過ups柜17的處理后通入機(jī)組控制柜18，機(jī)組控制柜18發(fā)出的控制信號控制快速啟動柜16、四通閥2及油泵19等元件的運行。油泵19的供油則通過管道為壓縮機(jī)10和四通閥2供油。

進(jìn)一步地，上述的離心式壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器與普通離心式冷水機(jī)組一致。

進(jìn)一步地，上述控制器為plc可編程控制器，控制器內(nèi)置有快速啟動專用程序。

進(jìn)一步地，所述的快速啟動柜16內(nèi)的啟動裝置可以是星三角、變頻、固態(tài)等離心壓縮機(jī)的啟動器。上述啟動柜內(nèi)設(shè)有延時繼電器，延時繼電器的狀態(tài)為掉電立刻斷開，來電延時閉合。

進(jìn)一步地，上述延時繼電器用于檢測機(jī)組的主電源狀態(tài)，主電源掉開時，延時繼電器脫開，將主電源斷開信號傳遞給控制器。

進(jìn)一步地，上述延時繼電器同時串接在啟動的啟動回路，作為啟動回路的硬件保護(hù)，用以防止瞬時掉電發(fā)生時plc無法掃描到掉電發(fā)生，而不能激活快啟功能。

進(jìn)一步地，上述延時繼電器的延時設(shè)置為3~5秒。

進(jìn)一步地，上述啟動柜內(nèi)設(shè)有來電檢測繼電器，當(dāng)機(jī)組主供電恢復(fù)后，來電檢測繼電器動作，將信號傳遞給控制器。

進(jìn)一步地，ups柜17中ups不間斷電源的供電來自快速啟動柜16的進(jìn)線端。

進(jìn)一步地，上述ups不間斷電源在機(jī)組主電源斷開時自動為機(jī)組油泵19及控制系統(tǒng)提供供電。其容量能保證油泵及控制系統(tǒng)持續(xù)運行3min以上。

進(jìn)一步地，上述ups不間斷電源內(nèi)含變壓器，將ups輸出的供電轉(zhuǎn)化為控制器所能使用的電源。

上述方案中，參照圖2和圖3對圖1中壓縮機(jī)快速卸載裝置的工作原理說明如下：

常規(guī)壓縮機(jī)的卸載如圖2所示，在四通閥1的控制下，高壓的潤滑油2通過四通閥內(nèi)部通道3流向活塞腔4的左側(cè)，推動活塞閥5向右移動，活塞腔4內(nèi)的低壓潤滑油6通過四通閥內(nèi)部流道7排往油槽。向右移動的活塞閥5通過壓縮機(jī)內(nèi)部設(shè)置的連桿機(jī)構(gòu)帶動壓縮機(jī)進(jìn)口可調(diào)導(dǎo)葉動作，從而關(guān)閉進(jìn)口可調(diào)導(dǎo)葉，確保壓縮機(jī)再次啟動時處于最小的負(fù)荷下。

但是，在本發(fā)明中，如圖3所示采用壓縮機(jī)快速卸載裝置，所述的壓縮機(jī)快速卸載裝置為通過開啟旁路油壓快速推動能量調(diào)節(jié)活塞迅速動作以實現(xiàn)壓縮機(jī)快速卸載。也即在圖2基礎(chǔ)上增設(shè)快速卸載閥8和快速卸載閥9。一般上述快速卸載閥為電磁閥，其內(nèi)部通徑為機(jī)組正常運行時油路通徑的3~4倍。在控制程序作用下，上述快速卸載閥在機(jī)組正常運行時關(guān)閉，在機(jī)組進(jìn)入快速啟動狀態(tài)時開啟，至壓縮機(jī)可調(diào)導(dǎo)葉（可調(diào)吸氣導(dǎo)葉）關(guān)至零位關(guān)閉。

在快速卸載模式下，快速卸載閥8和快速卸載閥9開啟，高壓的潤滑油通過快速卸載閥8以及四通閥的內(nèi)部流道3兩路同時流向活塞腔4左側(cè)，推動活塞閥5向右移動，活塞腔4內(nèi)的低壓潤滑油6通過快速卸載閥9及四通閥內(nèi)部流道7兩路同時排往油槽。向右移動的活塞閥5帶動壓縮機(jī)進(jìn)口可調(diào)導(dǎo)葉13關(guān)閉。本實施例優(yōu)選快速卸載閥8和快速卸載閥9為常規(guī)結(jié)構(gòu)的膜片式電磁閥，其通徑比四通閥內(nèi)部流道3及內(nèi)部流道7的通徑大2~3倍以上，因此快速卸載狀態(tài)下的可調(diào)導(dǎo)葉13關(guān)閉速度是圖1常規(guī)卸載狀態(tài)的2~3倍。

