CN101776361B - 全变频嵌入式节能集成冷冻站 - Google Patents

Abstract

一种全变频嵌入式节能集成冷冻站，包括冷冻机、冷冻泵和冷却泵以及控制系统、连接管路，所述冷冻机为变速冷冻机，所述变速冷冻机冷冻水入口与冷冻泵通过管路相连，冷冻泵入水口与系统冷冻水入口通过管路相连，所述变速冷冻机冷冻水出口与系统冷冻水出口通过管路相连；所述变速冷冻机冷却水入口与冷却泵通过管路相连，所述冷却泵入水口与系统冷却水入口通过管路相连，所述变速冷冻机冷却水出口与系统冷却水出口通过管路相连。所述各变速冷冻机、冷冻泵、冷却泵上均设置有变频器。由于冷冻机、冷冻泵等均设置了变频器，并安装有节能控制系统，从而实现了全变频节能集成控制，节约使用营运成本，使得维护简单。

Description

全变频嵌入式节能集成冷冻站

技术领域

本发明尤其涉及一种全变频、节能、集成的冷冻站。

背景技术

目前，中央冷冻站系统是一个由属于不同厂家的产品组合起来的系统，该种产品的组合所带来的问题是：一是由于各产品不易匹配，质量难以保证；二是各产品相互不协调，能耗比较大；三是占用的空间大；四是由于对不同的产品分别进行招标，采购成本和难度加大；五是交货时间和工程进度难以把握；六是安装调试以及维修、维护和保养比较难。因此，现在很多用户希望只与一个厂家找交道，从采购、安装到以后的维保由一家全权负责，这样省去很多麻烦，质量和各方面才能得到保证。

发明内容

为了克服现有中央冷冻站没有集成在一块，且各部件间不易匹配，以及施工时间较长、维护困难、不节能等缺点，本发明提供一种全变频嵌入式节能集成冷冻站，该冷冻站具有质量可靠，安装维护简单，工作效率高，体积小等优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种全变频嵌入式节能集成冷冻站，包括冷冻机、冷冻泵和冷却泵以及控制系统、连接管路，上述冷冻机为变速冷冻机，上述变速冷冻机冷冻水入口与冷冻泵通过管路相连，冷冻泵入水口与系统冷冻水入口通过管路相连，上述变速冷冻机冷冻水出口与系统冷冻水出口通过管路相连；上述变速冷冻机冷却水入口与冷却泵通过管路相连，上述冷却泵入水口与系统冷却水入口通过管路相连，上述变速冷冻机冷却水出口与系统冷却水出口通过管路相连。

进一步地，上述变速冷冻机为多个，上述冷冻泵、冷却泵的数量与上述变速冷冻机的数量相对应。

另外，上述多个变速冷冻机与其对应的冷冻泵之间、上述多个变速冷冻机的各冷冻水出口、以及上述多个变速冷冻机与其对应的冷却泵之间、上述多个变速冷冻机的各冷却水出口均设置有阀门。

进一步来说，上述多个变速冷冻机冷冻水入口与冷冻泵之间的管路上设置有相连接的旁通管，上述连接两条冷冻水入口管路的旁通管上设置有旁通阀；上述多个变速冷冻机冷却水入口与冷却泵之间的管路上设置有相连接的旁通管，上述连接两条冷却水入口管路的旁通管上设置有旁通阀；上述变速冷冻机冷冻水入口与旁通管之间的管路上设置有阀门，上述冷冻泵与旁通管之间的管路上设置有阀门；上述变速冷冻机冷却水入口与旁通管之间的管路上设置有阀门，上述冷却泵与旁通管之间的管路上设置有阀门；上述各变速冷冻机、冷冻泵、冷却泵上均设置有变频器。

进一步来说，系统冷冻水出水管上设置有温度传感器和流量传感器，系统冷冻水入水管设置有温度传感器，上述系统冷冻水出水管和系统冷冻水入水管之间设置有一旁通管路，在该旁通管路上设置有一冷冻水比例积分电动调节阀；上述系统冷却水入水口和系统冷却水入水口的管路上分别设置有温度传感器。

另外，该系统还可包括多个冷却塔，上述多个冷却塔循环水出、入口分别与系统冷却水入口及系统冷却水出口相连，上述多个冷却塔设置有温度传感器，在每个冷却塔入水管上设置有冷却塔电动调节阀，上述各冷却塔之间设置有相连通的旁通管，在上述冷却塔旁通管上设置有阀门。

