高精度恒温水供水装置的研制

　　1、前言

　　冷水机可提供冷冻水，除应用于中央空调外，也常用于塑料成型、医疗设备、电子行业、制药业、食品加工业和养殖业等各种工业冷却。在各种家电设备性能测试实验室(如焓差实验室，电热水器性能测试台)[1][2]中，恒温水源是这些测试过程中不可缺少的。本文所介绍的是为焓差实验室等制冷测试实验室而设计的一种恒温水源，它具有可移动、冷量调节范围大、精度高、稳定性好等特点。

　　2、恒温水系统简介

　　实验系统原理如图1所示，整个系统分为四个回路：第一路为变频压缩机(1)，风冷冷凝器(2)，电子膨胀阀(3)，蒸发器(4)组成。这一路中还带有喷液阀(11)，来防止排气温度过高。第二路为制冷剂从压缩机出来后通过热气旁通阀(8)流进蒸发器的前部，然后再回到压缩机。这两路为制冷剂循环回路。第三路为水循环系统，通过水泵(14)将水箱里的水与蒸发器进行换热。第四路通过变频水泵(15)和加热器(16)来调节水温和水流量，满足用户(6)的需求。具体技术要求如下：水温范围：5~70℃水温波动范围：不大于±0.2℃供水量：0~10m3/h

　　3、供水装置的调节系统

　　3.1 变频压缩机的制冷量调节

　　在空调器中，变频技术是一项新兴的技术，它是通过变频器改变电源频率，从而改变压缩机的运转转速的一种技术。使用变频器来驱动压缩机最重要的是根据负载要求来选择合适的V/F曲线。对于常规的V/F控制，电机的电压降随着电机速度的降低而相对增加，这就导致由于励磁不足，而使电机不能获得足够的旋转力。为了补偿这个不足，变频器需要对低频率进行转矩提升，通过提高电压，来补偿电机速度降低而引起的电压降。

　　压缩机为DORIN HI350CC/R22型交流变频压缩机，在冷凝温度35℃，蒸发温度0℃时制冷量与压缩机的功耗与压缩机频率关系如图2所示。从图中可以看出，随着压缩机频率的增加，压缩机功耗与制冷量随着频率大致正比例增加。压缩机制冷量可以从30Hz时的7.16KW到80Hz时的18.46KW。根据压缩机的实际使用情况，变频器设置了如表1所示的V/F曲线设置。考虑到低频运行与高频运行时制冷剂的流速、蒸发器，冷凝器负荷相差较大，设置压缩机最低运行频率为30Hz，最高运行频率80Hz，而且最低频率设置在30Hz后也无需进行转矩提升。

　　在实际使用时，压缩机的开启频率取决于冷水所需的冷量，先估算出所需冷水大致的耗冷量，然后在压缩机功率与制冷量与频率曲线图上找出所对应的频率值来设定变频压缩机频率。由于调节需要，通常设置值可大于图中值5~10Hz[4]。