上述方案中，在機(jī)組主電源異常斷開時，在ups不間斷電源的支持下機(jī)組不會掉電，控制器發(fā)出指令保持機(jī)組油泵持續(xù)運轉(zhuǎn)，并斷開快速啟動柜內(nèi)的合閘信號，同時，控制器還要求壓縮機(jī)快速卸載裝置投入使用，壓縮機(jī)快速卸載裝置通過開啟旁路油壓快速推動活塞缸的能量調(diào)節(jié)活塞迅速動作以實現(xiàn)壓縮機(jī)快速卸載，使壓縮機(jī)的進(jìn)口可調(diào)導(dǎo)葉在短時間內(nèi)關(guān)至零位；此時，如果短時間內(nèi)供電恢復(fù)，控制器通過設(shè)置在快速啟動柜內(nèi)的繼電器得到信號，迅速發(fā)出開機(jī)指令，保證機(jī)組在安全的狀態(tài)下迅速啟動，實現(xiàn)機(jī)組快速啟動；如果機(jī)組各子系統(tǒng)在要求的時間內(nèi)未能達(dá)到準(zhǔn)備啟動的狀態(tài)，控制器會終止快速啟動模式，并發(fā)出相應(yīng)的指令，控制器終止快速啟動后會進(jìn)入常規(guī)模式，控制器按照正常模式下的控制邏輯啟動機(jī)組。

結(jié)合圖4，對本發(fā)明快速啟動的方法說明如下：

當(dāng)現(xiàn)場電源發(fā)生突然斷電時空調(diào)機(jī)組進(jìn)入斷電模式正常運行，此時設(shè)置在機(jī)組控制柜18內(nèi)的時間繼電器得到信號斷開，并將信號傳遞至控制器，控制器進(jìn)入快速啟動模式（圖4中rs狀態(tài)）并啟動計時器t1，在進(jìn)入快速啟動模式的同時，控制器發(fā)送指令，使機(jī)組油泵19保持運行并開啟快速卸載閥8和快速卸載閥9，壓縮機(jī)的進(jìn)口可調(diào)導(dǎo)葉13快速關(guān)閉；控制器同時還將機(jī)組所有報警信號復(fù)位，關(guān)閉油冷系統(tǒng)以防止?jié)櫥瓦^冷，同時控制器對所有涉及壓縮機(jī)安全啟動的參數(shù)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控（水流、水溫、油溫、油壓等）；

如果現(xiàn)場的電源在突然斷電之后20秒之內(nèi)（計時器t1小于等于20秒）恢復(fù)，控制器在電源恢復(fù)的5秒鐘內(nèi)完成對進(jìn)線繼電器和時間繼電器的狀態(tài)判斷，如果兩者狀態(tài)均符合（時間繼電器為閉合狀態(tài)，進(jìn)線繼電器為斷開狀態(tài)）來電判斷，控制器進(jìn)入啟動判斷步驟：1）在確定所有啟動條件均滿足的情況下，控制器在計時器t1等于30秒時發(fā)出指令，使機(jī)組啟動，若在此過程中有任意啟動條件不能滿足，控制器發(fā)出相應(yīng)的報警信息并退出報警，空調(diào)機(jī)組繼續(xù)在斷電模式下運行；2）如果在電源恢復(fù)的5秒鐘內(nèi)，控制器檢測的進(jìn)線繼電器和時間繼電器判斷不一致，則說明存在錯誤信號，控制器發(fā)出報警信號并退出快速啟動模式；3）如果現(xiàn)場電源的恢復(fù)時間在20秒~35秒之間（20秒≤t1≤35秒），控制器按上述啟動判斷步驟1）和2）的方式進(jìn)行啟動判斷，但發(fā)出啟動指令的時間由計時器t1等于固定30秒更改為來電之后延時10秒，即在此條件下，機(jī)組最遲將在t1=45秒時啟動；4）如果現(xiàn)場電源的恢復(fù)時間在35秒之后，也即t1＞35秒時仍未滿足來電判斷條件，則控制器退出快速啟動模式。

也即，上述的控制方法對于機(jī)組電源的恢復(fù)時間要求在0~35秒內(nèi)。

進(jìn)一步地，上述的控制方法可以控制機(jī)組在電源恢復(fù)后的10秒內(nèi)完成啟動。

進(jìn)一步地，上述的控制方法要求機(jī)組水系統(tǒng)保持運行。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

控制器采用ups供電，在機(jī)組主電源斷開時自動為機(jī)組油泵及控制系統(tǒng)提供供電，實現(xiàn)不間斷的控制輸出，保證壓縮機(jī)快速啟動過程可控。

通過快速卸載設(shè)計使壓縮機(jī)的可調(diào)吸氣導(dǎo)葉在最短時間內(nèi)關(guān)閉，保證壓縮機(jī)的空載啟動。

采用時間繼電器作為掉電檢測元件，通過時間繼電器的延時確保掉電信號能發(fā)送至控制器，有效防止用戶現(xiàn)場出現(xiàn)閃斷時機(jī)組錯誤動作。

將時間繼電器串入啟動柜啟動回路，能夠保證40ms以上瞬時斷電或供電回路切換等情況下正常激活快啟功能。

采用時間繼電器和進(jìn)線繼電器同時作為來電狀態(tài)的判斷，防止因器件誤動作導(dǎo)致機(jī)組錯誤動作。

快速啟動過程全程油泵保持運行，確保過程中潤滑油供應(yīng)正常。

快速啟動過程全程監(jiān)測各啟動條件，確保啟動過程安全可靠。

本發(fā)明通過專設(shè)的快速啟動程序，可以使機(jī)組在30-45秒內(nèi)實現(xiàn)再啟動，保障用戶現(xiàn)場的制冷量供應(yīng)。

本發(fā)明在設(shè)計上盡量減少對原有機(jī)組結(jié)構(gòu)和電氣元件的改動，通過控制程序的專門設(shè)計，以較低的成本實現(xiàn)了快速啟動的功能。