进一步地，上述控制系统为全变频主控制节能系统，上述全变频主控制节能系统包括外接接口、冷冻水节能控制系统和冷却水节能控制系统，上述变速冷冻机变频器、冷冻泵变频器、设置于冷冻水管上的流量传感器、温度传感器以及冷冻水比例积分电动调节阀与冷冻水节能控制系统通过信号线相连接；上述冷却泵变频器、冷却塔变频器、冷却塔电动调节阀以及设置于冷却水管上的温度传感器与冷却水节能控制系统通过信号线相连接。通过对流量、水温、压差等的采样，该控制系统对冷冻机、冷冻泵、冷却泵以及冷却塔、电动调节阀进行集成控制，实现了全变频节能控制。

另外，还包括压差传感器，上述压差传感器设置于负荷末端，该压差传感器与上述冷冻水节能控制系统电信号连接；上述全变频主控制节能系统通过可与BAS连接的串行通讯总线与冷冻水节能控制系统和冷却水节能控制系统电信号连接；上述外接接口包括用于协议转换的可选串行口以及用于接入互联网的TCP/IP串行口。

还有，上述变速冷冻机可以为量子冷水机组或变速冷水机组，该量子冷水机组的压缩机可以为磁悬浮压缩机。

另外，该系统还包括一箱体，该箱体可以为带有底座的框架式箱体，也可以为一独立的小屋，上述多个冷却塔设置于该箱体的外部，上述的其余各组件设置于该箱体内，箱体冷冻水入口、系统冷冻水出口、系统冷却水入口以及箱体冷却水出口设置于上述箱体外侧。

本发明主要是通过下述技术方案得以实现：事先根据用户对冷吨量的需求将冷冻机、冷冻泵、冷却泵、节能控制系统在工厂内预装在一模块上，然后将集成的冷冻站运到客户现场。可根据客户要求既可安装在室外已经在工厂制作好了的一个独立的小屋内，也可安装在客户建造时已经预留好了的设备站房内，只要接上电源、水管和外面的冷却塔即可运行。

本发明的有益效果为：

1、由于各冷冻机、冷冻泵、冷却泵、冷却塔均设置有变频器，并安装有节能控制系统，从而实现了全变频节能集成控制，可以节约使用成本，使得维护简单。由于是集成式的，结构简单而紧凑，压缩机、水泵和冷水机组管束等部件易于维护，更换部件方便快捷。

2、工作效率高，节省用电。如果安装了量子冷水机组，再加上安装节能控制系统，可使冷冻站年平均工作效率优于0.5千瓦/冷吨或高于7.3的COP，比传统组合式冷冻站节电50％。

3、占地面积小，重量轻。占地面积小于传统组合冷冻站的1/2，重量只有1/5。

4、监控简单，通过网络和网页界面可以实时监控，减少大量现场维护人员。

5、噪音低，符合环保要求。如果采用磁悬浮压缩机，几乎没有振动的运行，安装时无需垫或阻尼器，降低了制冷剂泄露可能，噪音不超过70分贝。

6、如果采用的量子冷水机组内是磁悬浮压缩机，无油运行，至少降低维护成本35％，并减少维护时间。

7、为用户单位、设计单位、监理单位、施工单位节省了大量的讨论、协调和安装时间，缩短了工程进度。

8、质量可靠，运行安全。由于是一家设计、制造、调试、品质检测，配置合理，质量有充分的保证。

附图说明

图1是本发明的系统原理图；

图2是本发明全变频主控制节能系统的原理图。

具体实施方式

如图1所示，该全变频嵌入式节能集成冷冻站，包括两个变速冷冻机1、2，变速冷冻机1、2的冷冻水入口分别与两个冷冻泵101、102通过管路相连，冷冻泵101、102入水口与系统冷冻水入口112通过管路相连，变速冷冻机101、102冷冻水出口与系统冷冻水出口111通过管路相连；系统冷冻水出口111、系统冷冻水入口112与负荷相连。

变速冷冻机1、2冷却水入口与冷却泵201、202通过管路相连，该冷却泵201、202入水口与系统冷却水入口214通过管路相连，变速冷冻机1、2冷却水出口与系统冷却水出口215通过管路相连，该系统还设置有两套冷却塔系统21、22，系统冷却水入口214与冷却塔21、22的出水口相连，系统冷却水出口215与冷却塔出水口相连。

变速冷冻机1、2与其对应的冷冻泵101、102之间的管路上设置有旁通管113，在该旁通管113上设置有旁通阀1131；变速冷冻机1、2与其对应的冷却泵201、202之间的管路上设置有旁通管213，在该旁通管213上设置有旁通阀2131；在冷冻机1、2与旁通管113、213之间的管路上分别设置有阀门105、106、205、206，在冷冻泵101、102及冷却泵201、202与所对应的旁通管113、213之间的管路上分别设置有阀门103、104、203、204，在变速冷冻机1、2的各冷冻水出口以及冷却水出口上分别设置有阀门107、108、207、208。

另外，为便于实现对各器件的控制，变速冷冻机1、2分别设置有冷冻机变频器S1、S2，冷冻泵101、102上分别设置有冷冻泵变频器S101、S102，冷却泵201、202上分别设置有冷却泵变频器S201、S202，冷却塔21、22上分别设置有冷却塔变频器S21、S22。

系统冷冻水出水管P111上设置有温度传感器T11和流量传感器109，系统冷冻水入水管P112设置有温度传感器T12，系统冷冻水出水管P111和系统冷冻水入水管P112之间设置有一旁通管路110，在该旁通管路110上设置有一冷冻水比例积分电动调节阀1101；系统冷却水入水口214和系统冷却水出水口215的管路上分别设置有温度传感器T24、T23。在冷却塔21、22上分别设置有温度传感器T21、T22，在冷却塔21、22的入水管上分别设置有冷却塔电动调节阀212、211，冷却塔21、22之间设置有相连通的旁通管209，在冷却塔旁通管209上设置有阀门。

如图2所示，该冷冻站的控制系统为全变频主控制节能系统，该全变频主控制节能系统包括外接接口、冷冻水节能控制系统和冷却水节能控制系统，该全变频主控制节能系统通过可与BAS连接的串行通讯总线与冷冻水节能控制系统和冷却水节能控制系统电信号连接；上述变速冷冻机变频器S1、S2、冷冻泵变频器S101、S102、以及设置于流量传感器109、冷冻水温度传感器T11、T12以及冷冻水比例积分电动调节阀1101与冷冻水节能控制系统通过信号线相连接，另外，在该冷冻站系统负荷上还设置有压差传感器，该压差传感器与上述冷冻水节能控制相连接；冷却泵变频器S201、S202、冷却塔变频器S21、S22、冷却塔电动调节阀212、211以及设置于冷却水管上的温度传感器T23、T24、以及设置于冷却塔21、22上的温度传感器T21、T22与冷却水节能控制系统通过信号线相连接。通过对流量、水温、压差等的采样，该控制系统对冷冻机、冷冻泵、冷却泵以及冷却塔、电动调节阀进行集成控制，实现了全变频节能控制。该全变频主控制节能系统的外接接口包括用于协议转换的可选串行口以及用于接入互联网的TCP/IP串行口。

本发明主控制节能系统的冷冻水节能控制系统通过系统冷冻水进、出水管P112、P111上的温度传感器T12、T11对冷冻水温度进行采样，通过对系统冷冻水出水管P111上的流量传感器109对冷冻水出水流量进行采样，通过压差传感器对负荷内循环冷冻水的压差进行采样，通过冷冻机变频器S1、S2、冷冻泵变频器S101、S102分别对冷冻机和冷冻泵进行关联控制，使冷冻机和冷冻泵运行在最佳效率曲线状态，从而实现最佳能耗优化。控制系统通过对冷冻水比例积分电动调节阀1101的控制，调整回水管比例积分电动调节阀的开度，可以实现冷冻水进、出水管P112、P111维持一定的压力差，调节水流量，保证回风温度在设定的波动范围内。主控制节能系统的冷却水节能控制系统通过系统冷却水出、入水口215、214的管路上的温度传感器T23、T24对冷却水温度进行采样，通过设置在冷却塔21、22上的温度传感器T21、T22对冷却塔内的水温进行采样，通过冷却塔变频器S21、S22、冷却泵变频器S201、S202分别对冷却塔和冷却泵关联控制，使冷却塔和冷却泵运行在最佳效率曲线状态，从而实现最佳能耗优化。控制系统通过对冷却塔电动调节阀212、211的控制，实现对冷却水流量的控制。

该冷冻站的控制系统的全变频主控制节能系统对冷冻水节能控制系统和冷却水节能控制系统进行实时通讯，对采集的信息进行处理和运算，通过冷冻水节能控制系统和冷却水节能控制系统实行上述控制，实现整个系统的能耗优化。

另外，变速冷冻机1、2可以为量子冷水机组或变速冷水机组，量子冷水机组的压缩机可以为磁悬浮压缩机。

如上所述，该系统集成在一个模块中，该集成模块可以放置在一个箱体内，该箱体可以为带有底座的框架式箱体，也可以为一独立的小屋。上述的冷却塔21、22可以设置于该箱体的外部，其余各组件设置于该箱体内，系统冷冻水入口112、系统冷冻水出口111、系统冷却水入口214以及系统冷却水出口215设置于该箱体外侧。

Claims (4)

1.一种全变频嵌入式节能集成冷冻站，包括冷冻机、冷冻泵和冷却泵以及控制系统、连接管路，其特征在于，所述冷冻机为变速冷冻机，所述变速冷冻机冷冻水入口与冷冻泵通过管路相连，冷冻泵入水口与系统冷冻水入口通过管路相连，所述变速冷冻机冷冻水出口与系统冷冻水出口通过管路相连； 

所述变速冷冻机冷却水入口与冷却泵通过管路相连，所述冷却泵入水口与系统冷却水入口通过管路相连，所述变速冷冻机冷却水出口与系统冷却水出口通过管路相连；

所述变速冷冻机为多个，所述冷冻泵、冷却泵的数量与所述变速冷冻机的数量相对应；

所述多个变速冷冻机与其对应的冷冻泵之间、所述多个变速冷冻机的各冷冻水出口、以及所述多个变速冷冻机与其对应的冷却泵之间、所述多个变速冷冻机的各冷却水出口均设置有阀门；

所述多个变速冷冻机冷冻水入口与冷冻泵之间的管路上设置有相连接的旁通管，所述连接两条冷冻水入口管路的旁通管上设置有旁通阀；所述多个变速冷冻机冷却水入口与冷却泵之间的管路上设置有相连接的旁通管，所述连接两条冷却水入口管路的旁通管上设置有旁通阀；所述变速冷冻机冷冻水入口与旁通管之间的管路上设置有阀门，所述冷冻泵与旁通管之间的管路上设置有阀门；所述变速冷冻机冷却水入口与旁通管之间的管路上设置有阀门，所述冷却泵与旁通管之间的管路上设置有阀门；所述各变速冷冻机、冷冻泵、冷却泵上均设置有变频器；

系统冷冻水出水管上设置有温度传感器和流量传感器，系统冷冻水入水管设置有温度传感器，所述系统冷冻水出水管和系统冷冻水入水管之间设置有一旁通管路，在该旁通管路上设置有一冷冻水比例积分电动调节阀；所述系统冷却水入水口和系统冷却水入水口分别设置有温度传感器；

还包括多个冷却塔，所述多个冷却塔循环水出、入口分别与系统冷却水入口及系统冷却水出口相连，所述多个冷却塔设置有温度传感器，在每个冷却塔入水管上设置有冷却塔电动调节阀，所述各冷却塔之间设置有相连通的旁通管，在所述冷却塔旁通管上设置有阀门；

所述控制系统为全变频主控制节能系统，所述全变频主控制节能系统包括外接接口、冷冻水节能控制系统和冷却水节能控制系统，所述变速冷冻机变频器、冷冻泵变频器、设置于冷冻水管上的流量传感器、温度传感器以及冷冻水比例积分电动调节阀与冷冻水节能控制系统通过信号线相连接；所述冷却泵变频器、冷却塔变频器、冷却塔电动调节阀以及设置于冷却水管上的温度传感器、设置于冷却塔上的温度传感器与冷却水节能控制系统通过信号线相连接。 

2.根据权利要求1所述的冷冻站，其特征在于：还包括压差传感器，所述压差传感器设置于负荷末端并与所述冷冻水节能控制系统电信号连接； 

所述全变频主控制节能系统通过可与BAS连接的串行通讯总线与冷冻水节能控制系统和冷却水节能控制系统电信号连接； 

所述外接接口包括用于协议转换的可选串行口以及用于接入互 联网的TCP/IP串行口。 

3.根据权利要求2所述的冷冻站，其特征在于：所述变速冷冻机为量子冷水机组或变速冷水机组，所述量子冷水机组的压缩机为磁悬浮压缩机。 

4.根据权利要求3所述的冷冻站，其特征在于：还包括一箱体，所述多个冷却塔设置于所述箱体外部，所述其余各组件设置于该箱体内，系统冷冻水入口、系统冷冻水出口、系统冷却水入口以及系统冷却水出口设置于所述箱体外侧。 

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